以實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新促進(jìn)思維創(chuàng)新的物理教學(xué)探索

摘 要：實(shí)驗(yàn)屬于高中物理教學(xué)之中的重點(diǎn)與難點(diǎn)，對于鞏固學(xué)生課堂所學(xué)理論成果，助力其物理學(xué)科核心素養(yǎng)發(fā)展至關(guān)重要，而實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新與學(xué)生思維創(chuàng)新之間的關(guān)系，更是獲得了教育者的普遍認(rèn)同.為了善加利用這種關(guān)系，取得物理教學(xué)的突破，現(xiàn)基于高中物理實(shí)驗(yàn)制約學(xué)生思維創(chuàng)新性的情況，提出科學(xué)性、安全性、趣味性等實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新原則，并在遵循這些原則的前提下，從教學(xué)實(shí)踐出發(fā)，進(jìn)行進(jìn)一步的物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)優(yōu)化思考.思考結(jié)果表明：物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的創(chuàng)新效果越好，學(xué)生也將越能取得理想的思維發(fā)展與創(chuàng)新效果，并在后續(xù)學(xué)習(xí)中服務(wù)于其能力進(jìn)步.

關(guān)鍵詞：高中物理；課堂教學(xué)；思維創(chuàng)新；實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)

中圖分類號：G632"" 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A"" 文章編號：1008-0333（2023）03-0071-03

創(chuàng)新是時代發(fā)展與社會進(jìn)步取之不盡，用之不竭的動力源，如果缺少創(chuàng)新，便無從談起人類物質(zhì)與精神條件的改善.具體到教育領(lǐng)域，學(xué)習(xí)者創(chuàng)新思維的培養(yǎng)必然成為當(dāng)前時期各門課程教學(xué)之中一貫的內(nèi)容，例如物理學(xué)科本身以實(shí)驗(yàn)為要點(diǎn)，而實(shí)驗(yàn)對于高中生創(chuàng)新思維發(fā)展意義重大，便更應(yīng)當(dāng)突出實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動中隱含的創(chuàng)新引導(dǎo)潛能，也就是有把握物理實(shí)驗(yàn)時機(jī)，以較強(qiáng)的針對性對學(xué)生的創(chuàng)新思維理念進(jìn)行培養(yǎng).顯而易見的是：通過實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)方法等方面的創(chuàng)新調(diào)整，將更接近于學(xué)生思維創(chuàng)新的理想境界.

1 高中物理實(shí)驗(yàn)制約學(xué)生思維創(chuàng)新性的情況

物理學(xué)是一門側(cè)重于實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)類學(xué)科，教師在學(xué)生探究學(xué)科內(nèi)容期間，應(yīng)當(dāng)避免其單純接受知識的傳授，而是要努力為其營造接近于真實(shí)的物理情境，使之在課堂中經(jīng)歷從知識體驗(yàn)到知識獲取再到知識應(yīng)用的全過程.然而實(shí)際物理教學(xué)期間，個別物理教師存在教學(xué)理念落后的問題，將原本能夠豐富化與拓展化的物理實(shí)驗(yàn)以理論灌輸?shù)男问匠尸F(xiàn)出來，導(dǎo)致物理實(shí)驗(yàn)缺少創(chuàng)新性.其一，實(shí)驗(yàn)方法過于傳統(tǒng)，在黑板上或者在多媒體平臺上“做”實(shí)驗(yàn)，使一些新課標(biāo)要求學(xué)生分組完成的實(shí)驗(yàn)，用統(tǒng)一示范方法來代替；其二，實(shí)驗(yàn)過程和理論講解過程相分離，無法讓學(xué)生因?yàn)閷?shí)驗(yàn)而體會到理論知識的本質(zhì)；其三，實(shí)驗(yàn)操作環(huán)節(jié)過于粗放，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中認(rèn)知不多、收獲不豐；其四，實(shí)驗(yàn)距離生活較遠(yuǎn)，教師所做的一些所謂創(chuàng)新努力，不容易為學(xué)生所接受.由于這幾方面問題的制約，高中生在邏輯思維能力與對事物認(rèn)知能力方面收獲甚微，由此造成其創(chuàng)新思維發(fā)展受阻.

