高中物理實驗教學中培養學生創新能力的途徑

【摘要】創新是引領發展的第一動力，培養學生創新能力是高中物理教學的重要目標之一.物理實驗作為物理學科的重要組成部分，在創新能力培養方面具有獨特優勢.然而，當前高中物理實驗教學在培養學生創新能力方面還存在諸多不足，主要表現為：實驗內容缺乏創新元素；教學方式單一，學生主體性發揮不足；評價機制重結果輕過程，忽視創新能力考查.新時代高中物理實驗教學要強化創新能力培養，應從創新教學內容、優化教學模式、改革評價機制等方面著力，設計探究性、開放性實驗，開展啟發式、討論式教學，構建關注過程、重視能力的多元評價體系，在潛移默化中提升學生創新意識和能力，為培養新型人才奠定堅實基礎.

【關鍵詞】高中物理;實驗教學;學生培養

創新是一個國家和民族發展進步的靈魂，是社會生產力發展的核心動力.培養學生的創新精神和創新能力，是時代賦予教育的神圣使命.而且創新已成為國家發展和教育改革的動力源和助推器.

高中階段是學生成長的關鍵時期，也是創新能力培育的重要窗口期.物理學科以其嚴謹的邏輯體系、求真的科學精神和鮮明的實踐特征，在創新能力培養中具有不可替代的作用.高中物理新課標明確指出，要通過實驗教學培養學生的科學探究能力、創新意識和實踐能力.然而，受應試教育觀念和評價機制的影響，當前高中物理實驗教學在激發學生創新思維、培育創新能力方面還存在諸多掣肘.創新不夠已成為制約學生核心素養提升的突出短板.新時代實驗教學要增強使命感和緊迫感，努力回歸育人本位，把創新能力培養擺在更加突出的位置，深化教學改革，優化評價機制，在培根鑄魂中促進學生終身發展.

1 高中物理實驗教學對培養學生創新能力的重要性

創新能力是人的一種綜合性能力，既包括創新意識、創新思維等內在品質，也涵蓋動手實踐、表達交流等外在能力.可以說，創新能力既是智慧的結晶，更是實踐的升華.這些能力的形成都離不開扎實的學科基礎和必要的實踐訓練.在諸多學科中，高中物理憑借其科學性與實踐性的有機統一，在培育學生創新能力方面具有得天獨厚的稟賦.

物理學以其嚴謹的邏輯體系，培育了學生縝密的思維品質.物理學研究的是物質運動最一般的規律，它從豐富的自然現象中抽象出物理模型，再通過邏輯推演得出結論，形成了一套環環相扣、渾然一體的知識邏輯體系.學生在學習過程中，時時處處都要運用歸納演繹、分析綜合等邏輯思維方法去理解和把握知識.日積月累，學生邏輯推理能力、抽象概括能力、系統思維能力得到有效訓練，這些能力恰恰是創新思維的重要基礎.

物理學以其求真的科學精神，涵養了學生理性的探索品格.追求真理是物理學的永恒價值追求.伽利略“不曾因為害怕、屈從和妥協，而背叛自己的良心，放棄自己心中的太陽”；居里夫人為了探尋毫克級的鐳，歷經千辛萬苦，以堅韌不拔的意志完成了“噸粒”分離.一代代物理學家身體力行、言傳身教，鑄就了物理學崇尚實證、敢于懷疑、勇于創新的科學品格.學生在潛移默化中受到熏陶，逐步樹立起唯物辯證思想觀念，養成理性思維習慣，這既是科學素養的根基，更是創新人格的底色.

2 當前高中物理實驗教學在培養學生創新能力上存在的問題

2.1 實驗教學內容缺乏創新元素

實驗教學內容是培養學生創新能力的物質載體.然而，審視當前高中物理實驗教學，其內容設置還存在諸多亟待創新之處，如實驗項目陳舊單一、創新元素不足.絕大多數實驗都是在照本宣科地重復前人的經典實驗，鮮少有學生感興趣的新穎實驗.學生缺乏創新材料、創新信息的刺激，自然難以萌發創新靈感、激發創新熱情.實驗內容局限于課本，缺乏開放性、探究性.很多實驗僅僅局限于驗證課本知識，實驗步驟、實驗結果一目了然，缺乏對學生創造性思維的有效激發.實驗內容“去生活化”，難以培育學生的應用創新能力.不少實驗脫離了學生的生活實際，既看不到生活的背景，也無法應用于解決生活實際問題，而且沒有針對實際問題開展創新性實驗的環節設計，難以培養學生運用所學知識分析問題、解決問題的能力.

