高中物理實驗教學(xué)中促進學(xué)生創(chuàng)新思維發(fā)展的策略

周文文

【摘要】隨著知識經(jīng)濟時代的穩(wěn)步發(fā)展，創(chuàng)新型人才逐漸成為了國家軟實力的主要象征.學(xué)校是孕育人才儲備軍的重要場所，將創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)理念逐步滲透到當(dāng)前高中教育之中，更有助于創(chuàng)新人才培養(yǎng)目標(biāo)的達(dá)成.本文結(jié)合筆者的高中物理學(xué)科教學(xué)經(jīng)驗，對培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維與素質(zhì)提出了高中物理實驗教學(xué)策略：靈活設(shè)計隨堂實驗，調(diào)動情緒；變驗證測量為探索，深化認(rèn)識；開發(fā)校本在物理實驗，活躍思維；信息技術(shù)輔助實驗，提升效率，旨在通過優(yōu)化革新高中物理實驗教學(xué)的方式，助力學(xué)生創(chuàng)新思維的進一步發(fā)展.

【關(guān)鍵詞】高中物理；物理實驗；實驗教學(xué)

實驗是高中物理教學(xué)的重要組成部分，是鍛煉學(xué)生物理綜合素質(zhì)能力的主要途徑，同樣也是培養(yǎng)學(xué)生物理核心素養(yǎng)的關(guān)鍵手段.物理實驗對學(xué)生的物理學(xué)習(xí)、全面發(fā)展具有重要影響.然而，受到“高考”升學(xué)壓力、學(xué)生家長教育期望、學(xué)校的教育教學(xué)任務(wù)以及教師教育教學(xué)理念等綜合因素的影響，高中物理實驗長期處于被輕視甚至是被忽視的狀態(tài).

物理實驗教學(xué)不足，不但會使學(xué)生出現(xiàn)物理學(xué)習(xí)“空白”問題，對學(xué)生綜合素質(zhì)、能力、學(xué)科核心素養(yǎng)的發(fā)展及提升也會造成較大的影響.因此，為彌補當(dāng)前高中物理教學(xué)缺失，在提升整體教學(xué)實效的同時，更好地促進學(xué)生創(chuàng)新思維與物理核心素養(yǎng)的發(fā)展，將創(chuàng)新人才培養(yǎng)理念與高中物理實驗教學(xué)緊密連接起來，加強對高中物理實驗教學(xué)中促進學(xué)生創(chuàng)新思維發(fā)展有效策略的探索研究勢在必行.

1 靈活設(shè)計隨堂實驗，調(diào)動情緒

在目前的高中物理教學(xué)中，演示實驗有著極大的應(yīng)用.物理教師在實際的課堂教學(xué)中，多會利用演示實驗的直觀性與真實性去促進學(xué)生物理概念的建構(gòu)，提升學(xué)生的物理學(xué)習(xí)效率.而此類演示實驗的組織多是由教師主導(dǎo)的，學(xué)生只能作為旁觀者對物理實驗現(xiàn)象進行觀測發(fā)現(xiàn)，不但難以實現(xiàn)全面參與，其思維也很難在這種學(xué)習(xí)狀態(tài)下得到發(fā)散活躍［1］.因此，為更好地促進學(xué)生創(chuàng)新思維的發(fā)展，提升學(xué)生物理學(xué)習(xí)的主動參與度，讓學(xué)生以更為積極、飽滿的心態(tài)投入于物理知識的感知與發(fā)現(xiàn)中.教師可將部分演示實驗轉(zhuǎn)化為靈活度與自由度更強的學(xué)生隨堂實驗，從而在調(diào)動學(xué)生多重感官的同時，促使學(xué)生在手腦并用的過程中生成“創(chuàng)新”智慧.

