高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中學(xué)生創(chuàng)新思維培養(yǎng)的路徑探索

高中階段是學(xué)生思維發(fā)展的關(guān)鍵轉(zhuǎn)型期。在物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中著力培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維，不僅有助于學(xué)生透徹理解物理知識的本質(zhì)，提升知識運(yùn)用與遷移能力，還能全方位鍛煉學(xué)生的實(shí)踐操作能力、問題解決能力，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神，為學(xué)生未來在學(xué)術(shù)研究、職業(yè)發(fā)展等多領(lǐng)域的成長筑牢根基。

一、高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維的重要性

（一）激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣與內(nèi)在動力

創(chuàng)新思維的培養(yǎng)能讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中深度體驗(yàn)探索未知的樂趣與成就感，極大地激發(fā)學(xué)生對物理學(xué)科的好奇心與求知欲。當(dāng)學(xué)生能夠自主設(shè)計實(shí)驗(yàn)方案、大膽嘗試新的實(shí)驗(yàn)方法并取得預(yù)期成果時，會獲得強(qiáng)烈的自我效能感與成就感，進(jìn)而進(jìn)一步激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，形成主動學(xué)習(xí)、積極探索的良性循環(huán)。例如，在“探究影響電阻大小的因素\"實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生自主設(shè)計多組實(shí)驗(yàn)進(jìn)行對比，探索不同材料、長度、橫截面積對電阻的影響，這種自主探索過程能極大激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情與內(nèi)在動力。

（二）全面提升學(xué)生的實(shí)踐操作能力

物理實(shí)驗(yàn)是培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力的重要陣地。在創(chuàng)新思維的引領(lǐng)下，學(xué)生需要綜合運(yùn)用所學(xué)物理知識，獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計、實(shí)驗(yàn)器材選擇、實(shí)驗(yàn)操作實(shí)施以及實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的采集與分析，解決實(shí)驗(yàn)過程中遇到的各類實(shí)際問題。這一系列實(shí)踐活動能夠全方位鍛煉學(xué)生的動手操作能力、觀察分析能力以及解決實(shí)際問題的能力，為學(xué)生未來的學(xué)習(xí)與工作積累寶貴的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。比如，在“測定電源的電動勢和內(nèi)阻\"實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生需自行搭建電路、選擇合適量程的電表、處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)并分析誤差來源，從而有效提升實(shí)踐操作能力。

（三）助力學(xué)生深度理解物理知識體系

通過創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)，學(xué)生不再局限于對教材知識的簡單機(jī)械記憶與驗(yàn)證，而是能夠深入探究物理知識的本質(zhì)內(nèi)涵與內(nèi)在邏輯聯(lián)系。在實(shí)驗(yàn)設(shè)計與改進(jìn)優(yōu)化過程中，學(xué)生需要綜合運(yùn)用多個物理概念、原理與規(guī)律，從而深化對知識的理解與掌握，構(gòu)建更為系統(tǒng)、完整的物理知識體系。例如，在“研究平拋運(yùn)動\"實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生通過設(shè)計不同的實(shí)驗(yàn)方案測量平拋運(yùn)動初速度，需運(yùn)用運(yùn)動學(xué)、力學(xué)等多方面知識，進(jìn)而加深對相關(guān)知識的理解與融合。

（四）著力培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神與科學(xué)素養(yǎng)

創(chuàng)新思維是創(chuàng)新精神的核心要素。在物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維，能夠有效鼓勵學(xué)生突破傳統(tǒng)思維定式的束縛，大膽提出新穎獨(dú)特的想法與觀點(diǎn)。同時，實(shí)驗(yàn)過程中嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度、實(shí)事求是的科學(xué)作風(fēng)以及團(tuán)隊協(xié)作精神的培養(yǎng)，都有助于全方位提升學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，為學(xué)生未來在科學(xué)研究及其他領(lǐng)域的發(fā)展奠定堅實(shí)的素養(yǎng)基礎(chǔ)。在小組合作完成復(fù)雜實(shí)驗(yàn)項目時，學(xué)生通過相互協(xié)作、交流探討，共同攻克難題，培養(yǎng)團(tuán)隊合作精神與科學(xué)素養(yǎng)。

