高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中促進(jìn)學(xué)生創(chuàng)新思維發(fā)展的策略

文/方秋月

引 言

物理實(shí)驗(yàn)是高中物理教學(xué)的重要內(nèi)容，同時(shí)也是一種形象直觀的教學(xué)方式。將物理實(shí)驗(yàn)引入高中物理課堂，可以激發(fā)學(xué)生參與課堂的積極性，降低知識(shí)理解難度，因此構(gòu)建高效物理課堂必須重視物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動(dòng)。受傳統(tǒng)教學(xué)理念的影響，不少教師對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)不夠重視，教學(xué)方式較為單一，多是演示實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，不利于學(xué)生創(chuàng)新思維的發(fā)展。新課程標(biāo)準(zhǔn)要求重視實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動(dòng)，發(fā)揮學(xué)生的課堂主體作用，以實(shí)驗(yàn)驅(qū)動(dòng)學(xué)生自主探究學(xué)習(xí)，加強(qiáng)對(duì)學(xué)生創(chuàng)新思維的培養(yǎng)，提高學(xué)生的綜合能力。

一、優(yōu)化課堂問(wèn)題設(shè)計(jì)，強(qiáng)化創(chuàng)新思維能力

在高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師應(yīng)革新課堂教學(xué)觀念，注重發(fā)揮學(xué)生的課堂主體作用，引導(dǎo)學(xué)生開(kāi)展自主探究活動(dòng)，積極參與物理實(shí)驗(yàn)活動(dòng)。教師在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中應(yīng)注重課堂問(wèn)題設(shè)計(jì)，引導(dǎo)學(xué)生自主思考，強(qiáng)化學(xué)生的問(wèn)題意識(shí)[1]。同時(shí)，教師應(yīng)讓學(xué)生主動(dòng)提出問(wèn)題，借助實(shí)驗(yàn)情境的構(gòu)建，激發(fā)學(xué)生的求知欲，讓學(xué)生能夠發(fā)現(xiàn)和提出問(wèn)題，同時(shí)實(shí)施有效的課堂指導(dǎo)，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)和研究。在具體探究過(guò)程中，教師要?jiǎng)?chuàng)設(shè)自主學(xué)習(xí)和探究平臺(tái)，加強(qiáng)對(duì)學(xué)生問(wèn)題意識(shí)的培養(yǎng)，引導(dǎo)學(xué)生創(chuàng)新[2]。例如，在魯科版高中物理必修第一冊(cè)“加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)探究中，教師需要充分利用演示實(shí)驗(yàn)，如使用不同大小的力牽引小車，使用相同的力牽引不同質(zhì)量的小車。在完成演示實(shí)驗(yàn)后，教師要引發(fā)學(xué)生思考，讓學(xué)生提出自己的疑問(wèn)。結(jié)合學(xué)生存在的疑問(wèn)，教師引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)入探究主題，加深對(duì)加速度和力、質(zhì)量之間關(guān)系的理解。教師借助問(wèn)題，可以引導(dǎo)學(xué)生深入探究，加深學(xué)生對(duì)加速度的理解。在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，教師還要讓學(xué)生思考這樣的問(wèn)題：“必須計(jì)算加速度的具體數(shù)值嗎？”讓學(xué)生從發(fā)現(xiàn)問(wèn)題入手，強(qiáng)化問(wèn)題意識(shí)，逐漸形成創(chuàng)新思維。

