以實驗創新促進思維創新的物理教學探索

摘 要：實驗屬于高中物理教學之中的重點與難點，對于鞏固學生課堂所學理論成果，助力其物理學科核心素養發展至關重要，而實驗創新與學生思維創新之間的關系，更是獲得了教育者的普遍認同.為了善加利用這種關系，取得物理教學的突破，現基于高中物理實驗制約學生思維創新性的情況，提出科學性、安全性、趣味性等實驗創新原則，并在遵循這些原則的前提下，從教學實踐出發，進行進一步的物理實驗教學優化思考.思考結果表明：物理實驗教學的創新效果越好，學生也將越能取得理想的思維發展與創新效果，并在后續學習中服務于其能力進步.

關鍵詞：高中物理；課堂教學；思維創新；實驗指導

中圖分類號：G632"" 文獻標識碼：A"" 文章編號：1008-0333（2023）03-0071-03

創新是時代發展與社會進步取之不盡，用之不竭的動力源，如果缺少創新，便無從談起人類物質與精神條件的改善.具體到教育領域，學習者創新思維的培養必然成為當前時期各門課程教學之中一貫的內容，例如物理學科本身以實驗為要點，而實驗對于高中生創新思維發展意義重大，便更應當突出實驗教學活動中隱含的創新引導潛能，也就是有把握物理實驗時機，以較強的針對性對學生的創新思維理念進行培養.顯而易見的是：通過實驗內容、實驗方法等方面的創新調整，將更接近于學生思維創新的理想境界.

1 高中物理實驗制約學生思維創新性的情況

物理學是一門側重于實驗的基礎類學科，教師在學生探究學科內容期間，應當避免其單純接受知識的傳授，而是要努力為其營造接近于真實的物理情境，使之在課堂中經歷從知識體驗到知識獲取再到知識應用的全過程.然而實際物理教學期間，個別物理教師存在教學理念落后的問題，將原本能夠豐富化與拓展化的物理實驗以理論灌輸的形式呈現出來，導致物理實驗缺少創新性.其一，實驗方法過于傳統，在黑板上或者在多媒體平臺上“做”實驗，使一些新課標要求學生分組完成的實驗，用統一示范方法來代替；其二，實驗過程和理論講解過程相分離，無法讓學生因為實驗而體會到理論知識的本質；其三，實驗操作環節過于粗放，學生在實驗過程中認知不多、收獲不豐；其四，實驗距離生活較遠，教師所做的一些所謂創新努力，不容易為學生所接受.由于這幾方面問題的制約，高中生在邏輯思維能力與對事物認知能力方面收獲甚微，由此造成其創新思維發展受阻.

2 以實驗創新帶動思維創新的教學設計原則

基于上述論述完全可以認為，高中物理實驗教學創新，將為學生思維創新創造條件、提供機會，以實驗創新帶動思維創新的教學設計應在遵循下述幾項原則基礎上，才能取得更理想的效果.

2.1 教學設計科學性

科學性原則是物理實驗創新設計之中最基礎性的要求，它側重于強調所有實驗設計方案的提出，以及應用實驗原理、選擇實驗器材，還有對實驗數據進行處理等，均要有科學依據作為歸依，并保證處理方式的正確性，只有這樣才能在實驗中既真實又客觀地反映揭示物理概念、揭示物理規律，并因此取得創新思維的發展.

2.2 實驗過程安全性

所有物理實驗活動均需要以安全性為前提，實驗創新時，同樣應當依托規范化操作來保證過程的安全性，只有這樣才能使學生置身于理想的思維創新活動空間之內.例如實驗過程中，實驗儀器應當避免損壞，要做好儀器維護、檢查，找準儀器的操作時間等，再如師生應當在人身安全方面形成強烈意識，在高壓絕緣、藥品及放射性物質取放諸多方面養成規范操作的習慣，等等.

2.3 實驗流程趣味性

學習者思維拓展與創新，同其所面對學習內容，所應用學習方法趣味性程度之間的關系，已經有相當豐富的研究成果.對于物理實驗而言，越有趣的實驗流程，越容易讓學生獲取思維創新機會.為此，高中物理實驗創新應當保證趣味性原則的落實，在創新設計時充分考慮學生心理特點及認知水平，讓“新“、“奇”、“趣”的實驗服務于學生發展.

3 以實驗創新帶動思維創新的教學有效策略

3.1 做好直接創新實驗

對于物理學科而言，它的定義、定律、規律等均建立于大量實驗基礎之上，教材對于相關的實驗給予一定表現，教師在實際教學時，應當重視教材內容，以之為橋梁紐帶，做好實驗的直接創新工作.這將讓學生找準目標，以目標為牽引，在完成實驗探索任務的同時，取得一定的思維創新成果.具體講，教師需要根據物理特性、課標要求、教育教學實際情況，尊重學生在學習期間的個性化發展追求，進行富于科學性與趣味性的物理實驗教學設計.為了達到理想的設計效果，教師可利用課前備案、計劃設計、情境構建、問題創設等角度的充分思考，對教學機制加以完善，從而讓學生在實驗狀態下因興趣學習與主動學習而取得思維創新成果.在此期間，考慮到物理實驗教學內容的豐富性，教師還可對課堂和教材范圍之中的內容進行適度拓展，積極豐富實驗教學資源，例如借助微信、QQ等平臺尋求家長的幫助，或者布置有家長支持的實驗任務等.經過豐富的內容，同樣是實驗直接創新的組成部分，它們將共同成為學生思維創新的強勁推動力.

