基于創(chuàng)新素養(yǎng)培育的物理課程建設(shè)

黃國龍

一、基于創(chuàng)新素養(yǎng)培育物理課程建設(shè)的提出

為了貫徹國家關(guān)于創(chuàng)新人才培養(yǎng)的有關(guān)精神，近年來基礎(chǔ)教育界積極開展創(chuàng)新人才培養(yǎng)的研究與實(shí)踐. 然而，我們通過文獻(xiàn)綜述和相關(guān)實(shí)地考察，結(jié)合我校創(chuàng)新教育實(shí)踐，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)行高中物理創(chuàng)新教育研究與實(shí)踐中存在一些問題，比如較多地注重認(rèn)知領(lǐng)域研究與實(shí)踐，而缺乏非認(rèn)知領(lǐng)域的研究與實(shí)踐，這些研究與實(shí)踐對(duì)于培養(yǎng)具有較為全面創(chuàng)新素養(yǎng)的創(chuàng)新人才是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的；較注重理論領(lǐng)域的研究與實(shí)踐，而缺乏實(shí)踐領(lǐng)域的研究與實(shí)踐，不利于培養(yǎng)社會(huì)需要的多樣化創(chuàng)新人才；物理創(chuàng)新教育研究比較零亂，缺乏系統(tǒng)性和課程建設(shè).

物理理論的發(fā)現(xiàn)和建立是一種原質(zhì)創(chuàng)新過程，物理實(shí)驗(yàn)是實(shí)施方法、技術(shù)創(chuàng)新的重要領(lǐng)域，物理理論、研究方法應(yīng)用實(shí)際過程是進(jìn)行移植創(chuàng)新的過程，物理學(xué)與其他學(xué)科的綜合是進(jìn)行綜合創(chuàng)新的重要源泉.因而，物理學(xué)科是實(shí)施創(chuàng)新教育的一個(gè)重要領(lǐng)域.針對(duì)現(xiàn)有創(chuàng)新教育中存在問題和物理學(xué)科巨大的創(chuàng)新功能，我們認(rèn)為高中物理創(chuàng)新教育的重點(diǎn)是培育拔尖創(chuàng)新人才所需要的創(chuàng)新素養(yǎng).根據(jù)創(chuàng)新素養(yǎng)培育的一般性，在分析我校物理教育特色和創(chuàng)新教育條件的基礎(chǔ)上，我們提出“基于創(chuàng)新素養(yǎng)培育的物理課程建設(shè)”這一研究課題.該課題研究對(duì)于科學(xué)地構(gòu)建創(chuàng)新素養(yǎng)培育物理課程體系，促使高中物理創(chuàng)新素養(yǎng)培育規(guī)范化、系統(tǒng)化、多樣化，突破創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式具有十分重要的意義.

二、基于創(chuàng)新素養(yǎng)培育物理課程建設(shè)整體框架的構(gòu)建

（一）高中物理創(chuàng)新素養(yǎng)培育的內(nèi)容

我們根據(jù)拔尖創(chuàng)新人才所需創(chuàng)新素養(yǎng)的一般性結(jié)合高中物理教育的實(shí)際，確定如下高中物理創(chuàng)新素養(yǎng)培育的內(nèi)容.

1.物理創(chuàng)新個(gè)性品格

（1）物理創(chuàng)新意識(shí)

發(fā)現(xiàn)問題、提出問題意識(shí).具有質(zhì)疑批判習(xí)慣，優(yōu)化探究愿望，能運(yùn)用相關(guān)方法發(fā)現(xiàn)和提出問題.

求證否定意識(shí).具有嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶?shí)事求是的科學(xué)態(tài)度，能運(yùn)用實(shí)驗(yàn)和一般性原理例證或論證新的猜想，能運(yùn)用實(shí)驗(yàn)和科學(xué)的方法揭示原有理論和方法存在的問題，能進(jìn)行反思并及時(shí)改進(jìn)自身存在問題.

（2）物理創(chuàng)新動(dòng)機(jī)

創(chuàng)新的求知欲望.具有探究新知識(shí)、尋求新方法、進(jìn)行新設(shè)計(jì)、解決新問題的強(qiáng)烈愿望.

創(chuàng)新的興趣.樂于探究自然界奇異現(xiàn)象和奧秘，喜歡探究奇異和矛盾的問題，沉浸在物理學(xué)探究創(chuàng)新活動(dòng)之中.

創(chuàng)新的熱情.感受物理創(chuàng)新的成功感，體驗(yàn)和領(lǐng)略科技創(chuàng)新的科學(xué)價(jià)值和人文價(jià)值，具有從事探究物理學(xué)的專業(yè)抱負(fù)和志趣志向.

（3）創(chuàng)新的意志和精神

創(chuàng)新的自覺性.認(rèn)識(shí)物理創(chuàng)新的價(jià)值，明確創(chuàng)新的目標(biāo)，能自覺地進(jìn)行創(chuàng)新活動(dòng).

創(chuàng)新的果斷性.能及時(shí)地決定創(chuàng)新行動(dòng)，堅(jiān)決和有信心地執(zhí)行創(chuàng)新計(jì)劃.

創(chuàng)新的堅(jiān)韌性.有旺盛精力和拼博精神，克服創(chuàng)新過程中種種困難，能持之以恒地進(jìn)行創(chuàng)新活動(dòng).

2.物理創(chuàng)新思維方法

（1）一般性創(chuàng)新思維

發(fā)散思維.能通過觀念、知識(shí)、方法和技術(shù)等信息的重新組合，多角度發(fā)散思維，提出和解決問題.

直覺思維.能運(yùn)用思辨思維、想象思維、聯(lián)想思維、靈感思維提出問題、分析思考問題.

側(cè)向思維.能從橫向視角另辟蹊徑提出、分析和解決問題.

逆向思維.能從已有思路的反方向去思考問題，創(chuàng)新解決問題.

（2）物理創(chuàng)新思維方法

等效思維方法.能運(yùn)用等效思維方法提出探究問題，創(chuàng)新解答物理問題.

類比思維方法.能運(yùn)用類比思維方法提出探究問題，創(chuàng)新解答物理問題.

移植構(gòu)建思維方法.能移植構(gòu)建熟悉、簡單物理模型解答陌生領(lǐng)域復(fù)雜的物理問題.