2.2 實驗教學方式單一，學生主體性發揮不足

創新源于主體性，并基于興趣驅動.當前，高中物理實驗教學方式還比較單一，學生主體性發揮不足，創新興趣和能力培養面臨諸多困境.實驗教學以講授式、演示式為主，忽視了引導式、啟發式教學.教師包辦代替，學生被動接受，缺乏自主探究的機會，創新思維難以得到有效訓練.實驗教學缺乏師生互動、生生互動的有效方式.教師“滿堂灌”，學生被動聽，師生之間缺乏平等探討，生生之間缺乏思維碰撞，創新的火花難以迸發.實驗教學缺乏開放、探究的問題情境.學生缺乏在開放情境中發現問題、分析問題、解決問題的機會，難以形成敏銳的問題意識和開闊的創新視野.實驗教學忽視學生分層教學、個性化指導.教師統一要求，不注重學生創新興趣特長的挖掘，使其創新潛能難以得到充分發掘.

2.3 實驗教學評價重結果輕過程，忽視創新能力考查

教學評價引領教學導向.高中物理實驗教學要強化創新能力培養，必須以科學的評價機制為指揮棒.然而，當前高中物理實驗能力評價還存在諸多不盡如人意之處.評價內容偏重結果、忽視過程，許多學校的實驗考試仍然局限于“一次性”測驗，過于強調實驗現象和數據結果，而忽視了實驗過程中創新性思維的考查.評價主體單一，缺乏多元參與.實驗教學評價主要由任課教師一人包攬，學生自評、生生互評的主體性作用發揮不足，評價的廣度和深度不夠.評價方式單一，缺乏開放性、綜合性評價.評價方式以筆試為主，缺乏學生動手操作、口頭表達等方面的考查，難以全面反映學生創新實踐能力.

3 高中物理實驗教學中培養學生創新能力的策略

新時代高中物理實驗教學肩負著培養創新型人才的重任.面對新形勢新要求，實驗教學要主動作為、率先垂范，努力在深化育人模式、厘清評價導向、豐富教學內容、創新教學方式等方面積極探索，為學生創新能力培養提供沃土.

3.1 創新實驗教學內容，強化創新意識培養

實驗教學要增強學生的創新意識，首要的是豐富教學內容的創新元素.要本著體驗創新樂趣、培育創新精神的理念，系統優化實驗教學內容.在實驗項目設置上，要密切關注學科前沿，積極吸收物理學最新科研成果，及時更新實驗項目，增加學生感興趣的創新元素.同時，要合理設置開放性、探究性實驗，為學生提供自主探索的空間.

例如 在“探究小車速度隨時間變化的規律”的實驗中，可以為學生提供測量范圍不等的秒表、不同坡度的斜面等，引導學生自行設計實驗方案，分組討論如何測量和記錄數據，并在變換條件（如斜面角度、小車質量等）后觀察速度的變化情況，探索速度、時間、加速度之間的關系.學生在探究過程中親身體驗創新樂趣，能提升創新意識和實踐能力.

此外，實驗教學還要重視把物理學與現實生活緊密結合，通過設置貼近生活的實驗情境，引導學生發現生活中的物理問題，并運用所學知識分析解決問題，從而在實踐應用中培育創新思維和實踐能力.

例如 教學“杠桿”時，可以拓展“筷子夾彈珠”的趣味實驗，引導學生在生活情境中感悟杠桿原理，在游戲創意中培育科學興趣.

3.2 優化實驗教學模式，突出創新能力訓練

學生的創新能力培養有賴于實驗教學模式的優化創新.要突出學生主體地位，努力在啟發式、探究式、互動式教學等方面積極探索.在實驗教學中，教師要樹立“教師主導，學生主體”的理念，充分發揮學生的主體性作用.改變“滿堂灌”的被動式教學，注重創設問題情境、設置懸念，以疑問激發學生的好奇心，引導學生自主探究.教師啟發誘導、點撥疑難，引領學生在探索中發現規律、感悟真理.

例如 在“探究加速度與力、質量的關系”的實驗中，教師可先設置情境，提出問題“同樣的力，作用在不同的物體上，加速度會有什么不同？”“物體質量不變，力改變時，加速度又會發生怎樣的變化？”引發學生思考.然后鼓勵學生自主設計實驗方案，引導他們思考如何測量力和質量、如何控制變量、需要哪些器材、數據如何記錄等.學生可分組進行實驗探究；教師巡回指導，給予適時的點撥.實驗結束后，引導學生分析數據，歸納總結力、質量與加速度的關系.教師再幫助學生將結論與牛頓第二定律聯系起來，加深理解.在學生自主探究的過程中，啟發引導與點撥疑難同樣重要，教師適時的指導能幫助學生厘清思路、突破困難，使探究活動不斷深入，讓學生在親身實踐中掌握科學研究的方法，領悟物理定律的精髓.

