摘 要：高中物理學(xué)習(xí)中，實(shí)驗(yàn)是一個(gè)非常重要的環(huán)節(jié)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蚺囵B(yǎng)學(xué)生的物理綜合素養(yǎng)，包括操作能力、實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力、合作能力等等。隨著高中物理教學(xué)改革的不斷深入，創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)在學(xué)生物理學(xué)習(xí)中的地位也更加重要。高中生應(yīng)該積極參與創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，通過(guò)親身體驗(yàn)、親自參與，提高自己對(duì)物理知識(shí)的認(rèn)知和體驗(yàn)，從而使自己能夠更好的掌握物理知識(shí)，并學(xué)會(huì)運(yùn)用物理知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題。

關(guān)鍵詞：高中物理；高中生；創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)；設(shè)計(jì)

引言

高中物理學(xué)習(xí)中，學(xué)生應(yīng)該重視創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，通過(guò)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)提高自己的創(chuàng)造力、想象力、實(shí)踐能力等，以奠定自己的物理基礎(chǔ)和綜合素養(yǎng)，最終成長(zhǎng)為優(yōu)秀的社會(huì)主義建設(shè)者和接班人。

一、創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)應(yīng)遵循的原則

1科學(xué)性原則

物理實(shí)驗(yàn)以實(shí)驗(yàn)原理為基礎(chǔ)，并且要嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)定和順序進(jìn)行操作。實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)要以學(xué)生的認(rèn)知能力與思維特點(diǎn)為出發(fā)點(diǎn)，講究嚴(yán)謹(jǐn)性、科學(xué)性，秉持“因材施教”的原則。創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)過(guò)程中，必須要體現(xiàn)科學(xué)性原則，這是實(shí)驗(yàn)獲得成功以及實(shí)效的基礎(chǔ)和前提。

2簡(jiǎn)單性原則

在進(jìn)行創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，要盡量保持實(shí)驗(yàn)過(guò)程的簡(jiǎn)單化、明了化。保障學(xué)生能夠自由操作、安全操作。另外，過(guò)于繁瑣的實(shí)驗(yàn)裝置還容易分散學(xué)生的注意力，從而使學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)差錯(cuò)。因此，實(shí)驗(yàn)裝置的簡(jiǎn)單化原則，使創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)所必須要遵循的原則。

3直觀性原則

實(shí)驗(yàn)的目的，就是讓學(xué)生有一個(gè)充分展現(xiàn)自己的平臺(tái)，能夠通過(guò)自己的實(shí)際操作，對(duì)微觀現(xiàn)象有所認(rèn)識(shí)，實(shí)現(xiàn)由現(xiàn)象到本質(zhì)的過(guò)度。因此在創(chuàng)新物理實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中，要盡可能秉持直觀性原則，最大限度提升實(shí)驗(yàn)的直觀效果，進(jìn)而幫助學(xué)生更好的完成物理物理。

4安全性原則

安全是任何物理實(shí)驗(yàn)開(kāi)展的前提，在創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)中也是一樣。保障學(xué)生安全，減少實(shí)驗(yàn)故障，是創(chuàng)新設(shè)計(jì)不變的宗旨。整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程、實(shí)驗(yàn)器材、藥品都要符合標(biāo)準(zhǔn)要求，實(shí)驗(yàn)場(chǎng)要經(jīng)過(guò)嚴(yán)格勘察，確保其安全性、可靠性。

5創(chuàng)造性原則

創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的重點(diǎn)在于“創(chuàng)新”，高中生要充分發(fā)揮自己的主觀能動(dòng)性，通過(guò)借助一些器材、設(shè)備，完成相關(guān)的實(shí)驗(yàn)操作，在自主探究的過(guò)程中，提高自己的創(chuàng)造能力、想象力以及實(shí)踐能力。所以說(shuō)，創(chuàng)造性原則是物理創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，是促使學(xué)生積極思考以及物理素養(yǎng)提升的關(guān)鍵。

二、優(yōu)化高中物理創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的方法研究

1重視學(xué)習(xí)，奠定創(chuàng)新基礎(chǔ)

知識(shí)的學(xué)習(xí)主要都是來(lái)源于課堂，所以重視課堂學(xué)習(xí)是最基本、最基礎(chǔ)、最有效的學(xué)習(xí)手段，當(dāng)然也是激烈創(chuàng)新思維，培養(yǎng)創(chuàng)新能力的有效途徑。首先，明確課內(nèi)知識(shí)重點(diǎn)。其次，找到適合自己的學(xué)習(xí)方法。最后，積極思考，勤于動(dòng)腦，善于發(fā)現(xiàn)和質(zhì)疑。唯有如此，才能夠不斷積累自己的物理知識(shí)，為創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)奠定基礎(chǔ)。

2聯(lián)系生活，樹(shù)立物理思維

生活中處處有物理，學(xué)生在平時(shí)的生活中應(yīng)該注意觀察，挖掘生活中有價(jià)值的素材，將其應(yīng)用到物理實(shí)驗(yàn)中，降低實(shí)驗(yàn)成本的同時(shí)，還能夠?qū)崿F(xiàn)資源的循環(huán)利用，增強(qiáng)學(xué)生的節(jié)約環(huán)保意識(shí)。實(shí)際創(chuàng)作中，學(xué)生要結(jié)合自己已有的物理知識(shí)，以及現(xiàn)有的器材、物品，設(shè)計(jì)操作簡(jiǎn)單，直觀易懂的物理實(shí)驗(yàn)。比如：靜電除塵器、超重失重演示儀等。另外，學(xué)生還可以結(jié)合課本內(nèi)容，設(shè)計(jì)一些展示抽象物理概念的實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)器材取自于生活，既環(huán)保又實(shí)用，還有一些器材是從物理學(xué)視角進(jìn)行設(shè)計(jì)的，主要使為了稀罕事相關(guān)科學(xué)史實(shí)。