對(duì)稱思維方法.能運(yùn)用對(duì)稱思維方法創(chuàng)新提出問題，解答疑難物理問題.

3.物理創(chuàng)新技法

（1）列舉缺點(diǎn)法.能在實(shí)際探究過程中對(duì)原有解題方法、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法、物理技術(shù)進(jìn)行質(zhì)疑，從不同角度考慮，揭示存在的問題，提出完整的思路和方法.

（2）組合方法.能綜合應(yīng)用不同的知識(shí)和方法以及技術(shù)和實(shí)驗(yàn)設(shè)備，多角度進(jìn)行物理實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)和應(yīng)用，產(chǎn)生創(chuàng)新的整體功能.

（3）移植方法.能移植應(yīng)用相關(guān)的物理實(shí)驗(yàn)思想、實(shí)驗(yàn)原理和方法、實(shí)驗(yàn)技術(shù)，創(chuàng)新進(jìn)行相關(guān)實(shí)驗(yàn)儀器的設(shè)計(jì)和改進(jìn)，應(yīng)用性地解決生活、生產(chǎn)中的實(shí)際問題.

（4）轉(zhuǎn)化方法.能運(yùn)用物理理論、方法和相關(guān)硬件設(shè)備（例如傳感器）實(shí)施力學(xué)、熱學(xué)、電學(xué)、光學(xué)、聲學(xué)等不同特性物理量間的轉(zhuǎn)化，創(chuàng)新設(shè)計(jì)物理實(shí)驗(yàn)和設(shè)備.

（5）放大方法.能運(yùn)用相關(guān)物理理論、方法、技術(shù)放大微弱物理量，精確測(cè)量難測(cè)物理量，實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新測(cè)量技術(shù)的目的.

（二）基于創(chuàng)新素養(yǎng)培育物理課程建設(shè)的目標(biāo)

我們根據(jù)上述高中物理創(chuàng)新素養(yǎng)培育內(nèi)容，結(jié)合創(chuàng)新素養(yǎng)培育的一般要求和物理學(xué)科課程建設(shè)實(shí)際，確定如下創(chuàng)新素養(yǎng)培育物理課程建設(shè)目標(biāo).

1.學(xué)生層面目標(biāo)

使參與實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的學(xué)生在達(dá)到較高學(xué)業(yè)水平的同時(shí)，價(jià)值素養(yǎng)、科學(xué)和人文素養(yǎng)、學(xué)習(xí)素養(yǎng)、身體和藝術(shù)得到較好培養(yǎng)，物理學(xué)術(shù)研究、物理實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新、物理設(shè)計(jì)創(chuàng)新、科技創(chuàng)新等特長得到和諧發(fā)展，使他們的創(chuàng)新個(gè)性品格、創(chuàng)新思維、創(chuàng)新技法得到良好的培養(yǎng).

2.教師層面目標(biāo)

使參與實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目研究教師的物理專業(yè)水平、課程開發(fā)能力、實(shí)施能力、科研能力、創(chuàng)新教育水平和熱情得到較大提升.撰寫發(fā)表多篇相關(guān)創(chuàng)新素養(yǎng)培育的論文，出版體現(xiàn)物理創(chuàng)新素養(yǎng)培育策略和成果的專著以及課程講義多部.

（三）基于創(chuàng)新素養(yǎng)培育物理課程體系的構(gòu)建

1.構(gòu)建多層次基于創(chuàng)新素養(yǎng)培育物理課程結(jié)構(gòu)

根據(jù)拔尖創(chuàng)新人才所需的物理學(xué)科知識(shí)、價(jià)值素養(yǎng)、體藝素養(yǎng)、學(xué)習(xí)素養(yǎng)、人文素養(yǎng)、科學(xué)素養(yǎng)、創(chuàng)新素養(yǎng)等要求，結(jié)合高中物理教育實(shí)際，遵循學(xué)生認(rèn)知發(fā)展規(guī)律、情感需求和價(jià)值取向，構(gòu)建如圖1所示的物理創(chuàng)新通識(shí)課程、物理學(xué)科基礎(chǔ)課程、物理學(xué)科拓展課程、物理創(chuàng)新特色課程、創(chuàng)新專家講席課程等多層次創(chuàng)新素養(yǎng)培育物理課程體系，并明確目標(biāo)指向.

2.確定創(chuàng)新素養(yǎng)培育物理課程的內(nèi)容

我們根據(jù)創(chuàng)新素養(yǎng)培育物理課程結(jié)構(gòu)和目標(biāo)指向，結(jié)合學(xué)校物理師資條件確定了如表1所示的創(chuàng)新素養(yǎng)培育的物理課程類型、具體內(nèi)容、課時(shí)和學(xué)分.

三、基于創(chuàng)新素養(yǎng)培育物理課程建設(shè)的實(shí)踐探索

（一）開設(shè)創(chuàng)新個(gè)性品格培育的系列課程，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新個(gè)性品格

1.開設(shè)“物理創(chuàng)新素養(yǎng)通識(shí)教育”課程，提升學(xué)生創(chuàng)新理論水平

通過開設(shè)“創(chuàng)新素養(yǎng)通識(shí)教育”課程，使學(xué)生認(rèn)識(shí)創(chuàng)新的背景和意義，了解創(chuàng)新的特點(diǎn)和內(nèi)容、創(chuàng)新素養(yǎng)內(nèi)容，提升學(xué)生創(chuàng)新理論水平和品質(zhì)，為創(chuàng)新人才培養(yǎng)打下良好基礎(chǔ).

2.開設(shè)“物理創(chuàng)新個(gè)性品格培育”課程，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新個(gè)性品格

物理創(chuàng)新個(gè)性品質(zhì)課程包括物理學(xué)家創(chuàng)新個(gè)性品格分析、物理課題探究、物理實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新等內(nèi)容.通過物理學(xué)家創(chuàng)新個(gè)性品格剖析，使學(xué)生明確創(chuàng)新個(gè)性品格的內(nèi)容（創(chuàng)新意識(shí)、創(chuàng)新動(dòng)機(jī)、創(chuàng)新意志等），認(rèn)識(shí)到良好的創(chuàng)新個(gè)性品格在創(chuàng)新過程中的重要作用.通過物理課題探究、物理實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新等實(shí)踐活動(dòng)，促進(jìn)學(xué)生在經(jīng)歷實(shí)際創(chuàng)新活動(dòng)中養(yǎng)成良好的創(chuàng)新個(gè)性品格.

