基于创新能力培养的高中物理实验教学模式探索

张燕

【摘要】随着经济发展水平不断提高，各企业面临的市场竞争愈发激烈.因此，各行业对创新创业人才的需求也日益增长，这一社会人才需求的变化，对学校教育教学工作提出了新的要求，创新型人才成为学校人才培养的主要目标.本文从教学理念、思考探究、知识应用以及教学评价四个方面入手，重点探究学生创新能力培养的有效策略，希望推动构建适于学生创新创造的物理实验教学模式，进一步提高物理教学效果和人才培养质量.

【关键词】创新能力；高中物理；实验教学

新课改以适应社会人才需求变化为方向，以教学目标的调整，推进课程改革、教育改革持续深化，在当前阶段提出“创新能力培养”的关键要求.高中物理学科作为一门培养学生科学素养的实用性较强的学科，在高中体系中居于关键地位.高中物理学科拥有大量的实验资源，即优势得天独厚，实验能以立体化的形式激发学生学习、探究兴趣，促进学生思考，为其创新意识萌芽与能力发展创建良好的教学环境.在发展同质化问题日益严重的时代背景下，创新是时代打破发展限制的动力源泉，也是人才所应具备的适应社会发展的核心素养之一.在高中物理教学岗位上从教多年的笔者将结合以往总结的教学经验和问题，以实验教学为突破口，探究学生思考发展、创新能力培养的有效方法.

1 更新教学理念，重视核心素养

教师要培养学生的创新意识和能力，就要给予学生自主思考和探究学习的广阔空间，改变传统阶段以教师授课为主的教育理念，突出学生的学习主体地位，高中物理教师也不例外.高中物理教师要以培养创新型学生为目标，更新教育理念，重视包括科学素养、人文素养在内的学生核心素养培育任务，树立创新人才培养意识，转变以往仅关注结果与效果的实验教学理念，关注学生设计、组织、操作、分析与探究的物理实验全过程，围绕培养学生的想象力、创新意识、实践创造能力的教学目标，优化实验设计，将物理实验课堂教学的重点放置于学生动手操作器材、观察并探究物理实验现象方面[1].

例如 以高一物理“匀变速直线运动的研究”章节的物理实验“小车速度随时间变化的规律”“自由落体运动实验”为例，教师在讲解基本概念的基础上，组织学生两人一组合作完成“小车匀速运动”“自由落地运动”实验，按照步骤组装实验器材，进行完整的物理实验，记录小车在平面运动的时间、速度，观察记录小球在不被施加力的情况下自由落体的快慢、计时器做自由落体运动在纸带上留下的小点之间的距离变化规律，结合物理概念，分析匀速运动与自由落体运动速度变化等方面的不同之处.学生严格控制实验操作，防止因个人操作而影响实验结果.在实验结束后，各组学生交流观察的实验现象、记录的实验数据，对比各组数据，若学生发现本组实验现象与其他小组不同，需要思考实验过程中的影响因素，明确实验结果不准确的原因，在思考与分析的过程中，发展科学思维；在改进实验过程之时，强化动手实践能力.学生观察实验发现“小车在平面上做匀速运动，带动计时器在纸条上留下的小点之间距离相等；重力大的小球在同一高度的下落速度更快、下落时间更短，小球带动计时器做自由落体运动，纸条上的小点距离越来越大，意味着小球下落的速度越来越快，物体在做自由落體运动之时，进行的是变速运动，存在向下的加速度”.在学生完成教材中物理实验的基础上，教师提出问题“从教室所在的五楼向下扔一个小球，你能根据自由落体运动实验测量五楼窗口与地面之间的距离吗？”引导学生对实验进行延伸思考，尝试在生活中运用物理实验所得到的知识，解决生活实际问题，在学生思考与动手实践的过程中，促进其思维发展、培养学生的创新创造思维.有的学生根据物体自由落体运动实验中求得的小球下落速度，将数值代入距离未知的楼高计算公式，求出楼高.每组学生配合完成从五楼窗口让小球自由落体的实验，记录小球落地所用的时间，根据实验求出的数值，计算楼高.各组学生交流计算结果发现，五楼楼高不确定，但是每组学生得到的结果不同，这就需要学生对此进行深入研究.学生合作探究明确导致结果不同的关键要素“小球下落的阻力受到外界环境的变化，存在不同”.物理实验多假设忽略其他因素，而实际生活则与物理实验不同，引导学生树立生活意识，促使其能主动在生活中应用物理知识，进一步强化物理学习效果，在实际生活中情境下，培养学生创新创造的能力.

