在高中物理教學中如何培養學生創新能力

　　學科核心素養是學生必須具備的正確價值觀、必備品格和關鍵能力的體現，因此，在高中物理教學中培養學生的關鍵能力成為必然要求。下面是小編整理的在高中物理教學中如何培養學生創新能力，希望能夠幫助到大家。

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　　“創新是一個民族的靈魂”，在知識經濟的社會中人的最重要的素質是創新能力。所以在物理教學中培養學生的創新能力是實施素質教育的重要內容。而物理學從本質上說是一門實驗科學，物理規律的發現和物理理論的建立都必須以嚴格的物理實驗為基礎，并受到實驗的檢驗。因此在物理教學中，尤其是在實驗教學中，注意不斷激勵學生通過觀察、比較、實驗、歸納、類比等探索手段提出種種假設和猜想發展他們的.創新意識就顯的尤為重要。

　　在中學物理實驗教學中應如何培養學生的創新能力呢？

　　一、變演示實驗為探索性實驗，培養學生的創新能力

　　在以前，課堂演示實驗一般以教師為主體，學生僅僅是旁觀者，沒有直接參與，不利于其創新能力的培養。將演示實驗改為探索性實驗，讓學生充分的動腦、動手、動口，發揮學生的主體作用，從而有利于學生創造性思維的激發。

　　二、采用多種實驗方法，活躍學生思維。

　　對于學生分組實驗，我們在幫助學生掌握實驗原理的基礎上，允許學生用不同的器材、不同的實驗步驟進行實驗。在實驗中，學生需要在各種因素中進行取舍，對所得信息進行篩選。這就要求學生在即定目標的過程中，有全局觀點和善于妥協，在不同情況下善于應變，培養學生的應變能力，使學生分析抽象概括綜合表達能力都得到訓練和發展。

　　三、創設實驗問題，促進學生創新能力的發展

　　創新教學的構成要素是研究性、引導性、發現性、歸納性等有機的結合起來，這就要求教師在實驗中創造性的應用現代教學方法和教學手段，將多種教學方法進行優化組合，用“創造性的教”為學生“創造性的學”創造環境和條件 。因此除了演示實驗和分組實驗之外，在學生的模型制作、游戲、調查小實驗活動中，也可以發展創造活動，鼓勵學生創造。

　　四、保持積極態度，主動探索研究

　　積極一點，你就領先一步，領先一步，你就領先了一個時代。學習不是一蹴而就的，需要堅強的毅力和積極的心態，否則，只能是半途而廢，無功而返。在物理實驗學習過程中必須注意以下幾點：

　　1、分析研究學生分組實驗中發生的異�，F象。

　　2、注意觀察老師的演示實驗。

　　3、做好課外小實驗。

　　4、留心分析日常生活中的物理現象。

　　通過物理實驗，不但要達到教材對每一個實驗提出的實驗目的，進行常規的驗證性的實驗教育；還要培養學生的科學實驗素養，理論聯系實際和實事求是的科學作風，嚴肅認真一絲不茍的科學態度；更重要的是通過對分組實驗、課堂演示實驗、課外小實驗以及日常生活中物理現象的嚴密觀察和勤于思考，培養學生主動研究的探索精神和創造性的發現、思考和解決新的實際問題的能力。

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　　一、初中物理實驗教學存在的問題

　�。�1）部分學生對實驗學習不夠重視。

　　有很多原因導致學生對物理實驗持有這樣的態度，首先，由于實驗測試不參與中考的成績，學生滿不在乎;另外，有些學生根本就不好好做實驗，每次在實驗室只是隨意擺弄一下實驗器材，還有些同學已經在外面提前學過這些知識，為了顯示自己的本事，搶在別人前面胡編亂造一些數據等，這樣的做法根本不能鍛煉他們的實驗操作能力及觀察能力。還有部分學生認為試卷上的實驗試題只需考前多把實驗復習背背就行了，因而實驗課上經常做其它的事情，甚至隨意缺課。要想展幵物理實驗教學，就得努力改變學生的這種思想觀念。

