綜合設(shè)計(jì)性物理實(shí)驗(yàn)與學(xué)生創(chuàng)新思維能力的培養(yǎng)

摘 要：提高學(xué)生的綜合素質(zhì)，幫助學(xué)生全方面發(fā)展，有效推進(jìn)素質(zhì)化教育的發(fā)展是我國(guó)教育事業(yè)的重點(diǎn)關(guān)注領(lǐng)域.充分培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和思維能力是學(xué)校教育的重任之一.物理實(shí)驗(yàn)是幫助學(xué)生打開(kāi)物理世界的敲門(mén)磚，物理知識(shí)和原理通過(guò)物理實(shí)驗(yàn)進(jìn)行呈現(xiàn)，讓學(xué)生既能感受到實(shí)驗(yàn)的魅力所在，又能夠進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造思維能力和探索能力.因此，我們作為一名物理教師應(yīng)該深刻認(rèn)識(shí)到物理實(shí)驗(yàn)在物理教學(xué)中的重要性，如何更好地培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力、思維能力和創(chuàng)造力是我們?cè)谶M(jìn)行教案設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該重點(diǎn)關(guān)注的問(wèn)題.本文作者從綜合設(shè)計(jì)物理實(shí)驗(yàn)的角度出發(fā)，結(jié)合當(dāng)下的教育政策和發(fā)展方向，靈活分析了目前的物理實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)現(xiàn)狀，并提出了一些有針對(duì)性的建議，希望能夠給同行提供合理且科學(xué)的參考意見(jiàn).

關(guān)鍵詞：綜合設(shè)計(jì)；物理實(shí)驗(yàn)；創(chuàng)新思維能力；教學(xué)策略

中圖分類(lèi)號(hào)：G632 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1008-0333（2023）02-0088-03

物理實(shí)驗(yàn)在初中教學(xué)占據(jù)著十分重要的位置，它將實(shí)驗(yàn)原理融入其中，并在實(shí)驗(yàn)原理的基礎(chǔ)上，對(duì)相關(guān)物理現(xiàn)象進(jìn)行了揭示和驗(yàn)證.在這個(gè)科技飛速發(fā)展的時(shí)代，物理行業(yè)繁榮發(fā)展，并衍生出了很多的子行業(yè)，如：物理互聯(lián)網(wǎng)工程、物理自動(dòng)化、物理與數(shù)學(xué)等.這意味著對(duì)我們當(dāng)前的物理教學(xué)模式提出了更多的挑戰(zhàn)和要求，我們要更加重視物理實(shí)驗(yàn)的教案設(shè)計(jì)和學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng).

根據(jù)調(diào)查顯示，部分初中學(xué)校在物理實(shí)驗(yàn)的教學(xué)中加入了綜合設(shè)計(jì)性物理實(shí)驗(yàn)這一關(guān)鍵環(huán)節(jié).這個(gè)實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)得到了眾多學(xué)校的認(rèn)可和重視，并且被推崇為培養(yǎng)學(xué)生綜合素質(zhì)能力和創(chuàng)新能力的重要方法之一.這種以激發(fā)學(xué)生的物理學(xué)習(xí)興趣為主要目標(biāo)，幫助學(xué)生綜合性且全方面的發(fā)展，并以學(xué)生想法為主體，教師在教學(xué)中為輔助角色，針對(duì)學(xué)生提出的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)進(jìn)行修正和指導(dǎo).教師在這個(gè)綜合設(shè)計(jì)物理實(shí)驗(yàn)的教學(xué)中，還起著一個(gè)引導(dǎo)員的作用，針對(duì)學(xué)生提出來(lái)的想法，進(jìn)行引導(dǎo)性問(wèn)題提問(wèn)和給予指導(dǎo)性的建議，并讓學(xué)生獨(dú)立完成這個(gè)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)過(guò)程.由于綜合設(shè)計(jì)物理實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的范圍十分廣泛，可以靈活地培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，我們針對(duì)此進(jìn)行了教學(xué)改革和教學(xué)實(shí)踐.在這個(gè)過(guò)程中，我們也發(fā)現(xiàn)和摸索出了一些針對(duì)性的教學(xué)策略，可以有效地提高學(xué)生的物理學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生的思維能力和創(chuàng)新能力，使得物理這門(mén)課程受到了眾多學(xué)生的喜愛(ài)和歡迎.1 綜合設(shè)計(jì)性物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式

