新課標(biāo)下物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的教學(xué)設(shè)計(jì)及策略研究

趙蕊 牛昱 吳云飛 張海豐

摘 要：當(dāng)今社會(huì)是科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展的時(shí)期，對(duì)人們能力和素質(zhì)的要求也越來(lái)越高。為了適應(yīng)當(dāng)今社會(huì)的不斷發(fā)展，社會(huì)各界都十分重視創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。學(xué)校為了社會(huì)發(fā)展的需要，也為了讓學(xué)生離開校園得到更好的發(fā)展，明確培養(yǎng)高素質(zhì)創(chuàng)新人才是社會(huì)現(xiàn)階段的根本任務(wù)。物理實(shí)驗(yàn)是物理學(xué)科中最直接的教學(xué)手段，而在物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中實(shí)施思維引導(dǎo)和興趣培養(yǎng)，是培養(yǎng)創(chuàng)新思維的最佳途徑。

關(guān)鍵詞：創(chuàng)新能力 實(shí)驗(yàn)教學(xué) 物理學(xué)科

中圖分類號(hào)：F016.3；G642.0 ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1004-4914（2023）06-146-03

一、引言

創(chuàng)新能力是世界各國(guó)都在重視的一種能力，它有利于社會(huì)的進(jìn)步和時(shí)代的發(fā)展，如今經(jīng)濟(jì)的發(fā)展愈來(lái)愈依賴于機(jī)器的應(yīng)用和技術(shù)的支持，這些都必須依賴于人的創(chuàng)新能力，只有不斷地創(chuàng)新出新的事物，新的資源，才可以在這個(gè)瞬息萬(wàn)變的時(shí)代得到更好的發(fā)展。而要加強(qiáng)知識(shí)素質(zhì)能力，學(xué)生時(shí)代是最好的途徑之一，抓好學(xué)生的知識(shí)教育和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)非常重要。對(duì)創(chuàng)新能力的界定不同其他，需要打破原有的固定模式或者思維，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行有價(jià)值有意義的活動(dòng)，為個(gè)人、企業(yè)或社會(huì)的發(fā)展提供價(jià)值。學(xué)生在學(xué)習(xí)階段也是不斷創(chuàng)新的過(guò)程，當(dāng)學(xué)生在學(xué)習(xí)中遇到問(wèn)題，思考問(wèn)題進(jìn)而去解決問(wèn)題的時(shí)候，他們會(huì)通過(guò)已經(jīng)學(xué)過(guò)的知識(shí)或者借助其他力量去思考問(wèn)題的產(chǎn)生和解決方式并進(jìn)行分析，從而發(fā)現(xiàn)事實(shí)的真理或者解決事物的辦法，并能夠帶來(lái)一定的價(jià)值，這也是一種創(chuàng)新能力的體現(xiàn)。

高中物理作為“總舵”學(xué)科之中最重要的學(xué)科之一，作為一個(gè)以感知為基礎(chǔ)的科學(xué)學(xué)科，可以向?qū)W生展示出自己獨(dú)特的解決事物的方法，物理本身就是實(shí)踐性的科目，可以讓學(xué)生真實(shí)地接觸實(shí)驗(yàn)，在實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中會(huì)不斷地啟發(fā)學(xué)生產(chǎn)生新的想法，又可以讓學(xué)生加強(qiáng)知識(shí)的積累，觀察實(shí)驗(yàn)和記錄等等一系列的環(huán)節(jié)的操作，這些條件促成了學(xué)生的創(chuàng)新思維最終變成實(shí)際的行動(dòng)。物理學(xué)科的實(shí)踐性和科學(xué)性比較強(qiáng)，物理實(shí)驗(yàn)是物理學(xué)當(dāng)中很重要的環(huán)節(jié)，物理理論的很多知識(shí)都需要物理實(shí)驗(yàn)進(jìn)行檢驗(yàn)，二者是相互輔助的作用。學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，不斷地提高自己，可以養(yǎng)成遇事冷靜分析的思維定勢(shì)，最重要的是可以培養(yǎng)學(xué)生對(duì)科學(xué)知識(shí)的熱愛，此外物理實(shí)驗(yàn)有助于塑造學(xué)生正確的價(jià)值觀，樹立實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度，勇于去探索更深層次的問(wèn)題，這些都是創(chuàng)新能力必不可少的內(nèi)容。

二、物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)在創(chuàng)新能力培養(yǎng)中的作用及策略

