高中物理实验教学中促进学生创新思维发展的策略

周文文

【摘要】随着知识经济时代的稳步发展，创新型人才逐渐成为了国家软实力的主要象征.学校是孕育人才储备军的重要场所，将创新型人才的培养理念逐步渗透到当前高中教育之中，更有助于创新人才培养目标的达成.本文结合笔者的高中物理学科教学经验，对培养学生创新思维与素质提出了高中物理实验教学策略：灵活设计随堂实验，调动情绪；变验证测量为探索，深化认识；开发校本在物理实验，活跃思维；信息技术辅助实验，提升效率，旨在通过优化革新高中物理实验教学的方式，助力学生创新思维的进一步发展.

【关键词】高中物理；物理实验；实验教学

实验是高中物理教学的重要组成部分，是锻炼学生物理综合素质能力的主要途径，同样也是培养学生物理核心素养的关键手段.物理实验对学生的物理学习、全面发展具有重要影响.然而，受到“高考”升学压力、学生家长教育期望、学校的教育教学任务以及教师教育教学理念等综合因素的影响，高中物理实验长期处于被轻视甚至是被忽视的状态.

物理实验教学不足，不但会使学生出现物理学习“空白”问题，对学生综合素质、能力、学科核心素养的发展及提升也会造成较大的影响.因此，为弥补当前高中物理教学缺失，在提升整体教学实效的同时，更好地促进学生创新思维与物理核心素养的发展，将创新人才培养理念与高中物理实验教学紧密连接起来，加强对高中物理实验教学中促进学生创新思维发展有效策略的探索研究势在必行.

1 灵活设计随堂实验，调动情绪

在目前的高中物理教学中，演示实验有着极大的应用.物理教师在实际的课堂教学中，多会利用演示实验的直观性与真实性去促进学生物理概念的建构，提升学生的物理学习效率.而此类演示实验的组织多是由教师主导的，学生只能作为旁观者对物理实验现象进行观测发现，不但难以实现全面参与，其思维也很难在这种学习状态下得到发散活跃［1］.因此，为更好地促进学生创新思维的发展，提升学生物理学习的主动参与度，让学生以更为积极、饱满的心态投入于物理知识的感知与发现中.教师可將部分演示实验转化为灵活度与自由度更强的学生随堂实验，从而在调动学生多重感官的同时，促使学生在手脑并用的过程中生成“创新”智慧.

例如 在“牛顿第三定律”一课中，教师就可将演示实验变更为简单的学生随堂实验.首先，为学生发放弹簧秤，保证人手一支.让学生尝试拉动弹簧秤，并鼓励学生提出问题，促使学生养成良好的问题意识.其次，立足牛顿第三定律的概念，向学生提问“力的作用一定是相互的吗？两个物体之间的作用力与反作用力有怎样的关系？”并鼓励学生用手拉弹簧秤，感受手、胳膊肌肉的紧张感，调动学生多重感官.让学生在真实体验中对力的作用是相互的，作用力与反作用力同时存在这一物理规律建立全面认识.最后，引导学生利用弹簧秤探究作用力与反作用力的大小、方向的关系.让学生同桌互为一组，将两个弹簧秤勾起来，用力拉动，再缓慢放松，观察两个弹簧秤上的数值大小.活跃高中物理的课堂教学氛围，促使学生在良好情绪与有效互动的协调作用下对牛顿第三定律实现深度认识与全面了解.

将学生参与度不高的演示实验转化为更灵活、自由的学生随堂实验.不但能够消除学生在物理学习过程中的枯燥感、无聊感，让学生以更为积极的心态展开物理学习，还能让学生的创新思维在“发现问题——提出问题——探究问题”的有机学习过程中得到发散与活跃.