同時，教師要注重師生互動、生生互動，發揮協作學習的優勢.采取小組合作實驗的模式，鼓勵學生自由組合、協作探究，在平等交流、相互啟發中碰撞思維火花，在民主討論、評判反思中形成科學共識.

例如 在“驗證機械能守恒定律”實驗中，教師可以引導學生四人一組輪流扮演實驗員、數據記錄員、質疑思考員等角色，在合作探究中培養創新意識和科學精神.

實驗教學還要遵循學生身心發展規律，做好分層教學、個性化指導.面對學生創新興趣特長的差異，教師要因材施教、有的放矢.對創新意識較高、動手能力較強的學生，可以適當增加探究性實驗，激發其創新靈感；對創新意識一般的學生，可以多做演示性實驗，通過言傳身教來潛移默化地培養其創新意識；對實踐能力較弱的學生，可以通過跟做指導、舉一反三，使其在螺旋式上升中逐步提高.

例如 在“用雙縫干涉測量光的波長”實驗中，可以為學有余力的學生提供實驗材料和裝置，引導其自主進行實驗探究；對動手能力欠缺的學生，可以通過范例示范、步步指導，幫助其鞏固基礎技能.

3.3 改革實驗教學評價，注重創新能力考核

科學的評價導向是學生創新能力培養的重要保障.實驗教學要樹立正確評價觀，努力在改進評價內容、創新評價方式、暢通評價反饋等方面狠下功夫.在評價內容上，要統籌兼顧過程性評價和終結性評價，既看終結性實驗結果，又重視創新性思維過程，將“重結果”與“重過程”有機統一.注重學生在實驗準備、方案設計、操作實施、分析總結等環節的表現，全面考查其知識運用、獨立思考、動手實踐、語言表達等創新素養.在評價主體上，要發揮教師主導作用，注重學生主體參與，形成教師評價、學生自評、生生互評的多元評價格局.通過學生自評，促進自我反思；通過生生互評，取長補短，在相互觀摩、啟發質疑中共同提高.在評價方式上，要綜合運用筆試測驗、實驗操作、口頭表達、成果展示等多種方式，關注學生創新素養的全面考查.可以定期開展實驗技能考核、科技小制作評比、科學探究成果展示等形式多樣的活動，為學生搭建展示創新才能的廣闊舞臺.

評價的目的在于反饋改進、激勵提升.實驗教學要高度重視評價反饋機制建設，建立教學、評價、反饋的閉環.利用信息化手段，做好實驗過程跟蹤記錄，及時將評價信息反饋給教師和學生.教師要高度重視評價結果，舉一反三、有的放矢地改進教學策略，實現因材施教；學生要主動查缺補漏、揚長避短，在螺旋式上升中發展創新素養.同時，學校要搭建教師教學反思和經驗分享平臺，促進優秀教學案例的推廣，在集體智慧中提升實驗教學的創新性和實效性.

4 結語

高中物理實驗是培養學生創新能力的沃土.在“雙減”政策和高考改革的大背景下，高中物理實驗教學迎來了變革創新的寶貴機遇.廣大物理教師要立足育人初心，著眼學生終身發展，切實把創新能力培養落到實驗教學全過程、各環節.在教學內容設置上，要密切關注學科前沿，積極吸納創新元素，合理設置開放性、探究性實驗，激發學生創新靈感；在教學模式創新上，要突出學生主體地位，靈活采用啟發式、探究式教學，注重分層教學、個性化指導，最大限度調動學生的創新積極性；在評價導向優化上，要樹立全面發展觀念，綜合運用過程性評價和終結性評價，發揮學生評價主體作用，暢通評價反饋渠道，引導學生在生成性反思中提升創新素養.相信在教育工作者的共同努力下，物理實驗教學“培優創新”的春天終會到來，物理學科核心素養的高地終會被攀登，一代代創新后備人才必將茁壯成長，為實現中華民族偉大復興的中國夢貢獻青春力量.

參考文獻：

[1]張妍.高中物理實驗教學中培養學生的創新思維能力[J].啟迪與智慧（下半月.兒童版），2023（09）：99-101.

[2]王小軍.高中物理實驗教學中培養學生創新能力的策略[J].高考，2023（20）：60-62.

[3]劉涵.高中物理教學中如何培養學生的創新思維能力[J].數理天地（高中版），2023（18）：84-86.

[4]卡卓措.高中物理教學中培養學生創新能力的策略探究[J].散文選刊（中旬刊），2022（11）：151-152.