物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)的操作，加強(qiáng)學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解和認(rèn)識(shí)，很多知識(shí)只是聽老師的講解，并不能完全明白，而物理實(shí)驗(yàn)可以讓知識(shí)變得更明白好懂一些。傳統(tǒng)的教學(xué)模式在一定的程度不利于學(xué)生創(chuàng)新思維的發(fā)展，會(huì)限制學(xué)生發(fā)展創(chuàng)新能力的主動(dòng)性，同時(shí)這種枯燥乏味的學(xué)習(xí)方式，學(xué)生只會(huì)按照書上的固定思維走下去，制約著學(xué)生之后的發(fā)展。而物理實(shí)驗(yàn)?zāi)軌驈浹a(bǔ)傳統(tǒng)教學(xué)方式的缺陷，在物理教學(xué)中新課標(biāo)要求使用物理實(shí)驗(yàn)的方式來(lái)教育和引導(dǎo)學(xué)生，達(dá)到學(xué)習(xí)目標(biāo)和要求，通過(guò)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行思考，勾起學(xué)生對(duì)科學(xué)探索的精神并激發(fā)敢于改進(jìn)原有科學(xué)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的創(chuàng)新意識(shí)。

1.演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)培養(yǎng)創(chuàng)新個(gè)性。演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)就是物理知識(shí)的理論概念和物理實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的一個(gè)過(guò)程，它可以通過(guò)演示手段讓學(xué)生充分理解物理概念，并對(duì)物理實(shí)驗(yàn)的流程和現(xiàn)象有一個(gè)初步的認(rèn)識(shí)，這種演示教學(xué)的方式可以直接對(duì)學(xué)生后面的物理學(xué)習(xí)產(chǎn)生很多種影響，可以讓學(xué)生通過(guò)演示實(shí)驗(yàn)對(duì)物理實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生興趣，也會(huì)直接抹殺學(xué)生的物理興趣，所以教師在演示教學(xué)前需要做好充足的備課工作，使得學(xué)生可以充分地理解和掌握物理知識(shí)的同時(shí)，還能引起學(xué)生對(duì)物理學(xué)科的熱愛。

演示教學(xué)作為物理實(shí)驗(yàn)的主要方式，主要是向?qū)W生演示實(shí)驗(yàn)過(guò)程的，多媒體教學(xué)技術(shù)的引入可以讓課堂的每個(gè)學(xué)生都可以清楚地看到實(shí)驗(yàn)的過(guò)程是如何進(jìn)行操作的，實(shí)驗(yàn)的儀器是如何使用的，在一定程度可以幫助老師實(shí)驗(yàn)教學(xué)的進(jìn)程，借助多媒體的優(yōu)勢(shì)向大家解釋實(shí)驗(yàn)過(guò)程的步驟等，既可以有效地節(jié)省了課堂時(shí)間，又可以讓學(xué)生直觀地看到實(shí)驗(yàn)具體的過(guò)程是怎么樣的，加深學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，使學(xué)生能夠跟著教師一起進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。有些實(shí)驗(yàn)無(wú)法展示給學(xué)生的現(xiàn)象，可以通過(guò)技術(shù)的還原等來(lái)實(shí)現(xiàn)，讓學(xué)生可以通過(guò)視頻的模式看得到，從而使學(xué)生能夠充分地理解、明白物理知識(shí)的起因，使用技術(shù)來(lái)虛擬的實(shí)驗(yàn)過(guò)程，讓學(xué)生可以直觀地看到，在學(xué)習(xí)中激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)。在物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，利用多媒體和科技技術(shù)來(lái)對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程進(jìn)行輔助作用，更加有利于學(xué)生在物理實(shí)驗(yàn)的操作中較深刻地吸收新知識(shí)。在物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，有一些小實(shí)驗(yàn)可以借助簡(jiǎn)單的器物在課堂內(nèi)來(lái)完成，這種隨堂實(shí)驗(yàn)操作既可以學(xué)習(xí)理論知識(shí)，老師也可以在旁邊指導(dǎo)學(xué)生的物理實(shí)驗(yàn)，或是通過(guò)隨堂實(shí)驗(yàn)幫助學(xué)生進(jìn)行解決問(wèn)題，激發(fā)和培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性和創(chuàng)造能力。

2.感悟?qū)嶒?yàn)過(guò)程啟迪創(chuàng)新思維。在對(duì)實(shí)驗(yàn)親自操作過(guò)程中學(xué)生會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)的每一步進(jìn)行思考，為什么會(huì)產(chǎn)生這種現(xiàn)象以及如何可以避免剛剛的實(shí)驗(yàn)過(guò)程出現(xiàn)的問(wèn)題。這樣學(xué)生會(huì)在實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中不斷地思考，從而產(chǎn)生新的想法，在驗(yàn)證的過(guò)程中又會(huì)產(chǎn)生另外不同的想法，直到學(xué)生可以找到事物存在的真理，并能夠解決問(wèn)題。同時(shí)學(xué)生還要做好評(píng)價(jià)工作，重新將實(shí)驗(yàn)過(guò)程復(fù)述一遍，在什么階段遇到問(wèn)題及對(duì)此產(chǎn)生的新的想法都進(jìn)行記錄并與同學(xué)或者老師討論，使得學(xué)生的創(chuàng)新思維得以保留和發(fā)展。此外，學(xué)生可以在物理實(shí)驗(yàn)中擴(kuò)大理解范圍，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)新的事物能力和能夠運(yùn)用學(xué)生現(xiàn)有的知識(shí)來(lái)解決實(shí)驗(yàn)過(guò)程中遇到的問(wèn)題，從而可以啟發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維。

