綜合設計性物理實驗與學生創新思維能力的培養

摘 要：提高學生的綜合素質，幫助學生全方面發展，有效推進素質化教育的發展是我國教育事業的重點關注領域.充分培養學生的創新能力和思維能力是學校教育的重任之一.物理實驗是幫助學生打開物理世界的敲門磚，物理知識和原理通過物理實驗進行呈現，讓學生既能感受到實驗的魅力所在，又能夠進一步培養學生的創造思維能力和探索能力.因此，我們作為一名物理教師應該深刻認識到物理實驗在物理教學中的重要性，如何更好地培養學生的動手能力、思維能力和創造力是我們在進行教案設計時應該重點關注的問題.本文作者從綜合設計物理實驗的角度出發，結合當下的教育政策和發展方向，靈活分析了目前的物理實驗課程教學現狀，并提出了一些有針對性的建議，希望能夠給同行提供合理且科學的參考意見.

關鍵詞：綜合設計；物理實驗；創新思維能力；教學策略

中圖分類號：G632 文獻標識碼：A 文章編號：1008-0333（2023）02-0088-03

物理實驗在初中教學占據著十分重要的位置，它將實驗原理融入其中，并在實驗原理的基礎上，對相關物理現象進行了揭示和驗證.在這個科技飛速發展的時代，物理行業繁榮發展，并衍生出了很多的子行業，如：物理互聯網工程、物理自動化、物理與數學等.這意味著對我們當前的物理教學模式提出了更多的挑戰和要求，我們要更加重視物理實驗的教案設計和學生創新能力的培養.

根據調查顯示，部分初中學校在物理實驗的教學中加入了綜合設計性物理實驗這一關鍵環節.這個實驗環節得到了眾多學校的認可和重視，并且被推崇為培養學生綜合素質能力和創新能力的重要方法之一.這種以激發學生的物理學習興趣為主要目標，幫助學生綜合性且全方面的發展，并以學生想法為主體，教師在教學中為輔助角色，針對學生提出的實驗設計進行修正和指導.教師在這個綜合設計物理實驗的教學中，還起著一個引導員的作用，針對學生提出來的想法，進行引導性問題提問和給予指導性的建議，并讓學生獨立完成這個實驗設計過程.由于綜合設計物理實驗設計的范圍十分廣泛，可以靈活地培養學生的創新能力，我們針對此進行了教學改革和教學實踐.在這個過程中，我們也發現和摸索出了一些針對性的教學策略，可以有效地提高學生的物理學習興趣，培養學生的思維能力和創新能力，使得物理這門課程受到了眾多學生的喜愛和歡迎.1 綜合設計性物理實驗教學模式

在傳統的物理教學中大多采用的實驗教學模式是教師在上面講，并指出重點的實驗步驟，學生在下面聽講，并根據教師指出的實驗步驟進行操作.如果學生在操作過程中有什么問題，就在課后提出相關的疑問問題.這種實驗教學模式容易讓學生對教師產生依賴，把實驗課當成單純的操作課程，而較少在實驗的過程中進行思考和探索，導致學生的思維能力低下.而在加入綜合性物理實驗教學模式后，教師只需要提供基本的物理要求和準備必須的物理實驗用品，其具體的實驗流程和實驗方案，需要學生自己進行設計.學生可以根據教師給出的實驗原理和實驗用品，確定大致的實驗步驟，還可以借助身邊的圖書館、互聯網和文獻資料等進行問題的查找，解決在實驗設計中遇到的問題.

這是一個充分發揮學生想象力和創造力的過程，通過查閱資料和解決疑問還可以鍛煉學生的團體協作能力，讓學生學會與他人合作，并利用身邊的資料解決遇到的難題.在綜合設計物理實驗的過程中，充分發揮了學生的主體作用，并以教師的教學為輔助，教學重點也發生了轉移.以前的教學重點更多的是關注學生學到了多少知識以及對相關知識的掌握程度如何.而這種綜合設計物理實驗的教學模式，成功地轉化了教師與學生之間的角色關系，讓學生在課堂中占據著主導的地位.且教學重點更加關注學生物理實驗思維、實驗方法和實驗能力的培養.