2 变验证测量为探索，深化认识

在现如今的高中物理教学中，学生主导的物理实验多为验证性、测量性实验，此类实验的约束性相对较强.虽然学生处于实验探究、操作的真实情境之中，但其思维却会在无形中受到限制，致使学生的创新思维难以得到良好发展.对此，高中物理教学就要在充分认识到实验教学组织不足的前提下，将这部分验证性、测量性实验合理地转化为更契合高中生思维发展与认知发展需求的探索性、探究性实验［2］.以驱动性问题或任务为指引，让学生展开探索探究，通过自主设计实验方案、验证实验猜想、观察实验现象、总结实验结果的方式，实现对问题的有效解决，得到创新思维能力的锻炼与提升.

例如 在“摩擦力”一课中，教师就可向学生提问“经过本课的学习，我们知晓摩擦力分为静摩擦力与动摩擦力两种，摩擦力无处不在，有大有小.那么，影响摩擦力大小的因素有哪些呢？”以问题来引发学生的思考探究，让学生开动脑筋、发散思维提出不同的猜想与观点.有的学生认为摩擦力的大小与接触面的粗糙程度有关；有的学生认为摩擦力的大小与物体质量有关；有的学生认为摩擦力的大小与物体体积有关；有的学生认为摩擦力的大小与接触面有关；等等.在学生对问题提出极具创新性的猜想与假设后，教师就可根据学生的能力与认知水平将学生分成若干个学习小组，让学生以小组为单位展开探究实验方案的设计，并进行实验探究与探索.在学生完成实验后，教师就可通过召开汇报会的方式让学生对自己的实验成果进行展示，并与他组学生展开讨论.

如此，学生不但能够通过实验探索、探究的方式实现对“影响摩擦力大小的因素”的全面掌握，提升物理学习实效，而且学生的创新思维与能力也会在自主探究实验、设计实验方案、总结实验结论以及生生互动辩证的过程中得到提升.

3 开发校本化物理实验，活跃思维

物理学科有着极强的抽象性与逻辑性特点，在高中物理实验教学中利用专业的实验设备与器材去组织实验教学活动，虽然能够让学生形成严谨求真的科学态度与科学精神，但长此以往，学生的思维便会在规范的实验流程的影响下出现定式情况，而难以客观地认识到物理与实际生活之间的关联性.这不仅不利于学生实践能力与应用能力的发展，对学生创新思维的发展同样也会造成限制与阻碍.并且，物理实验设备的成本相对较高，长期组织专业化的物理实验教学活动，也会受学校的教学条件影响.对此，高中物理教师就可立足于学校，去开发校本化的物理实验教学活动，利用一些简单、更贴近学生生活、随手可得的器具去组织实验.从而在有效增强物理教学与学生实际生活联系的同时，更好地激发学生的物理学习兴趣与探究热情，促进学生创新思维的进一步发展［3］.

例如 在“摩擦力”一课中，为让学生对静摩擦力的特点与运动方向形成更为深刻的认识理解.教师就可为学生提供生活中常见的“软毛牙刷”，让学生利用牙刷展开探究实验：将软毛牙刷的刷毛与桌面接触，用力拉动牙刷，观察牙刷刷毛的弯曲方向，从中认识到静摩擦力的方向与物体的相对运动趋势方向相反.随后，加大用力，观察牙刷刷毛的弯曲程度，从牙刷刷毛弯曲弧度更大中，理解静摩擦力随拉力的增大而增大，并领会力的作用一定是相互的这一物理规律.

又如，在“超重和失重”一课中，为让学生对超重与失重的物理概念实现有效把握，规避学生概念混淆问题的发生.教师就可让学生利用体重秤这一简易材料展开实验活动：首先，在平稳的地面上测量自己的体重，记录数据；其次，在向上运行的电梯中测量自己的体重，记录数据；最后，在向下运行的电梯中测量自己的体重，记录数据.通过对比三次体重数据，学生便会对超重、失重物理概念形成更为清晰、全面地认识掌握，其智力与学习潜力也会在简单器具、形象材料的作用下得到开发.