例如 在“牛頓第三定律”一課中，教師就可將演示實驗變更為簡單的學(xué)生隨堂實驗.首先，為學(xué)生發(fā)放彈簧秤，保證人手一支.讓學(xué)生嘗試?yán)瓌訌椈沙樱⒐膭顚W(xué)生提出問題，促使學(xué)生養(yǎng)成良好的問題意識.其次，立足牛頓第三定律的概念，向?qū)W生提問“力的作用一定是相互的嗎？兩個物體之間的作用力與反作用力有怎樣的關(guān)系？”并鼓勵學(xué)生用手拉彈簧秤，感受手、胳膊肌肉的緊張感，調(diào)動學(xué)生多重感官.讓學(xué)生在真實體驗中對力的作用是相互的，作用力與反作用力同時存在這一物理規(guī)律建立全面認(rèn)識.最后，引導(dǎo)學(xué)生利用彈簧秤探究作用力與反作用力的大小、方向的關(guān)系.讓學(xué)生同桌互為一組，將兩個彈簧秤勾起來，用力拉動，再緩慢放松，觀察兩個彈簧秤上的數(shù)值大小.活躍高中物理的課堂教學(xué)氛圍，促使學(xué)生在良好情緒與有效互動的協(xié)調(diào)作用下對牛頓第三定律實現(xiàn)深度認(rèn)識與全面了解.

將學(xué)生參與度不高的演示實驗轉(zhuǎn)化為更靈活、自由的學(xué)生隨堂實驗.不但能夠消除學(xué)生在物理學(xué)習(xí)過程中的枯燥感、無聊感，讓學(xué)生以更為積極的心態(tài)展開物理學(xué)習(xí)，還能讓學(xué)生的創(chuàng)新思維在“發(fā)現(xiàn)問題——提出問題——探究問題”的有機學(xué)習(xí)過程中得到發(fā)散與活躍.

2 變驗證測量為探索，深化認(rèn)識

在現(xiàn)如今的高中物理教學(xué)中，學(xué)生主導(dǎo)的物理實驗多為驗證性、測量性實驗，此類實驗的約束性相對較強.雖然學(xué)生處于實驗探究、操作的真實情境之中，但其思維卻會在無形中受到限制，致使學(xué)生的創(chuàng)新思維難以得到良好發(fā)展.對此，高中物理教學(xué)就要在充分認(rèn)識到實驗教學(xué)組織不足的前提下，將這部分驗證性、測量性實驗合理地轉(zhuǎn)化為更契合高中生思維發(fā)展與認(rèn)知發(fā)展需求的探索性、探究性實驗［2］.以驅(qū)動性問題或任務(wù)為指引，讓學(xué)生展開探索探究，通過自主設(shè)計實驗方案、驗證實驗猜想、觀察實驗現(xiàn)象、總結(jié)實驗結(jié)果的方式，實現(xiàn)對問題的有效解決，得到創(chuàng)新思維能力的鍛煉與提升.

例如 在“摩擦力”一課中，教師就可向?qū)W生提問“經(jīng)過本課的學(xué)習(xí)，我們知曉摩擦力分為靜摩擦力與動摩擦力兩種，摩擦力無處不在，有大有小.那么，影響摩擦力大小的因素有哪些呢？”以問題來引發(fā)學(xué)生的思考探究，讓學(xué)生開動腦筋、發(fā)散思維提出不同的猜想與觀點.有的學(xué)生認(rèn)為摩擦力的大小與接觸面的粗糙程度有關(guān)；有的學(xué)生認(rèn)為摩擦力的大小與物體質(zhì)量有關(guān)；有的學(xué)生認(rèn)為摩擦力的大小與物體體積有關(guān)；有的學(xué)生認(rèn)為摩擦力的大小與接觸面有關(guān)；等等.在學(xué)生對問題提出極具創(chuàng)新性的猜想與假設(shè)后，教師就可根據(jù)學(xué)生的能力與認(rèn)知水平將學(xué)生分成若干個學(xué)習(xí)小組，讓學(xué)生以小組為單位展開探究實驗方案的設(shè)計，并進行實驗探究與探索.在學(xué)生完成實驗后，教師就可通過召開匯報會的方式讓學(xué)生對自己的實驗成果進行展示，并與他組學(xué)生展開討論.

如此，學(xué)生不但能夠通過實驗探索、探究的方式實現(xiàn)對“影響摩擦力大小的因素”的全面掌握，提升物理學(xué)習(xí)實效，而且學(xué)生的創(chuàng)新思維與能力也會在自主探究實驗、設(shè)計實驗方案、總結(jié)實驗結(jié)論以及生生互動辯證的過程中得到提升.