2 加强实验观察，促进思考分析

知识输入是促进学生思考和思维发展的重要前提，鉴于高中生已经具备一定的物理知识基础和学习能力，教师可适当增加自主探究类、观察分析类实验设计，引导学生观察实验现象，并对实验现象进行分析、探究，思考实验现象产生的原因，发展学生思维，为培养学生的创新意识、创造能力创设良好的课堂情境[2].

例如 以“相互作用——力”为例，教师在讲解重力、弹性力，学生了解物体本身具有重力的基础上，以实验的形式向学生输入“摩擦力”这一物理概念，教师使用乒乓球发射器，将发射力调至最小，给木块施加一个力，在物理实验情境下，不考虑现实因素，木块应在平面上一直运动下去，但是，木块的速度逐渐减缓，最终停止运动.教师带领学生对平面上运动的木块进行简单的受力分析，画出木块受到的推力、标注加速度的方向，结合“木块停止运动”这一实验现象，分析得出“木块还应受到一个与其运动方向相反的力”，教师借此向学生输入“摩擦力”的概念.教师使用同一力，将重量为原木块2倍的木块在同一起点推出去，观察两次推出木块停止运动与原点间的距离，引导学生思考.学生观察发现“木块的重力越大，运动距离越短，木块受到的与运动方向相反的摩擦力随着重力的增加而加大，因此，木块运动距离更短.”教师组织学生使用弹力计，拉动不同重量的木块，让木块保护匀速运动状态，弹力计将显示一个数值，拉动重量较大物体时，弹力计的数值更大，即，物体平面运动所受到的摩擦力与物体本身的重力成正比例关系.教师提供重量不同的木块、粗糙的木板、光滑的木板、金属板、弹力计等实验材料，允许学生自由发挥，验证平面运动物体摩擦力与其重力、接触面光滑度等要素的关系.

又如，教师将物体自由落体运动与抛体运动两个知识点整合在一起，学生在教室窗口的同一高度让重量相同的小球分别做自由落体运动、抛体运动，另一位学生站在能观察小球运动的位置，使用手机的连拍功能，记录作不同运动的小球的运动轨迹，区分自由落体运动、抛体运动这两个物理概念.由于该实验受到环境因素的影响较大，若教师要借助该实验进行更为具体的思考引导，还可借助多媒体教具，在不考虑环境阻力、风力因素的情况下，借助教学软件动态模拟小球运动过程，并在小球落体的同时，将小球在无力施加、不同力施加情况下的运动轨迹明确标注出来，为学生提供可观察的素材，促进学生思考、分析.

3 挖掘生活素材，促进知识应用

物理学科对生活具有较大的指导意义，引导学生在生活中观察物理现象、应用物理知识，是高中物理教师培养学生创新能力的重要举措.一方面，教师要通过教学引导，让学生认识到物理与生活的较强关联性以及物理在生活中的重要性，从而激发学生物理学习的兴趣与主动性[3].

例如 在“运动的描述”教学课堂，教师提出问题“你能将质点、参考系等物理概念根据自己的理解落实到生活中吗？”教师播放车窗外不断向后退的树木的视频，给予学生以参考，引导学生结合自己的生活经历，学习物理概念.有的学生分享自己乘车的经历“在红灯转绿灯车辆之时，自己乘坐的汽车还没开始运动时，旁边的车向前行驶，我会觉得是自己乘坐的车辆在向后退，产生车辆行驶的错觉”.教师引导学生将自己的生活经历与物理知识联系在一起，结合生活素材，明确物理概念，思考产生错觉的原因，认识到物理知识在生活中的重要性，从而能发挥主动性自觉学习物理知识.