（五）精準(zhǔn)適應(yīng)未來社會發(fā)展的人才需求

在當(dāng)前科技飛速發(fā)展、知識更新?lián)Q代極為迅速的時代背景下，創(chuàng)新能力已成為衡量人才的核心標(biāo)準(zhǔn)之一。高中階段作為人才培養(yǎng)的關(guān)鍵基礎(chǔ)階段，著力培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維，能夠使學(xué)生更好地適應(yīng)未來社會對創(chuàng)新型人才的迫切需求，在未來的學(xué)習(xí)深造、職業(yè)發(fā)展中展現(xiàn)出更強(qiáng)的適應(yīng)能力與創(chuàng)新創(chuàng)造能力，從容應(yīng)對各種新挑戰(zhàn)與新機(jī)遇。

（四）教學(xué)資源不足

部分學(xué)校由于資金投入不足、場地空間受限等因素，物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源相對匱乏。實(shí)驗(yàn)設(shè)備陳舊、數(shù)量短缺，難以滿足學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)的基本需求；實(shí)驗(yàn)教學(xué)場地狹小，限制了一些大型、復(fù)雜實(shí)驗(yàn)或拓展性探究實(shí)驗(yàn)的順利開展。此外，實(shí)驗(yàn)教學(xué)的信息化資源也相對滯后，在線實(shí)驗(yàn)課程、虛擬實(shí)驗(yàn)室等現(xiàn)代化教學(xué)手段的建設(shè)與應(yīng)用尚不完善。這些資源短缺問題制約了實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量的提升，阻礙了學(xué)生創(chuàng)新思維的培養(yǎng)與發(fā)展。

二、高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀

（一）教學(xué)觀念傳統(tǒng)

部分教師深受傳統(tǒng)教育觀念的束縛，過于注重知識的灌輸式傳授，將實(shí)驗(yàn)教學(xué)單純當(dāng)作理論教學(xué)的附屬補(bǔ)充環(huán)節(jié)。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)開展過程中，教師往往過度關(guān)注實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性以及實(shí)驗(yàn)步驟的規(guī)范性，忽視了學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中的自主思考、質(zhì)疑探究以及創(chuàng)新思維的激發(fā)與拓展。這種以教師為中心的單向教學(xué)觀念，限制了學(xué)生創(chuàng)新思維的萌芽與發(fā)展空間，使學(xué)生在實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)中處于被動接受知識的地位，難以充分發(fā)揮主觀能動性。

（二）教學(xué)方法單一

現(xiàn)階段，高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)普遍采用教師演示、學(xué)生模仿的傳統(tǒng)教學(xué)模式。課堂上，教師詳細(xì)講解實(shí)驗(yàn)原理、操作步驟以及注意事項，隨后進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)的示范操作，學(xué)生則按部就班地依照教師的指導(dǎo)進(jìn)行機(jī)械重復(fù)實(shí)驗(yàn)。這種教學(xué)方法缺乏師生、生生之間的有效互動與思維交流，難以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣與好奇心，更無法有效啟迪學(xué)生的創(chuàng)新思維。例如，在“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律\"實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師通常嚴(yán)格遵循教材既定步驟進(jìn)行演示，學(xué)生機(jī)械模仿操作，幾乎沒有自主思考與創(chuàng)新實(shí)踐的機(jī)會，對實(shí)驗(yàn)背后的物理原理理解也僅停留在表面。

（三）實(shí)驗(yàn)內(nèi)容局限

高中物理教材中的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容大多為經(jīng)典的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，旨在驗(yàn)證已有的物理理論和規(guī)律。這些實(shí)驗(yàn)雖有助于學(xué)生鞏固基礎(chǔ)知識，但實(shí)驗(yàn)步驟和預(yù)期結(jié)果相對固定，學(xué)生自主探索與創(chuàng)新發(fā)揮的空間極為有限。同時，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與現(xiàn)代科技前沿以及日常生活實(shí)際的聯(lián)系不夠緊密，難以滿足學(xué)生對新知識、新技術(shù)的探索需求，無法有效激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新欲望與熱情。隨著科技的迅猛發(fā)展，諸如量子計算、人工智能的物理基礎(chǔ)等新興領(lǐng)域不斷涌現(xiàn)，但教材實(shí)驗(yàn)內(nèi)容未能及時更新，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)教學(xué)與時代發(fā)展脫節(jié)。

三、高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中學(xué)生創(chuàng)新思維培養(yǎng)的路徑