　�。�2）初中物理實驗教學模式單一。

　　在實驗教學模式上，對于演示實驗，通常是教師做，學生看或聽，偶爾也有讓一兩位同學幫忙一起完成實驗;對于分組實驗，老師一般會提前將實驗的原理先講一遍，有時甚至會直接將實驗步驟告訴學生，學生就按部就班的做實驗，在整個實驗過程中，學生沒有經過積極充分的思考而只是被動的進行簡單操作，這樣就限制了學生思維的發展，使他們失去了主動創新精神。這和新課程標準不相符，現在要求應該以探究性實驗為主，這樣做的目的是為了增加學生的動手機會，體會科學探究的過程，培養他們的創新能力。但是，實際效果卻差強人意。原因主要有:首先，物理課程安排的課時少了，而學習的任務又比較重。初中物理包含的知識點本來就較多，為了學生能在中考中取得較好的成績，使學生花更多的時間在試題上，而花在實驗探究上的時間就越來越少。其次，中考試卷中出現實驗技能等相關的試題比例較小，即使不做實驗，考試也能夠得高分。

　　（3）初中物理實驗設備陳舊，實驗教學資源匱乏。

　　據調查了解到，部分條件相對好的中學，組織開展實驗的硬件設施基本符合教學的要求，但目前的實驗儀器和物理實驗器材已經不能滿足新教材中實驗探究的新要求，有些儀器的損壞程度較大，由于經費有限，這就必然減少了學生親自動手做實驗的機會。更不用說在一些貧窮的落后地區，這方面問題則更為嚴重，很多學校甚至都從未開設過學生實驗課，即使有些學校開設了實驗課，由于儀器不足，只能7-8人組成一組，大部分的學生是沒有動手機會的。

　　二、解決初中物理實驗教學中存在問題的對策

　�。�1）著力提高初中物理教師重視實驗的意識，不斷提高教師的實驗技能。

　　首先，學校應該不斷改善物理實驗條件，多購進一些實驗設備，為學生配置更加齊全的實驗設備，并且將實驗課程融合到教師的教學過程中，從而充分調動教師上實驗課的積極性；其次，學校還應該不定期地安排物理教師進行業務技能培訓，不斷提高教師的教學綜合素質。要求物理教師多安排學生進行實驗，著力提高物理教師自身的實驗技能和教學意識。

　�。�2）增加學生動手實踐的機會，重視演示實驗效果。

　　首先，在物理實驗的`教學過程中，教師應該給學生多創造一些動手實踐的機會，讓學生能夠從實踐中總結出物理實驗結果，把學習的主動權交給學生，提升學生在物理實驗中的主動性，讓學生能夠主動去分析問題，然后提出解決問題的策略；其次，在教學過程中，教師必須要明確物理實驗教學的指導思想，明確實驗教學目標，創新物理實驗，以此來激發學生動手實驗的興趣，從而讓學生主動參與到物理實驗的教學過程中。這樣便能夠讓學生的設計實驗、操作實驗得到顯著的提高。

　�。�3）創新實驗教學方法，促使學生養成良好的實驗習慣。

　　在物理實驗的教學過程中，教師應該不斷總結實驗教學方法，將習題練習方法轉變為探究性的實踐方法，把演示性的實驗轉變為邊講解邊實驗的方法，盡量將物理實驗的教學內容與學生的實際生活聯系起來。總之，在物理實驗教學過程中，教師必須以教學的實驗內容為基礎，尊重科學，讓學生能夠在學習中養成良好的學習習慣，能夠在動手實驗過程中養成解決物理問題的能力。規范學生的學習習慣，讓學生能夠在實驗教學過程中認真觀察實驗過程中，學會安裝實驗裝置，學會調試實驗裝置，并且在實驗之后將實驗的整個過程和實驗結果詳細地記錄下來。

