在高中物理教学中如何培养学生创新能力

在高中物理教学中如何培养学生创新能力

　　学科核心素养是学生必须具备的正确价值观、必备品格和关键能力的体现，因此，在高中物理教学中培养学生的关键能力成为必然要求。下面是小编整理的在高中物理教学中如何培养学生创新能力，希望能够帮助到大家。

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　　“创新是一个民族的灵魂”，在知识经济的社会中人的最重要的素质是创新能力。所以在物理教学中培养学生的创新能力是实施素质教育的重要内容。而物理学从本质上说是一门实验科学，物理规律的发现和物理理论的建立都必须以严格的物理实验为基础，并受到实验的检验。因此在物理教学中，尤其是在实验教学中，注意不断激励学生通过观察、比较、实验、归纳、类比等探索手段提出种种假设和猜想发展他们的.创新意识就显的尤为重要。

　　在中学物理实验教学中应如何培养学生的创新能力呢？

　　一、变演示实验为探索性实验，培养学生的创新能力

　　在以前，课堂演示实验一般以教师为主体，学生仅仅是旁观者，没有直接参与，不利于其创新能力的培养。将演示实验改为探索性实验，让学生充分的动脑、动手、动口，发挥学生的主体作用，从而有利于学生创造性思维的激发。

　　二、采用多种实验方法，活跃学生思维。

　　对于学生分组实验，我们在帮助学生掌握实验原理的基础上，允许学生用不同的器材、不同的实验步骤进行实验。在实验中，学生需要在各种因素中进行取舍，对所得信息进行筛选。这就要求学生在即定目标的过程中，有全局观点和善于妥协，在不同情况下善于应变，培养学生的应变能力，使学生分析抽象概括综合表达能力都得到训练和发展。

　　三、创设实验问题，促进学生创新能力的发展

　　创新教学的构成要素是研究性、引导性、发现性、归纳性等有机的结合起来，这就要求教师在实验中创造性的应用现代教学方法和教学手段，将多种教学方法进行优化组合，用“创造性的教”为学生“创造性的学”创造环境和条件 。因此除了演示实验和分组实验之外，在学生的模型制作、游戏、调查小实验活动中，也可以发展创造活动，鼓励学生创造。

　　四、保持积极态度，主动探索研究

　　积极一点，你就领先一步，领先一步，你就领先了一个时代。学习不是一蹴而就的，需要坚强的毅力和积极的心态，否则，只能是半途而废，无功而返。在物理实验学习过程中必须注意以下几点：

　　1、分析研究学生分组实验中发生的异常现象。

　　2、注意观察老师的演示实验。

　　3、做好课外小实验。

　　4、留心分析日常生活中的物理现象。

　　通过物理实验，不但要达到教材对每一个实验提出的实验目的，进行常规的验证性的实验教育；还要培养学生的科学实验素养，理论联系实际和实事求是的科学作风，严肃认真一丝不苟的科学态度；更重要的是通过对分组实验、课堂演示实验、课外小实验以及日常生活中物理现象的严密观察和勤于思考，培养学生主动研究的探索精神和创造性的发现、思考和解决新的实际问题的能力。

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　　一、初中物理实验教学存在的问题

　　（1）部分学生对实验学习不够重视。

　　有很多原因导致学生对物理实验持有这样的态度，首先，由于实验测试不参与中考的成绩，学生满不在乎;另外，有些学生根本就不好好做实验，每次在实验室只是随意摆弄一下实验器材，还有些同学已经在外面提前学过这些知识，为了显示自己的本事，抢在别人前面胡编乱造一些数据等，这样的做法根本不能锻炼他们的实验操作能力及观察能力。还有部分学生认为试卷上的实验试题只需考前多把实验复习背背就行了，因而实验课上经常做其它的事情，甚至随意缺课。要想展幵物理实验教学，就得努力改变学生的这种思想观念。

　　（2）初中物理实验教学模式单一。

　　在实验教学模式上，对于演示实验，通常是教师做，学生看或听，偶尔也有让一两位同学帮忙一起完成实验;对于分组实验，老师一般会提前将实验的原理先讲一遍，有时甚至会直接将实验步骤告诉学生，学生就按部就班的做实验，在整个实验过程中，学生没有经过积极充分的思考而只是被动的进行简单操作，这样就限制了学生思维的发展，使他们失去了主动创新精神。这和新课程标准不相符，现在要求应该以探究性实验为主，这样做的目的是为了增加学生的动手机会，体会科学探究的过程，培养他们的创新能力。但是，实际效果却差强人意。原因主要有:首先，物理课程安排的课时少了，而学习的任务又比较重。初中物理包含的知识点本来就较多，为了学生能在中考中取得较好的成绩，使学生花更多的时间在试题上，而花在实验探究上的时间就越来越少。其次，中考试卷中出现实验技能等相关的试题比例较小，即使不做实验，考试也能够得高分。

