高中物理實驗教學中培養學生創新能力的策略研究

摘 要：在高中物理課程中，實驗教學是重要的環節。在素質教育深入推進的背景下，學生創新思維和創新能力的培養受到了更多的關注。實驗教學是培養學生創新能力的重要途徑。高中物理學科知識精深難懂，抽象性比較強，物理實驗能夠將這些理論知識直觀呈現出來，使學生抽象的物理思維變得更為形象化。當前，高中物理實驗教學在課程設置、教學方法等方面還存在不足。為了解決這些問題，教師要在做好學情分析的基礎上，通過樹立創新教育理念，通過自制實驗器材、改進實驗方案等方式來優化教學效果。本文總結了高中物理實驗教學中培養學生創新能力的重要性，在此基礎上探究了基于創新能力培養的高中物理實驗教學原則和教學方法，希望為教育工作者提供參考與借鑒。

關鍵詞：創新能力；高中物理；實驗教學

高中物理知識較為抽象和復雜，學生只有在充分理解和深刻領悟的基礎上才能有效應用知識，在此基礎上利用知識解決實際問題。為了將這些知識更直觀地呈現出來，教材設置了多個物理實驗，提倡教師利用現有條件組織和開展實驗活動，鼓勵學生通過實驗探究的方式學習知識。根據新課標的要求，在實驗教學中教師要致力于激發學生自主實驗的興趣，引導學生通過實驗操作的方式探究物理學原理，在學習知識的同時獲得能力，掌握實驗操作的方法，形成良好的道德品質[1]。為了實現這一目標，教師要對實驗教學模式進行創新，運用多樣化的教學方法來提高學生參與實驗探究的積極性，為學生創新能力的培養奠定基礎。與初中階段的學生相比，高中生對物理實驗器材更加了解，能夠合理選擇這些器材開展實驗，也可以在實驗中采取有效的措施來保證實驗的準確性并做好自我保護。在這樣的情況下，高中生在實驗探究中能夠更好地發揮自身的主觀能動性，可以圍繞著物理學問題進行獨立思考。教師也可以更好地對實驗教學模式和教學方法進行改進與創新，對學生的創新能力進行培養。

一、高中物理實驗教學中培養學生創新能力的重要性

（一）有利于提高教學效率

在物理實驗教學中，對學生的創新能力進行培養是提高教學效率的重要舉措，有利于構建提質增效的課堂[2]。首先，在培養創新能力的過程中，教師會關注學生好奇心和探索欲的激發，以此來促進他們形成創新思維和創新意識。這可以使學生保持對物理知識的學習熱情，在遇到問題的時候他們會主動探索，運用科學的實驗方法來尋求問題的答案。這不僅體現了“以生為本”的教育理念，還可以使各項教學活動高效、順利地組織和開展。其次，在高中課程體系中，物理學科是一門抽象性比較強的學科，部分物理知識深奧且晦澀難懂。實驗是學生深入理解知識、提高學習效率的重要途徑?；趯W生創新能力培養來開展實驗教學，教師可以引導學生更好地探究物理學知識，使他們對物理學概念和物理學原理形成深刻理解，促進整體學習效率的提高。

（二）有利于推動教學改革

在實驗教學中培養學生創新能力可以推動高中物理教學改革，促進實驗教學的可持續發展。在課堂上，教師會引導學生從不同的角度探索物理學問題，發揮創造力自主設計實驗來驗證猜想，這增強了物理學科的實踐性，能夠幫助學生在理實結合的基礎上實現全面發展，這將扭轉傳統理論大于實踐的物理教學模式。與此同時，在培養創新能力的過程中教師會引導學生在實際操作中學習知識，這順應了學生的學習規律，能夠促進高中物理教學的現代化改革。除此之外，創新能力是現代人才不可缺少的重要能力，在實驗教學中培養學生的創新能力體現了高中物理學科順應時代發展需求，有利于培養符合社會需要的高素質人才，幫助學生更好地適應未來社會的發展需要[3]。

（三）有利于學生的綜合發展

創新能力培養視域下的高中物理實驗教學為學生的綜合發展和全面提升創造了條件，對于學生個體來說是十分有利的。一方面，高中物理實驗的內容十分豐富，實驗類型也十分多樣。部分實驗需要學生自主設計和動手操作，他們需要在對問題進行深入思考的基礎上設計實驗方案并開展實驗探究，通過實驗驗證猜想，在此基礎上反復質疑和多次驗證。在這個過程中，學生將形成更加真實的學習體驗，他們的學習行為將得到強化，思維能力將得到進一步的提升。同時，學生將掌握更多的實驗操作技能，這有利于學科素養的形成。高中物理課程中很多實驗都比較復雜，學生需要通過團隊合作的形式完成。通過這種方式，學生能夠在思維碰撞的過程中實現思維層面的創新，在討論交流、實驗驗證、問題探究的過程中實現表達能力、合作能力、交際能力等多方面能力的提升，最終實現綜合素質的發展。