3.實(shí)施“物理悖論探究”專題教育，實(shí)施創(chuàng)新品格專題教育

針對(duì)科學(xué)悖論探究中科學(xué)家創(chuàng)新個(gè)性品格的重要作用，我們根據(jù)高中物理學(xué)習(xí)與科學(xué)探究在認(rèn)識(shí)和思維、情感需求、價(jià)值取向等方面的相似性，實(shí)施高中物理“物理悖論探究”專題教育，從以下三個(gè)方面來實(shí)施創(chuàng)新品格專題教育.

（1）運(yùn)用導(dǎo)致悖論方法培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新興趣和發(fā)現(xiàn)、提出問題的意識(shí)

例1 如圖2所示，水平金屬導(dǎo)軌間距為l，導(dǎo)軌左端接有阻值為R的電阻，質(zhì)量為m的導(dǎo)體棒垂直跨接在導(dǎo)軌上，導(dǎo)軌和導(dǎo)體棒的電阻均不計(jì). 矩形區(qū)域內(nèi)勻強(qiáng)磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，方向如圖.導(dǎo)體棒始終在磁場(chǎng)區(qū)域內(nèi)，當(dāng)磁場(chǎng)以速度v2勻速向右移動(dòng)時(shí)，導(dǎo)體棒受到大小為f的恒定阻力.試求金屬棒運(yùn)動(dòng)的最大速度.

分析：部分學(xué)生解答為：由E=Blv，I=■，Blv=f，解答vm=■.運(yùn)用特殊化方法導(dǎo)致悖論：當(dāng)f=0時(shí)，vm=0.但事實(shí)上，當(dāng)磁場(chǎng)運(yùn)動(dòng)時(shí)，通過閉合回路的磁通量發(fā)生變化，棒上有感應(yīng)電流受磁場(chǎng)力作用而運(yùn)動(dòng)，vm≠0，從而導(dǎo)致“最大速度”悖論.這個(gè)悖論激發(fā)學(xué)生的探究興趣，發(fā)現(xiàn)動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)公式E=Blv的局限性，教師再引導(dǎo)學(xué)生提出新的探究問題：“磁場(chǎng)運(yùn)動(dòng)情形下E=Blv中v的含義是什么？”

（2）強(qiáng)化悖論探究過程，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意志

例如，針對(duì)“最大速度”悖論，要求學(xué)生探究導(dǎo)體棒切割磁場(chǎng)的一般情形下感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)規(guī)律：磁場(chǎng)以v1速度水平向右運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)體棒在導(dǎo)軌上以v2速度也水平向右運(yùn)動(dòng).探究t時(shí)間導(dǎo)體棒產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為ε=■=■=■=BL（v1-v2）=BLvr（vr為相對(duì)磁場(chǎng)的切割速度）.學(xué)生經(jīng)歷上述悖論的艱辛探究過程，遇到了多次失敗，克服了種種困難，從失敗到成功，從錯(cuò)誤到正確，培養(yǎng)了創(chuàng)新的意志和精神.

（3）消除悖論，探究規(guī)律，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新熱情

例如，通過“最大速度”悖論原因探究，不僅揭示了錯(cuò)誤原因，消除悖論，使學(xué)生認(rèn)識(shí)到原有認(rèn)知的局限性，探究出導(dǎo)體棒相對(duì)運(yùn)動(dòng)磁場(chǎng)運(yùn)動(dòng)時(shí)動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)的規(guī)律ε=Blvr，更為重要的是使學(xué)生獲得創(chuàng)新的成功感，進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新熱情.

通過實(shí)施 “物理悖論探究”專題教育，使創(chuàng)新個(gè)性品格教育得到進(jìn)一步的提升，切實(shí)有效地培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新個(gè)性品格.

（二）開設(shè)物理創(chuàng)新思維培育課程，培養(yǎng)學(xué)生物理創(chuàng)新思維

我們重組原有物理競(jìng)賽社團(tuán)活動(dòng)，開發(fā)開設(shè)物理創(chuàng)新思維培育課程，由原有以競(jìng)賽獲獎(jiǎng)為主的目標(biāo)轉(zhuǎn)變?yōu)榕囵B(yǎng)創(chuàng)新思維為主的目標(biāo)；整合原有物理競(jìng)賽課程資源，探索培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維的教學(xué)方式和學(xué)習(xí)方式.靈活運(yùn)用知識(shí)創(chuàng)新教學(xué)模式和方法創(chuàng)新教學(xué)模式引導(dǎo)學(xué)生探究新的物理知識(shí)和物理方法. 鼓勵(lì)學(xué)生積極撰寫物理創(chuàng)新小論文，提高學(xué)生的物理創(chuàng)新思維和學(xué)術(shù)研究水平.

例如，在物理拓展課程的“靜電場(chǎng)”章節(jié)拓展教學(xué)中，我們通過如下途徑來培養(yǎng)學(xué)生的物理創(chuàng)新思維.

1.運(yùn)用移植、構(gòu)建思維方法，創(chuàng)新探究新的知識(shí)

例2 如圖3所示為單位長度帶電量為λ的無限長直帶電體，試證明：在距離直線為r處產(chǎn)生電場(chǎng)強(qiáng)度為E=■.

分析：這個(gè)電場(chǎng)強(qiáng)度公式往往運(yùn)用大學(xué)物理中的高斯定理推導(dǎo).在物理競(jìng)賽教學(xué)中，學(xué)生構(gòu)建如圖3所示，在帶電半圓中，由于半圓線電荷和無限長直電荷在O點(diǎn)產(chǎn)生電場(chǎng)強(qiáng)度相等，且半圓線電荷在O點(diǎn)產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度容易求解，因而移植運(yùn)用半圓線電荷電場(chǎng)規(guī)律可以求解無限長直帶電體產(chǎn)生的電場(chǎng).從而實(shí)現(xiàn)在知識(shí)創(chuàng)新的同時(shí)，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維.