在傳統(tǒng)的物理教學(xué)中大多采用的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式是教師在上面講，并指出重點(diǎn)的實(shí)驗(yàn)步驟，學(xué)生在下面聽(tīng)講，并根據(jù)教師指出的實(shí)驗(yàn)步驟進(jìn)行操作.如果學(xué)生在操作過(guò)程中有什么問(wèn)題，就在課后提出相關(guān)的疑問(wèn)問(wèn)題.這種實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式容易讓學(xué)生對(duì)教師產(chǎn)生依賴(lài)，把實(shí)驗(yàn)課當(dāng)成單純的操作課程，而較少在實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中進(jìn)行思考和探索，導(dǎo)致學(xué)生的思維能力低下.而在加入綜合性物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式后，教師只需要提供基本的物理要求和準(zhǔn)備必須的物理實(shí)驗(yàn)用品，其具體的實(shí)驗(yàn)流程和實(shí)驗(yàn)方案，需要學(xué)生自己進(jìn)行設(shè)計(jì).學(xué)生可以根據(jù)教師給出的實(shí)驗(yàn)原理和實(shí)驗(yàn)用品，確定大致的實(shí)驗(yàn)步驟，還可以借助身邊的圖書(shū)館、互聯(lián)網(wǎng)和文獻(xiàn)資料等進(jìn)行問(wèn)題的查找，解決在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中遇到的問(wèn)題.

這是一個(gè)充分發(fā)揮學(xué)生想象力和創(chuàng)造力的過(guò)程，通過(guò)查閱資料和解決疑問(wèn)還可以鍛煉學(xué)生的團(tuán)體協(xié)作能力，讓學(xué)生學(xué)會(huì)與他人合作，并利用身邊的資料解決遇到的難題.在綜合設(shè)計(jì)物理實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中，充分發(fā)揮了學(xué)生的主體作用，并以教師的教學(xué)為輔助，教學(xué)重點(diǎn)也發(fā)生了轉(zhuǎn)移.以前的教學(xué)重點(diǎn)更多的是關(guān)注學(xué)生學(xué)到了多少知識(shí)以及對(duì)相關(guān)知識(shí)的掌握程度如何.而這種綜合設(shè)計(jì)物理實(shí)驗(yàn)的教學(xué)模式，成功地轉(zhuǎn)化了教師與學(xué)生之間的角色關(guān)系，讓學(xué)生在課堂中占據(jù)著主導(dǎo)的地位.且教學(xué)重點(diǎn)更加關(guān)注學(xué)生物理實(shí)驗(yàn)思維、實(shí)驗(yàn)方法和實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ呐囵B(yǎng).

學(xué)生在確定大致的實(shí)驗(yàn)方案后，交給任課的教師進(jìn)行審核，審核教師提出合理的實(shí)驗(yàn)建議.然后，學(xué)生在教師的監(jiān)督下進(jìn)行物理實(shí)驗(yàn)操作，并觀察實(shí)驗(yàn)結(jié)果，得出相對(duì)應(yīng)的原理和實(shí)驗(yàn)結(jié)論.在試驗(yàn)過(guò)程中，學(xué)生產(chǎn)生的疑問(wèn)可以及時(shí)向教師反饋或者課后利用身邊的資料進(jìn)行查找和解決.這是一個(gè)讓學(xué)生自己發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、并解決問(wèn)題的過(guò)程，是幫助學(xué)生鍛煉個(gè)人的耐心和信心的過(guò)程，教師應(yīng)該盡量給予正向的鼓勵(lì).在實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中，難免會(huì)出現(xiàn)實(shí)驗(yàn)結(jié)果不如意甚至是實(shí)驗(yàn)故障的現(xiàn)象，教師應(yīng)該引導(dǎo)學(xué)生自己進(jìn)行調(diào)整、修正和改進(jìn)，并最終得出可分析的數(shù)據(jù).

