在物理探究实验中培养学生的创新精神

林家边

摘要：物理探究实验是物理教学的重要内容，通过物理探究实验，教师可以培养学生的观察能力、动手能力和思考能力。物理探究实验需要学生进行思维层面的设计与思考，释放情感层面的参与热情，在这一过程中，物理探究实验可以激发学生的创新精神。在物理探究实验中培养学生创新精神的路径如下：让学生参与实验设计，调动创新性思维;抓住实验困难契机，进行创新性思考;进行实验分析与拓展，提升创新能力。

关键词：初中物理;物理探究实验;创新精神

《义务教育物理课程标准（2011年版）》课程内容指出，“科学探究既是学生的学习目标又是重要的教学方式……让学生体验科学探究的乐趣，养成实事求是的科学态度和勇于创新的科学精神”。因此，在物理探究实验中培养学生的创新精神是物理课程的题中之义，也是实验教学在情感态度价值观方面目标的要求。在物理实验探究的指导中，教师要有意识地培养学生的创新精神，引领学生勇于探索，形成科学创新的思想萌芽，为以后的学习打好基础。

一、探寻物理探究实验的教育价值

物理探究实验是复杂的学习过程，要经历提出问题、进行假设、实验设计、进行实验、论证分析等过程，在这一过程中，学生不仅要动手，更要动脑，还要调动思维。探究性实验是由学生自己运用实验手段，在获得现象和数据的基础上得出实验结论的过程。物理探究实验的教育价值一方面在于让学生在探究的过程中掌握物理知识、习得实验技能，探索学习方法，另一方面在于培养学生对科学的探究精神和勇于创新的精神。

首先，物理探究实验是需要身体和头脑都参与的活动，学生要在思考的基础上动手，并在动手的全过程动脑，二者相互促进。因此，在动手和动脑相互促进的过程中，学生要调动相关的知识以推动实验的开展，用适当的方式动手操作，掌握探究方法。其次，除了知识和方法层面的教育价值，物理探究实验还涉及态度情感方面的内容，探究的过程需要一系列的准备和操作，本身就需要学生有准备充足的习惯、不断调整和坚持的意志、勇于开拓创新的品质。从这个层面上来讲，物理探究实验教学中，“教师应该在实验中把新旧知识紧密结合，激励学生大胆思考和猜想、敢于创新，在实验中做好有用数据和信息的记录”。

二、物理探究实验中的创新精神及其意义

物理探究實验可以拆分来解读，首先是“物理”，即探究实验是关于物理的探究，关于物理的实验，在探究实验的过程中用到物理知识探究物理问题。其次是“探究”，即用探究的方式进行物理实验，要求学生具备主动探索的意识和深入研究的意志，以及遇到困难不放弃的坚持品质。最后是“实验”，即在动手操作的过程中验证假设，在实验操作中探究和解决物理问题。因此，物理探究实验是一个复杂的学习过程，需要学生全身心的投入，尤其是思维层面的设计与思考，以及情感层面的参与热情和坚持性。在这一过程中，物理探究实验才能激发学生的创新精神。

在物理探究实验中，创新精神体现在对思维的创新、方法的创新、观点的创新，以及在这一过程中创新的意志、勇气和智慧。如何在物理教学中培育学生的创新素质，使他们在未来的生活中，获得更好的职业发展和生活质量，是摆在教育者和物理教师面前的难题。在物理探究实验中激发学生的创新精神不仅有利于学生更灵活地运用物理知识和实验方法，还有利于调动学生思考，培养学生深入思考物理问题的能力，以及科学探究精神和物理实验兴趣。

三、在物理探究实验中培养学生创新精神的路径

（一）让学生参与实验设计，调动创新性思维

培养学生的创新精神需要为学生创设创新的空间，调动学生思维的灵活性，这就需要学生充分参与到实验中。师生共同制定实验计划，学生充分地参与到实验设计中，不仅可以从整体上把握实验的相关知识、准备、过程，还可以调动学习兴趣，为接下来的实验做好充足的准备。同时，在实验设计的过程中，学生需要开动脑筋，统筹和协调实验开展的方方面面，这就需要学生调动创新性思维，为实验的顺利开展、数据收集、结果分析等献计献策。

