■福建省同安第一中學 張瑯鈺

一、高中物理實驗教學中培養(yǎng)學生創(chuàng)新思維的生成路徑探索

（一）依托教材 拓展延伸

在日常的物理實驗教學過程中，教師要立足于教材，尤其是在分組實驗中要發(fā)現(xiàn)其探究性和開放性，讓學生能夠直接獲取學習體驗，梳理實驗原理，通過自主實驗觀察和數(shù)據(jù)處理，鍛煉學生的質(zhì)疑、科學推理、創(chuàng)新思維和品質(zhì)，使學生對物理實驗涉及的物理知識印象更加深刻，掌握更加到位，較好地培養(yǎng)學生的高中物理創(chuàng)新思維。在高中物理必修2中的《探究功與速度變化的關系》分組教學實驗之中，教師要以教材為著眼點和立足點，精心組織學生分組實驗，提出問題讓各實驗小組進行思考和探討：1.功的改變方式是什么呢？功的測量方法如何實現(xiàn)？2.實驗中的小車受到的摩擦力能夠如何實現(xiàn)自身的平衡呢？3.怎樣判斷小車自身的平衡狀態(tài)？4.用紙帶記錄小車的運動狀況。

學生通過分組合作實驗，在確保儀器安裝正確和固定的前提下，將紙帶與小車相連接，橡皮筋的一端連至小車，另一端與夾子相連；再使軌道的止動彈簧片與小車相連，接通電源并通過紙帶標記獲悉小車的運動狀況。為了全面考查實驗結(jié)果，可以考慮增加橡皮筋的條數(shù)以獲悉相應的實驗結(jié)果。

通過上述問題的設置，讓學生帶著問題進行實驗研究和思考，啟發(fā)學生的自主思考，探索典型性問題，如：當橡皮筋成倍增加時，每條橡皮筋的形變量是否相同？電火花打點計時器的墨粉紙盤和紙帶的具體位置怎樣？從而培養(yǎng)學生的自主觀察能力、實踐操作能力，拓展和發(fā)散學生的物理實驗創(chuàng)新思維。

（二）探究實驗 開放深入

1.問題情境驅(qū)動下的主動探究?！耙墒撬贾迹瑢W之端。”高中物理實驗課堂的問題情境創(chuàng)設，對于培育學生的“問題意識”有不可小覷的作用，能夠有效激活學生新舊知識之間的矛盾沖突，使學生積極主動地進行思維探究，深入透徹地理解高中物理實驗原理和知識。例如：以高中物理“微小形變”的實驗教學為例，由于學生缺乏對微小形變的感性認知，可以結(jié)合學生日常熟悉的生活物品進行實驗設計，預先準備1個塑料可樂瓶、底面橢圓形扁玻璃瓶、帶孔的橡皮塞、細塑料管和水，自己動手擠壓塑料瓶并觀察其形變現(xiàn)象及瓶中水面的變化，再拿出一個玻璃瓶讓學生用力擠壓，思考如下問題：（1）玻璃瓶是否出現(xiàn)了明顯的形變？如果觀察不到應當如何清晰地觀察其形變呢？（2）在裝水的玻璃瓶中會不會存在較小的形變呢？怎樣才能使之產(chǎn)生視覺上的較大改變呢？（3）將橡皮塞穿入有水的塑料管，再對盛滿水的玻璃瓶進行擠壓，可以看到塑料管中的水面有變化嗎？玻璃瓶中水面的變化是否是因為手溫而使瓶內(nèi)的水熱脹冷縮而出現(xiàn)改變的呢？在上述問題情境的精心創(chuàng)設下，教師要對學生進行適時的質(zhì)疑、引導和點撥，剖析學生在實驗探究活動中的思維過程，總結(jié)和歸納與實驗相符的思維方法，從而有效地提高學生的探索意識，誘發(fā)新的創(chuàng)造動機。