2 以實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新帶動思維創(chuàng)新的教學(xué)設(shè)計(jì)原則

基于上述論述完全可以認(rèn)為，高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)創(chuàng)新，將為學(xué)生思維創(chuàng)新創(chuàng)造條件、提供機(jī)會，以實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新帶動思維創(chuàng)新的教學(xué)設(shè)計(jì)應(yīng)在遵循下述幾項(xiàng)原則基礎(chǔ)上，才能取得更理想的效果.

2.1 教學(xué)設(shè)計(jì)科學(xué)性

科學(xué)性原則是物理實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新設(shè)計(jì)之中最基礎(chǔ)性的要求，它側(cè)重于強(qiáng)調(diào)所有實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案的提出，以及應(yīng)用實(shí)驗(yàn)原理、選擇實(shí)驗(yàn)器材，還有對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理等，均要有科學(xué)依據(jù)作為歸依，并保證處理方式的正確性，只有這樣才能在實(shí)驗(yàn)中既真實(shí)又客觀地反映揭示物理概念、揭示物理規(guī)律，并因此取得創(chuàng)新思維的發(fā)展.

2.2 實(shí)驗(yàn)過程安全性

所有物理實(shí)驗(yàn)活動均需要以安全性為前提，實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新時，同樣應(yīng)當(dāng)依托規(guī)范化操作來保證過程的安全性，只有這樣才能使學(xué)生置身于理想的思維創(chuàng)新活動空間之內(nèi).例如實(shí)驗(yàn)過程中，實(shí)驗(yàn)儀器應(yīng)當(dāng)避免損壞，要做好儀器維護(hù)、檢查，找準(zhǔn)儀器的操作時間等，再如師生應(yīng)當(dāng)在人身安全方面形成強(qiáng)烈意識，在高壓絕緣、藥品及放射性物質(zhì)取放諸多方面養(yǎng)成規(guī)范操作的習(xí)慣，等等.

2.3 實(shí)驗(yàn)流程趣味性

學(xué)習(xí)者思維拓展與創(chuàng)新，同其所面對學(xué)習(xí)內(nèi)容，所應(yīng)用學(xué)習(xí)方法趣味性程度之間的關(guān)系，已經(jīng)有相當(dāng)豐富的研究成果.對于物理實(shí)驗(yàn)而言，越有趣的實(shí)驗(yàn)流程，越容易讓學(xué)生獲取思維創(chuàng)新機(jī)會.為此，高中物理實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新應(yīng)當(dāng)保證趣味性原則的落實(shí)，在創(chuàng)新設(shè)計(jì)時充分考慮學(xué)生心理特點(diǎn)及認(rèn)知水平，讓“新“、“奇”、“趣”的實(shí)驗(yàn)服務(wù)于學(xué)生發(fā)展.

3 以實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新帶動思維創(chuàng)新的教學(xué)有效策略

3.1 做好直接創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)

對于物理學(xué)科而言，它的定義、定律、規(guī)律等均建立于大量實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)之上，教材對于相關(guān)的實(shí)驗(yàn)給予一定表現(xiàn)，教師在實(shí)際教學(xué)時，應(yīng)當(dāng)重視教材內(nèi)容，以之為橋梁紐帶，做好實(shí)驗(yàn)的直接創(chuàng)新工作.這將讓學(xué)生找準(zhǔn)目標(biāo)，以目標(biāo)為牽引，在完成實(shí)驗(yàn)探索任務(wù)的同時，取得一定的思維創(chuàng)新成果.具體講，教師需要根據(jù)物理特性、課標(biāo)要求、教育教學(xué)實(shí)際情況，尊重學(xué)生在學(xué)習(xí)期間的個性化發(fā)展追求，進(jìn)行富于科學(xué)性與趣味性的物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì).為了達(dá)到理想的設(shè)計(jì)效果，教師可利用課前備案、計(jì)劃設(shè)計(jì)、情境構(gòu)建、問題創(chuàng)設(shè)等角度的充分思考，對教學(xué)機(jī)制加以完善，從而讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)狀態(tài)下因興趣學(xué)習(xí)與主動學(xué)習(xí)而取得思維創(chuàng)新成果.在此期間，考慮到物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容的豐富性，教師還可對課堂和教材范圍之中的內(nèi)容進(jìn)行適度拓展，積極豐富實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源，例如借助微信、QQ等平臺尋求家長的幫助，或者布置有家長支持的實(shí)驗(yàn)任務(wù)等.經(jīng)過豐富的內(nèi)容，同樣是實(shí)驗(yàn)直接創(chuàng)新的組成部分，它們將共同成為學(xué)生思維創(chuàng)新的強(qiáng)勁推動力.

