高中物理实验教学视域下创新思维的生成路径

■福建省同安第一中学 张琅钰

一、高中物理实验教学中培养学生创新思维的生成路径探索

（一）依托教材 拓展延伸

在日常的物理实验教学过程中，教师要立足于教材，尤其是在分组实验中要发现其探究性和开放性，让学生能够直接获取学习体验，梳理实验原理，通过自主实验观察和数据处理，锻炼学生的质疑、科学推理、创新思维和品质，使学生对物理实验涉及的物理知识印象更加深刻，掌握更加到位，较好地培养学生的高中物理创新思维。在高中物理必修2中的《探究功与速度变化的关系》分组教学实验之中，教师要以教材为着眼点和立足点，精心组织学生分组实验，提出问题让各实验小组进行思考和探讨：1.功的改变方式是什么呢？功的测量方法如何实现？2.实验中的小车受到的摩擦力能够如何实现自身的平衡呢？3.怎样判断小车自身的平衡状态？4.用纸带记录小车的运动状况。

学生通过分组合作实验，在确保仪器安装正确和固定的前提下，将纸带与小车相连接，橡皮筋的一端连至小车，另一端与夹子相连；再使轨道的止动弹簧片与小车相连，接通电源并通过纸带标记获悉小车的运动状况。为了全面考查实验结果，可以考虑增加橡皮筋的条数以获悉相应的实验结果。

通过上述问题的设置，让学生带着问题进行实验研究和思考，启发学生的自主思考，探索典型性问题，如：当橡皮筋成倍增加时，每条橡皮筋的形变量是否相同？电火花打点计时器的墨粉纸盘和纸带的具体位置怎样？从而培养学生的自主观察能力、实践操作能力，拓展和发散学生的物理实验创新思维。

（二）探究实验 开放深入

1.问题情境驱动下的主动探究。“疑是思之始，学之端。”高中物理实验课堂的问题情境创设，对于培育学生的“问题意识”有不可小觑的作用，能够有效激活学生新旧知识之间的矛盾冲突，使学生积极主动地进行思维探究，深入透彻地理解高中物理实验原理和知识。例如：以高中物理“微小形变”的实验教学为例，由于学生缺乏对微小形变的感性认知，可以结合学生日常熟悉的生活物品进行实验设计，预先准备1个塑料可乐瓶、底面椭圆形扁玻璃瓶、带孔的橡皮塞、细塑料管和水，自己动手挤压塑料瓶并观察其形变现象及瓶中水面的变化，再拿出一个玻璃瓶让学生用力挤压，思考如下问题：（1）玻璃瓶是否出现了明显的形变？如果观察不到应当如何清晰地观察其形变呢？（2）在装水的玻璃瓶中会不会存在较小的形变呢？怎样才能使之产生视觉上的较大改变呢？（3）将橡皮塞穿入有水的塑料管，再对盛满水的玻璃瓶进行挤压，可以看到塑料管中的水面有变化吗？玻璃瓶中水面的变化是否是因为手温而使瓶内的水热胀冷缩而出现改变的呢？在上述问题情境的精心创设下，教师要对学生进行适时的质疑、引导和点拨，剖析学生在实验探究活动中的思维过程，总结和归纳与实验相符的思维方法，从而有效地提高学生的探索意识，诱发新的创造动机。

2.勇于质疑和猜测。高中物理实验教学要鼓励学生大胆猜测、勇于质疑，激发学生的创新创造潜能和发散性思维，获得对物理知识的科学探索和本质理解。以高中物理教材鲁科版选修3-4《单摆》教学为例，教师要让学生通过实验的探究活动，猜测影响单摆周期的因素，并对猜测结果进行验证和总结，培养学生严谨的科学态度和实验动手操作能力。具体教学方法为：运用实验、多媒体手段等方式，引导学生观察摆锤的摆动和指针的变化，思考摆的振动周期与哪些因素有关，可以从学生熟悉的“荡秋千”导入，让学生思考秋千的运动过程，判断荡秋千是否是在做简谐运动，并引导学生分析单摆的回复力，对周期性运动开展发散性的思考和猜想：（1）摆的振动周期可能会与哪些产生关联呢？是摆球的振幅、摆球的质量、摆球的摆长吗？（2）学生可以猜一猜，摆的振动周期会与摆线的质量、形状、体积、重力加速度有关系吗？如何采用实验进行设计和验证呢？由此激发学生的创新发散思维，让学生采用控制变量法，设计实验方案，进行观察、测量和实验。

（三）利用仪器 参与提升

在部分物理实验课堂中，相对注重对标准器材的选用，如：小车、砝码、长木板等，这些对于实验的准确性和规范性有积极的作用，然而有时却也会对学生的创新思维产生一定的限制和束缚。为此可以在实验教学中增加自制教具，进行实验器材的创新，激发学生的新奇体验，提高学生在实验中的参与性。以高中物理中的单摆实验为例，常规是采用沙摆的演示方式，并仅限于在讲桌上开展实验，不利于学生的观察，难以激发学生的学习兴趣和参与热情。为此可以对教材中的实验器材进行改进和创新，做一个类似的实验仪器——“墨摆”，如下图所示：

在实验中采用以墨水替代细砂的创新方式，并将实验绘制的图线贴于黑板上，预先准备相关器件，如：圆锥形的塑料瓶盖、细线、白张、稀释的墨水，在圆锥瓶盖的顶部钻一个小孔，孔径的大小足够让水缓慢流出且越细越好，然后在瓶盖的圆形口部位钻两个对称的小孔，以细线将其悬挂，再以墨水和清水相混，使之能够清晰地落于白纸之上。操作方法为：对白纸进行小块切割，使之保持足够的长度，并能够放置于支撑墨摆的两个支柱之间。再以透明胶对小孔进行密封，在小墨摆中注入稀释的墨水，再对墨摆设置较小的角度，开启小孔，使墨摆能够自由摆动并匀速拉动下方的白纸，墨水由小墨摆中持续流至白纸上形成一条清晰的正统曲线。反复操作，让学生在观察和自主操作的过程中，自主思考实验所传递出来的物理相关知识，并提出自己的看法和见解。由此极大地激发学生的创新意识，提高学生的专注力和创新性思维品质，使其积极主动地参与到物理实验之中，提高物理实验学习的效果。

二、结语

综上所述，在高中物理实验教学中，教师可以通过三种路径促进学生创新思维的形成。一是以学生的主动性探究学习活动为主体，构建以学生自主活动为基础的教学过程；二是立足于高中物理实验教材，将传统的验证性实验创新演变成探究性实验；三是在物理实验课堂上引入创新高效精准的物理仪器，提高学生的物理创新品质。最终，依托物理实验，学生的科学态度和科学素养得到了培养，形成了受益终身的创新思维。