高中物理实验教学中培养学生创新思维的策略探讨

汤可嵚

【摘要】在高中教育阶段，物理是一门以观察与实验探究为主的科目，尤其是随着新一轮教育改革的持续推进，实验教学的地位得到不断提升，要求物理教学要以实验为基础，且对实验教学提出更高的要求，教师不仅需带领学生结合实验探究物理原理与规律，使其深刻理解与牢固掌握理论知识，还需培养学生的创新思维，实现核心素养的发展.本文主要对高中物理实验教学中如何培养学生的创新思维进行深入分析和探讨，同时制定相应的教学策略.

【关键词】创新思维；高中物理；实验教学

现阶段，注重对学生创新思维的培养，已经成为高中物理实验教学创新和改革的主要突破口之一，在广大教育工作者不断探索与实践中也取得一定的成效，使其创新精神得到很好的培养，增强了他们的创新意识，不过在具体实施中仍然遇到不少问题，要进一步改进实验教学.故高中物理教师需以新课标理念和要求为基本切入点，对之前的实验教学模式进行适当改进，不断优化实验教学形式，让学生在实验中探索物理的奥秘，培养他们的创新思维.

1 善于运用生活资源，激活学生的创新意识

在高中课程体系中，物理是一门同实际生活联系十分密切的学科，教材中有着大量的生活化元素，生活中的物理现象与问题更是随处可见，这为实验教学的实施提供了诸多便利与丰富材料.在高中物理实验教学中，为有效培养学生的创新思维，教师首先需注重教学内容同生活之间的联系，善于运用生活化资源，与物理实验有机整合到一起，带领他们在熟悉的生活化场景中产生创新意识，使其积极踊跃地参与到实验探究中，实现对创新思维的培养.

例如 在实施“生活中的圆周运动”教学时，教师可先利用多媒体设备展示一些生活中常见的圆周运动现象，如，钟表指针、风车、电风扇、摩天轮的转动，汽车与自行车轮胎在行驶途中的转动等，询问：这些运动有什么共同点？由学生认真观察、分析与探究，从中找到这些物体的运动特点，使其得出運动轨迹是一个圆的结论，激活他们的创新意识.接着，教师组织学生分组动手实验，着重观察自行车的传动装置，思考与讨论：自行车的大齿轮、小齿轮、后轮中的质点都在做圆周运动，比较哪些点运动得更快一些？为学生提供充裕的时间与空间进行思考，鼓励他们说出各自的创新性见解及看法.之后，教师播放自行车传动装置的视频，进一步发问：怎么比较物体做圆周运动时的快慢？让学生分享各小组的实验方案，如，比较物体在一段时间内通过的圆弧长短，半径转过的角度大小，转过的圈数，比较物体转过一圈所用时间的多少等，进一步发散他们的创新思维.随后教师组织学生在小组内设计与操作实验，通过实验探究圆周运动的特点，借此带领他们学习线速度与角速度的定义、大小、单位和物理意义等，使其创新思维得以培养.

2 创设适宜的实验情境，促使学生主动创新

对于现代化教育观下的高中物理实验教学而言，教师的一项重要工作便是对之前教学策略的调整，激发学生主动参与实验探究的兴趣与动力，使其对实验内容产生好奇，让他们主动分析和研究物理现象，实现创新性学习.为此，教师在实验教学环节，可结合教科书中编排的内容创设适宜的实验教学情境，从情境中引出学习内容与探究主题，激活学生的感性认知，使其对发现的新情况及时做出反应，创新性地分析，增强他们的学习效果.