2.運(yùn)用等效、類比思維方法，創(chuàng)新求解復(fù)雜電荷運(yùn)動(dòng)問題

例3 如圖4所示，一個(gè)質(zhì)量為m、帶電量為q的點(diǎn)電荷約束在一個(gè)很大的固定接地金屬板上方很近的位置，當(dāng)它們之間的距離為d時(shí)釋放點(diǎn)電荷.重力的作用忽略不計(jì).試求：這個(gè)帶電質(zhì)點(diǎn)到達(dá)金屬板需要多長時(shí)間？

分析：為了簡化非均勻分布感應(yīng)電荷，首先運(yùn)用等效方法構(gòu)建對(duì)稱鏡像電荷-q，再運(yùn)用等效方法把運(yùn)動(dòng)的原鏡像電荷-q等效為在板上O點(diǎn)的固定不動(dòng)的電荷q1=-■.再把點(diǎn)電荷直線運(yùn)動(dòng)視為偏心率很小的橢圓，運(yùn)用類比思維方法把點(diǎn)電荷運(yùn)動(dòng)與天體運(yùn)動(dòng)類比，求出點(diǎn)電荷運(yùn)動(dòng)時(shí)間近似為繞O點(diǎn)運(yùn)動(dòng)橢圓運(yùn)動(dòng)半個(gè)周期（具體解答略）.通過綜合運(yùn)用等效、類比思維方法，不僅使這個(gè)復(fù)雜問題提到初等化降解處理， 更重要的是有效地培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維方法.

（三）開設(shè)物理創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)課程，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新技法

我們整合物理實(shí)驗(yàn)資源、選修課程和研究性學(xué)習(xí)時(shí)空，開設(shè)實(shí)施物理實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新課程.該課程主要以高中物理實(shí)驗(yàn)中存在和遇到的實(shí)際問題為研究課題，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行物理實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新活動(dòng).通過物理實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新活動(dòng)，不僅解決高中物理實(shí)驗(yàn)中存在的問題，而且有效地培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新技法.

1. 運(yùn)用列舉缺點(diǎn)方法揭示原有實(shí)驗(yàn)存在問題，提出設(shè)計(jì)課題

教師向?qū)W生演示物理選修3-4課程（第19頁）中“受迫振動(dòng)”和“共振”演示實(shí)驗(yàn)，揭示原有實(shí)驗(yàn)存在問題（例如，“共振”實(shí)驗(yàn)中，單擺之間會(huì)產(chǎn)生耦合作用而相互影響，擺線容易擾亂；“受迫振動(dòng)”實(shí)驗(yàn)中振幅較難測(cè)量，不利于定量或半定量研究）.通過列舉缺點(diǎn)方法，提出實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新設(shè)計(jì)研究課題.

2.運(yùn)用移植方法，設(shè)計(jì)改進(jìn)實(shí)驗(yàn)方案

學(xué)生受復(fù)旦大學(xué)天欣儀器公司制造“音叉受迫振動(dòng)”實(shí)驗(yàn)（如圖5）相關(guān)原理和設(shè)計(jì)思路方法（調(diào)節(jié)音頻交變電頻率，改變電磁驅(qū)動(dòng)力的頻率，探究音叉振幅與驅(qū)動(dòng)力頻率的關(guān)系）和高中電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器原理的啟示，移植轉(zhuǎn)化的設(shè)計(jì)思想方法，把傳統(tǒng)的力學(xué)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)化為可調(diào)節(jié)的電磁驅(qū)動(dòng)，創(chuàng)新設(shè)計(jì)如圖6所示的受迫振動(dòng)實(shí)驗(yàn)方案.

3.運(yùn)用放大方法，創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)儀器

通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，如圖6所示實(shí)驗(yàn)中振片振幅較小，而且振幅大小不能定量測(cè)量.學(xué)生通過深化研究，運(yùn)用放大的方法，在鋼片上放一個(gè)小強(qiáng)磁鐵增加磁性，同時(shí)在振片頂端固定一個(gè)較長的輕質(zhì)指針，并標(biāo)上刻度，再用閃光燈照射以顯示指針的振幅，設(shè)計(jì)創(chuàng)新出如圖7所示裝置，該實(shí)驗(yàn)效果良好.

4.運(yùn)用組合方法，進(jìn)行拓展創(chuàng)新

在上述實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新基礎(chǔ)上，學(xué)生組合運(yùn)用彈簧振子、電磁驅(qū)動(dòng)裝置和轉(zhuǎn)化、放大方法，拓展創(chuàng)新出如圖8所示電磁驅(qū)動(dòng)彈簧振子的受迫振動(dòng)實(shí)驗(yàn)裝置，原理簡單，效果直觀精確，穩(wěn)定性好.

除了上述創(chuàng)新素養(yǎng)培育物理課程建設(shè)的實(shí)踐探索外，我們還在創(chuàng)新素養(yǎng)培育物理課程開發(fā)、管理、課程設(shè)置與課時(shí)安排、課程組織方式、教學(xué)方式、學(xué)習(xí)方式、課程教學(xué)質(zhì)量評(píng)價(jià)、課程學(xué)生學(xué)業(yè)評(píng)價(jià)等方面進(jìn)行探索實(shí)踐.由于文章篇幅限制，在此不作詳細(xì)介紹.

2.確定創(chuàng)新素養(yǎng)培育物理課程的內(nèi)容

我們根據(jù)創(chuàng)新素養(yǎng)培育物理課程結(jié)構(gòu)和目標(biāo)指向，結(jié)合學(xué)校物理師資條件確定了如表1所示的創(chuàng)新素養(yǎng)培育的物理課程類型、具體內(nèi)容、課時(shí)和學(xué)分.

三、基于創(chuàng)新素養(yǎng)培育物理課程建設(shè)的實(shí)踐探索

（一）開設(shè)創(chuàng)新個(gè)性品格培育的系列課程，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新個(gè)性品格

1.開設(shè)“物理創(chuàng)新素養(yǎng)通識(shí)教育”課程，提升學(xué)生創(chuàng)新理論水平

通過開設(shè)“創(chuàng)新素養(yǎng)通識(shí)教育”課程，使學(xué)生認(rèn)識(shí)創(chuàng)新的背景和意義，了解創(chuàng)新的特點(diǎn)和內(nèi)容、創(chuàng)新素養(yǎng)內(nèi)容，提升學(xué)生創(chuàng)新理論水平和品質(zhì)，為創(chuàng)新人才培養(yǎng)打下良好基礎(chǔ).