3 開發(fā)校本化物理實驗，活躍思維

物理學(xué)科有著極強的抽象性與邏輯性特點，在高中物理實驗教學(xué)中利用專業(yè)的實驗設(shè)備與器材去組織實驗教學(xué)活動，雖然能夠讓學(xué)生形成嚴(yán)謹(jǐn)求真的科學(xué)態(tài)度與科學(xué)精神，但長此以往，學(xué)生的思維便會在規(guī)范的實驗流程的影響下出現(xiàn)定式情況，而難以客觀地認(rèn)識到物理與實際生活之間的關(guān)聯(lián)性.這不僅不利于學(xué)生實踐能力與應(yīng)用能力的發(fā)展，對學(xué)生創(chuàng)新思維的發(fā)展同樣也會造成限制與阻礙.并且，物理實驗設(shè)備的成本相對較高，長期組織專業(yè)化的物理實驗教學(xué)活動，也會受學(xué)校的教學(xué)條件影響.對此，高中物理教師就可立足于學(xué)校，去開發(fā)校本化的物理實驗教學(xué)活動，利用一些簡單、更貼近學(xué)生生活、隨手可得的器具去組織實驗.從而在有效增強物理教學(xué)與學(xué)生實際生活聯(lián)系的同時，更好地激發(fā)學(xué)生的物理學(xué)習(xí)興趣與探究熱情，促進學(xué)生創(chuàng)新思維的進一步發(fā)展［3］.

例如 在“摩擦力”一課中，為讓學(xué)生對靜摩擦力的特點與運動方向形成更為深刻的認(rèn)識理解.教師就可為學(xué)生提供生活中常見的“軟毛牙刷”，讓學(xué)生利用牙刷展開探究實驗：將軟毛牙刷的刷毛與桌面接觸，用力拉動牙刷，觀察牙刷刷毛的彎曲方向，從中認(rèn)識到靜摩擦力的方向與物體的相對運動趨勢方向相反.隨后，加大用力，觀察牙刷刷毛的彎曲程度，從牙刷刷毛彎曲弧度更大中，理解靜摩擦力隨拉力的增大而增大，并領(lǐng)會力的作用一定是相互的這一物理規(guī)律.

又如，在“超重和失重”一課中，為讓學(xué)生對超重與失重的物理概念實現(xiàn)有效把握，規(guī)避學(xué)生概念混淆問題的發(fā)生.教師就可讓學(xué)生利用體重秤這一簡易材料展開實驗活動：首先，在平穩(wěn)的地面上測量自己的體重，記錄數(shù)據(jù)；其次，在向上運行的電梯中測量自己的體重，記錄數(shù)據(jù)；最后，在向下運行的電梯中測量自己的體重，記錄數(shù)據(jù).通過對比三次體重數(shù)據(jù)，學(xué)生便會對超重、失重物理概念形成更為清晰、全面地認(rèn)識掌握，其智力與學(xué)習(xí)潛力也會在簡單器具、形象材料的作用下得到開發(fā).

開發(fā)與設(shè)計校本化物理實驗教學(xué)活動，學(xué)生通過動手操作、積極動腦的方式實現(xiàn)了對物理學(xué)科生活價值、實用價值、學(xué)科魅力的深度感知與體會，這在鍛煉學(xué)生動手操作與實踐能力的同時，也讓學(xué)生的創(chuàng)新思維有了更大的發(fā)展空間.除此之外，高中物理教師在實際的實驗教學(xué)組織過程中，也要積極鼓勵學(xué)生利用生活材料、簡易器具展開實驗活動，為學(xué)生創(chuàng)新、創(chuàng)造思維與能力的發(fā)展提升打造自由生長的良好環(huán)境，從而在發(fā)展學(xué)生物理核心素養(yǎng)的同時，更好地助力學(xué)生的個性化發(fā)展與創(chuàng)新化發(fā)展.

4 信息技術(shù)輔助實驗，提升效率

在我國教育教學(xué)事業(yè)穩(wěn)步發(fā)展的今天，互聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)、新媒體教學(xué)手段也被廣泛地應(yīng)用于高中教育教學(xué)之中［4］.在利用物理實驗培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維的過程中，高中物理教師也可將現(xiàn)代信息技術(shù)引進到物理實驗教學(xué)之中，充分發(fā)揮信息技術(shù)教學(xué)的直觀性、形象性的優(yōu)勢特點，將一些微觀、靜態(tài)的物理現(xiàn)象、過程以肉眼可見、動態(tài)的形式展示出來.從而在深化學(xué)生物理學(xué)習(xí)認(rèn)知，提升學(xué)生物理學(xué)習(xí)效率的同時，確保學(xué)生的創(chuàng)新思維得以實現(xiàn)進一步地發(fā)展與提升.

