基于創新能力培養的高中物理實驗教學模式探索

張燕

【摘要】隨著經濟發展水平不斷提高，各企業面臨的市場競爭愈發激烈.因此，各行業對創新創業人才的需求也日益增長，這一社會人才需求的變化，對學校教育教學工作提出了新的要求，創新型人才成為學校人才培養的主要目標.本文從教學理念、思考探究、知識應用以及教學評價四個方面入手，重點探究學生創新能力培養的有效策略，希望推動構建適于學生創新創造的物理實驗教學模式，進一步提高物理教學效果和人才培養質量.

【關鍵詞】創新能力；高中物理；實驗教學

新課改以適應社會人才需求變化為方向，以教學目標的調整，推進課程改革、教育改革持續深化，在當前階段提出“創新能力培養”的關鍵要求.高中物理學科作為一門培養學生科學素養的實用性較強的學科，在高中體系中居于關鍵地位.高中物理學科擁有大量的實驗資源，即優勢得天獨厚，實驗能以立體化的形式激發學生學習、探究興趣，促進學生思考，為其創新意識萌芽與能力發展創建良好的教學環境.在發展同質化問題日益嚴重的時代背景下，創新是時代打破發展限制的動力源泉，也是人才所應具備的適應社會發展的核心素養之一.在高中物理教學崗位上從教多年的筆者將結合以往總結的教學經驗和問題，以實驗教學為突破口，探究學生思考發展、創新能力培養的有效方法.

1 更新教學理念，重視核心素養

教師要培養學生的創新意識和能力，就要給予學生自主思考和探究學習的廣闊空間，改變傳統階段以教師授課為主的教育理念，突出學生的學習主體地位，高中物理教師也不例外.高中物理教師要以培養創新型學生為目標，更新教育理念，重視包括科學素養、人文素養在內的學生核心素養培育任務，樹立創新人才培養意識，轉變以往僅關注結果與效果的實驗教學理念，關注學生設計、組織、操作、分析與探究的物理實驗全過程，圍繞培養學生的想象力、創新意識、實踐創造能力的教學目標，優化實驗設計，將物理實驗課堂教學的重點放置于學生動手操作器材、觀察并探究物理實驗現象方面[1].

例如 以高一物理“勻變速直線運動的研究”章節的物理實驗“小車速度隨時間變化的規律”“自由落體運動實驗”為例，教師在講解基本概念的基礎上，組織學生兩人一組合作完成“小車勻速運動”“自由落地運動”實驗，按照步驟組裝實驗器材，進行完整的物理實驗，記錄小車在平面運動的時間、速度，觀察記錄小球在不被施加力的情況下自由落體的快慢、計時器做自由落體運動在紙帶上留下的小點之間的距離變化規律，結合物理概念，分析勻速運動與自由落體運動速度變化等方面的不同之處.學生嚴格控制實驗操作，防止因個人操作而影響實驗結果.在實驗結束后，各組學生交流觀察的實驗現象、記錄的實驗數據，對比各組數據，若學生發現本組實驗現象與其他小組不同，需要思考實驗過程中的影響因素，明確實驗結果不準確的原因，在思考與分析的過程中，發展科學思維；在改進實驗過程之時，強化動手實踐能力.學生觀察實驗發現“小車在平面上做勻速運動，帶動計時器在紙條上留下的小點之間距離相等；重力大的小球在同一高度的下落速度更快、下落時間更短，小球帶動計時器做自由落體運動，紙條上的小點距離越來越大，意味著小球下落的速度越來越快，物體在做自由落體運動之時，進行的是變速運動，存在向下的加速度”.在學生完成教材中物理實驗的基礎上，教師提出問題“從教室所在的五樓向下扔一個小球，你能根據自由落體運動實驗測量五樓窗口與地面之間的距離嗎？”引導學生對實驗進行延伸思考，嘗試在生活中運用物理實驗所得到的知識，解決生活實際問題，在學生思考與動手實踐的過程中，促進其思維發展、培養學生的創新創造思維.有的學生根據物體自由落體運動實驗中求得的小球下落速度，將數值代入距離未知的樓高計算公式，求出樓高.每組學生配合完成從五樓窗口讓小球自由落體的實驗，記錄小球落地所用的時間，根據實驗求出的數值，計算樓高.各組學生交流計算結果發現，五樓樓高不確定，但是每組學生得到的結果不同，這就需要學生對此進行深入研究.學生合作探究明確導致結果不同的關鍵要素“小球下落的阻力受到外界環境的變化，存在不同”.物理實驗多假設忽略其他因素，而實際生活則與物理實驗不同，引導學生樹立生活意識，促使其能主動在生活中應用物理知識，進一步強化物理學習效果，在實際生活中情境下，培養學生創新創造的能力.