另一方面，学生的生活经历和体验均可被教师开发为物理教学资源，尤其在物理实验教学环节，教师引导学生联系生活，能促进学生从生活角度对物理实验现象进行更为深刻的思考与分析.

例如 以“超重和失重”教学为例，教师分享自己乘坐电梯、飞机、玩过山车的经历和感受，引导学生回忆自己相关生活经历以及结合当时自己的身体感受，对“超重”与“失重”的概念理解更加精准.教师还可创造实验条件，在协调好时间的情况下，组织学生乘坐学校办公楼的电梯，以亲身体验类的物理实验，增强学生的体验感.

教师还可利用生活中随处可见的物体，设计物理实验，强化物理学科与生活之间的关联性.

例如 在“微小形变”物理概念讲解阶段，教师随意选择一位学生的课桌作为实验材料，在桌子上直立两面镜子，让阳光经过折射在白墙上呈现光点.学生按压镜子中间的桌子，肉眼观察桌子，并未发现桌子发生形变；学生观察白墙上的光点发现光点的位置发生了移动，以光点放大桌子发生的形变，验证物体发生了微小形变.再如，教师还可利用乒乓球，用针管在乒乓球表面扎一个小孔，用针管向乒乓球内注射蓝色液体，在注满液体后，在小孔位置插入最细的吸管，学生用手轻微按压乒乓球，表面看来，乒乓球并未发生形变；而借助吸管，学生发现手指按压乒乓球，吸管内的液面上涨，松开手指，液面下降，乒乓球发生了微小形变.教师利用生活中的材料设计、实施物理实验，能将学生物理学习的目光转移至日常生活中，引导学生树立生活化学习意识，促使学生能灵活运用各类生活材料，设计、实施物理实验，观察、分析实验现象，培养其创新意识和动手创造能力[4].

4 创新评价模式，反馈促进改进

高中物理教师要有效培养学生的创新意识、创造能力，就需要将创新能力培养这一任务作为方案设计、目标确立、过程指导、教学评价的重要依据，将创新意识与能力培养作为教学评价指标，根据在教学环节观察的学生实验设计、实施過程和结果，评价学生的创新能力提升情况.首先，创新评价方法，采用多元化评价方法，教师结合学生的实验过程与结果，直接评价或间接引导，采用多元方法，对学生进行综合评价.

例如 教师引导学生发现实验学习存在的问题，或直接以语言指出学生存在的实验缺陷，从知识、素养、能力、情感态度四个方面，做出全面评价.其次，教师开展教学工作要始终坚持学生的主体地位，鼓励学生大胆假设、敢于质疑、提出疑问、思考分析，培养学生的高阶思维和创新思维.最后，教师创设多主体评价模式，鼓励学生自我评价、相互评价，强化学生自主学习的能力与素养，促进其思维发展.

5 结语

实验是高中物理教学的重要内容和形式，能辅助学生结合具体的实验现象，学习物理知识、思考实验现象，促进学生深度学习.物理实验教学的自由空间恰能为学生思考分析、思维发展、动手实践、创新创造提供良好的条件，高中物理教师要以培养学生的创新能力为核心任务之一，更新教育理念、重视实验教学，运用生活素材，促进学生实验设计、观察、思考与探究，发展学生思维，并以科学的教学评价方法，指导物理实验教学工作有序开展，培养学生的创新意识、创造能力、核心素养.

参考文献：

[1]冯礼民.高中物理实验教学中培养学生创新思维的策略探讨[J].天天爱科学（教育前沿），2023（10）：48-50.

[2]姜雪超.基于创新能力培养的高中物理实验教学模式解析[J].中国多媒体与网络教学学报（下旬刊），2023（08）：142-144.

[3]薛正正.基于创新能力培养的高中物理实验教学模式探索[J].国家通用语言文字教学与研究，2022（09）：98-100.

[4]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.

[5]谢振忠.基于创新能力培养的高中物理实验教学模式探索[J].科学咨询（科技·管理），2020（09）：286.