高中物理教学中培养学生创新思维的实验探究活动设计

一、引言

创新思维是个体在解决问题过程中表现出的独特性、灵活性与突破性思维品质，其核心在于打破固有认知模式，构建新的认知联结。在高中物理学科中，实验探究作为理论联系实际的重要载体，不仅是知识验证的手段，更是学生创新思维生长的土壤。当前，高中物理实验教学仍存在 “照方抓药” 式的操作惯性，学生多在预设步骤中完成机械操作，思维的自主性与创造性受到限制。随着核心素养教育的推进，如何通过实验探究活动设计激活学生思维活力，成为物理教学改革的重要方向。

二、实施策略

培养学生创新思维的实验探究活动需构建完整的实践链条。从问题触发到思维迁移，各环节既独立承载特定目标，又通过逻辑递进形成育人合力，为学生提供沉浸式的创新实践体验。

（一）搭建开放式问题框架，引导多维思考方向

实验探究的起点应是具有张力的问题设计。教师需对教材实验进行 “去步骤化” 处理，保留核心探究主题，用模糊性问题替代明确指令，为学生预留思维拓展空间。以 “机械能转化” 相关实验为例，不直接设定 “探究动能与重力势能的转化关系”，而是提供单摆、斜面、不同材质的小球等器材，提出 “如何设计实验观察物体运动中能量的变化” 的开放性问题。组织学生分组讨论时，教师可通过 “这个方案需要测量哪些物理量”“实验装置的哪些部分可能影响结果” 等追问，引导学生完善思路。当学生提出 “用光电门测量小球在斜面上不同位置的速度” 和 “通过频闪照片分析单摆摆动过程” 两种差异较大的方案时，不急于评判优劣，而是引导对比两种方法的测量精度与操作难度。对于提出 “在水中进行实验观察阻力对能量的影响” 的非常规思路，可引导学生思考实验条件的控制方法。通过这种问题框架，学生能从不同角度切入探究主题，在发散思考中积累多元解决问题的经验。

（二）支持个性化方案构建，鼓励突破常规模式

在问题引导形成初步思路后，需为学生提供个性化方案落地的支持条件。教师可建立 “基础器材 + 拓展工具” 的资源库，除教材指定器材外，增设废旧材料、数字化测量工具等，满足不同方案的实施需求。在 “电路规律探究” 活动中，除电源、电阻等基础器材外，补充二极管、可变电容、导线连接器等元件，让学生根据对 “电流形成条件”的理解自主设计实验。某小组计划用二极管单向导电性验证电流方向，教师可协助准备不同型号的二极管并提示注意正向压降参数；另一小组想通过改变温度观察电阻变化，可提供加热装置并指导安全操作规范。方案实施中出现的问题是思维深化的契机，当学生发现 “串联电路各点电流测量值偏差超过预期” 时，引导其从电表内阻、接线柱接触电阻、电源稳定性等方面排查原因，鼓励通过更换测量工具、改进连接方式等方法优化方案。对于完全脱离教材路径的方案，只要符合基本物理原理，均给予试错机会，让学生在自主设计与实践中体会创新的价值。

（三）引导动态化过程调控，推动思维深度延伸

实验方案的实施过程不应是机械执行，而应是动态调整的思维过程。教师需建立 “观察 - 反馈 - 引导” 的互动机制，在学生操作时重点关注实验现象与预期的偏差，通过精准提问推动思维向深层发展。在“平抛运动探究” 实验中，当学生发现小球落点偏离计算位置时，引导其分析 “是否考虑了空气阻力”“抛出点高度测量是否准确”“轨道末端是否水平” 等因素。某小组通过多次实验发现，同一高度抛出的小球落点始终向左偏移，教师可提示检查轨道是否存在摩擦不平衡，促使学生自主设计 “在轨道不同位置放置润滑剂” 的验证方案。当实验数据出现异常波动时，引导学生绘制数据分布图，通过 “哪些数据点偏离趋势线”“可能的误差来源是什么” 等问题，培养数据解读能力。在这个过程中，学生需要不断将实验现象与物理原理相对照，在修正方案的同时深化对规律的理解，形成 “实践 - 反思 - 调整” 的思维闭环。

（四）促进成果交互深化，推动创新思维迁移

实验探究的价值需通过成果交流实现增值。组织多样化的展示活动，如实验报告墙、方案答辩会、现象演示会等，让学生全面呈现探究过程。在 “光的干涉” 实验成果展示中，某小组用激光笔与双缝制作简易干涉装置，另一小组则通过肥皂水膜观察自然光干涉现象，通过对比展示，学生能发现 “光源特性对干涉条纹的影响” 这一深层规律。教师可设计 “方案迁移” 环节，引导学生思考 “这个测量方法能否用于其他实验”“解决问题的思路对研究 XX 现象有何启发”。例如，从 “用图像法处理伏安特性曲线” 迁移出 “用坐标变换分析运动轨迹” 的思路，从 “控制变量法研究电阻影响因素” 延伸到 “探究加速度与多个变量关系” 的实验设计中。鼓励学生建立 “创新方法记录本”，记录不同实验中形成的独特思路，如 “用生活材料替代专业器材”“通过反向操作验证假设” 等，为后续探究活动提供思维素材。通过成果的碰撞与迁移，使创新思维从单次实验的偶然闪现，转化为稳定的思维品质。

三、结语

高中物理实验探究活动对创新思维的培养，本质上是为学生构建“试错 - 修正 - 突破” 的思维成长生态。当学生在开放式问题中学会提问，在个性化方案中学会创造，在动态调控中学会反思，在成果交流中学会迁移，创新便从教学目标转化为学生内在的思维方式。这不仅是物理学科育人价值的体现，更是为学生终身发展奠定应对未来挑战的核心能力。

参考文献

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[2] 濮建明 . 基于探究活动的中学生物理思维发展策略 [J]. 中学物理，2023（5）：18-22.

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