2 加強實驗觀察，促進思考分析

知識輸入是促進學生思考和思維發展的重要前提，鑒于高中生已經具備一定的物理知識基礎和學習能力，教師可適當增加自主探究類、觀察分析類實驗設計，引導學生觀察實驗現象，并對實驗現象進行分析、探究，思考實驗現象產生的原因，發展學生思維，為培養學生的創新意識、創造能力創設良好的課堂情境[2].

例如 以“相互作用——力”為例，教師在講解重力、彈性力，學生了解物體本身具有重力的基礎上，以實驗的形式向學生輸入“摩擦力”這一物理概念，教師使用乒乓球發射器，將發射力調至最小，給木塊施加一個力，在物理實驗情境下，不考慮現實因素，木塊應在平面上一直運動下去，但是，木塊的速度逐漸減緩，最終停止運動.教師帶領學生對平面上運動的木塊進行簡單的受力分析，畫出木塊受到的推力、標注加速度的方向，結合“木塊停止運動”這一實驗現象，分析得出“木塊還應受到一個與其運動方向相反的力”，教師借此向學生輸入“摩擦力”的概念.教師使用同一力，將重量為原木塊2倍的木塊在同一起點推出去，觀察兩次推出木塊停止運動與原點間的距離，引導學生思考.學生觀察發現“木塊的重力越大，運動距離越短，木塊受到的與運動方向相反的摩擦力隨著重力的增加而加大，因此，木塊運動距離更短.”教師組織學生使用彈力計，拉動不同重量的木塊，讓木塊保護勻速運動狀態，彈力計將顯示一個數值，拉動重量較大物體時，彈力計的數值更大，即，物體平面運動所受到的摩擦力與物體本身的重力成正比例關系.教師提供重量不同的木塊、粗糙的木板、光滑的木板、金屬板、彈力計等實驗材料，允許學生自由發揮，驗證平面運動物體摩擦力與其重力、接觸面光滑度等要素的關系.

又如，教師將物體自由落體運動與拋體運動兩個知識點整合在一起，學生在教室窗口的同一高度讓重量相同的小球分別做自由落體運動、拋體運動，另一位學生站在能觀察小球運動的位置，使用手機的連拍功能，記錄作不同運動的小球的運動軌跡，區分自由落體運動、拋體運動這兩個物理概念.由于該實驗受到環境因素的影響較大，若教師要借助該實驗進行更為具體的思考引導，還可借助多媒體教具，在不考慮環境阻力、風力因素的情況下，借助教學軟件動態模擬小球運動過程，并在小球落體的同時，將小球在無力施加、不同力施加情況下的運動軌跡明確標注出來，為學生提供可觀察的素材，促進學生思考、分析.

3 挖掘生活素材，促進知識應用

物理學科對生活具有較大的指導意義，引導學生在生活中觀察物理現象、應用物理知識，是高中物理教師培養學生創新能力的重要舉措.一方面，教師要通過教學引導，讓學生認識到物理與生活的較強關聯性以及物理在生活中的重要性，從而激發學生物理學習的興趣與主動性[3].

例如 在“運動的描述”教學課堂，教師提出問題“你能將質點、參考系等物理概念根據自己的理解落實到生活中嗎？”教師播放車窗外不斷向后退的樹木的視頻，給予學生以參考，引導學生結合自己的生活經歷，學習物理概念.有的學生分享自己乘車的經歷“在紅燈轉綠燈車輛之時，自己乘坐的汽車還沒開始運動時，旁邊的車向前行駛，我會覺得是自己乘坐的車輛在向后退，產生車輛行駛的錯覺”.教師引導學生將自己的生活經歷與物理知識聯系在一起，結合生活素材，明確物理概念，思考產生錯覺的原因，認識到物理知識在生活中的重要性，從而能發揮主動性自覺學習物理知識.