二、借助科學(xué)精神，培養(yǎng)創(chuàng)新思維能力

物理是一門注重實(shí)驗(yàn)的學(xué)科，很多的物理知識(shí)和結(jié)論是通過(guò)實(shí)驗(yàn)總結(jié)出來(lái)的。因此，在高中物理教學(xué)中，教師普遍注重實(shí)驗(yàn)活動(dòng)的開(kāi)展，借助實(shí)驗(yàn)活動(dòng)強(qiáng)化學(xué)生的創(chuàng)新思維。在實(shí)驗(yàn)活動(dòng)中讓學(xué)生獨(dú)立思考、引導(dǎo)學(xué)生創(chuàng)新，有利于激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的熱情[3]。同時(shí)，教師還需要做好課堂引導(dǎo)和啟發(fā)，讓學(xué)生正確理解和應(yīng)用科學(xué)知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)精神，為其未來(lái)發(fā)展奠定基礎(chǔ)。例如，在教學(xué)魯科版高中物理必修第一冊(cè)“牛頓第三定律”時(shí)，教師可以將牛頓的實(shí)際研究成果展示給學(xué)生，讓學(xué)生全面了解牛頓為人類社會(huì)發(fā)展做出的貢獻(xiàn)，借助物理學(xué)史知識(shí)引導(dǎo)學(xué)生樹(shù)立科學(xué)精神，促進(jìn)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)物理知識(shí)。除了力學(xué)三大運(yùn)動(dòng)定律和萬(wàn)有引力定律外，在光學(xué)上，牛頓還通過(guò)判決性實(shí)驗(yàn)證明白光是由七色光組成的，創(chuàng)制了反射望遠(yuǎn)鏡，提出了光的微粒說(shuō)；在數(shù)學(xué)方面，發(fā)現(xiàn)了微積分。教師還應(yīng)重視對(duì)學(xué)生良好品質(zhì)的培養(yǎng)，在物理實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)合理的探究活動(dòng)，引導(dǎo)和啟發(fā)學(xué)生，讓學(xué)生更細(xì)致地觀察物理實(shí)驗(yàn)，分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，感受物理實(shí)驗(yàn)中蘊(yùn)藏的科學(xué)精神，優(yōu)化學(xué)生在物理實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的體驗(yàn)，加深其對(duì)物理抽象知識(shí)的理解。在具體的實(shí)驗(yàn)活動(dòng)中，教師應(yīng)注重引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)探究實(shí)驗(yàn)的過(guò)程，培養(yǎng)學(xué)生尊重科學(xué)的精神，結(jié)合物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，引入科學(xué)精神的教育，加強(qiáng)對(duì)學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，進(jìn)而促進(jìn)學(xué)生全面發(fā)展。

高中物理教師在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維時(shí)，應(yīng)明確合作學(xué)習(xí)的目標(biāo)，不能止步于學(xué)習(xí)任務(wù)的完成，應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生做好學(xué)習(xí)的總結(jié)，使其能夠從任務(wù)學(xué)習(xí)活動(dòng)中獲得更多的知識(shí)及更深的感悟[4]。一方面，教師要引導(dǎo)學(xué)生在高中物理知識(shí)獲得方面進(jìn)行總結(jié)，要求學(xué)生認(rèn)真回顧合作學(xué)習(xí)的整個(gè)過(guò)程，思考合作學(xué)習(xí)過(guò)程中收獲了哪些新知識(shí)、鞏固了哪些舊知識(shí)、暴露出學(xué)習(xí)中的哪些不足，在以后的學(xué)習(xí)過(guò)程中該如何加以改進(jìn)。同時(shí)，鼓勵(lì)學(xué)生之間相互交流學(xué)習(xí)心得，強(qiáng)化對(duì)所學(xué)物理知識(shí)的認(rèn)識(shí)，借鑒他人的學(xué)習(xí)方法，養(yǎng)成合作學(xué)習(xí)和自主探究等良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣。另一方面，教師要從核心素養(yǎng)提升方面進(jìn)行總結(jié)，注重為學(xué)生講解核心素養(yǎng)相關(guān)內(nèi)容，要求學(xué)生回顧實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程，思考哪些核心素養(yǎng)得到提升，哪些核心素養(yǎng)需要得以加強(qiáng)與鞏固，從而在以后的學(xué)習(xí)中有針對(duì)性地發(fā)力。不僅如此，教師也應(yīng)做好實(shí)驗(yàn)效果的總結(jié)與評(píng)估，認(rèn)真反思自身在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中存在的不足，向經(jīng)驗(yàn)豐富的教師請(qǐng)教，同時(shí)做好細(xì)節(jié)上的優(yōu)化，以便更好地發(fā)揮實(shí)驗(yàn)教學(xué)優(yōu)勢(shì)，保證物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)的高效達(dá)成。以“牛頓第一定律”的教學(xué)為例，物理教師在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，可選取現(xiàn)實(shí)生活中常見(jiàn)的玻璃球，將一塊書本大小的玻璃板放置于水平桌面上，再將十個(gè)玻璃球放置在玻璃板上，運(yùn)用勺子將板上的球盛入碗中，如果玻璃球滾出玻璃板則不能再盛，看哪位學(xué)生在規(guī)定15秒內(nèi)盛的玻璃球最多，并在完成實(shí)驗(yàn)后相互討論。生活化教學(xué)方式能讓學(xué)生感悟現(xiàn)實(shí)生活與物理知識(shí)間的緊密聯(lián)系，并在學(xué)習(xí)過(guò)程中不斷增強(qiáng)觀察、分析和解決問(wèn)題的能力。