2.開設(shè)“物理創(chuàng)新個(gè)性品格培育”課程，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新個(gè)性品格

物理創(chuàng)新個(gè)性品質(zhì)課程包括物理學(xué)家創(chuàng)新個(gè)性品格分析、物理課題探究、物理實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新等內(nèi)容.通過物理學(xué)家創(chuàng)新個(gè)性品格剖析，使學(xué)生明確創(chuàng)新個(gè)性品格的內(nèi)容（創(chuàng)新意識(shí)、創(chuàng)新動(dòng)機(jī)、創(chuàng)新意志等），認(rèn)識(shí)到良好的創(chuàng)新個(gè)性品格在創(chuàng)新過程中的重要作用.通過物理課題探究、物理實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新等實(shí)踐活動(dòng)，促進(jìn)學(xué)生在經(jīng)歷實(shí)際創(chuàng)新活動(dòng)中養(yǎng)成良好的創(chuàng)新個(gè)性品格.

3.實(shí)施“物理悖論探究”專題教育，實(shí)施創(chuàng)新品格專題教育

針對(duì)科學(xué)悖論探究中科學(xué)家創(chuàng)新個(gè)性品格的重要作用，我們根據(jù)高中物理學(xué)習(xí)與科學(xué)探究在認(rèn)識(shí)和思維、情感需求、價(jià)值取向等方面的相似性，實(shí)施高中物理“物理悖論探究”專題教育，從以下三個(gè)方面來實(shí)施創(chuàng)新品格專題教育.

（1）運(yùn)用導(dǎo)致悖論方法培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新興趣和發(fā)現(xiàn)、提出問題的意識(shí)

例1 如圖2所示，水平金屬導(dǎo)軌間距為l，導(dǎo)軌左端接有阻值為R的電阻，質(zhì)量為m的導(dǎo)體棒垂直跨接在導(dǎo)軌上，導(dǎo)軌和導(dǎo)體棒的電阻均不計(jì). 矩形區(qū)域內(nèi)勻強(qiáng)磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，方向如圖.導(dǎo)體棒始終在磁場(chǎng)區(qū)域內(nèi)，當(dāng)磁場(chǎng)以速度v2勻速向右移動(dòng)時(shí)，導(dǎo)體棒受到大小為f的恒定阻力.試求金屬棒運(yùn)動(dòng)的最大速度.

分析：部分學(xué)生解答為：由E=Blv，I=■，Blv=f，解答vm=■.運(yùn)用特殊化方法導(dǎo)致悖論：當(dāng)f=0時(shí)，vm=0.但事實(shí)上，當(dāng)磁場(chǎng)運(yùn)動(dòng)時(shí)，通過閉合回路的磁通量發(fā)生變化，棒上有感應(yīng)電流受磁場(chǎng)力作用而運(yùn)動(dòng)，vm≠0，從而導(dǎo)致“最大速度”悖論.這個(gè)悖論激發(fā)學(xué)生的探究興趣，發(fā)現(xiàn)動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)公式E=Blv的局限性，教師再引導(dǎo)學(xué)生提出新的探究問題：“磁場(chǎng)運(yùn)動(dòng)情形下E=Blv中v的含義是什么？”

（2）強(qiáng)化悖論探究過程，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意志

例如，針對(duì)“最大速度”悖論，要求學(xué)生探究導(dǎo)體棒切割磁場(chǎng)的一般情形下感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)規(guī)律：磁場(chǎng)以v1速度水平向右運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)體棒在導(dǎo)軌上以v2速度也水平向右運(yùn)動(dòng).探究t時(shí)間導(dǎo)體棒產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為ε=■=■=■=BL（v1-v2）=BLvr（vr為相對(duì)磁場(chǎng)的切割速度）.學(xué)生經(jīng)歷上述悖論的艱辛探究過程，遇到了多次失敗，克服了種種困難，從失敗到成功，從錯(cuò)誤到正確，培養(yǎng)了創(chuàng)新的意志和精神.

（3）消除悖論，探究規(guī)律，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新熱情

例如，通過“最大速度”悖論原因探究，不僅揭示了錯(cuò)誤原因，消除悖論，使學(xué)生認(rèn)識(shí)到原有認(rèn)知的局限性，探究出導(dǎo)體棒相對(duì)運(yùn)動(dòng)磁場(chǎng)運(yùn)動(dòng)時(shí)動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)的規(guī)律ε=Blvr，更為重要的是使學(xué)生獲得創(chuàng)新的成功感，進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新熱情.

通過實(shí)施 “物理悖論探究”專題教育，使創(chuàng)新個(gè)性品格教育得到進(jìn)一步的提升，切實(shí)有效地培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新個(gè)性品格.

（二）開設(shè)物理創(chuàng)新思維培育課程，培養(yǎng)學(xué)生物理創(chuàng)新思維

我們重組原有物理競(jìng)賽社團(tuán)活動(dòng)，開發(fā)開設(shè)物理創(chuàng)新思維培育課程，由原有以競(jìng)賽獲獎(jiǎng)為主的目標(biāo)轉(zhuǎn)變?yōu)榕囵B(yǎng)創(chuàng)新思維為主的目標(biāo)；整合原有物理競(jìng)賽課程資源，探索培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維的教學(xué)方式和學(xué)習(xí)方式.靈活運(yùn)用知識(shí)創(chuàng)新教學(xué)模式和方法創(chuàng)新教學(xué)模式引導(dǎo)學(xué)生探究新的物理知識(shí)和物理方法. 鼓勵(lì)學(xué)生積極撰寫物理創(chuàng)新小論文，提高學(xué)生的物理創(chuàng)新思維和學(xué)術(shù)研究水平.

例如，在物理拓展課程的“靜電場(chǎng)”章節(jié)拓展教學(xué)中，我們通過如下途徑來培養(yǎng)學(xué)生的物理創(chuàng)新思維.

1.運(yùn)用移植、構(gòu)建思維方法，創(chuàng)新探究新的知識(shí)

例2 如圖3所示為單位長度帶電量為λ的無限長直帶電體，試證明：在距離直線為r處產(chǎn)生電場(chǎng)強(qiáng)度為E=■.