第一，教師可將物理實驗儀器、材料、模型利用多媒體設(shè)備進行放大投影，讓學(xué)生更為清楚地看到物理實驗儀器的細(xì)節(jié)與構(gòu)造，實現(xiàn)對物理實驗儀器操作方法的全面掌握.如，在游標(biāo)卡尺的使用中，教師就可以實物與多媒體相結(jié)合的方式，為學(xué)生制作與游標(biāo)卡尺使用方法有關(guān)的微課視頻.讓學(xué)生在微課視頻的引導(dǎo)下，更為細(xì)致地把握游標(biāo)卡尺的正確使用方法，以此來為學(xué)生高效物理實驗活動的開展夯實基礎(chǔ).

第二，教師可利用VR技術(shù)、flash動畫技術(shù)將微觀的物理現(xiàn)象、過程直觀演示出來，讓學(xué)生在真實實驗情境中實現(xiàn)對抽象物理知識的有效建構(gòu).如，在“分子運動速率分布規(guī)律”一課中，教師就可以組織學(xué)生將裝有二氧化氮的玻璃瓶垂直放置在裝有空氣的玻璃瓶上，等待十分鐘后，觀察到兩個瓶子都呈現(xiàn)紅棕色這一實驗現(xiàn)象后，引出分子的熱運動物理概念.并利用VR技術(shù)將二氧化氮分子的運動情況以直觀、形象的方式展示給學(xué)生，為學(xué)生構(gòu)建真實的物理情境，讓學(xué)生在真實情境中實現(xiàn)對物理知識、概念、現(xiàn)象的有效深化.從而在有效提升學(xué)生物理學(xué)習(xí)效率的同時，促使學(xué)生的創(chuàng)新思維在直觀演示與動手操作的交互作用下得以實現(xiàn)進一步提升.

第三，教師可利用信息技術(shù)組織模擬仿真實驗.高中物理的教學(xué)內(nèi)容較為深奧，且包含了光學(xué)、電學(xué)、運動學(xué)、力學(xué)等多個領(lǐng)域的知識內(nèi)容，物理實驗也因此而或多或少地存在一定危險性.因此，為在保障學(xué)生安全的同時，促使學(xué)生的物理核心素養(yǎng)與創(chuàng)新思維得以實現(xiàn)穩(wěn)定提升，教師就可利用信息技術(shù)組織模擬實驗，讓學(xué)生在物理學(xué)習(xí)認(rèn)知得以進一步深化的同時，實現(xiàn)創(chuàng)新思維的發(fā)展提升.

5 結(jié)語

總而言之，創(chuàng)新是新時代人才所必備的品格與素質(zhì)，高中生正處于形象思維到抽象思維的過渡階段，其認(rèn)知水平也逐漸趨向于成人.在教育教學(xué)中，抓住學(xué)生這一成長發(fā)展的重要轉(zhuǎn)折時期，利用好物理實驗加大對學(xué)生創(chuàng)新思維的培養(yǎng)力度，更有助于促使高中生成為符合知識經(jīng)濟時代發(fā)展需求的創(chuàng)新性全面型人才.因此，處于教學(xué)一線的高中物理教師，必須要認(rèn)識到自身所肩負(fù)的責(zé)任與使命，持續(xù)不斷地學(xué)習(xí)與吸收新思想、新方法，將創(chuàng)新思維理論與物理實驗教學(xué)緊密結(jié)合起來，以促進高中生創(chuàng)新思維發(fā)展為目標(biāo)去優(yōu)化物理實驗教學(xué)形式、創(chuàng)新物理實驗教學(xué)方法.從而在有效提升高中物理整體教學(xué)實效的同時，為學(xué)生的全面發(fā)展、終身發(fā)展、持續(xù)發(fā)展保駕護航.

參考文獻：

［1］王智榮.高中物理教學(xué)中創(chuàng)新實驗的有效應(yīng)用［J］.數(shù)理化解題研究，2021（36）：48-49.

［2］周建良.高中物理教學(xué)中創(chuàng)新實驗的設(shè)計與實踐［J］.第二課堂（D），2020（12）：66-67.

［3］李肖杰.高中物理實驗教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的探索［J］.中學(xué)理科園地，2020，16（06）：58-59.

［4］杭國榮，胡生青.優(yōu)化實驗教學(xué)策略，讓高中物理課堂更有實效［J］.試題與研究.2019（10）：91-92.