學生在確定大致的實驗方案后，交給任課的教師進行審核，審核教師提出合理的實驗建議.然后，學生在教師的監督下進行物理實驗操作，并觀察實驗結果，得出相對應的原理和實驗結論.在試驗過程中，學生產生的疑問可以及時向教師反饋或者課后利用身邊的資料進行查找和解決.這是一個讓學生自己發現問題、并解決問題的過程，是幫助學生鍛煉個人的耐心和信心的過程，教師應該盡量給予正向的鼓勵.在實驗的過程中，難免會出現實驗結果不如意甚至是實驗故障的現象，教師應該引導學生自己進行調整、修正和改進，并最終得出可分析的數據.

2 合理和科學化選擇綜合設計物理實驗的相關內容

2.1 改變傳統的實驗方法

目前，在初中學校的物理實驗教學中，很多實驗方案的設計都是經過眾多名人的千百次實驗總結出來的最優化實驗方案.這種實驗方案雖然可以很好地呈現物理原理和物理現象，但是缺乏一定的創新性，并不有助于培養學生的創造思維能力.因此，我們在確定物理實驗的內容設計時，應該在原有的實驗方案上進行改革和創新，可通過改變實驗數據或者是實驗的處理方法來達到目的.這樣不僅有助于對實驗內容進行有效的延伸，還可以培養學生從多角度看待事物發展的能力.

2.2 延伸實驗目的或者改變實驗的基礎內容

我們可以在基礎實驗的設置上，尋找創新點，針對某個基本實驗，進行實驗目的的擴充和延伸，讓學生不僅能夠掌握基本的實驗原理和方法，還可以學習到實驗以外的內容.對基礎的實驗內容適當地進行調整和修改，并讓學生進行思考和探究基本實驗內容以外的東西.這不僅有助于培養學生的思維能力和探索能力，還可以讓學生發現在課本以外的知識.這可以激發學生的主動思考能力，認識到物理知識的廣闊性和無限性，打開一個新的物理實驗大門.

2.3 對實驗儀器進行改裝

利用實驗室里面現成的實驗裝置進行改裝，將其改造成適合學生進行現有的綜合實驗設計項目.尤其是很多實驗室有廢棄的實驗設置和實驗用品，我們可以鼓勵學生放手去做，大膽地利用現有的實驗裝置進行改裝和組合，使其適用于個人的綜合實驗設計項目.

3 學校應該合理選擇綜合設計性物理實驗的開設時間綜合設計性物理實驗不僅需要學生具備良好且扎實的物理實驗基礎，更需要學生初步掌握熟悉最基本的物理實驗設計流程和實驗室安全用物規則.因此，在開設綜合設計性物理實驗時，教師應該在全面了解學生的基本情況后，再確定合適的時機.多年以來，經過我們不斷地進行模型驗證、教學探究和改良，并結合學生的物理學習特點，總結和建立了基本實驗、基本訓練和系統化的教學模式，可以靈活地根據學生當前的學習進度和學習效果，調整這門教學課程的開設時間.很多學生在前半學期，對大多數物理知識掌握得還不是很熟練，在知識的應用上還存在很多問題，，這個時間段如果開設綜合設計性物理實驗，并不能夠取得理想的教學效果.只有當學生在掌握了物理實驗基本的方法、基本的實驗理論，并完成一定數量的基本訓練和基礎實驗，學生才具備完全的實驗技能和實驗操作能力.在這種情形下，我們開設綜合設計性物理實驗才可以取得理想的教學效果.因此，一般情況下，我開設綜合設計性物理實驗一般選擇在每學期的后1/3，即物理常規課程快要結課的時候.4 教師應加強實驗過程中的指導力度

教師在教學的過程中，應該深刻認識到，我們雖然遵循以學生為主體的教學模式，但并不意味著完全將課堂的主動權交給學生，而是應該把控課程進度的整體方向，給予學生適度的空間，讓學生可以游刃有余地發揮個人的想象能力和課堂創造能力.