2 合理和科學(xué)化選擇綜合設(shè)計(jì)物理實(shí)驗(yàn)的相關(guān)內(nèi)容

2.1 改變傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)方法

目前，在初中學(xué)校的物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，很多實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)都是經(jīng)過(guò)眾多名人的千百次實(shí)驗(yàn)總結(jié)出來(lái)的最優(yōu)化實(shí)驗(yàn)方案.這種實(shí)驗(yàn)方案雖然可以很好地呈現(xiàn)物理原理和物理現(xiàn)象，但是缺乏一定的創(chuàng)新性，并不有助于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造思維能力.因此，我們?cè)诖_定物理實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)該在原有的實(shí)驗(yàn)方案上進(jìn)行改革和創(chuàng)新，可通過(guò)改變實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)或者是實(shí)驗(yàn)的處理方法來(lái)達(dá)到目的.這樣不僅有助于對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行有效的延伸，還可以培養(yǎng)學(xué)生從多角度看待事物發(fā)展的能力.

2.2 延伸實(shí)驗(yàn)?zāi)康幕蛘吒淖儗?shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)內(nèi)容

我們可以在基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)的設(shè)置上，尋找創(chuàng)新點(diǎn)，針對(duì)某個(gè)基本實(shí)驗(yàn)，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)?zāi)康牡臄U(kuò)充和延伸，讓學(xué)生不僅能夠掌握基本的實(shí)驗(yàn)原理和方法，還可以學(xué)習(xí)到實(shí)驗(yàn)以外的內(nèi)容.對(duì)基礎(chǔ)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行調(diào)整和修改，并讓學(xué)生進(jìn)行思考和探究基本實(shí)驗(yàn)內(nèi)容以外的東西.這不僅有助于培養(yǎng)學(xué)生的思維能力和探索能力，還可以讓學(xué)生發(fā)現(xiàn)在課本以外的知識(shí).這可以激發(fā)學(xué)生的主動(dòng)思考能力，認(rèn)識(shí)到物理知識(shí)的廣闊性和無(wú)限性，打開(kāi)一個(gè)新的物理實(shí)驗(yàn)大門(mén).

2.3 對(duì)實(shí)驗(yàn)儀器進(jìn)行改裝

利用實(shí)驗(yàn)室里面現(xiàn)成的實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行改裝，將其改造成適合學(xué)生進(jìn)行現(xiàn)有的綜合實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)項(xiàng)目.尤其是很多實(shí)驗(yàn)室有廢棄的實(shí)驗(yàn)設(shè)置和實(shí)驗(yàn)用品，我們可以鼓勵(lì)學(xué)生放手去做，大膽地利用現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行改裝和組合，使其適用于個(gè)人的綜合實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)項(xiàng)目.