（一）轉(zhuǎn)變教學(xué)觀念

高中物理教師要深刻認(rèn)識到創(chuàng)新思維培養(yǎng)在物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的關(guān)鍵意義，樹立以學(xué)生為中心、注重培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維與實(shí)踐能力的創(chuàng)新教育理念。在教學(xué)過程中，教師要充分尊重學(xué)生的主體地位，鼓勵學(xué)生積極思考、大膽質(zhì)疑，為學(xué)生提供更多自主探索與創(chuàng)新的機(jī)會。例如，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師可引導(dǎo)學(xué)生自主提出問題、作出假設(shè)，隨后共同探討實(shí)驗(yàn)方案；實(shí)驗(yàn)中鼓勵學(xué)生嘗試不同實(shí)驗(yàn)方法，觀察并分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果的差異；實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，引導(dǎo)學(xué)生反思實(shí)驗(yàn)過程中的問題與收獲。

（二）創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法

在高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師應(yīng)采用多元化的教學(xué)方法。

項目式教學(xué)法：教師設(shè)計具有挑戰(zhàn)性的物理實(shí)驗(yàn)項目，讓學(xué)生以小組為單位開展項目研究。在項目實(shí)施過程中，學(xué)生需自主確定實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)、設(shè)計實(shí)驗(yàn)方案、收集與分析數(shù)據(jù)，并最終完成項目報告。例如，設(shè)計“利用太陽能制作小型發(fā)電裝置\"項目，學(xué)生需從太陽能的收集與轉(zhuǎn)化原理入手，設(shè)計發(fā)電裝置結(jié)構(gòu)，選擇合適的材料與器材，制作并測試發(fā)電裝置性能。通過項目式教學(xué)，學(xué)生不僅能綜合運(yùn)用所學(xué)物理知識，還能培養(yǎng)團(tuán)隊協(xié)作能力、問題解決能力與創(chuàng)新思維。

探究式教學(xué)法：教師提出具有啟發(fā)性的問題，引導(dǎo)學(xué)生自主探究。在探究過程中，學(xué)生借助觀察、實(shí)驗(yàn)、分析、歸納等方法，自主獲取知識，培養(yǎng)創(chuàng)新思維與實(shí)踐能力。例如，在“探究感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件\"實(shí)驗(yàn)中，教師先提出問題：“在什么情況下閉合電路中會產(chǎn)生感應(yīng)電流？\"讓學(xué)生依據(jù)已有知識與經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行猜想和假設(shè)，再設(shè)計實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行驗(yàn)證。實(shí)驗(yàn)過程中，教師引導(dǎo)學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)并得出結(jié)論。探究式教學(xué)能激發(fā)學(xué)生的好奇心與求知欲，培養(yǎng)學(xué)生的自主探究能力與創(chuàng)新思維。

數(shù)字化實(shí)驗(yàn)教學(xué)法：教師可利用傳感器、數(shù)據(jù)采集器和計算機(jī)軟件等數(shù)字化實(shí)驗(yàn)設(shè)備開展實(shí)驗(yàn)教學(xué)。隨著信息技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字化實(shí)驗(yàn)設(shè)備在物理教學(xué)中的應(yīng)用日益廣泛。數(shù)字化實(shí)驗(yàn)教學(xué)具有數(shù)據(jù)采集準(zhǔn)確、實(shí)時性強(qiáng)、數(shù)據(jù)分析便捷等優(yōu)點(diǎn)，能為學(xué)生提供更直觀、準(zhǔn)確的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，助力學(xué)生更好地理解物理規(guī)律。例如，在“研究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系\"實(shí)驗(yàn)中，利用力傳感器和加速度傳感器可實(shí)時采集力和加速度的數(shù)據(jù)，并通過計算機(jī)軟件繪制出兩者之間的關(guān)系圖像，讓學(xué)生更直觀地觀察實(shí)驗(yàn)結(jié)果。數(shù)字化實(shí)驗(yàn)教學(xué)還能拓展實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容與形式，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維。

（三）優(yōu)化實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，應(yīng)適當(dāng)減少驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)的比例，增加探究性和創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)。探究性實(shí)驗(yàn)?zāi)茏寣W(xué)生在未知情境中探索物理規(guī)律，培養(yǎng)學(xué)生的探索精神與創(chuàng)新能力；創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)則鼓勵學(xué)生依據(jù)自身興趣和想法，設(shè)計具有獨(dú)特性的實(shí)驗(yàn)，充分發(fā)揮學(xué)生的想象力與創(chuàng)造力。例如，開設(shè)“探究新型材料的物理特性”“利用光的干涉原理測量微小長度\"等探究性和創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)。在\"探究新型材料的物理特性\"實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生可自主選擇新型材料，如石墨烯、超導(dǎo)材料等，探究其電學(xué)、熱學(xué)、力學(xué)等方面的特性。