三、優(yōu)化實(shí)驗(yàn)過(guò)程，培養(yǎng)創(chuàng)新思維能力

在高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師可以借助演示實(shí)驗(yàn)，揭示物理運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象和原理，傳授學(xué)生實(shí)驗(yàn)技能，提高學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐能力。因此，教師要做好實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，優(yōu)化實(shí)驗(yàn)器材選擇，讓學(xué)生可以更加細(xì)致地觀察實(shí)驗(yàn)過(guò)程，熟悉實(shí)驗(yàn)儀器的組裝和操作，了解實(shí)驗(yàn)的具體操作過(guò)程。在實(shí)驗(yàn)演示環(huán)節(jié)，教師應(yīng)做到干凈利落，為學(xué)生樹(shù)立好的榜樣。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，教師要注重實(shí)驗(yàn)步驟，做好實(shí)驗(yàn)步驟講解。在演示中，教師要保證器材有序組裝，嚴(yán)格按照操作步驟的要求，做好實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄和分析，向?qū)W生展示正確的實(shí)驗(yàn)操作步驟。在實(shí)驗(yàn)中，教師要注重實(shí)驗(yàn)器材的多元化，創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式。例如，在魯科版高中物理必修第一冊(cè)“自由落體運(yùn)動(dòng)”的教學(xué)中，為了有效開(kāi)展實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，鍛煉學(xué)生的觀察能力，教師可以利用學(xué)生手中的直尺，開(kāi)展“抓尺子”的游戲活動(dòng)，邀請(qǐng)學(xué)生共同開(kāi)展實(shí)驗(yàn)。在實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，教師可以讓學(xué)生計(jì)算大腦反應(yīng)時(shí)間，組織學(xué)生以小組形式，開(kāi)展“抓尺子”的實(shí)驗(yàn)游戲活動(dòng)，借助這樣的方式，活躍課堂教學(xué)氛圍，提高課堂教學(xué)質(zhì)量。這樣的實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新活動(dòng)能夠幫助學(xué)生掌握自由落體運(yùn)動(dòng)知識(shí)，且就地取材的方式更能吸引學(xué)生，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維。

真正的教學(xué)過(guò)程是教師和學(xué)生交互作用的過(guò)程，教師在此過(guò)程中發(fā)揮引導(dǎo)、組織與幫助的作用。高中物理學(xué)科傾向于培養(yǎng)學(xué)生理性思維和實(shí)踐操作能力，尤其實(shí)驗(yàn)教學(xué)部分在培養(yǎng)學(xué)生觀察和分析能力方面發(fā)揮著重要作用[5]。受課時(shí)因素影響，物理教師無(wú)法為學(xué)生傳授每一項(xiàng)技能與技巧經(jīng)驗(yàn)，而合作學(xué)習(xí)能讓學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識(shí)完成教師布置的教學(xué)任務(wù)，提高自主學(xué)習(xí)能力和學(xué)習(xí)積極性，形成良好的創(chuàng)新思維。雖然合作學(xué)習(xí)是當(dāng)前課堂教學(xué)中廣泛應(yīng)用的方式，然而并非所有教學(xué)環(huán)節(jié)都適用。高中物理教師在小組合作學(xué)習(xí)時(shí)要充分把握契機(jī)并合理選取合作內(nèi)容，最大限度地發(fā)揮合作學(xué)習(xí)的作用。以“練習(xí)使用多用電表”實(shí)驗(yàn)探究教學(xué)為例，該章節(jié)旨在讓學(xué)生練習(xí)使用多用電表測(cè)電阻，在使用過(guò)程中明確運(yùn)用多用表歐姆擋時(shí)需注意哪些事項(xiàng)以及測(cè)量時(shí)該如何正確選擇歐姆表倍率。對(duì)于學(xué)生而言，上述學(xué)習(xí)活動(dòng)存在一定難度，所以他們?cè)趯?shí)驗(yàn)操作時(shí)頻繁出現(xiàn)問(wèn)題。此時(shí)就體現(xiàn)出合作學(xué)習(xí)的重要性，合作學(xué)習(xí)能使學(xué)生相互幫助和交流，促使每位成員高效理解和掌握知識(shí)與技能，提升物理學(xué)習(xí)效率。