另一方面，學生的生活經歷和體驗均可被教師開發為物理教學資源，尤其在物理實驗教學環節，教師引導學生聯系生活，能促進學生從生活角度對物理實驗現象進行更為深刻的思考與分析.

例如 以“超重和失重”教學為例，教師分享自己乘坐電梯、飛機、玩過山車的經歷和感受，引導學生回憶自己相關生活經歷以及結合當時自己的身體感受，對“超重”與“失重”的概念理解更加精準.教師還可創造實驗條件，在協調好時間的情況下，組織學生乘坐學校辦公樓的電梯，以親身體驗類的物理實驗，增強學生的體驗感.

教師還可利用生活中隨處可見的物體，設計物理實驗，強化物理學科與生活之間的關聯性.

例如 在“微小形變”物理概念講解階段，教師隨意選擇一位學生的課桌作為實驗材料，在桌子上直立兩面鏡子，讓陽光經過折射在白墻上呈現光點.學生按壓鏡子中間的桌子，肉眼觀察桌子，并未發現桌子發生形變；學生觀察白墻上的光點發現光點的位置發生了移動，以光點放大桌子發生的形變，驗證物體發生了微小形變.再如，教師還可利用乒乓球，用針管在乒乓球表面扎一個小孔，用針管向乒乓球內注射藍色液體，在注滿液體后，在小孔位置插入最細的吸管，學生用手輕微按壓乒乓球，表面看來，乒乓球并未發生形變；而借助吸管，學生發現手指按壓乒乓球，吸管內的液面上漲，松開手指，液面下降，乒乓球發生了微小形變.教師利用生活中的材料設計、實施物理實驗，能將學生物理學習的目光轉移至日常生活中，引導學生樹立生活化學習意識，促使學生能靈活運用各類生活材料，設計、實施物理實驗，觀察、分析實驗現象，培養其創新意識和動手創造能力[4].

4 創新評價模式，反饋促進改進

高中物理教師要有效培養學生的創新意識、創造能力，就需要將創新能力培養這一任務作為方案設計、目標確立、過程指導、教學評價的重要依據，將創新意識與能力培養作為教學評價指標，根據在教學環節觀察的學生實驗設計、實施過程和結果，評價學生的創新能力提升情況.首先，創新評價方法，采用多元化評價方法，教師結合學生的實驗過程與結果，直接評價或間接引導，采用多元方法，對學生進行綜合評價.

例如 教師引導學生發現實驗學習存在的問題，或直接以語言指出學生存在的實驗缺陷，從知識、素養、能力、情感態度四個方面，做出全面評價.其次，教師開展教學工作要始終堅持學生的主體地位，鼓勵學生大膽假設、敢于質疑、提出疑問、思考分析，培養學生的高階思維和創新思維.最后，教師創設多主體評價模式，鼓勵學生自我評價、相互評價，強化學生自主學習的能力與素養，促進其思維發展.

5 結語

實驗是高中物理教學的重要內容和形式，能輔助學生結合具體的實驗現象，學習物理知識、思考實驗現象，促進學生深度學習.物理實驗教學的自由空間恰能為學生思考分析、思維發展、動手實踐、創新創造提供良好的條件，高中物理教師要以培養學生的創新能力為核心任務之一，更新教育理念、重視實驗教學，運用生活素材，促進學生實驗設計、觀察、思考與探究，發展學生思維，并以科學的教學評價方法，指導物理實驗教學工作有序開展，培養學生的創新意識、創造能力、核心素養.

參考文獻：

[1]馮禮民.高中物理實驗教學中培養學生創新思維的策略探討[J].天天愛科學（教育前沿），2023（10）：48-50.

[2]姜雪超.基于創新能力培養的高中物理實驗教學模式解析[J].中國多媒體與網絡教學學報（下旬刊），2023（08）：142-144.

[3]薛正正.基于創新能力培養的高中物理實驗教學模式探索[J].國家通用語言文字教學與研究，2022（09）：98-100.

[4]李肖杰.高中物理實驗教學中培養學生創新能力的探索[J].中學理科園地，2020，16（06）：58-59.

[5]謝振忠.基于創新能力培養的高中物理實驗教學模式探索[J].科學咨詢（科技·管理），2020（09）：286.