3 學(xué)校應(yīng)該合理選擇綜合設(shè)計(jì)性物理實(shí)驗(yàn)的開(kāi)設(shè)時(shí)間綜合設(shè)計(jì)性物理實(shí)驗(yàn)不僅需要學(xué)生具備良好且扎實(shí)的物理實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)，更需要學(xué)生初步掌握熟悉最基本的物理實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)流程和實(shí)驗(yàn)室安全用物規(guī)則.因此，在開(kāi)設(shè)綜合設(shè)計(jì)性物理實(shí)驗(yàn)時(shí)，教師應(yīng)該在全面了解學(xué)生的基本情況后，再確定合適的時(shí)機(jī).多年以來(lái)，經(jīng)過(guò)我們不斷地進(jìn)行模型驗(yàn)證、教學(xué)探究和改良，并結(jié)合學(xué)生的物理學(xué)習(xí)特點(diǎn)，總結(jié)和建立了基本實(shí)驗(yàn)、基本訓(xùn)練和系統(tǒng)化的教學(xué)模式，可以靈活地根據(jù)學(xué)生當(dāng)前的學(xué)習(xí)進(jìn)度和學(xué)習(xí)效果，調(diào)整這門(mén)教學(xué)課程的開(kāi)設(shè)時(shí)間.很多學(xué)生在前半學(xué)期，對(duì)大多數(shù)物理知識(shí)掌握得還不是很熟練，在知識(shí)的應(yīng)用上還存在很多問(wèn)題，，這個(gè)時(shí)間段如果開(kāi)設(shè)綜合設(shè)計(jì)性物理實(shí)驗(yàn)，并不能夠取得理想的教學(xué)效果.只有當(dāng)學(xué)生在掌握了物理實(shí)驗(yàn)基本的方法、基本的實(shí)驗(yàn)理論，并完成一定數(shù)量的基本訓(xùn)練和基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)，學(xué)生才具備完全的實(shí)驗(yàn)技能和實(shí)驗(yàn)操作能力.在這種情形下，我們開(kāi)設(shè)綜合設(shè)計(jì)性物理實(shí)驗(yàn)才可以取得理想的教學(xué)效果.因此，一般情況下，我開(kāi)設(shè)綜合設(shè)計(jì)性物理實(shí)驗(yàn)一般選擇在每學(xué)期的后1/3，即物理常規(guī)課程快要結(jié)課的時(shí)候.4 教師應(yīng)加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的指導(dǎo)力度

教師在教學(xué)的過(guò)程中，應(yīng)該深刻認(rèn)識(shí)到，我們雖然遵循以學(xué)生為主體的教學(xué)模式，但并不意味著完全將課堂的主動(dòng)權(quán)交給學(xué)生，而是應(yīng)該把控課程進(jìn)度的整體方向，給予學(xué)生適度的空間，讓學(xué)生可以游刃有余地發(fā)揮個(gè)人的想象能力和課堂創(chuàng)造能力.

4.1 明確每次實(shí)驗(yàn)的基本要求

正所謂“沒(méi)有規(guī)矩，不成方圓.”在進(jìn)行每一次物理實(shí)驗(yàn)課程設(shè)計(jì)之前，都應(yīng)該向?qū)W生強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)室的基本規(guī)矩，提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)安全意識(shí)和規(guī)范意識(shí).在進(jìn)行不同的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)課程之前，教師應(yīng)明確告知全體學(xué)生最基本的實(shí)驗(yàn)操作流程和遵守儀器操作的規(guī)章制度.實(shí)驗(yàn)要求要能夠體現(xiàn)實(shí)驗(yàn)最基本的思想和個(gè)人思維能力的訓(xùn)練，這還可以成功激起學(xué)生的好奇心和求知欲，幫助培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰蛣?dòng)手能力，讓學(xué)生可以在滿(mǎn)足最基本實(shí)驗(yàn)要求的同時(shí)，還能夠充分發(fā)揮個(gè)人的創(chuàng)造能力和想象能力.