現(xiàn)以“重力與重心”一課的實(shí)驗(yàn)為例，說明做好直接創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的方法.課堂上教師可借助自制教具與找準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)輔助器材的辦法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)創(chuàng)新設(shè)計(jì)，從而引導(dǎo)學(xué)生更為深刻地領(lǐng)會與重力有關(guān)的知識.此外教師也可以使學(xué)生參與到實(shí)驗(yàn)探究活動中來，讓其用控制變量的形式制作重力演示器，這均是使其思維創(chuàng)新發(fā)展的有效做法.例如有些學(xué)生基于實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)要求，借助塑料瓶蓋、胡蘿卜等進(jìn)行實(shí)驗(yàn)：使瓶蓋一端插帶有半根胡蘿卜的竹簽，在胡蘿卜下移至瓶口一端時，它保持穩(wěn)定性，而若遠(yuǎn)離瓶口則會表現(xiàn)出不穩(wěn)定的特征，從而可以認(rèn)定：在支持面固定時，物體穩(wěn)定度同重心高度保持反比關(guān)系.接下來大家再據(jù)此實(shí)驗(yàn)，探討自身走路重心變化情況，可在鞏固認(rèn)知成果的同時，得到思維創(chuàng)新的另一寶貴機(jī)會.

3.2 形成實(shí)驗(yàn)開放機(jī)制

形成實(shí)驗(yàn)開放機(jī)制，使實(shí)驗(yàn)與理論部分融會貫通，是另一促進(jìn)學(xué)生思維創(chuàng)新的方式.傳統(tǒng)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)，資源與方法受到比較嚴(yán)格的限定，學(xué)生在了解物理教材中的基本概念、定理、規(guī)律，并對實(shí)驗(yàn)步驟與實(shí)驗(yàn)結(jié)果有明確預(yù)知后才進(jìn)入到實(shí)驗(yàn)狀態(tài)，實(shí)驗(yàn)和理論相互分開，因此實(shí)際實(shí)驗(yàn)教學(xué)不具創(chuàng)新性，效果也往往流于表面.這種實(shí)驗(yàn)僅作為驗(yàn)證教材結(jié)論的一種方式而存在的做法，很顯然無益于推動學(xué)生創(chuàng)新思維發(fā)展.因此當(dāng)前階段的高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)，可利用開放實(shí)驗(yàn)資源與方法，使實(shí)驗(yàn)與理論教學(xué)相互滲透，從而促進(jìn)學(xué)生提升物理知識學(xué)習(xí)的質(zhì)量與效率提升.

3.3 細(xì)化實(shí)驗(yàn)操作環(huán)節(jié)

為了幫助學(xué)生全面學(xué)習(xí)物理原理，教師需要引導(dǎo)學(xué)生仔細(xì)審題，把握住實(shí)驗(yàn)要求中的重要信息，同時對實(shí)驗(yàn)操作加以細(xì)化，因細(xì)節(jié)認(rèn)知而獲得思維創(chuàng)新的更有利渠道.為了達(dá)到這一理想的教學(xué)效果，教師應(yīng)在實(shí)驗(yàn)教學(xué)期間，做正確實(shí)驗(yàn)操作的親身示范，并考慮到不同實(shí)驗(yàn)類型操作難度的區(qū)別，合理化地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)策略安排.關(guān)于這一點(diǎn)，尤其要重視那些復(fù)雜程度較高，可大量展示細(xì)節(jié)的實(shí)驗(yàn)，因?yàn)閷W(xué)生對于實(shí)驗(yàn)操作流程的認(rèn)識比較狹隘，甚至有同教材敘述、課堂講解相抵觸之處，所以可能造成其操作實(shí)驗(yàn)的不成功，對于細(xì)節(jié)的觀察、思考不到位，或者不能正確處理突發(fā)狀況等，難以產(chǎn)生實(shí)驗(yàn)課堂應(yīng)有的效果.為此教師則可在示范期間細(xì)化說明或展示實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，使細(xì)節(jié)也能夠做到同教材內(nèi)容的環(huán)環(huán)相扣，這樣才會讓學(xué)生在自主操作時比較扎實(shí)地把握有關(guān)內(nèi)容.