4.1 明確每次實驗的基本要求

正所謂“沒有規矩，不成方圓.”在進行每一次物理實驗課程設計之前，都應該向學生強調實驗室的基本規矩，提高學生的實驗安全意識和規范意識.在進行不同的實驗設計課程之前，教師應明確告知全體學生最基本的實驗操作流程和遵守儀器操作的規章制度.實驗要求要能夠體現實驗最基本的思想和個人思維能力的訓練，這還可以成功激起學生的好奇心和求知欲，幫助培養學生的實驗能力和動手能力，讓學生可以在滿足最基本實驗要求的同時，還能夠充分發揮個人的創造能力和想象能力.

4.2 要求學生進行課堂前的預習

眾所周知，每周的課程安排和每節課的時長都是有要求的，學生的學習任務繁重和要掌握的內容知識繁多.僅僅憑課堂上的幾十分鐘，并不有助于學生理解和充分消化掉物理實驗課堂上的知識.這種方式從長遠來看并不有助于達到我們在綜合設計性物理實驗中所提出的基本要求，也達不到我們的教學目的.因此，我們應該嚴格要求每一位學生在上綜合設計性物理實驗課之前，應該提前準備30-40分鐘進行物理內容的預習，并初步設計出一個基本的實驗方案表，將這個表交給教師進行審核.在正式課堂上，教師針對學生的實驗方案表進行講解，并結合實驗內容進行修正.學生在聽完對應的課程后并結合教師的指導，進行個人實驗方案表的修正.在整個過程中，教師要引導學生進行積極主動地思考，并提出其中迷惑的問題，課堂預習和教師指導的教學方式將更有助于學生充分消化和掌握課堂內容，并對物理實驗設計有了更新的體會.

4.3 加強實驗過程中的指導實驗是充滿未知的，即使是已經十分成熟的實驗，由于人為因素和環境因素的影響，也可能得出差異很大的數據.因此，學生在進行綜合設計性物理實驗的操作過程中，難免會出現一些新的問題和實驗誤差.每一次實驗結果都有著它存在的意義，教師應該教授學生客觀分析每一次實驗結果，以平常心看待每一次的實驗數據.當學生陷入自我懷疑或者自我否定時，教師應該多加進行鼓勵和引導，幫助學生樹立足夠的自信心和自信力，加強教師在教學試驗中的指導作用.

4.4 充分完善每一次實驗評價

學生的實驗評價是對教學工作的側面反應，也是檢驗教學質量的重要手段.由于目前綜合設計性實驗課程的開展還在趨于不斷完善和成長的階段，我們更應該重視每一次實驗課后，學生的教學評價.這將督促我們切實了解學生的感受，改正在教學中存在的不足，并進行逐步完善.

綜上所述，鍛煉學生的自主創新能力和探索能力是我們開設綜合設計性實驗課程的主要目的.我們應該客觀分析學生的學習狀態和教學現狀，針對現有的實驗課程內容、實驗課程教學模式進行創新性改革，以學生為主體，教師為引導員的模式，來幫助學生主動參與到物理實驗的設計中.這種靈活且人性化的教學模式，將充分調動學生的積極性和主動性，開啟他們對物理世界的大門，讓學生能夠真正地體會到物理世界的奧妙之處和物理實驗的神奇所在.

參考文獻：

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［責任編輯：李 璟］

收稿日期：2022-10-15

作者簡介：安杰（1977.2-），男，貴州省遵義人，本科，中學一級教師，從事物理教學研究.