3.改進(jìn)實(shí)驗(yàn)方式培養(yǎng)創(chuàng)新能力。如今的物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)，一般是以教師講解為主，給學(xué)生具體講解物理實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容以及實(shí)驗(yàn)過(guò)程、實(shí)驗(yàn)結(jié)果，雖然可以有效地幫助學(xué)生認(rèn)識(shí)相關(guān)的知識(shí)，但是并不能幫助學(xué)生理解這些知識(shí)，學(xué)生們僅僅存在“知道”這些內(nèi)容的層面，只是理解比較淺顯的表面知識(shí)而已，所以在物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)上，要讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中明白一些知識(shí)如何運(yùn)用。物理是科學(xué)學(xué)科，其中物理實(shí)驗(yàn)是最重要的一部分，僅僅只是讓學(xué)生看一遍老師進(jìn)行的操作，并不能真正的去理解，實(shí)驗(yàn)教學(xué)重要的是實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生都可以在實(shí)驗(yàn)中學(xué)習(xí)和成長(zhǎng)，發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)過(guò)程的問(wèn)題，思考問(wèn)題是如何產(chǎn)生的，又該如何避免在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中產(chǎn)生的問(wèn)題，在經(jīng)過(guò)不斷地實(shí)驗(yàn)之后，發(fā)現(xiàn)事實(shí)的真理。面對(duì)簡(jiǎn)單的物理實(shí)驗(yàn)，比如氣球可以通過(guò)摩擦起電，可以讓學(xué)生提前準(zhǔn)備好兩個(gè)氣球，在上課的時(shí)候一起做靜電實(shí)驗(yàn)等。這些實(shí)驗(yàn)簡(jiǎn)單易行，既可以解決物理實(shí)驗(yàn)設(shè)備的問(wèn)題，還可以讓學(xué)生參與其中，引起學(xué)生對(duì)物理實(shí)驗(yàn)的好奇心，對(duì)之后的教學(xué)活動(dòng)會(huì)更加有益。改進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的方式，對(duì)于老師來(lái)說(shuō)，可以極大地提高教學(xué)的效率，能夠節(jié)省很多的時(shí)間和精力，對(duì)于學(xué)生來(lái)說(shuō)，可以更明確、更直觀地看到實(shí)驗(yàn)的過(guò)程和實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的現(xiàn)象，讓學(xué)生的創(chuàng)新能力得到充足的發(fā)展空間。

4.開放實(shí)驗(yàn)室為提高創(chuàng)新能力提供支持。物理實(shí)驗(yàn)的最佳教學(xué)效果就是每個(gè)學(xué)生可以自己動(dòng)手操作一遍實(shí)驗(yàn)，但是在現(xiàn)實(shí)的教學(xué)過(guò)程中，由于課程時(shí)間和實(shí)驗(yàn)設(shè)備儀器的原因，并不能夠使每個(gè)學(xué)生都可以進(jìn)行完整的實(shí)驗(yàn)操作，這非常影響學(xué)生的積極性。所以建議學(xué)?？梢蚤_放實(shí)驗(yàn)室，學(xué)生可以利用實(shí)驗(yàn)設(shè)備來(lái)驗(yàn)證自己的創(chuàng)新想法，讓學(xué)生真正地通過(guò)實(shí)驗(yàn)獲得知識(shí)的拓展，提高學(xué)生的創(chuàng)新能力。開放實(shí)驗(yàn)室的目的是可以讓學(xué)生更好地進(jìn)行物理實(shí)驗(yàn)的操作，因?yàn)檎n堂上的物理實(shí)驗(yàn)課程會(huì)給學(xué)生帶來(lái)很多的創(chuàng)新想法，他們需要有一定的條件和設(shè)備，來(lái)支持他們實(shí)現(xiàn)自己的腦海里的創(chuàng)新想法，同時(shí)也需要自己動(dòng)手操作來(lái)確認(rèn)學(xué)生腦海里所思考的新的思路是否正確，如果學(xué)生實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示自己的想法是錯(cuò)誤的，那么他們也會(huì)去思考如何才可以讓實(shí)驗(yàn)的結(jié)果得到自己想要的，而不是一味依賴?yán)蠋煹闹v解，依賴書本的固定知識(shí)模板。