分析：這個(gè)電場(chǎng)強(qiáng)度公式往往運(yùn)用大學(xué)物理中的高斯定理推導(dǎo).在物理競(jìng)賽教學(xué)中，學(xué)生構(gòu)建如圖3所示，在帶電半圓中，由于半圓線電荷和無限長直電荷在O點(diǎn)產(chǎn)生電場(chǎng)強(qiáng)度相等，且半圓線電荷在O點(diǎn)產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度容易求解，因而移植運(yùn)用半圓線電荷電場(chǎng)規(guī)律可以求解無限長直帶電體產(chǎn)生的電場(chǎng).從而實(shí)現(xiàn)在知識(shí)創(chuàng)新的同時(shí)，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維.

2.運(yùn)用等效、類比思維方法，創(chuàng)新求解復(fù)雜電荷運(yùn)動(dòng)問題

例3 如圖4所示，一個(gè)質(zhì)量為m、帶電量為q的點(diǎn)電荷約束在一個(gè)很大的固定接地金屬板上方很近的位置，當(dāng)它們之間的距離為d時(shí)釋放點(diǎn)電荷.重力的作用忽略不計(jì).試求：這個(gè)帶電質(zhì)點(diǎn)到達(dá)金屬板需要多長時(shí)間？

分析：為了簡化非均勻分布感應(yīng)電荷，首先運(yùn)用等效方法構(gòu)建對(duì)稱鏡像電荷-q，再運(yùn)用等效方法把運(yùn)動(dòng)的原鏡像電荷-q等效為在板上O點(diǎn)的固定不動(dòng)的電荷q1=-■.再把點(diǎn)電荷直線運(yùn)動(dòng)視為偏心率很小的橢圓，運(yùn)用類比思維方法把點(diǎn)電荷運(yùn)動(dòng)與天體運(yùn)動(dòng)類比，求出點(diǎn)電荷運(yùn)動(dòng)時(shí)間近似為繞O點(diǎn)運(yùn)動(dòng)橢圓運(yùn)動(dòng)半個(gè)周期（具體解答略）.通過綜合運(yùn)用等效、類比思維方法，不僅使這個(gè)復(fù)雜問題提到初等化降解處理， 更重要的是有效地培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維方法.

（三）開設(shè)物理創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)課程，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新技法

我們整合物理實(shí)驗(yàn)資源、選修課程和研究性學(xué)習(xí)時(shí)空，開設(shè)實(shí)施物理實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新課程.該課程主要以高中物理實(shí)驗(yàn)中存在和遇到的實(shí)際問題為研究課題，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行物理實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新活動(dòng).通過物理實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新活動(dòng)，不僅解決高中物理實(shí)驗(yàn)中存在的問題，而且有效地培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新技法.

1. 運(yùn)用列舉缺點(diǎn)方法揭示原有實(shí)驗(yàn)存在問題，提出設(shè)計(jì)課題

教師向?qū)W生演示物理選修3-4課程（第19頁）中“受迫振動(dòng)”和“共振”演示實(shí)驗(yàn)，揭示原有實(shí)驗(yàn)存在問題（例如，“共振”實(shí)驗(yàn)中，單擺之間會(huì)產(chǎn)生耦合作用而相互影響，擺線容易擾亂；“受迫振動(dòng)”實(shí)驗(yàn)中振幅較難測(cè)量，不利于定量或半定量研究）.通過列舉缺點(diǎn)方法，提出實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新設(shè)計(jì)研究課題.

2.運(yùn)用移植方法，設(shè)計(jì)改進(jìn)實(shí)驗(yàn)方案

學(xué)生受復(fù)旦大學(xué)天欣儀器公司制造“音叉受迫振動(dòng)”實(shí)驗(yàn)（如圖5）相關(guān)原理和設(shè)計(jì)思路方法（調(diào)節(jié)音頻交變電頻率，改變電磁驅(qū)動(dòng)力的頻率，探究音叉振幅與驅(qū)動(dòng)力頻率的關(guān)系）和高中電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器原理的啟示，移植轉(zhuǎn)化的設(shè)計(jì)思想方法，把傳統(tǒng)的力學(xué)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)化為可調(diào)節(jié)的電磁驅(qū)動(dòng)，創(chuàng)新設(shè)計(jì)如圖6所示的受迫振動(dòng)實(shí)驗(yàn)方案.

3.運(yùn)用放大方法，創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)儀器

通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，如圖6所示實(shí)驗(yàn)中振片振幅較小，而且振幅大小不能定量測(cè)量.學(xué)生通過深化研究，運(yùn)用放大的方法，在鋼片上放一個(gè)小強(qiáng)磁鐵增加磁性，同時(shí)在振片頂端固定一個(gè)較長的輕質(zhì)指針，并標(biāo)上刻度，再用閃光燈照射以顯示指針的振幅，設(shè)計(jì)創(chuàng)新出如圖7所示裝置，該實(shí)驗(yàn)效果良好.

4.運(yùn)用組合方法，進(jìn)行拓展創(chuàng)新

在上述實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新基礎(chǔ)上，學(xué)生組合運(yùn)用彈簧振子、電磁驅(qū)動(dòng)裝置和轉(zhuǎn)化、放大方法，拓展創(chuàng)新出如圖8所示電磁驅(qū)動(dòng)彈簧振子的受迫振動(dòng)實(shí)驗(yàn)裝置，原理簡單，效果直觀精確，穩(wěn)定性好.

除了上述創(chuàng)新素養(yǎng)培育物理課程建設(shè)的實(shí)踐探索外，我們還在創(chuàng)新素養(yǎng)培育物理課程開發(fā)、管理、課程設(shè)置與課時(shí)安排、課程組織方式、教學(xué)方式、學(xué)習(xí)方式、課程教學(xué)質(zhì)量評(píng)價(jià)、課程學(xué)生學(xué)業(yè)評(píng)價(jià)等方面進(jìn)行探索實(shí)踐.由于文章篇幅限制，在此不作詳細(xì)介紹.

2.確定創(chuàng)新素養(yǎng)培育物理課程的內(nèi)容

我們根據(jù)創(chuàng)新素養(yǎng)培育物理課程結(jié)構(gòu)和目標(biāo)指向，結(jié)合學(xué)校物理師資條件確定了如表1所示的創(chuàng)新素養(yǎng)培育的物理課程類型、具體內(nèi)容、課時(shí)和學(xué)分.