　　（3）初中物理实验设备陈旧，实验教学资源匮乏。

　　据调查了解到，部分条件相对好的中学，组织开展实验的硬件设施基本符合教学的要求，但目前的实验仪器和物理实验器材已经不能满足新教材中实验探究的新要求，有些仪器的损坏程度较大，由于经费有限，这就必然减少了学生亲自动手做实验的机会。更不用说在一些贫穷的落后地区，这方面问题则更为严重，很多学校甚至都从未开设过学生实验课，即使有些学校开设了实验课，由于仪器不足，只能7-8人组成一组，大部分的学生是没有动手机会的。

　　二、解决初中物理实验教学中存在问题的对策

　　（1）着力提高初中物理教师重视实验的意识，不断提高教师的实验技能。

　　首先，学校应该不断改善物理实验条件，多购进一些实验设备，为学生配置更加齐全的实验设备，并且将实验课程融合到教师的教学过程中，从而充分调动教师上实验课的积极性；其次，学校还应该不定期地安排物理教师进行业务技能培训，不断提高教师的教学综合素质。要求物理教师多安排学生进行实验，着力提高物理教师自身的实验技能和教学意识。

　　（2）增加学生动手实践的机会，重视演示实验效果。

　　首先，在物理实验的`教学过程中，教师应该给学生多创造一些动手实践的机会，让学生能够从实践中总结出物理实验结果，把学习的主动权交给学生，提升学生在物理实验中的主动性，让学生能够主动去分析问题，然后提出解决问题的策略；其次，在教学过程中，教师必须要明确物理实验教学的指导思想，明确实验教学目标，创新物理实验，以此来激发学生动手实验的兴趣，从而让学生主动参与到物理实验的教学过程中。这样便能够让学生的设计实验、操作实验得到显著的提高。

　　（3）创新实验教学方法，促使学生养成良好的实验习惯。

　　在物理实验的教学过程中，教师应该不断总结实验教学方法，将习题练习方法转变为探究性的实践方法，把演示性的实验转变为边讲解边实验的方法，尽量将物理实验的教学内容与学生的实际生活联系起来。总之，在物理实验教学过程中，教师必须以教学的实验内容为基础，尊重科学，让学生能够在学习中养成良好的学习习惯，能够在动手实验过程中养成解决物理问题的能力。规范学生的学习习惯，让学生能够在实验教学过程中认真观察实验过程中，学会安装实验装置，学会调试实验装置，并且在实验之后将实验的整个过程和实验结果详细地记录下来。

　　（4）师生自制实验器材，降低成本。

　　现阶段，我国很多学校都存在经费不足，实验教学仪器短缺或破旧等问题。为了满足实验教学的需要，师生可以一起动手，自制器材;也可以身边的物体作为物理实验器材，这样会大大降低了实验器材的采购费用。

　　三、总结

　　综上所述，物理实验教学非常重要，因此，教师应该不断提高自身的专业素质和实验技能，多为学生创造一些动手实践的机会，从而提高物理实验教学的有效性。

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　　一、采用布鲁纳发现法教学，改变灌输式传统教学模式

　　目前，大学物理教学中许多老师只是单一地讲授教材中的概念、定律和定理，这样做仅是积累了学生的知识，不利于他们思维能力的训练。而发现法教学是以掌握学科的基本结构为内容，把学科的基本概念、原理及特有的研究方法纳入教材，并围绕学习课题准备好假设、验证用的资料及实验，老师为指导，学生为主体，探究物理概念的形成过程、物理定律怎样被发现、物理定理怎样推导出来、它们的物理意义等问题，并从中学习物理学家们的创新思维，从而拓宽思路，达到培养创新能力的目的。例如在学习带电粒子在磁场的运动时，首先通过介绍一则关于回旋加速器的新闻报道创设问题情境，激发学生探索带电粒子在磁场中的运动规律的欲望。然后引导学生把复杂问题简单化，从带电粒子速度和磁场正好平行和垂直两种特殊情况出发，分析速度方向和磁场方向夹任意角的带电粒子运动就是两个分运动的合成。学生通过思考和讨论就能自行发现在均匀磁场中的一般运动规律。

　　二、通过介绍物理学史培养学生的创新思维

　　物理学史其实就是一部创新史，在教学过程中，教师灵活穿插物理学史中一些典型的创新事例，提炼和整理后介绍给学生，通过学习物理学家们发现和提出问题的过程，可以培养学生的质疑精神和提出创新性问题的能力。同时，在分析问题和解决问题的过程中注意体现物理学家们的科学分析方法和思维方法，这有助于提高学生的思维能力和掌握科学方法。例如在学习波动光学时，介绍物理学发展史上关于光究竟是粒子还是波的跨世纪大争论，科学家们的创新精神和对科学真理的执着追求极大地感染了学生；关于光的本质的思辩过程也对学生科学思维方式形成产生深远影响。