物理最重要的就是實(shí)驗(yàn)操作，所以實(shí)驗(yàn)室的實(shí)驗(yàn)資源都應(yīng)完全向?qū)W生開放，只有在真正做到全面，學(xué)生才有強(qiáng)烈的選擇實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的能力，并結(jié)合實(shí)驗(yàn)資源來(lái)填補(bǔ)知識(shí)的空白。開放實(shí)驗(yàn)室并不是只是把實(shí)驗(yàn)室的門打開，而是讓學(xué)生可以自由地進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室完成自己的實(shí)驗(yàn)，提高自己的動(dòng)手能力，同時(shí)為提高學(xué)生的創(chuàng)新能力和物理知識(shí)提供支持。開放實(shí)驗(yàn)室同樣也是需要教師進(jìn)行輔導(dǎo)的，在給學(xué)生足夠的思考和改進(jìn)的空間，從旁協(xié)助學(xué)生更好地培養(yǎng)創(chuàng)新能力。

三、《電容器的電容》教學(xué)設(shè)計(jì)

1.教材分析。本節(jié)課是高中物理人教版必修三第十章靜電場(chǎng)第四節(jié)的內(nèi)容，是對(duì)電場(chǎng)的相關(guān)知識(shí)的應(yīng)用。本節(jié)內(nèi)容借助實(shí)驗(yàn)教學(xué)把電容器的理論知識(shí)比較形象地展現(xiàn)給學(xué)生，由淺入深，使學(xué)生更加直觀的理解和運(yùn)用電容器的相關(guān)知識(shí)。

2.學(xué)情分析。學(xué)生在前面的學(xué)習(xí)中已經(jīng)學(xué)習(xí)了一些有關(guān)電的概念，并且掌握了電場(chǎng)的相關(guān)規(guī)律，這些內(nèi)容對(duì)于本節(jié)電容器的電容的學(xué)習(xí)也有一定的幫助。此外，高二的學(xué)生也具備了一定的分析概括能力和解決基礎(chǔ)問(wèn)題的能力，能夠比較熟練地掌握本節(jié)課所要用到的比值定義法和控制變量實(shí)驗(yàn)方法。但是本節(jié)課的相關(guān)概念比較陌生，學(xué)生大多欠缺抽象思維能力和科學(xué)探究能力，所以學(xué)生學(xué)習(xí)這一方面的知識(shí)還是存在一些障礙。

3.課前準(zhǔn)備。多媒體教學(xué)設(shè)備、電路示教板、感應(yīng)起電機(jī)、電容器、電介質(zhì)、靜電計(jì)。

4.教學(xué)過(guò)程。

四、結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)物理實(shí)驗(yàn)的演示過(guò)程的分析，研究物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)在創(chuàng)新能力培養(yǎng)中的作用；通過(guò)對(duì)物理實(shí)驗(yàn)的操作，加強(qiáng)學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解認(rèn)識(shí)和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，在物理實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中不斷地引導(dǎo)學(xué)生，同時(shí)讓學(xué)生參與物理實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)備工作和實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程，讓每個(gè)學(xué)生都對(duì)物理實(shí)驗(yàn)進(jìn)行實(shí)際動(dòng)手的操作，而不是只知道理論知識(shí)只能是紙上談兵，這樣不僅可以加深學(xué)生對(duì)物理知識(shí)的認(rèn)識(shí)，知道現(xiàn)實(shí)生活中的哪些現(xiàn)象可以用物理規(guī)律來(lái)進(jìn)行解釋，了解物理在社會(huì)生活中的一些應(yīng)用，更能引起學(xué)生對(duì)物理實(shí)驗(yàn)的好奇心，引起學(xué)生對(duì)科學(xué)的探索精神，敢于改進(jìn)原有科學(xué)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的創(chuàng)新意識(shí)，進(jìn)而培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力和初步的分析概括能力和創(chuàng)新能力。

[基金項(xiàng)目：黑龍江省教育科學(xué)“十四五”規(guī)劃2022年度重點(diǎn)課題“師范類專業(yè)認(rèn)證背景下教育實(shí)習(xí)表現(xiàn)性評(píng)價(jià)研究”（項(xiàng)目編號(hào)：GJB1422672）;佳木斯大學(xué)教育教學(xué)改革研究項(xiàng)目（項(xiàng)目編號(hào)：2021JY2-44）。]

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（作者單位：1.佳木斯大學(xué)理學(xué)院；2.佳木斯市第五中學(xué) 黑龍江佳木斯 154007）

[通訊作者簡(jiǎn)介：張海豐（1973—），男，吉林乾安人，教授，碩士生導(dǎo)師.研究方向：物理教學(xué)理論和方法研究;吳云飛（1980—），男，黑龍江佳木斯人，副教授，碩士生導(dǎo)師，研究方向：中學(xué)物理課程改革研究。]

（責(zé)編：若佳）