四、借助探究實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)

在高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，想要培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維能力，教師就要注重培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)，使學(xué)生面對(duì)問(wèn)題能夠從不同角度思考，解決實(shí)際的物理問(wèn)題。探究實(shí)驗(yàn)是一種有效的方式，可以讓學(xué)生提出問(wèn)題并主動(dòng)探究，借助問(wèn)題的思考和解答，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)。同時(shí)，在進(jìn)行探究實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)時(shí)，教師還需引入演示實(shí)驗(yàn)輔助，讓學(xué)生切身參與和體驗(yàn)，手腦結(jié)合，將知識(shí)用于實(shí)踐，實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新意識(shí)培養(yǎng)目標(biāo)。結(jié)合相應(yīng)的演示實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，教師要加強(qiáng)對(duì)學(xué)生觀察能力的培養(yǎng)，逐漸樹(shù)立學(xué)生良好的創(chuàng)新意識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。例如，在教學(xué)魯科版高中物理必修第三冊(cè)“金屬絲的電阻率”時(shí)，教師可以通過(guò)實(shí)驗(yàn)活動(dòng)要求學(xué)生掌握使用伏安法測(cè)量電阻，能夠測(cè)定金屬導(dǎo)體的電阻率，掌握滑動(dòng)變阻器的兩種使用方法，正確讀出螺旋測(cè)微器的數(shù)值。在學(xué)生掌握實(shí)驗(yàn)原理后，準(zhǔn)備好相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)器材，讓學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)電路進(jìn)行操作。整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程以小組形式進(jìn)行，學(xué)生按照步驟開(kāi)展實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，組好實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄，根據(jù)測(cè)量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論。在實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，教師可以提出問(wèn)題，如“滑動(dòng)變阻器出現(xiàn)問(wèn)題不能使用，可以選擇什么樣的替代品？應(yīng)該如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案？實(shí)驗(yàn)步驟是怎樣的？”教師還可以改變實(shí)驗(yàn)條件，讓學(xué)生進(jìn)一步思考。教師要引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合實(shí)驗(yàn)過(guò)程和結(jié)果進(jìn)行總結(jié)，借助探究性實(shí)驗(yàn)活動(dòng)加強(qiáng)對(duì)學(xué)生創(chuàng)新思維的培養(yǎng)。

對(duì)于一些危險(xiǎn)性較大或操作中難以觀察到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，教師可以引入多媒體輔助實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，將實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和過(guò)程直觀地展示給學(xué)生，結(jié)合觀察和操作加深其對(duì)物理知識(shí)的理解。在高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師應(yīng)注重對(duì)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)的培養(yǎng)，優(yōu)化課堂活動(dòng)設(shè)計(jì)，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，開(kāi)展開(kāi)放性探究活動(dòng)，提高學(xué)生的創(chuàng)新能力。