例如，八年级物理“汽化和液化”这一节内容中有一个“纸锅烧水”的实验。虽然课本中给出了实验方法，但教师在教学时可以让学生参与实验设计，让实验变得更可行且容易成功。按照课本上的方法，学生做的纸锅容易坏，很容易导致实验失败，而且，实验中加热的速度和方法也是实验的重要因素，课本中的方法并没有说明。在教学中，教师可以让学生重新设计“纸锅烧水”的实验，用以上的疑问激发学生的创新性思维，完善实验过程。在教师的引导和激励下，学生充分调动了创新性思维，将实验升级为用纸杯做的实验，在实验设计时为了保证实验的顺利创新了实验方法，如在纸杯中加入少量的水，燃烧速度要快，使用蜡烛加热的方法等。

（二）抓住实验困难契机，进行创新性思考

抓住实验困难契机是指在实验的过程中遇到困难时，学生要抓住机会，多尝试用不同的材料、不同的方法等进行实验，进行创新性思考。实验设想与实际操作会存在一定的差距，在实验操作中，学生难免会遇到困难，但这些困难正是考验学生的契机，学生可以借助实验困难对实验进行全方位、多方面的思考，从而用新的方法不断尝试操作。

例如，在学习“光的折射”这一节内容时，教师可以引领学生探究光的折射规律，具体的探究问题为“折射角与入射角的关系”“发生折射时光路是否可逆”“折射关系、入射光线与法线的关系”。在探究实验开始时，学生需要准备的工具有半圆形的玻璃砖、角度盘、激光笔。学生遇到的第一个困难是没有角度盘，但这并没有难倒学生，他们纷纷发挥想象力，有的用自己家的钟表做了一个角度盘，有的用纸板画了一个角度盘，有的用塑料盆底做了一个角度盘，这就解决了实验工具问题。在实验中，学生又遇到了激光笔的光穿过玻璃后射向空气中但没有显示折射出去的光线的问题。在遇到这一困难后，学生开始思考这是为什么，并通过不断地尝试与调整，最终角度盘上显示了清晰的折射线。通过探究实验，学生发现了折射规律，并成功回答了实验要解决的几个问题，学生发现，光从空气中射向玻璃和从玻璃射向空气的折射角是不同的，这让学生产生了新的疑问“不同介质的折射角是不是相同的”，这为以后更深入的学习提供了思考路径。由此可见，在物理探究实验中，遇到的困难和疑问可以成为学生进行创新性思考的契机，成为新方法运用和新思路的情境，有利于激发学生的创新性思维。

（三）进行实验分析与拓展，提升创新能力

实验过后的分析、总结、分享等环节也是学习的重要部分，教师可以引导学生开展实验分析与拓展，在这一过程中，给学生营造想象的空间，进一步激发学生的创新能力。第一，在总结中注入新的理解与思考。在实验总结中，学生需要回顾和梳理实验的整个过程，在这一过程中他们不仅要调动思维进行提炼，而且要注入新的理解与思考，这些新的理解与思考与头脑中已有的知识产生连接与碰撞，有利于激发出创新性思维。第二，在分析与反思的过程中利用新方法。实验过后的分析不仅是对实验过程的分析，还是对实验结果的分析，在分析与反思的过程中，学生可以重新思考实验。第三，在分享中激发新想法。分享是将自己的思想与大家的思想进行对接碰撞的过程，每一个学生对实验的想法有不同之处，这些不同的思想碰撞到一起，有助于学生产生新的想法，为实验的改进或进一步深入提供思想土壤。

例如，在“纸锅烧水”的实验后，笔者组织学生进行总结、分析和分享。在分享的过程中，学生纷纷提出自己对实验的想法，如有学生认为还可以尝试用布锅烧水，有学生说烧水时火要均匀，有学生说出了水沸腾蒸发的原理。他们由实验而引发的思考是多种多样且新奇变化的，这些想法在无形中会激发学生更多的思考，拓展学生的实验思路，在原有的实验基础上不断创新。

参考文献：

[1]中华人民共和国教育部.义务教育物理课程标准（2011年版）[M].北京：北京师范大学出版社，2012.

[2]李技.初中物理教学中学生创新能力的培养[J].中学教学参考，2016（06）.

[3]王长江，李俊永.中学物理“思维型”课堂的教学框架与实施建议[J].课程教学研究，2018（10）.

[4]马万振.在物理实验探究教学中培养中学生创新思维的实践研究[D].武汉：华中师范大学，2020.