例如 在展开“科学探究：向心力”教学时，教师先播放一些物体做匀速圆周运动的现场视频，标出各点的速度方向，据此创设情境，引出探究内容：在匀速圆周运动中物体的速度是否会发生变化？合力大小与方向分别是什么？由学生结合已学知识展开思考，让他们提出新颖的看法.接着，教师在课件中展示一些常见的匀速圆周运动现象，如，地球绕太阳转，摩天轮和风车转动等，进一步渲染情境，使其继续思考以上问题，顺势引出向心力的概念，让他们迫不及待地想要通过实验来研究向心力.之后，教师指导学生操作“物体在圆盘上跟随圆盘匀速运动”的实验，使其结合实验现象思考物体都受到哪些力的作用？向心力由什么力提供？让他们根据实验主动进行创新性学习，画出物体受力的示意图，从而进一步认识向心力.如此，教师通过创设适宜的情境设计实验教学，借助主观、生动的情境吸引学生主动操作实验和创新学习，使其结合实验初步了解影响向心力的几个因素、大小与方向，培养他们的创新思维.

3 借助问题驱动优势，明确学生的创新方向

正所谓“学起于思，思起于疑，疑解于问”，学生的思维一般都是从问题与疑问开始，学习过程就是解决问题与解疑释惑的过程，最终结果是他们顺利突破疑难障碍，掌握相应的知识与技能.针对高中物理实验教学来说，为进一步培养学生的创新思维，教师需要围绕具体实验精心安排一系列问题，充分借助问题的驱动作用，为学生明确观察、思考、操作和创新的方向，使其思维发生交流与互动，让他们通过对问题的处理使创新思维得到很好的培养.

例如 以“科学验证：机械能守恒定律”教学为例，教师可先演示一个有趣的“碰鼻试验”，即为：将悬挂重球拉至鼻尖由静止释放，自己则立于原位不动，小球来回摆动，重球并不会碰到鼻尖.根据实验现象设置问题：大家想一想原因是什么？让学生结合已学知识思考与讨论，使其发现仅靠原有认知无法解释这一现象，教师明确指出要用到机械能守恒的知识来解释，明确他们的创新学习方向.接着，教师模拟演示运动员称杆跳高的小实验，鼓励学生创新性地分析运动员在上升与下降过程中动能与重力势能的变化情况，讨论问题：动能与重力势能的总量会满足什么规律？借此引出新的实验探究内容：质量是1kg的物体从离地面20m高处自由落下，求下落5m、10m、15m、20m时的速度，重力势能，动能以及动能和重力势能的总和.然后将班内学生分成四个大组，借助数字化实验设备分别研究5m、10m、15m与20m处的各个量，由教师汇总各组结果，引导他们探究出其中的规律，使其通过科学验证得到有关机械能守恒定律的结论，实现对创新思维的培养.

4 关注学生的切实体验，提供实验创新机会

在新课标教育理念下，学生已经成为教学活动的主体，要想在高中物理实验教学中培养学生的创新思维，教师应及时更新教学观念与转变教学思路，明确学生的主体地位，自己则扮演好组织者、辅助者和引导者等角色，让他们亲自动手创新性的操作实验，使其创新思维得以锻炼.对此，教师在实验教学中应当尽量为学生制造和提供更多自己动手设计和操作实验的机会，使其获得创新发展的机会，关注他们的切实体验，从而培养创新思维.

例如 在“科学探究：弹力”教学中，教师可先现场演示一些有关形变的小实验：压缩与拉伸弹簧，弯曲钢锯条，按压海绵，挤压橡皮泥，把纸张揉皱，提示学生注意观察实验中物体发生的变化且思考原因，以及这些现象是否普遍存在，使其发现物体出现形变的原因，也就受到一种力的作用，激活他们的创新思维.接着，教师指导学生动手实验：用弯曲的钢尺将小玻璃球弹出，用压缩的弹簧将小车弹出去，用拉开的橡皮筋把小车拉过来，扭转橡皮条使与之相系的螺旋桨转动，使其结合实验现象讨论和总结弹力发生的两个条件.随后由学生亲自动手设计实验研究弹力的方向与大小，教师做好从旁协助工作，引导他们结合实验操作创新性地探究和发现弹力的方向，即为施力物体进行形变恢复的方向.这样教师先利用演示实验起到抛砖引玉之效，再引导学生主动设计和动手操作实验，使其拥有大量亲自动手完成实验的机会，培养他们实践操作实验能力的同时使创新思维也得到发展.