二、高中物理實驗教學中培養學生創新能力的原則

（一）啟發思考原則

在開展物理實驗教學的時候，教師要充分尊重學生的主體地位，通過引導和啟發等方式使學生實現思維的發散與創新，鼓勵他們自主設計實驗方案，對實驗現象進行思考，在此基礎上依托于積極的智力活動探究物理學知識。因此，在開展實驗教學的時候教師要堅持啟發思考的原則[4]。具體來說，向學生講解物理學概念、原理等理論知識之后，教師要圍繞著具體的現象，為學生準備實驗材料，鼓勵學生自主設計實驗。對于一些比較復雜或者存在安全隱患的物理實驗，教師還可以通過演示的方式引導學生猜測實驗現象、探索實驗原理，思考實驗背后的物理學知識。通過這種方式，學生能夠主動參與實驗探究，而不是被動地接受知識，他們的思維將變得更為活躍，有利于形成主動思考和自主學習的好習慣。

（二）探究性原則

基于探究性原則，教師要在物理實驗教學中采用探究式教學法來培養學生的創新能力。教師要組織探究性的學習活動，鼓勵學生在探究的過程中實現思維的創新。在教學設計的環節，教師要將重點由知識的傳授和課堂節奏的把控轉移到學生自主探究上，致力于對學生自主學習能力進行培養，通過引導、鼓勵等手段使學生自主思考實驗現象、反思實驗結果，使他們從熟悉的生活出發學習物理學知識。在探究性物理實驗課堂上，教師要實現角色的轉變，要以活動組織者和學生引導者的角色構建高效課堂，從學生身邊的現象出發提出物理學問題，創設問題情境。在情境中引發學生思考，使他們積極探究解決問題的方法。

（三）開放性原則

物理實驗教學是一個十分復雜的過程，教學活動的開展不僅需要師生的配合，還需要合理設置教學內容和合理選擇教學工具，除此之外還要創造良好的實驗環境。在教學內容、教學工具以及教學環境等要素發生改變的情況下，教學效果也會相應地受到影響。由此可見，物理實驗教學過程是動態化和開放性的。在基于創新能力培養來開展高中物理實驗教學活動的時候，教師要堅持開放性的原則，充分關注教學元素與環境之間的相互作用[5]。一方面，教師要保證教學內容的開放性，可以在教材的基礎上對教學內容進行拓展與延伸，還可以在實驗教學中融入其他學科的知識，培養學生的跨學科素養。另一方面，教師要保證實驗設計的開放性，可以鼓勵學生發揮創造性自主探究多樣化的實驗設計方案。同時還要為學生提供更多的實驗選擇，幫助學生擺脫常規思維的桎梏，實現思維的開放與創新。

三、高中物理實驗教學中培養學生創新能力的策略

（一）創新教學理念，鼓勵學生創新

在課堂上，教師要先明確實驗教學重點，合理設定實驗教學的目標，在此基礎上結合新課標的要求對教材的實驗方法進行創新和完善，鼓勵學生探索多樣化的實驗方案，幫助學生在課堂上進行創新。為了實現這一目標，教師要創新教育理念，擺脫傳統教學思想的束縛，突出學生在實驗課堂上的主體地位，為學生的自主探究創造條件，引導學生自主思考，鼓勵學生自主實驗，這樣才能提高學生在實驗課堂中的參與度，激發他們的學習興趣和實驗探索欲，使學生在實驗中獲得良好的學習體驗。對于教材中的演示性實驗，教師可以在條件允許的情況下將其改為探究性實驗，為學生創造更多動手操作的機會。要改變“教師演示、教師講述、教師總結”的教育模式，構建“教師演示、啟發思考、學生總結”的新型教育模式，使學生對實驗現象進行自主思考，在操作實驗、分析數據的基礎上得到實驗結論。

比如：在“驗證閉合電路歐姆定律”這一物理學實驗中，教師在演示實驗的過程中要創新教育理念，為學生自主創新創造條件。具體來說，在對原電池的內外電壓進行測量之前，教師可以向學生進行提問，引導他們思考為了在該閉合電路中驗證歐姆定律需要測量哪些數據和進行哪些操作。這可以使學生從實驗方案設計的角度出發進行思考。在這之后教師可以順勢進入內外電壓的測量及二者關系的探索這一實驗步驟。在實驗中，教師還可以鼓勵學生進行創新性思考，探究是否可以使用其他實驗方案代替原有方案，鼓勵他們提出新的思路。