現以“重力與重心”一課的實驗為例，說明做好直接創新實驗的方法.課堂上教師可借助自制教具與找準實驗輔助器材的辦法進行實驗教學創新設計，從而引導學生更為深刻地領會與重力有關的知識.此外教師也可以使學生參與到實驗探究活動中來，讓其用控制變量的形式制作重力演示器，這均是使其思維創新發展的有效做法.例如有些學生基于實驗目標要求，借助塑料瓶蓋、胡蘿卜等進行實驗：使瓶蓋一端插帶有半根胡蘿卜的竹簽，在胡蘿卜下移至瓶口一端時，它保持穩定性，而若遠離瓶口則會表現出不穩定的特征，從而可以認定：在支持面固定時，物體穩定度同重心高度保持反比關系.接下來大家再據此實驗，探討自身走路重心變化情況，可在鞏固認知成果的同時，得到思維創新的另一寶貴機會.

3.2 形成實驗開放機制

形成實驗開放機制，使實驗與理論部分融會貫通，是另一促進學生思維創新的方式.傳統物理實驗教學，資源與方法受到比較嚴格的限定，學生在了解物理教材中的基本概念、定理、規律，并對實驗步驟與實驗結果有明確預知后才進入到實驗狀態，實驗和理論相互分開，因此實際實驗教學不具創新性，效果也往往流于表面.這種實驗僅作為驗證教材結論的一種方式而存在的做法，很顯然無益于推動學生創新思維發展.因此當前階段的高中物理實驗教學，可利用開放實驗資源與方法，使實驗與理論教學相互滲透，從而促進學生提升物理知識學習的質量與效率提升.

3.3 細化實驗操作環節

為了幫助學生全面學習物理原理，教師需要引導學生仔細審題，把握住實驗要求中的重要信息，同時對實驗操作加以細化，因細節認知而獲得思維創新的更有利渠道.為了達到這一理想的教學效果，教師應在實驗教學期間，做正確實驗操作的親身示范，并考慮到不同實驗類型操作難度的區別，合理化地進行實驗策略安排.關于這一點，尤其要重視那些復雜程度較高，可大量展示細節的實驗，因為學生對于實驗操作流程的認識比較狹隘，甚至有同教材敘述、課堂講解相抵觸之處，所以可能造成其操作實驗的不成功，對于細節的觀察、思考不到位，或者不能正確處理突發狀況等，難以產生實驗課堂應有的效果.為此教師則可在示范期間細化說明或展示實驗環節，使細節也能夠做到同教材內容的環環相扣，這樣才會讓學生在自主操作時比較扎實地把握有關內容.

例如當開展物體平拋運動規律探究、圓周運動規律分析這類復雜程度較高的實驗時，相關實驗器材較多，并要求實驗參與者嚴格控制物體初始條件，若缺少支持，學生實驗很難取得成功，思維創新更是無從談起.像平拋實驗過程中，水平槽不水平、拋出坐標原點不處于水平槽端點、釋放小球位置每次不相同等，均可能對小球平拋軌跡描繪造成不利影響，極易出現結果的較大誤差.這時教師可向學生反復強調實驗操作如何把握細節的問題，使學生因細節細化處理而真正理解實驗原理，明確實驗各環節的意義，特別是對易錯操作可產生清晰、透徹的理解.當然，對于操作難度較低的實驗，教師同樣不可放棄細化實驗操作環節，而是要督促學生借助反思操作，加深對于實驗各步驟的了解，在細節處找到思維創新的關鍵點.

3.4 突出實驗生活導向

現實生活是所有知識形成的沃土、最終的歸宿，即所有的學科知識都從現實生活中來，也要將其作為最終的服務和應用對象.在指導學生參與物理實驗活動時，若教師一味借助常規課堂教學模式，忽略學生對于生活實際的追求，則最終的物理實驗教學效果，以及學生相應的認知體驗都將大打折扣.所以按照陶行知“生活即教育”理論，教師在開展實驗教學時，應注意從生活視角進行創新性的探索，借此機會給學生以思維創新的提示與引導.也就是說：在平時物理實驗教學時，為使學生創新思維得到鍛煉與提升，要在聯系學生生活實際的前提下，使之有機會把生活之中的素材應用到實驗流程中來，或者借助物理實驗知識，對現實生活之中的特定物理現象加以解釋或驗證，從而幫助學生更為有效地進行實驗探究活動，突出實驗創新與思維創新二者之間的關聯性.

高中物理實驗教學對于高中學生綜合能力與學科核心素養發展的意義重大，而實驗教學的創新則將突出影響學生的思維創新，考慮到二者關系的緊密性，作為物理教師，應當緊隨時代腳步，革新教學觀念，基于本文所提及的科學性、安全性、趣味性三原則，進行實驗教學策略的多角度調整，以使之接近于理想創新狀態.上面做好直接創新實驗、形成實驗開放機制等角度的探討，是筆者近期思考所得，希望可以在一定程度上，起到用實驗創新促進學生思維創新的效果.

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［責任編輯：李 璟］

收稿日期：2022-10-25

作者簡介：周倩（1993.4-），女，江蘇省海安人，本科，中學二級教師，從事高中物理教學研究.