學(xué)生在進(jìn)行創(chuàng)新物理實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的時(shí)候，一定要注意體現(xiàn)物質(zhì)觀念、能量觀念與實(shí)驗(yàn)應(yīng)用等要素，這是學(xué)生實(shí)現(xiàn)理論實(shí)踐相結(jié)合，理解物質(zhì)運(yùn)動(dòng)、相互作用基本知識(shí)的基礎(chǔ)，也是深化物理概念與規(guī)律理解的前提。

比如：“靜電除塵器”的創(chuàng)新設(shè)計(jì)，其設(shè)想和原理如下：依據(jù)書(shū)中“靜電與新技術(shù)”的“觀察與思考”的要求，進(jìn)行靜電除塵小實(shí)驗(yàn)。通過(guò)實(shí)驗(yàn)幫助學(xué)生理解為什么靜電可以除塵，并且直觀的認(rèn)識(shí)到靜電除塵的過(guò)程。

通過(guò)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象透視其背后的原理：使用塑料瓶?jī)?nèi)的螺絲、筆芯制作兩極，在轉(zhuǎn)速為每秒100轉(zhuǎn)的時(shí)候，其搖動(dòng)電機(jī)可以產(chǎn)生2萬(wàn)伏高壓，此時(shí)由于兩極電廠強(qiáng)大，從而導(dǎo)致瓶?jī)?nèi)空氣電離產(chǎn)生電子和離子。電場(chǎng)力持續(xù)作用，電子想餅內(nèi)正級(jí)移動(dòng)，然后接觸到煙塵微粒，使其帶有負(fù)電，帶負(fù)電的煙塵微粒在電場(chǎng)力的作用下，開(kāi)始向正極移動(dòng)，最終被吸附在正極版上，這樣就實(shí)現(xiàn)了除塵。

這個(gè)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)意圖在于：由于原理圖結(jié)構(gòu)被改變，不必使用瓶身繞導(dǎo)線，操作簡(jiǎn)單的同時(shí)又節(jié)約成本；蚊香片所產(chǎn)生的煙霧效果非常好，量大且不易擴(kuò)散，實(shí)驗(yàn)效果更加直觀。

3沖突假設(shè)，強(qiáng)化原理認(rèn)知

創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中，學(xué)生要善于運(yùn)用認(rèn)知沖突，解決復(fù)雜的物理原理。以力學(xué)概念為例，可以先暴露出經(jīng)典力學(xué)觀點(diǎn)，然后嘗試解釋一種與其認(rèn)識(shí)構(gòu)成矛盾的事件，形成概念沖突。

比如：在探討“電子雙縫實(shí)驗(yàn)路徑”問(wèn)題時(shí)，一部分學(xué)生根據(jù)牛頓定律，局的電子通過(guò)一個(gè)確定的縫，此時(shí)就可以提出這樣一個(gè)假設(shè)：如果電子通過(guò)一個(gè)確定的縫，那么電子就不能“知道”另一個(gè)縫的狀態(tài)（開(kāi)或者關(guān)），因此，它最后在屏幕上所形成的圖案，則不應(yīng)該被另一個(gè)峰的狀態(tài)（是否打開(kāi)）所影響。

結(jié)合圖片，對(duì)以下兩個(gè)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了解：

（a）同一段時(shí)間內(nèi)兩個(gè)縫同時(shí)打開(kāi)

（b）一個(gè)縫先開(kāi)一段時(shí)間，之后令一個(gè)縫再打開(kāi)

從實(shí)驗(yàn)的結(jié)果來(lái)看，同一段時(shí)間內(nèi)，兩個(gè)縫同時(shí)打開(kāi)，屏幕上形成了干涉條紋；兩個(gè)縫先后打開(kāi)時(shí)，屏幕上并未形成干涉條紋，而是將兩個(gè)單縫電子分布直接相加。這種結(jié)果與以上假設(shè)相互矛盾，因此應(yīng)該要放棄這種經(jīng)典力學(xué)想法，也就是電子不具備經(jīng)典意義的路徑概念。通過(guò)這樣的設(shè)計(jì)，學(xué)生對(duì)電子物理概念的理解以及其中的原理，會(huì)有更加深刻的認(rèn)知。

結(jié)束語(yǔ)

總之，高中物理學(xué)習(xí)中創(chuàng)新思維、創(chuàng)新能力的自我塑造是最為關(guān)鍵的，這也是核心素養(yǎng)理念下高中生最應(yīng)該具備的能力。借助創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，能夠很好培養(yǎng)創(chuàng)新思維能力，并提高學(xué)生合作意識(shí)和操作技能，實(shí)現(xiàn)物理理論向物理實(shí)驗(yàn)的轉(zhuǎn)變，在這個(gè)過(guò)程中學(xué)生會(huì)認(rèn)識(shí)到物理學(xué)習(xí)的重要性，體驗(yàn)物理學(xué)習(xí)的快樂(lè)，并掌握運(yùn)用物理知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的方法，這對(duì)于高中生未來(lái)的學(xué)習(xí)和成長(zhǎng)，都有著非常巨大的幫助。

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作者簡(jiǎn)介

劉寒（2000.11-），男，漢族，安徽明光人，淮北一中高三（9）班理科生，主要從事理論學(xué)習(xí)于科研工作。

（作者單位：淮北一中高三9班）