5 采用现代教育技术，创新模拟物理实验

信息技术与实物操作相比有着更为广阔的空间，在高中物理实验教学中，部分实验很难通过现场操作的方式来实现.这时教师可合理应用现代教育技术创新模拟物理实验，为学生提供仿真的实验环境，使其创新性地探究物理世界，帮助他们巩固理论基础.具体来说，教师可以采用现代教育技术建立仿真实验室，创新性地呈现物理实验，带领学生进行创新性学习，使其感受到物理的神奇与魅力，帮助他们顺畅、高效地完成预期学习任务.

例如 在“天地力的综合：万有引力定律”教学实践中，教师先给出探究内容：行星为什么没有飞离太阳？地面物体为什么不能离开地球，而总是落回地面？地球与太阳间的引力和地球吸引苹果的力是否为同一种力？山顶或者建筑物上的重力有明显减弱吗？鼓励学生结合所学知识及个人认知自由思考与作答，让他们发现拉住地球使之围绕地球运动的力，与拉着苹果下落的力，以及地球、众行星和太阳之间的作用力是同一种力，遵循相同规律.接着，教师利用信息技术手段展示“月—地检验”实验，构建仿真实验环境，同时要求学生阅读课本知识，理解“月—地检验”的实验思路，使其发现地面上物体所受地球的引力与月球所受地球的引力是同一种力，让他们初步认识万有引力定律.随后教师继续运用信息技术设计仿真物理实验，带领学生在信息技术辅助下分析“月—地检验”实验现象和归纳结论，辅助他们深层次地研究万有引力定律，使其创新思维得以培养.

6 鼓励改进固有实验，强化学生的创新思维

在当前的高中物理教材中安排有大量的实验内容，虽然是对理论部分很好的补充，但是有的实验却存在着一些弊端或者不足之处，面临着设备落后、模式传统、精准度缺失等常见问题.面对如此不利的局面，教师在具体的实验教学实践中，应该与学生一起对固有实验进行适当改进，从装置、材料和细节之处等着手，以此找到更加科学适当的学习资源，使其亲自完成对实验的创新，最终透彻理解实验的原理，强化他们的创新思维与探究能力.

例如 在“超重和失重”教学过程中，当学习到“完全失重”这一知识点时，教师可与学生一起商讨如何对固有实验进行改进，通过创新性的分析与讨论，有的学生会想到利用一桶水和底部带有孔的空矿泉水塑料瓶来设计实验.具体操作如下：先把水装到塑料瓶中装满，让塑料瓶保持正放的姿势放在空中，观察塑料瓶底部小孔中的水的流动现象，再继续把塑料瓶中装满水，放在盛有充足水的水桶上方，松开手后让塑料瓶从空中自由下落到水桶中.让学生思考：当塑料瓶中装满水在空中时，为什么会自动从瓶底下面的孔中流出水？当塑料瓶中装满水在空中自由下落时，塑料瓶与水分别处于什么运动状态？整个物体的加速度是什么？使学生基于物体运动视角分析塑料瓶的受力情况，水与瓶子之间是否存在挤压，让他们在小组内合作探讨后发现当物体向下加速度是g，且与接触面之间的压力为0时，就会完全失重.如此，师生一起对教科书中安排的实验进行科学合理的改进和创新，将实验变得更加易于操作与理解，带领学生通过创新实验了解“完全失重”是什么，借此培养他们的创新思维，使其对新知识记忆得更为牢固.

7 结语

综上所述，在整个高中物理教学活动中，实验教学的重要性不言而喻，教师需把握好实验教学的契机培养学生的创新思维，以教材中安排的固有实验为基本依托，结合生活资源、情境教学、问题驱动、切实体验、现代教育技术与改进原有实验等策略，带领他们依托实验一边探索物理学科的奥秘与神奇，一边进行创新思维的培养，使其获得更为全面的发展.

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