开发与设计校本化物理实验教学活动，学生通过动手操作、积极动脑的方式实现了对物理学科生活价值、实用价值、学科魅力的深度感知与体会，这在锻炼学生动手操作与实践能力的同时，也让学生的创新思维有了更大的发展空间.除此之外，高中物理教师在实际的实验教学组织过程中，也要积极鼓励学生利用生活材料、简易器具展开实验活动，为学生创新、创造思维与能力的发展提升打造自由生长的良好环境，从而在发展学生物理核心素养的同时，更好地助力学生的个性化发展与创新化发展.

4 信息技术辅助实验，提升效率

在我国教育教学事业稳步发展的今天，互联网信息技术、新媒体教学手段也被广泛地应用于高中教育教学之中［4］.在利用物理实验培养学生创新思维的过程中，高中物理教师也可将现代信息技术引进到物理实验教学之中，充分发挥信息技术教学的直观性、形象性的优势特点，将一些微观、静态的物理现象、过程以肉眼可见、动态的形式展示出来.从而在深化学生物理学习认知，提升学生物理学习效率的同时，确保学生的创新思维得以实现进一步地发展与提升.

第一，教师可将物理实验仪器、材料、模型利用多媒体设备进行放大投影，让学生更为清楚地看到物理实验仪器的细节与构造，实现对物理实验仪器操作方法的全面掌握.如，在游标卡尺的使用中，教师就可以实物与多媒体相结合的方式，为学生制作与游标卡尺使用方法有关的微课视频.让学生在微课视频的引导下，更为细致地把握游标卡尺的正确使用方法，以此来为学生高效物理实验活动的开展夯实基础.

第二，教师可利用VR技术、flash动画技术将微观的物理现象、过程直观演示出来，让学生在真实实验情境中实现对抽象物理知识的有效建构.如，在“分子运动速率分布规律”一课中，教师就可以组织学生将装有二氧化氮的玻璃瓶垂直放置在装有空气的玻璃瓶上，等待十分钟后，观察到两个瓶子都呈现红棕色这一实验现象后，引出分子的热运动物理概念.并利用VR技术将二氧化氮分子的运动情况以直观、形象的方式展示给学生，为学生构建真实的物理情境，让学生在真实情境中实现对物理知识、概念、现象的有效深化.从而在有效提升学生物理学习效率的同时，促使学生的创新思维在直观演示与动手操作的交互作用下得以实现进一步提升.

第三，教师可利用信息技术组织模拟仿真实验.高中物理的教学内容较为深奥，且包含了光学、电学、运动学、力学等多个领域的知识内容，物理实验也因此而或多或少地存在一定危险性.因此，为在保障学生安全的同时，促使学生的物理核心素养与创新思维得以实现稳定提升，教师就可利用信息技术组织模拟实验，让学生在物理学习认知得以进一步深化的同时，实现创新思维的发展提升.

5 结语

总而言之，创新是新时代人才所必备的品格与素质，高中生正处于形象思维到抽象思维的过渡阶段，其认知水平也逐渐趋向于成人.在教育教学中，抓住学生这一成长发展的重要转折时期，利用好物理实验加大对学生创新思维的培养力度，更有助于促使高中生成为符合知识经济时代发展需求的创新性全面型人才.因此，处于教学一线的高中物理教师，必须要认识到自身所肩负的责任与使命，持续不断地学习与吸收新思想、新方法，将创新思维理论与物理实验教学紧密结合起来，以促进高中生创新思维发展为目标去优化物理实验教学形式、创新物理实验教学方法.从而在有效提升高中物理整体教学实效的同时，为学生的全面发展、终身发展、持续发展保驾护航.

参考文献：

［1］王智荣.高中物理教学中创新实验的有效应用［J］.数理化解题研究，2021（36）：48-49.

［2］周建良.高中物理教学中创新实验的设计与实践［J］.第二课堂（D），2020（12）：66-67.

［3］李肖杰.高中物理实验教学中培养学生创新能力的探索［J］.中学理科园地，2020，16（06）：58-59.

［4］杭国荣，胡生青.优化实验教學策略，让高中物理课堂更有实效［J］.试题与研究.2019（10）：91-92.