　　三、考核方法多元化

　　对传统考核方式进行改革。学生成绩改为由几个部分组成：平时作业、创新报告、小论文、课堂讨论和期末考试。其中把创新报告、小论文加分加入到学生成绩中是对创新教育和教学改革的一个保证。并鼓励学生在课堂上对教师所授的内容进行质疑、提问，并引导大家展开讨论，取得了良好的教学效果。教学过程中同学们经常主动向教师提出对一些问题解决方案的新看法；[4]对同一道题提出不同解法，有些解法常具有创新性（经查文献，未见该解法的报道）。通过一题多解一题巧解能很好地把学生的发散思维和聚敛思维结合起来，[5]是获得顿悟和灵感的有效手段，能有效克服学生定向思维的影响，从而发展学生的创新思维能力。在教学实践中，对学生提交的小论文尽量给予肯定和评价，根据价值和水平给予不同程度的加分。适度引入激励机制，鼓励创新，激发学生课堂参与意识和创新欲望，使得课堂教学更加精彩。

　　四、实行小班教学模式，搭建课程网站，提供培养创新人才的良好平台

　　现在大学物理的教学班普遍达到上百人，相比而言小班教学模式更利于每个学生充分主动地参与到教学活动中来。[6]教学活动中教师鼓励学生提出创新想法，展开课堂讨论，并及时给予评价。由于课堂时间有限，通过建立大学物理精品课程网站实现师生交流的课后延续，有教学大纲、授课录像、互动教学、课件与教案，创新平台等栏目，为培养创新人才的搭建良好平台。

　　五、充分发挥物理实验对创新能力培养的积极作用

　　物理学是一门实验科学，当中的许多原理和结论都来自实验结果，更为重要的是，实验充分体现了人类社会的.创新发展过程和创新成果，对学生创新能力的培养起着积极重要的作用。但是目前大多数高校物理实验仍以验证性实验为主。2013年已逐步实现了物理实验设计、教学方式以及时间上的全面开放，学生可以依据在学习中或日常生活中遇到的实际问题结合所学的知识，查阅相关资料，自行设计实验方案，安排实验步骤，选择实验仪器，分析解决实验中遇到问题，教师只是从旁适当引导和启发。这样的开放性实验，激发了学生学习的积极性和主动性，培养他们发现问题、解决问题的能力，更重要的是对学生创新能力的培养、创新素养的形成也发挥了积极作用。在设计及实施实验的过程中，学生要查阅大量的资料，比较若干不同的方案，自己动脑设计出符合实验逻辑和物理原理的操作步骤等，将真正体会到创新的乐趣。

　　六、将物理学前沿问题和物理基础知识相结合

　　大学物理在启发学生创新、培养学生创新思维、塑造学生分析和解决问题能力方面有着不可磨灭的作用。但是笔者发现，绝大多数院校的大学物理教材都是沿用传统物理学教材的知识体系，力热光电以及原子核物理是主要章节的内容，近代物理和物理前沿相关内容是少之又少，即便出现也是一句话带过。因此，这些内容会让学生觉得物理和现实生活脱节，从而丧失学习物理学的兴趣，更谈不上创新性的培养。但是，往往当教师在课堂或者学术讲座上，讲述一些类似黑洞、百慕大、航天飞机、纳米技术、磁悬浮高速列车等前沿问题的时候，学生是听得最认真并且反馈是最好的。有许多同学在听讲完毕还会追着笔者表示想深入了解更多相关知识，并有自己的想法与笔者探讨。这些也从反馈的角度再次印证了在大学物理教学中，将物理学前沿问题和物理基础知识相结合的重要性以及它对学生学习过程中产生的深远影响。

　　因此，在大学物理教学过程中不能一味追求讲述完成课本内容就好，应该与时俱进地添加部分当下或者近年来物理学前沿发生和发现的一些重大事件、科研成果和未解之谜，可以从很大程度上激发学生学习和创新的兴趣和热情。创新教育势在必行，创新精神和创新素养的培养应该是高校学科教育最重要的任务之一。大学物理作为全国大部分院校都要开设的一门基础公共课，具有广泛性和普遍性。本文提出的在大学物理教学中培养学生创新能力的改革思路和方法切实可行，许多兄弟学校同行、本校后续课程老师和广大学生对笔者进行的教学改革和实践也给予了充分的肯定，可见这项改革具有较强的现实意义和良好的应用前景。