（二）自制實驗器材，激活創新意識

高中物理課程中涉及的知識點比較多，為了使學生以實驗為手段對知識進行創造性研究，教師要準備大量的實驗器材。很多時候現有實驗室器材無法滿足實際需要，因此教師要從生活出發與學生一同自主制作實驗器材，在這個過程中激活學生的創新意識[6]。同時，教師也可以根據實驗教學的需要對實驗室現有的標準器材進行改動，為實驗方案的創新提供便利。與實驗室中常規的實驗器材相比，來自生活的器材和師生自制的器材更加靈活和有趣，師生可以根據實驗需要靈活選擇，學生的實驗興趣可以被激發。教師要改變學生對物理實驗的固有認知，使用學生熟悉的實驗器材來改變他們對物理實驗的畏難心理，鼓勵他們發揮創造力對現有實驗器材進行改造。

比如：對于“電容器的充放電”這一物理實驗，實驗室并沒有配備專業的實驗用電容器供學生操作?；诖耍處熆梢詮膶W生的實際生活出發，引導學生尋找舊手機、手機充電器、發光二極管等設備，自主動手制作電容器電路。在此基礎上將電路與電流計和電壓表進行連接。在實驗操作的過程中，學生需要按下電源開關，觀察電容器在充電狀態下二極管的發光情況及電流計和電壓表的讀數變化情況。在這之后，學生需要將關閉回路電源的開關，再次觀察二極管的發光情況及電流計和電壓表的讀數變化情況。在觀察實驗現象的同時，學生要做好記錄，并在對數據進行分析的基礎上思考背后的物理學現象。在自主制作和使用實驗器材的過程中，教師要做好引導和提供必要的幫助，比如引導學生選擇小量程的靈敏電流計，要求學生保持實驗環境的干燥，避免發生觸電。

（三）改進實驗方案，實現思維創新

高中物理實驗具有靈活性的特點，在開展實驗教學活動的時候教師要堅持開放性的原則，根據教學目標和學生特點對實驗方案進行調整和優化，通過改變實驗原理、操作步驟以及使用新的實驗器材等方式來構建新的實驗，以此來幫助學生實現思維的創新，使他們養成主動思考的好習慣，培養舉一反三的能力。在教師提供實驗方案的基礎上，學生可以圍繞著實驗目的探究其他可行性的方案，最終得到實驗結果并做好分析和研究。這不僅能營造良好的課堂氛圍，還可以增強物理實驗課堂的趣味性。在實驗方案改進與創新的過程中，教師可以要求學生通過小組合作的方式進行交流與探討。學生在主動表達個人觀點的同時可以參考同伴的思維，生成新的靈感，構建新的實驗方案，這為思維創新創造了條件。

在高中物理實驗課堂有一些使用頻率比較高的裝置，它們可以對不同實驗的數據進行測量，能夠基于不同的實驗方案獲得不同的實驗數據。比如：“伏安法測電阻”與“測電源電動勢和內電阻”這兩個實驗所使用的裝置十分相似，電路都是由電源、開關、滑動變阻器、電流表、電壓表等裝置構成。但由于實驗目的不同，實驗操作結論截然不同。為了培養學生的創新能力，教師可以準備相同的實驗裝置，同時開展這兩個實驗，要求學生基于不同的實驗目的收集并分析實驗數據，探索實驗結論。在完成實驗之后，教師要引導學生對兩個實驗進行類比，探究二者的異同點。還可以要求學生通過小組合作討論的方式將“伏安法測電阻”的實驗方案進行創新性改動，使其能滿足“測電源電動勢和內電阻”實驗探究的要求。

結束語

總的來說，實驗探究是高中物理核心素養的重要構成部分。通過物理實驗，學生可以深入理解物理概念，樹立起科學思維，形成科學態度與責任，培養創新能力。在開展實驗教學活動的過程中，教師要創新教育理念，可以通過自制實驗器材和改進實驗方案等方式來激活學生的創新意識，幫助學生實現思維創新，以此來構建高效實驗課堂，在推動教學改革的同時為學生的全面發展助力。

參考文獻

[1]廖美杰，熊露霖.基于5E教學模式與DISLab的高中物理實驗的教學研究：以人教版“實驗：探究加速度與力、質量的關系”為例[J].物理教學探討，2024，42（9）：60-65.

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[3]吳騰飛.基于Tracker軟件的高中物理實驗探究：以探究硬幣碰撞中的動量守恒定律為例[J].中國現代教育裝備，2024（16）：27-30.

[4]楊睦毅.基于可視化理念的高中物理實驗創新：以魯科版高中物理教材必修1“滑動摩擦力”實驗教學為例[J].福建教育，2024（28）：42-44.

[5]厲曉萱，許弘澤，夏春陽.核心素養下信息技術促進高中物理實驗教學的探索：以探究“動量守恒定律”為例[J].理科考試研究，2024，31（13）：41-43.

[6]姚杰宏.基于UbD模式的高中物理實驗教學設計研究：以“相互作用：力”為例[J].教學管理與教育研究，2024，9（11）：103-106.