三、基于創(chuàng)新素養(yǎng)培育物理課程建設(shè)的實(shí)踐探索

（一）開設(shè)創(chuàng)新個(gè)性品格培育的系列課程，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新個(gè)性品格

1.開設(shè)“物理創(chuàng)新素養(yǎng)通識(shí)教育”課程，提升學(xué)生創(chuàng)新理論水平

通過開設(shè)“創(chuàng)新素養(yǎng)通識(shí)教育”課程，使學(xué)生認(rèn)識(shí)創(chuàng)新的背景和意義，了解創(chuàng)新的特點(diǎn)和內(nèi)容、創(chuàng)新素養(yǎng)內(nèi)容，提升學(xué)生創(chuàng)新理論水平和品質(zhì)，為創(chuàng)新人才培養(yǎng)打下良好基礎(chǔ).

2.開設(shè)“物理創(chuàng)新個(gè)性品格培育”課程，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新個(gè)性品格

物理創(chuàng)新個(gè)性品質(zhì)課程包括物理學(xué)家創(chuàng)新個(gè)性品格分析、物理課題探究、物理實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新等內(nèi)容.通過物理學(xué)家創(chuàng)新個(gè)性品格剖析，使學(xué)生明確創(chuàng)新個(gè)性品格的內(nèi)容（創(chuàng)新意識(shí)、創(chuàng)新動(dòng)機(jī)、創(chuàng)新意志等），認(rèn)識(shí)到良好的創(chuàng)新個(gè)性品格在創(chuàng)新過程中的重要作用.通過物理課題探究、物理實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新等實(shí)踐活動(dòng)，促進(jìn)學(xué)生在經(jīng)歷實(shí)際創(chuàng)新活動(dòng)中養(yǎng)成良好的創(chuàng)新個(gè)性品格.

3.實(shí)施“物理悖論探究”專題教育，實(shí)施創(chuàng)新品格專題教育

針對(duì)科學(xué)悖論探究中科學(xué)家創(chuàng)新個(gè)性品格的重要作用，我們根據(jù)高中物理學(xué)習(xí)與科學(xué)探究在認(rèn)識(shí)和思維、情感需求、價(jià)值取向等方面的相似性，實(shí)施高中物理“物理悖論探究”專題教育，從以下三個(gè)方面來實(shí)施創(chuàng)新品格專題教育.

（1）運(yùn)用導(dǎo)致悖論方法培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新興趣和發(fā)現(xiàn)、提出問題的意識(shí)

例1 如圖2所示，水平金屬導(dǎo)軌間距為l，導(dǎo)軌左端接有阻值為R的電阻，質(zhì)量為m的導(dǎo)體棒垂直跨接在導(dǎo)軌上，導(dǎo)軌和導(dǎo)體棒的電阻均不計(jì). 矩形區(qū)域內(nèi)勻強(qiáng)磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，方向如圖.導(dǎo)體棒始終在磁場(chǎng)區(qū)域內(nèi)，當(dāng)磁場(chǎng)以速度v2勻速向右移動(dòng)時(shí)，導(dǎo)體棒受到大小為f的恒定阻力.試求金屬棒運(yùn)動(dòng)的最大速度.

分析：部分學(xué)生解答為：由E=Blv，I=■，Blv=f，解答vm=■.運(yùn)用特殊化方法導(dǎo)致悖論：當(dāng)f=0時(shí)，vm=0.但事實(shí)上，當(dāng)磁場(chǎng)運(yùn)動(dòng)時(shí)，通過閉合回路的磁通量發(fā)生變化，棒上有感應(yīng)電流受磁場(chǎng)力作用而運(yùn)動(dòng)，vm≠0，從而導(dǎo)致“最大速度”悖論.這個(gè)悖論激發(fā)學(xué)生的探究興趣，發(fā)現(xiàn)動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)公式E=Blv的局限性，教師再引導(dǎo)學(xué)生提出新的探究問題：“磁場(chǎng)運(yùn)動(dòng)情形下E=Blv中v的含義是什么？”

（2）強(qiáng)化悖論探究過程，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意志

例如，針對(duì)“最大速度”悖論，要求學(xué)生探究導(dǎo)體棒切割磁場(chǎng)的一般情形下感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)規(guī)律：磁場(chǎng)以v1速度水平向右運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)體棒在導(dǎo)軌上以v2速度也水平向右運(yùn)動(dòng).探究t時(shí)間導(dǎo)體棒產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為ε=■=■=■=BL（v1-v2）=BLvr（vr為相對(duì)磁場(chǎng)的切割速度）.學(xué)生經(jīng)歷上述悖論的艱辛探究過程，遇到了多次失敗，克服了種種困難，從失敗到成功，從錯(cuò)誤到正確，培養(yǎng)了創(chuàng)新的意志和精神.

（3）消除悖論，探究規(guī)律，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新熱情

例如，通過“最大速度”悖論原因探究，不僅揭示了錯(cuò)誤原因，消除悖論，使學(xué)生認(rèn)識(shí)到原有認(rèn)知的局限性，探究出導(dǎo)體棒相對(duì)運(yùn)動(dòng)磁場(chǎng)運(yùn)動(dòng)時(shí)動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)的規(guī)律ε=Blvr，更為重要的是使學(xué)生獲得創(chuàng)新的成功感，進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新熱情.

通過實(shí)施 “物理悖論探究”專題教育，使創(chuàng)新個(gè)性品格教育得到進(jìn)一步的提升，切實(shí)有效地培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新個(gè)性品格.

（二）開設(shè)物理創(chuàng)新思維培育課程，培養(yǎng)學(xué)生物理創(chuàng)新思維

我們重組原有物理競(jìng)賽社團(tuán)活動(dòng)，開發(fā)開設(shè)物理創(chuàng)新思維培育課程，由原有以競(jìng)賽獲獎(jiǎng)為主的目標(biāo)轉(zhuǎn)變?yōu)榕囵B(yǎng)創(chuàng)新思維為主的目標(biāo)；整合原有物理競(jìng)賽課程資源，探索培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維的教學(xué)方式和學(xué)習(xí)方式.靈活運(yùn)用知識(shí)創(chuàng)新教學(xué)模式和方法創(chuàng)新教學(xué)模式引導(dǎo)學(xué)生探究新的物理知識(shí)和物理方法. 鼓勵(lì)學(xué)生積極撰寫物理創(chuàng)新小論文，提高學(xué)生的物理創(chuàng)新思維和學(xué)術(shù)研究水平.

例如，在物理拓展課程的“靜電場(chǎng)”章節(jié)拓展教學(xué)中，我們通過如下途徑來培養(yǎng)學(xué)生的物理創(chuàng)新思維.