　�。�4）師生自制實驗器材，降低成本。

　　現階段，我國很多學校都存在經費不足，實驗教學儀器短缺或破舊等問題。為了滿足實驗教學的需要，師生可以一起動手，自制器材;也可以身邊的物體作為物理實驗器材，這樣會大大降低了實驗器材的采購費用。

　　三、總結

　　綜上所述，物理實驗教學非常重要，因此，教師應該不斷提高自身的專業素質和實驗技能，多為學生創造一些動手實踐的機會，從而提高物理實驗教學的有效性。

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　　一、采用布魯納發現法教學，改變灌輸式傳統教學模式

　　目前，大學物理教學中許多老師只是單一地講授教材中的概念、定律和定理，這樣做僅是積累了學生的知識，不利于他們思維能力的訓練。而發現法教學是以掌握學科的基本結構為內容，把學科的基本概念、原理及特有的研究方法納入教材，并圍繞學習課題準備好假設、驗證用的資料及實驗，老師為指導，學生為主體，探究物理概念的形成過程、物理定律怎樣被發現、物理定理怎樣推導出來、它們的物理意義等問題，并從中學習物理學家們的創新思維，從而拓寬思路，達到培養創新能力的目的。例如在學習帶電粒子在磁場的運動時，首先通過介紹一則關于回旋加速器的新聞報道創設問題情境，激發學生探索帶電粒子在磁場中的運動規律的欲望。然后引導學生把復雜問題簡單化，從帶電粒子速度和磁場正好平行和垂直兩種特殊情況出發，分析速度方向和磁場方向夾任意角的帶電粒子運動就是兩個分運動的合成。學生通過思考和討論就能自行發現在均勻磁場中的一般運動規律。

　　二、通過介紹物理學史培養學生的創新思維

　　物理學史其實就是一部創新史，在教學過程中，教師靈活穿插物理學史中一些典型的創新事例，提煉和整理后介紹給學生，通過學習物理學家們發現和提出問題的過程，可以培養學生的質疑精神和提出創新性問題的能力。同時，在分析問題和解決問題的過程中注意體現物理學家們的科學分析方法和思維方法，這有助于提高學生的思維能力和掌握科學方法。例如在學習波動光學時，介紹物理學發展史上關于光究竟是粒子還是波的跨世紀大爭論，科學家們的創新精神和對科學真理的執著追求極大地感染了學生；關于光的本質的思辯過程也對學生科學思維方式形成產生深遠影響。

　　三、考核方法多元化

　　對傳統考核方式進行改革。學生成績改為由幾個部分組成：平時作業、創新報告、小論文、課堂討論和期末考試。其中把創新報告、小論文加分加入到學生成績中是對創新教育和教學改革的一個保證。并鼓勵學生在課堂上對教師所授的內容進行質疑、提問，并引導大家展開討論，取得了良好的教學效果。教學過程中同學們經常主動向教師提出對一些問題解決方案的新看法；[4]對同一道題提出不同解法，有些解法常具有創新性（經查文獻，未見該解法的報道）。通過一題多解一題巧解能很好地把學生的發散思維和聚斂思維結合起來，[5]是獲得頓悟和靈感的有效手段，能有效克服學生定向思維的影響，從而發展學生的創新思維能力。在教學實踐中，對學生提交的小論文盡量給予肯定和評價，根據價值和水平給予不同程度的加分。適度引入激勵機制，鼓勵創新，激發學生課堂參與意識和創新欲望，使得課堂教學更加精彩。

　　四、實行小班教學模式，搭建課程網站，提供培養創新人才的良好平臺

　　現在大學物理的教學班普遍達到上百人，相比而言小班教學模式更利于每個學生充分主動地參與到教學活動中來。[6]教學活動中教師鼓勵學生提出創新想法，展開課堂討論，并及時給予評價。由于課堂時間有限，通過建立大學物理精品課程網站實現師生交流的課后延續，有教學大綱、授課錄像、互動教學、課件與教案，創新平臺等欄目，為培養創新人才的搭建良好平臺。