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　　1、实验原理与学生创新能力的培养

　　物理学是一门实验学科，物理定律和理论的建立离不开大量实验，比如从伽俐略的斜面上小球滑下实验到牛顿运动三定律，从法拉第的电磁感应实验到麦克斯韦电磁理论的创立，都是从反复实验中观察，分析，归纳和总结出来的，反过来，一个理论的正确与否最终也需要实验来检验。那么，我们怎么样设计一个实验？为什么这么做？这就是实验原理，学生首先需要理解。例如，牛顿环和迈克尔逊干涉两个实验，从干涉图样来看，极其相似，很多同学便混淆不清了，什么原因呢？就是因为他们没有掌握实验的原理，不明白牛顿环是等厚干涉，而迈克尔逊干涉是等倾干涉，通过教师分别讲解牛顿环和迈克尔逊干涉的实验原理之后，同学们再回到实验中重新认识两种实验现象，比较它们之间的异同，从而可以加深他们对等厚干涉和等倾干涉的认识，提高他们理论联系实际的能力，强化他们学以致用的思想观念，培养他们的创新意识。

　　2、实验方法的选择与学生创新能力的培养

　　大学物理实验中有直读法、比较法、模拟法、放大法、转换变量法、平衡法和干涉法七大类[6]，这些方法中都蕴含着一定的物理模型，是非常好的思维训练素材。课堂上，教师除了讲授原理，从原理中提炼出测量方法，并作详细讲解才是更重要的。例如，在“用拉伸法测金属丝的弹性模量”实验中，重点是介绍金属丝在砝码作用下产生的微小伸长量的测量方法，对于数量级达10—4m的长度，用一般测长工具直接测量行不通，怎么办？老师提出一种新的测量方法——光放大法。它是利用在砝码作用下金属丝产生的微小长度变化，来带动光杠杆转过微小角度，然后经过望远镜将此角度的变化转变为反射光线角度的变化，进而转化成标尺上较大的读数变化，这样，就把不易测量的微小伸长量转换成了用一般方法可测量的量。通过对光放大测量方法的理解，学生的学习兴趣会大大增加，前人巧妙的构思和无穷的智慧打动了他们，激励他们去勇于探索和开拓创新。

　　3、实验仪器的'使用与学生创新能力的培养

　　大学物理实验中，对长度、质量、电流、电压等基本物理量的测量是最基本的实验，学生使用什么实验仪器进行测量才能最准确，是问题所在。近年来，一些高校实行开放式实验教学[7]，取得了较好的教学效果。例如，测量测狭缝宽度时，有米尺、游标卡尺、螺旋测微器和读数显微镜四种仪器让学生选择，哪一个更加合适？需要学生对四种测量工具进行比较，探讨不同测量工具的准确度，分析出测量数据位数与测量工具的精确度等级之间的关系。认真筛选之后，最终选择了用读数显微镜去测量，通过这个实验的训练，学生对读数显微镜的结构、测微原理和如何提高其测量精度都有了正确的认识，明白了测量数据不是一个简单的测量结果，而是包含有很多信息，如所使用仪器的精确度、测量结果的准确性等，从而能够做到正确读数和正确测量，整个过程对他们的动手能力、判断是非的能力和创新思维的能力无疑是一个很好的锻炼。

　　4、实验操作与学生创新能力的培养

　　物理实验对物理量的测量都是先观察和判断目标，再对仪器进行调整，然后读数，因此，实验者判断的准确程度以及操作技能的高低都会直接影响测量结果的可靠性。在固体密度的实验中，测量质量要用到物理天平，物理天平我们中学就已经使用过，但是有的同学操作仍然不规范，在起动的状态下调节平衡螺母或加减砝码，导致横梁落下，仪器受到损坏，课堂上，教师应该关注学生的操作过程，给予及时纠正。调节时，首先转动制动旋钮起动天平，由指针观察横梁是否平衡，随即止动，根据指针在标盘上的偏移不同调节平衡螺母或加减砝码，再起动，再观察，如此反复直到调平为止。有时，由于部分天平磨损比较严重，同学们在实验中还会遇到天平调不平衡的问题，此时，教师就可以启发学生，是不是可以想出一个办法使天平平衡？学生经过思考，想到可以加砝码先使天平平衡，计算时再折算质量，不失为一个好方法。学生的实验技能提高了，学习兴趣大大提高，同时也培养了他们独立思考和创新实践的能力。

　　综上所述，大学物理实验作为一门基础性的实践课程，它在锻炼学生的实验技能，启发和培养学生科学的思维方法和创新能力，激发学生的科学研究兴趣，提高学生科学素养等方面是其他课程无法替代的，并将日益显示其重要性。

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