1.運(yùn)用移植、構(gòu)建思維方法，創(chuàng)新探究新的知識(shí)

例2 如圖3所示為單位長度帶電量為λ的無限長直帶電體，試證明：在距離直線為r處產(chǎn)生電場(chǎng)強(qiáng)度為E=■.

分析：這個(gè)電場(chǎng)強(qiáng)度公式往往運(yùn)用大學(xué)物理中的高斯定理推導(dǎo).在物理競(jìng)賽教學(xué)中，學(xué)生構(gòu)建如圖3所示，在帶電半圓中，由于半圓線電荷和無限長直電荷在O點(diǎn)產(chǎn)生電場(chǎng)強(qiáng)度相等，且半圓線電荷在O點(diǎn)產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度容易求解，因而移植運(yùn)用半圓線電荷電場(chǎng)規(guī)律可以求解無限長直帶電體產(chǎn)生的電場(chǎng).從而實(shí)現(xiàn)在知識(shí)創(chuàng)新的同時(shí)，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維.

2.運(yùn)用等效、類比思維方法，創(chuàng)新求解復(fù)雜電荷運(yùn)動(dòng)問題

例3 如圖4所示，一個(gè)質(zhì)量為m、帶電量為q的點(diǎn)電荷約束在一個(gè)很大的固定接地金屬板上方很近的位置，當(dāng)它們之間的距離為d時(shí)釋放點(diǎn)電荷.重力的作用忽略不計(jì).試求：這個(gè)帶電質(zhì)點(diǎn)到達(dá)金屬板需要多長時(shí)間？

分析：為了簡化非均勻分布感應(yīng)電荷，首先運(yùn)用等效方法構(gòu)建對(duì)稱鏡像電荷-q，再運(yùn)用等效方法把運(yùn)動(dòng)的原鏡像電荷-q等效為在板上O點(diǎn)的固定不動(dòng)的電荷q1=-■.再把點(diǎn)電荷直線運(yùn)動(dòng)視為偏心率很小的橢圓，運(yùn)用類比思維方法把點(diǎn)電荷運(yùn)動(dòng)與天體運(yùn)動(dòng)類比，求出點(diǎn)電荷運(yùn)動(dòng)時(shí)間近似為繞O點(diǎn)運(yùn)動(dòng)橢圓運(yùn)動(dòng)半個(gè)周期（具體解答略）.通過綜合運(yùn)用等效、類比思維方法，不僅使這個(gè)復(fù)雜問題提到初等化降解處理， 更重要的是有效地培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維方法.

（三）開設(shè)物理創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)課程，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新技法

我們整合物理實(shí)驗(yàn)資源、選修課程和研究性學(xué)習(xí)時(shí)空，開設(shè)實(shí)施物理實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新課程.該課程主要以高中物理實(shí)驗(yàn)中存在和遇到的實(shí)際問題為研究課題，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行物理實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新活動(dòng).通過物理實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新活動(dòng)，不僅解決高中物理實(shí)驗(yàn)中存在的問題，而且有效地培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新技法.

1. 運(yùn)用列舉缺點(diǎn)方法揭示原有實(shí)驗(yàn)存在問題，提出設(shè)計(jì)課題

教師向?qū)W生演示物理選修3-4課程（第19頁）中“受迫振動(dòng)”和“共振”演示實(shí)驗(yàn)，揭示原有實(shí)驗(yàn)存在問題（例如，“共振”實(shí)驗(yàn)中，單擺之間會(huì)產(chǎn)生耦合作用而相互影響，擺線容易擾亂；“受迫振動(dòng)”實(shí)驗(yàn)中振幅較難測(cè)量，不利于定量或半定量研究）.通過列舉缺點(diǎn)方法，提出實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新設(shè)計(jì)研究課題.

2.運(yùn)用移植方法，設(shè)計(jì)改進(jìn)實(shí)驗(yàn)方案

學(xué)生受復(fù)旦大學(xué)天欣儀器公司制造“音叉受迫振動(dòng)”實(shí)驗(yàn)（如圖5）相關(guān)原理和設(shè)計(jì)思路方法（調(diào)節(jié)音頻交變電頻率，改變電磁驅(qū)動(dòng)力的頻率，探究音叉振幅與驅(qū)動(dòng)力頻率的關(guān)系）和高中電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器原理的啟示，移植轉(zhuǎn)化的設(shè)計(jì)思想方法，把傳統(tǒng)的力學(xué)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)化為可調(diào)節(jié)的電磁驅(qū)動(dòng)，創(chuàng)新設(shè)計(jì)如圖6所示的受迫振動(dòng)實(shí)驗(yàn)方案.

3.運(yùn)用放大方法，創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)儀器

通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，如圖6所示實(shí)驗(yàn)中振片振幅較小，而且振幅大小不能定量測(cè)量.學(xué)生通過深化研究，運(yùn)用放大的方法，在鋼片上放一個(gè)小強(qiáng)磁鐵增加磁性，同時(shí)在振片頂端固定一個(gè)較長的輕質(zhì)指針，并標(biāo)上刻度，再用閃光燈照射以顯示指針的振幅，設(shè)計(jì)創(chuàng)新出如圖7所示裝置，該實(shí)驗(yàn)效果良好.

4.運(yùn)用組合方法，進(jìn)行拓展創(chuàng)新

在上述實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新基礎(chǔ)上，學(xué)生組合運(yùn)用彈簧振子、電磁驅(qū)動(dòng)裝置和轉(zhuǎn)化、放大方法，拓展創(chuàng)新出如圖8所示電磁驅(qū)動(dòng)彈簧振子的受迫振動(dòng)實(shí)驗(yàn)裝置，原理簡單，效果直觀精確，穩(wěn)定性好.

除了上述創(chuàng)新素養(yǎng)培育物理課程建設(shè)的實(shí)踐探索外，我們還在創(chuàng)新素養(yǎng)培育物理課程開發(fā)、管理、課程設(shè)置與課時(shí)安排、課程組織方式、教學(xué)方式、學(xué)習(xí)方式、課程教學(xué)質(zhì)量評(píng)價(jià)、課程學(xué)生學(xué)業(yè)評(píng)價(jià)等方面進(jìn)行探索實(shí)踐.由于文章篇幅限制，在此不作詳細(xì)介紹.