高中物理实验教学中创新实践能力的培养策略研究

引言

传统物理实验教学常陷入“重验证轻探究、重操作轻思维”的困境，学生往往机械重复教材步骤，缺乏对实验原理的深度思考与改进动力。高中物理教材在实验设计上强化了“科学探究”要素，如《分子动理论》中油膜法估测分子大小的实验，不仅要求学生掌握基本操作，更通过“如何减小实验误差”的追问引导学生思考测量方法的优化。这种转变要求教师重新定位实验教学的功能——从知识验证的“附属品”升级为创新实践的“主阵地”。本文基于教材特点，结合电磁感应、动量守恒等典型实验案例，探索创新实践能力的培养路径。

一、问题导向实验设计，从“按图索骥”到“自主探究”

高中物理教材在实验板块的编排上独具匠心，以问题链驱动实验设计，为培育学生创新实践能力搭建了优质平台。以选修第一册《验证动量守恒定律实验》为例，教材并未直接给出标准化实验装置与步骤，而是抛出如何通过碰撞现象验证动量守恒这一核心问题，犹如为学生打开一扇探索之门，激发其主动思考。

高中物理教研组抓住这一契机，引导学生对气垫导轨、斜槽小球、光电门三种实验方案展开深度剖析。气垫导轨虽能通过形成气垫层极大减小摩擦力，让滑块运动更接近理想状态，但调平操作极为精细，稍有偏差便会影响实验结果；斜槽小球实验装置简单，学生易于上手操作，然而小球落点测量受人为因素影响较大，误差难以避免；光电门凭借高精度传感器可精准测量滑块通过时间，进而算出速度，但设备购置成本较高，对学校实验资源有一定要求。

在充分对比后，学生以小组为单位展开讨论，权衡利弊后选择气垫导轨与光电门组合方案，并自主设计双滑块弹性碰撞实验。他们通过改变滑块质量比，观察碰撞前后动量变化，验证动量守恒定律的普适性。整个过程中，学生从被动接受教材指令转变为主动设计实验，在方案比较中不仅牢记动量守恒的数学表达式，更深刻领悟控制变量、误差分析等科学方法，完成从知识记忆到思维建模的关键跨越，为创新实践能力的发展奠定坚实基础。

二、虚拟仿真技术融合，突破现实条件的限制

在高中物理实验教学中，实验资源不足始终是制约创新实践有效开展的一大瓶颈。以高中物理教材里《电磁感应现象》实验为例，教材虽配备了线圈、磁铁等基础实验器材，可学生却难以凭借这些器材直观洞察磁通量变化率对感应电流产生的具体影响。磁通量变化率这一抽象概念，在传统实验操作里，学生只能通过电流表指针的微弱摆动来间接感知，对于其动态变化过程和内在规律缺乏清晰认知。

学校敏锐捕捉到这一教学痛点，积极引入虚拟仿真平台。在该平台上，学生只需轻点鼠标拖动磁铁，就能随意改变磁铁运动速度，电流表指针的偏转角度随之实时变化，同时平台内置的数据采集功能会自动生成磁通量 - 时间图像。这种直观且动态的呈现方式，让学生对磁通量变化与感应电流的关系有了更深刻的理解。在虚拟实验过程中，学生意外发现当磁铁以不同角度插入线圈时，感应电流方向会发生改变。这一异常现象打破了他们原有的认知平衡，促使他们重新审视法拉第电磁感应定律的适用条件。

为了验证猜想，学生回到真实实验场景，将线圈改为双匝结构，通过改变磁铁插入方向，仔细观察两线圈中电流表的同步偏转情况，最终总结出感应电流方向与磁通量变化方向相关的规律。虚拟仿真技术不仅弥补了真实实验资源的不足，更拓展了实验边界，让学生能在安全的环境下尝试现实中难以实现的极端条件，激发其探索欲望，形成虚拟与真实实验的良性互动，有力推动了创新实践能力的培养。

三、跨学科项目式学习，从单一实验到系统实践

创新实践能力的进阶发展，迫切需要打破学科之间的固有壁垒，实现知识的融会贯通。高中物理教材在《分子动理论》章节精心设置的油膜法实验，便是一个典型的跨学科融合点。该实验不仅要求学生运用物理知识理解油膜形成原理以估算分子大小，还涉及化学领域中油酸分子结构的特性分析，以及数学方面几何图形面积的计算方法。这种多学科知识的交织，为跨学科项目式学习提供了绝佳契机。

学校以设计微型油膜法实验装置为项目主题，组织不同学科兴趣小组协同合作。物理组凭借专业知识，严谨计算油酸分子直径的理论值，为整个项目奠定理论基础；化学组深入研究油酸与酒精的混合比例，分析其对油膜形成和实验结果的影响，从化学角度优化实验条件；工程组则发挥创新才能，利用先进的 3D 打印技术，精心制作微型水槽和滴管，确保实验装置的精准性和实用性。在项目推进过程中，学生敏锐地发现传统油膜法存在油酸扩散不均匀的难题。面对这一挑战，他们积极思考，大胆引入微流控技术，设计出双通道同步滴注装置。通过双通道同时滴注，有效改善了油膜的分布状况。

这一跨学科项目式学习案例充分证明，它能将分散在各学科的碎片化知识整合为一个有机的实践体系。学生在解决实际问题的过程中，必须灵活协调不同学科的知识与方法，这种整合性思维正是创新实践能力的核心所在。同时，项目中的设计、制作、测试、改进循环，高度模拟了科研工作的完整流程，为学生未来投身科技创新活动积累了宝贵经验。

结束语

创新实践能力的培养是高中物理实验教学的时代使命。教材通过问题链设计、跨学科融合等编排理念，为实验教学改革提供了方向指引。教师需以“问题导向”重构实验情境，以“技术赋能”突破资源限制，以“跨学科整合”拓展实践边界，将实验课堂转化为创新思维的孵化场。当学生不再满足于验证教材结论，而是敢于质疑、善于改进、勇于创造时，物理实验教学的育人价值便真正得以实现。

参考文献

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[3] 朱炜 . 高中物理教学中培养学生的创新实践能力探究 [J]. 知识文库 ， 2020（14）：152-153.