隨著核心素養(yǎng)理念的提出，教師在教學(xué)過(guò)程中應(yīng)注重培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維，促使學(xué)生合理遷移知識(shí)，達(dá)到觸類旁通和舉一反三的學(xué)習(xí)效果。創(chuàng)新思維和其他思維能力相比，屬于超越感性認(rèn)知的高階思維，具有顯著的穩(wěn)定性、嚴(yán)密性、層次性等特征。高中物理教師需本著由淺入深的原則，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維，從物理基礎(chǔ)著手，讓學(xué)生掌握基礎(chǔ)知識(shí)，同時(shí)深入理解物理知識(shí)點(diǎn)的內(nèi)在關(guān)聯(lián)，為學(xué)生觀察、分析、推理、假設(shè)乃至進(jìn)行更高層次的思想認(rèn)識(shí)活動(dòng)奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)[6]。所以，在高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師要根據(jù)創(chuàng)新思維的特點(diǎn)，從基礎(chǔ)知識(shí)尤其是物理概念入手，讓學(xué)生理解概念，再將物理知識(shí)點(diǎn)串聯(lián)起來(lái)，讓學(xué)生去歸納、分析和總結(jié)，對(duì)是非對(duì)錯(cuò)有基本的判斷能力。

演示實(shí)驗(yàn)中的直觀體驗(yàn)即學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中啟發(fā)思維，基于問(wèn)題與結(jié)論深入達(dá)到深入理解物理知識(shí)目的，通過(guò)驗(yàn)證物理規(guī)律強(qiáng)化創(chuàng)新精神與科學(xué)素養(yǎng)。與此同時(shí)，演示實(shí)驗(yàn)?zāi)苁箤W(xué)生理解和掌握某一物理規(guī)律和現(xiàn)象，主題鮮明且重點(diǎn)突出，能在短時(shí)間內(nèi)獲得相應(yīng)的結(jié)果，有利于全面提升學(xué)生學(xué)習(xí)能力和物理教學(xué)質(zhì)量，激發(fā)學(xué)生探究物理知識(shí)欲望。以“超重與失重”教學(xué)為例，教師在正式授課前可播放電梯實(shí)驗(yàn)視頻，直觀演示超重與失重現(xiàn)象：在電梯中放置一個(gè)臺(tái)秤，隨后人站在臺(tái)秤上記錄顯示數(shù)，此時(shí)電梯從一樓升至六樓再?gòu)牧鶚窍陆抵烈粯牵髮W(xué)生觀察和記錄臺(tái)秤示數(shù)在電梯運(yùn)動(dòng)中的變化，從而直觀認(rèn)識(shí)超重與失重現(xiàn)象。與此同時(shí)，教師指導(dǎo)學(xué)生結(jié)合運(yùn)動(dòng)與受力情況，對(duì)觀察到的現(xiàn)象進(jìn)行分析，并運(yùn)用牛頓運(yùn)動(dòng)規(guī)律解釋實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，最后歸納總結(jié)超重與失重知識(shí)的概念、實(shí)質(zhì)以及對(duì)應(yīng)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。此教學(xué)方式能使學(xué)生全面且深刻地理解所學(xué)物理知識(shí)，強(qiáng)化學(xué)習(xí)能力。演示實(shí)驗(yàn)是學(xué)生理解和掌握物理知識(shí)的最佳方式，具有較強(qiáng)的科學(xué)性，教師在演示實(shí)驗(yàn)過(guò)程中將實(shí)驗(yàn)操作與知識(shí)講解相結(jié)合，引領(lǐng)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中思考原理并得出相關(guān)結(jié)論，能顯著提高物理教學(xué)效率。

結(jié) 語(yǔ)

實(shí)驗(yàn)教學(xué)是高中物理教學(xué)的重要內(nèi)容，應(yīng)被廣大師生重視。以往的高中物理教學(xué)受應(yīng)試教育思想的影響，對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)不夠重視，忽視對(duì)學(xué)生創(chuàng)新思維能力的培養(yǎng)，偏重學(xué)生的考試成績(jī)，不利于學(xué)生的全面發(fā)展。在新課程改革背景下，高中物理學(xué)科應(yīng)將創(chuàng)新思維培養(yǎng)作為重要的教學(xué)目標(biāo)，優(yōu)化物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)，引導(dǎo)學(xué)生創(chuàng)新發(fā)展，促進(jìn)學(xué)生綜合素質(zhì)的提升。高中物理教師應(yīng)根據(jù)教學(xué)實(shí)際情況，以及學(xué)生的學(xué)習(xí)特點(diǎn)，引入多樣化教學(xué)方式，實(shí)現(xiàn)學(xué)生創(chuàng)新思維的發(fā)展。