4.2 要求學(xué)生進(jìn)行課堂前的預(yù)習(xí)

眾所周知，每周的課程安排和每節(jié)課的時(shí)長(zhǎng)都是有要求的，學(xué)生的學(xué)習(xí)任務(wù)繁重和要掌握的內(nèi)容知識(shí)繁多.僅僅憑課堂上的幾十分鐘，并不有助于學(xué)生理解和充分消化掉物理實(shí)驗(yàn)課堂上的知識(shí).這種方式從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看并不有助于達(dá)到我們?cè)诰C合設(shè)計(jì)性物理實(shí)驗(yàn)中所提出的基本要求，也達(dá)不到我們的教學(xué)目的.因此，我們應(yīng)該嚴(yán)格要求每一位學(xué)生在上綜合設(shè)計(jì)性物理實(shí)驗(yàn)課之前，應(yīng)該提前準(zhǔn)備30-40分鐘進(jìn)行物理內(nèi)容的預(yù)習(xí)，并初步設(shè)計(jì)出一個(gè)基本的實(shí)驗(yàn)方案表，將這個(gè)表交給教師進(jìn)行審核.在正式課堂上，教師針對(duì)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)方案表進(jìn)行講解，并結(jié)合實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行修正.學(xué)生在聽(tīng)完對(duì)應(yīng)的課程后并結(jié)合教師的指導(dǎo)，進(jìn)行個(gè)人實(shí)驗(yàn)方案表的修正.在整個(gè)過(guò)程中，教師要引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行積極主動(dòng)地思考，并提出其中迷惑的問(wèn)題，課堂預(yù)習(xí)和教師指導(dǎo)的教學(xué)方式將更有助于學(xué)生充分消化和掌握課堂內(nèi)容，并對(duì)物理實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)有了更新的體會(huì).

4.3 加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)是充滿(mǎn)未知的，即使是已經(jīng)十分成熟的實(shí)驗(yàn)，由于人為因素和環(huán)境因素的影響，也可能得出差異很大的數(shù)據(jù).因此，學(xué)生在進(jìn)行綜合設(shè)計(jì)性物理實(shí)驗(yàn)的操作過(guò)程中，難免會(huì)出現(xiàn)一些新的問(wèn)題和實(shí)驗(yàn)誤差.每一次實(shí)驗(yàn)結(jié)果都有著它存在的意義，教師應(yīng)該教授學(xué)生客觀分析每一次實(shí)驗(yàn)結(jié)果，以平常心看待每一次的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù).當(dāng)學(xué)生陷入自我懷疑或者自我否定時(shí)，教師應(yīng)該多加進(jìn)行鼓勵(lì)和引導(dǎo)，幫助學(xué)生樹(shù)立足夠的自信心和自信力，加強(qiáng)教師在教學(xué)試驗(yàn)中的指導(dǎo)作用.

4.4 充分完善每一次實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)

學(xué)生的實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)是對(duì)教學(xué)工作的側(cè)面反應(yīng)，也是檢驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量的重要手段.由于目前綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)課程的開(kāi)展還在趨于不斷完善和成長(zhǎng)的階段，我們更應(yīng)該重視每一次實(shí)驗(yàn)課后，學(xué)生的教學(xué)評(píng)價(jià).這將督促我們切實(shí)了解學(xué)生的感受，改正在教學(xué)中存在的不足，并進(jìn)行逐步完善.

綜上所述，鍛煉學(xué)生的自主創(chuàng)新能力和探索能力是我們開(kāi)設(shè)綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)課程的主要目的.我們應(yīng)該客觀分析學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài)和教學(xué)現(xiàn)狀，針對(duì)現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)課程內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)模式進(jìn)行創(chuàng)新性改革，以學(xué)生為主體，教師為引導(dǎo)員的模式，來(lái)幫助學(xué)生主動(dòng)參與到物理實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)中.這種靈活且人性化的教學(xué)模式，將充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性和主動(dòng)性，開(kāi)啟他們對(duì)物理世界的大門(mén)，讓學(xué)生能夠真正地體會(huì)到物理世界的奧妙之處和物理實(shí)驗(yàn)的神奇所在.

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［責(zé)任編輯：李 璟］

收稿日期：2022-10-15

作者簡(jiǎn)介：安杰（1977.2-），男，貴州省遵義人，本科，中學(xué)一級(jí)教師，從事物理教學(xué)研究.