　　五、充分發揮物理實驗對創新能力培養的積極作用

　　物理學是一門實驗科學，當中的許多原理和結論都來自實驗結果，更為重要的是，實驗充分體現了人類社會的.創新發展過程和創新成果，對學生創新能力的培養起著積極重要的作用。但是目前大多數高校物理實驗仍以驗證性實驗為主。2013年已逐步實現了物理實驗設計、教學方式以及時間上的全面開放，學生可以依據在學習中或日常生活中遇到的實際問題結合所學的知識，查閱相關資料，自行設計實驗方案，安排實驗步驟，選擇實驗儀器，分析解決實驗中遇到問題，教師只是從旁適當引導和啟發。這樣的開放性實驗，激發了學生學習的積極性和主動性，培養他們發現問題、解決問題的能力，更重要的是對學生創新能力的培養、創新素養的形成也發揮了積極作用。在設計及實施實驗的過程中，學生要查閱大量的資料，比較若干不同的方案，自己動腦設計出符合實驗邏輯和物理原理的操作步驟等，將真正體會到創新的樂趣。

　　六、將物理學前沿問題和物理基礎知識相結合

　　大學物理在啟發學生創新、培養學生創新思維、塑造學生分析和解決問題能力方面有著不可磨滅的作用。但是筆者發現，絕大多數院校的大學物理教材都是沿用傳統物理學教材的知識體系，力熱光電以及原子核物理是主要章節的內容，近代物理和物理前沿相關內容是少之又少，即便出現也是一句話帶過。因此，這些內容會讓學生覺得物理和現實生活脫節，從而喪失學習物理學的興趣，更談不上創新性的培養。但是，往往當教師在課堂或者學術講座上，講述一些類似黑洞、百慕大、航天飛機、納米技術、磁懸浮高速列車等前沿問題的時候，學生是聽得最認真并且反饋是最好的。有許多同學在聽講完畢還會追著筆者表示想深入了解更多相關知識，并有自己的想法與筆者探討。這些也從反饋的角度再次印證了在大學物理教學中，將物理學前沿問題和物理基礎知識相結合的重要性以及它對學生學習過程中產生的深遠影響。

　　因此，在大學物理教學過程中不能一味追求講述完成課本內容就好，應該與時俱進地添加部分當下或者近年來物理學前沿發生和發現的一些重大事件、科研成果和未解之謎，可以從很大程度上激發學生學習和創新的興趣和熱情。創新教育勢在必行，創新精神和創新素養的培養應該是高校學科教育最重要的任務之一。大學物理作為全國大部分院校都要開設的一門基礎公共課，具有廣泛性和普遍性。本文提出的在大學物理教學中培養學生創新能力的改革思路和方法切實可行，許多兄弟學校同行、本校后續課程老師和廣大學生對筆者進行的教學改革和實踐也給予了充分的肯定，可見這項改革具有較強的現實意義和良好的應用前景。

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　　1、實驗原理與學生創新能力的培養

　　物理學是一門實驗學科，物理定律和理論的建立離不開大量實驗，比如從伽俐略的斜面上小球滑下實驗到牛頓運動三定律，從法拉第的電磁感應實驗到麥克斯韋電磁理論的創立，都是從反復實驗中觀察，分析，歸納和總結出來的，反過來，一個理論的正確與否最終也需要實驗來檢驗。那么，我們怎么樣設計一個實驗？為什么這么做？這就是實驗原理，學生首先需要理解。例如，牛頓環和邁克爾遜干涉兩個實驗，從干涉圖樣來看，極其相似，很多同學便混淆不清了，什么原因呢？就是因為他們沒有掌握實驗的原理，不明白牛頓環是等厚干涉，而邁克爾遜干涉是等傾干涉，通過教師分別講解牛頓環和邁克爾遜干涉的實驗原理之后，同學們再回到實驗中重新認識兩種實驗現象，比較它們之間的異同，從而可以加深他們對等厚干涉和等傾干涉的認識，提高他們理論聯系實際的能力，強化他們學以致用的思想觀念，培養他們的創新意識。