例如當(dāng)開展物體平拋運(yùn)動規(guī)律探究、圓周運(yùn)動規(guī)律分析這類復(fù)雜程度較高的實(shí)驗(yàn)時，相關(guān)實(shí)驗(yàn)器材較多，并要求實(shí)驗(yàn)參與者嚴(yán)格控制物體初始條件，若缺少支持，學(xué)生實(shí)驗(yàn)很難取得成功，思維創(chuàng)新更是無從談起.像平拋實(shí)驗(yàn)過程中，水平槽不水平、拋出坐標(biāo)原點(diǎn)不處于水平槽端點(diǎn)、釋放小球位置每次不相同等，均可能對小球平拋軌跡描繪造成不利影響，極易出現(xiàn)結(jié)果的較大誤差.這時教師可向?qū)W生反復(fù)強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)操作如何把握細(xì)節(jié)的問題，使學(xué)生因細(xì)節(jié)細(xì)化處理而真正理解實(shí)驗(yàn)原理，明確實(shí)驗(yàn)各環(huán)節(jié)的意義，特別是對易錯操作可產(chǎn)生清晰、透徹的理解.當(dāng)然，對于操作難度較低的實(shí)驗(yàn)，教師同樣不可放棄細(xì)化實(shí)驗(yàn)操作環(huán)節(jié)，而是要督促學(xué)生借助反思操作，加深對于實(shí)驗(yàn)各步驟的了解，在細(xì)節(jié)處找到思維創(chuàng)新的關(guān)鍵點(diǎn).

3.4 突出實(shí)驗(yàn)生活導(dǎo)向

現(xiàn)實(shí)生活是所有知識形成的沃土、最終的歸宿，即所有的學(xué)科知識都從現(xiàn)實(shí)生活中來，也要將其作為最終的服務(wù)和應(yīng)用對象.在指導(dǎo)學(xué)生參與物理實(shí)驗(yàn)活動時，若教師一味借助常規(guī)課堂教學(xué)模式，忽略學(xué)生對于生活實(shí)際的追求，則最終的物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果，以及學(xué)生相應(yīng)的認(rèn)知體驗(yàn)都將大打折扣.所以按照陶行知“生活即教育”理論，教師在開展實(shí)驗(yàn)教學(xué)時，應(yīng)注意從生活視角進(jìn)行創(chuàng)新性的探索，借此機(jī)會給學(xué)生以思維創(chuàng)新的提示與引導(dǎo).也就是說：在平時物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)時，為使學(xué)生創(chuàng)新思維得到鍛煉與提升，要在聯(lián)系學(xué)生生活實(shí)際的前提下，使之有機(jī)會把生活之中的素材應(yīng)用到實(shí)驗(yàn)流程中來，或者借助物理實(shí)驗(yàn)知識，對現(xiàn)實(shí)生活之中的特定物理現(xiàn)象加以解釋或驗(yàn)證，從而幫助學(xué)生更為有效地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究活動，突出實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新與思維創(chuàng)新二者之間的關(guān)聯(lián)性.

高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)對于高中學(xué)生綜合能力與學(xué)科核心素養(yǎng)發(fā)展的意義重大，而實(shí)驗(yàn)教學(xué)的創(chuàng)新則將突出影響學(xué)生的思維創(chuàng)新，考慮到二者關(guān)系的緊密性，作為物理教師，應(yīng)當(dāng)緊隨時代腳步，革新教學(xué)觀念，基于本文所提及的科學(xué)性、安全性、趣味性三原則，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)策略的多角度調(diào)整，以使之接近于理想創(chuàng)新狀態(tài).上面做好直接創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)、形成實(shí)驗(yàn)開放機(jī)制等角度的探討，是筆者近期思考所得，希望可以在一定程度上，起到用實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新促進(jìn)學(xué)生思維創(chuàng)新的效果.

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［責(zé)任編輯：李 璟］

收稿日期：2022-10-25

作者簡介：周倩（1993.4-），女，江蘇省海安人，本科，中學(xué)二級教師，從事高中物理教學(xué)研究.