同時，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師可將生活和科技中的物理現(xiàn)象引入實(shí)驗(yàn)教學(xué)，使實(shí)驗(yàn)內(nèi)容更貼近實(shí)際，激發(fā)學(xué)生的興趣。例如，利用智能手機(jī)的傳感器開展物理實(shí)驗(yàn)，如利用加速度傳感器研究物體的運(yùn)動狀態(tài)、利用陀螺儀研究物體的轉(zhuǎn)動等；引入一些與現(xiàn)代科技相關(guān)的實(shí)驗(yàn)，如超導(dǎo)材料特性研究（簡化版實(shí)驗(yàn)）、量子通信原理的演示實(shí)驗(yàn)等。通過這些實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生感受物理知識在生活和科技中的廣泛應(yīng)用，培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用物理知識解決實(shí)際問題的能力與創(chuàng)新思維。在利用智能手機(jī)加速度傳感器研究物體運(yùn)動狀態(tài)的實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生可通過手機(jī)APP采集數(shù)據(jù)，分析物體在不同運(yùn)動狀態(tài)下的加速度變化情況。

此外，教師可為學(xué)生提供一定的實(shí)驗(yàn)器材和指導(dǎo)，鼓勵學(xué)生依據(jù)自身興趣和所學(xué)知識自主設(shè)計實(shí)驗(yàn)。在學(xué)生設(shè)計實(shí)驗(yàn)的過程中，教師可引導(dǎo)學(xué)生從實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)步驟、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理等方面進(jìn)行思考與設(shè)計。例如，學(xué)生對聲學(xué)現(xiàn)象感興趣，可自主設(shè)計一個關(guān)于聲音共鳴、干涉或衍射的實(shí)驗(yàn)。自主設(shè)計實(shí)驗(yàn)?zāi)艹浞职l(fā)揮學(xué)生的主觀能動性，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維與實(shí)踐能力。

（四）完善實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源

學(xué)校應(yīng)加大對物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)備的投入，購置先進(jìn)、齊全的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，滿足學(xué)生的實(shí)驗(yàn)需求。除傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)儀器外，還應(yīng)配備一定數(shù)量的數(shù)字化實(shí)驗(yàn)設(shè)備、探究性實(shí)驗(yàn)套件等。例如，購置高精度的傳感器、智能數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、3D打印機(jī)等，為學(xué)生開展創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)提供硬件支持。同時，應(yīng)定期對實(shí)驗(yàn)設(shè)備進(jìn)行維護(hù)和更新，確保實(shí)驗(yàn)設(shè)備的正常運(yùn)行。此外，學(xué)?？稍O(shè)立專項經(jīng)費(fèi)，用于實(shí)驗(yàn)設(shè)備的采購和更新。

學(xué)校還可利用現(xiàn)代信息技術(shù)，建設(shè)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺。實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺可涵蓋在線實(shí)驗(yàn)課程、虛擬實(shí)驗(yàn)室、實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源庫等。在線實(shí)驗(yàn)課程能讓學(xué)生在課前預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，課后復(fù)習(xí)實(shí)驗(yàn)知識；虛擬實(shí)驗(yàn)室能讓學(xué)生在虛擬環(huán)境中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，不受時間和空間的限制，如模擬一些危險或難以實(shí)現(xiàn)的實(shí)驗(yàn)，如核物理實(shí)驗(yàn)、天體物理實(shí)驗(yàn)等；實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源庫可提供豐富的實(shí)驗(yàn)教學(xué)資料，如實(shí)驗(yàn)視頻、實(shí)驗(yàn)案例、實(shí)驗(yàn)論文等，為學(xué)生的學(xué)習(xí)和教師的教學(xué)提供支持。學(xué)校還可與教育科技公司合作，開發(fā)適合本校學(xué)生的實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺。

四、結(jié)語

在高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維是一項系統(tǒng)工程，需要相關(guān)部門的共同努力。通過轉(zhuǎn)變教學(xué)觀念、創(chuàng)新教學(xué)方法、優(yōu)化實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、完善教學(xué)資源等一系列措施，能夠?yàn)閷W(xué)生創(chuàng)造良好的實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)境，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維和學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生的實(shí)踐能力和科學(xué)素養(yǎng)。

參考文獻(xiàn)：

[1]郭樹敏．高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中促進(jìn)學(xué)生創(chuàng)新思維發(fā)展的策略研究[J].數(shù)理化解題研究，2024（24）：81-83.

[2]房文文.試論高中物理教學(xué)中如何培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維能力[J].新智慧，2024（21）：120-122.

[3］陳帆.在高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力[J].試題與研究，2024（09）：156-158.