　　2、實驗方法的選擇與學生創新能力的培養

　　大學物理實驗中有直讀法、比較法、模擬法、放大法、轉換變量法、平衡法和干涉法七大類[6]，這些方法中都蘊含著一定的物理模型，是非常好的思維訓練素材。課堂上，教師除了講授原理，從原理中提煉出測量方法，并作詳細講解才是更重要的。例如，在“用拉伸法測金屬絲的彈性模量”實驗中，重點是介紹金屬絲在砝碼作用下產生的微小伸長量的測量方法，對于數量級達10—4m的長度，用一般測長工具直接測量行不通，怎么辦？老師提出一種新的測量方法——光放大法。它是利用在砝碼作用下金屬絲產生的微小長度變化，來帶動光杠桿轉過微小角度，然后經過望遠鏡將此角度的變化轉變為反射光線角度的變化，進而轉化成標尺上較大的讀數變化，這樣，就把不易測量的微小伸長量轉換成了用一般方法可測量的量。通過對光放大測量方法的理解，學生的學習興趣會大大增加，前人巧妙的構思和無窮的智慧打動了他們，激勵他們去勇于探索和開拓創新。

　　3、實驗儀器的'使用與學生創新能力的培養

　　大學物理實驗中，對長度、質量、電流、電壓等基本物理量的測量是最基本的實驗，學生使用什么實驗儀器進行測量才能最準確，是問題所在。近年來，一些高校實行開放式實驗教學[7]，取得了較好的教學效果。例如，測量測狹縫寬度時，有米尺、游標卡尺、螺旋測微器和讀數顯微鏡四種儀器讓學生選擇，哪一個更加合適？需要學生對四種測量工具進行比較，探討不同測量工具的準確度，分析出測量數據位數與測量工具的精確度等級之間的關系。認真篩選之后，最終選擇了用讀數顯微鏡去測量，通過這個實驗的訓練，學生對讀數顯微鏡的結構、測微原理和如何提高其測量精度都有了正確的認識，明白了測量數據不是一個簡單的測量結果，而是包含有很多信息，如所使用儀器的精確度、測量結果的準確性等，從而能夠做到正確讀數和正確測量，整個過程對他們的動手能力、判斷是非的能力和創新思維的能力無疑是一個很好的鍛煉。

　　4、實驗操作與學生創新能力的培養

　　物理實驗對物理量的測量都是先觀察和判斷目標，再對儀器進行調整，然后讀數，因此，實驗者判斷的準確程度以及操作技能的高低都會直接影響測量結果的可靠性。在固體密度的實驗中，測量質量要用到物理天平，物理天平我們中學就已經使用過，但是有的同學操作仍然不規范，在起動的狀態下調節平衡螺母或加減砝碼，導致橫梁落下，儀器受到損壞，課堂上，教師應該關注學生的操作過程，給予及時糾正。調節時，首先轉動制動旋鈕起動天平，由指針觀察橫梁是否平衡，隨即止動，根據指針在標盤上的偏移不同調節平衡螺母或加減砝碼，再起動，再觀察，如此反復直到調平為止。有時，由于部分天平磨損比較嚴重，同學們在實驗中還會遇到天平調不平衡的問題，此時，教師就可以啟發學生，是不是可以想出一個辦法使天平平衡？學生經過思考，想到可以加砝碼先使天平平衡，計算時再折算質量，不失為一個好方法。學生的實驗技能提高了，學習興趣大大提高，同時也培養了他們獨立思考和創新實踐的能力。

　　綜上所述，大學物理實驗作為一門基礎性的實踐課程，它在鍛煉學生的實驗技能，啟發和培養學生科學的思維方法和創新能力，激發學生的科學研究興趣，提高學生科學素養等方面是其他課程無法替代的，并將日益顯示其重要性。

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