2.勇于質(zhì)疑和猜測。高中物理實驗教學要鼓勵學生大膽猜測、勇于質(zhì)疑，激發(fā)學生的創(chuàng)新創(chuàng)造潛能和發(fā)散性思維，獲得對物理知識的科學探索和本質(zhì)理解。以高中物理教材魯科版選修3-4《單擺》教學為例，教師要讓學生通過實驗的探究活動，猜測影響單擺周期的因素，并對猜測結(jié)果進行驗證和總結(jié)，培養(yǎng)學生嚴謹?shù)目茖W態(tài)度和實驗動手操作能力。具體教學方法為：運用實驗、多媒體手段等方式，引導學生觀察擺錘的擺動和指針的變化，思考擺的振動周期與哪些因素有關，可以從學生熟悉的“蕩秋千”導入，讓學生思考秋千的運動過程，判斷蕩秋千是否是在做簡諧運動，并引導學生分析單擺的回復力，對周期性運動開展發(fā)散性的思考和猜想：（1）擺的振動周期可能會與哪些產(chǎn)生關聯(lián)呢？是擺球的振幅、擺球的質(zhì)量、擺球的擺長嗎？（2）學生可以猜一猜，擺的振動周期會與擺線的質(zhì)量、形狀、體積、重力加速度有關系嗎？如何采用實驗進行設計和驗證呢？由此激發(fā)學生的創(chuàng)新發(fā)散思維，讓學生采用控制變量法，設計實驗方案，進行觀察、測量和實驗。

（三）利用儀器 參與提升

在部分物理實驗課堂中，相對注重對標準器材的選用，如：小車、砝碼、長木板等，這些對于實驗的準確性和規(guī)范性有積極的作用，然而有時卻也會對學生的創(chuàng)新思維產(chǎn)生一定的限制和束縛。為此可以在實驗教學中增加自制教具，進行實驗器材的創(chuàng)新，激發(fā)學生的新奇體驗，提高學生在實驗中的參與性。以高中物理中的單擺實驗為例，常規(guī)是采用沙擺的演示方式，并僅限于在講桌上開展實驗，不利于學生的觀察，難以激發(fā)學生的學習興趣和參與熱情。為此可以對教材中的實驗器材進行改進和創(chuàng)新，做一個類似的實驗儀器——“墨擺”，如下圖所示：

在實驗中采用以墨水替代細砂的創(chuàng)新方式，并將實驗繪制的圖線貼于黑板上，預先準備相關器件，如：圓錐形的塑料瓶蓋、細線、白張、稀釋的墨水，在圓錐瓶蓋的頂部鉆一個小孔，孔徑的大小足夠讓水緩慢流出且越細越好，然后在瓶蓋的圓形口部位鉆兩個對稱的小孔，以細線將其懸掛，再以墨水和清水相混，使之能夠清晰地落于白紙之上。操作方法為：對白紙進行小塊切割，使之保持足夠的長度，并能夠放置于支撐墨擺的兩個支柱之間。再以透明膠對小孔進行密封，在小墨擺中注入稀釋的墨水，再對墨擺設置較小的角度，開啟小孔，使墨擺能夠自由擺動并勻速拉動下方的白紙，墨水由小墨擺中持續(xù)流至白紙上形成一條清晰的正統(tǒng)曲線。反復操作，讓學生在觀察和自主操作的過程中，自主思考實驗所傳遞出來的物理相關知識，并提出自己的看法和見解。由此極大地激發(fā)學生的創(chuàng)新意識，提高學生的專注力和創(chuàng)新性思維品質(zhì)，使其積極主動地參與到物理實驗之中，提高物理實驗學習的效果。

二、結(jié)語

綜上所述，在高中物理實驗教學中，教師可以通過三種路徑促進學生創(chuàng)新思維的形成。一是以學生的主動性探究學習活動為主體，構(gòu)建以學生自主活動為基礎的教學過程；二是立足于高中物理實驗教材，將傳統(tǒng)的驗證性實驗創(chuàng)新演變成探究性實驗；三是在物理實驗課堂上引入創(chuàng)新高效精準的物理儀器，提高學生的物理創(chuàng)新品質(zhì)。最終，依托物理實驗，學生的科學態(tài)度和科學素養(yǎng)得到了培養(yǎng)，形成了受益終身的創(chuàng)新思維。