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20世纪80年代末，备受世界瞩目的《美国2061计划》指出：“在下一个人类历史发展的阶段，人类的生存环境和生存条件将发生迅速的变化。科学、数学和技术是变化的中心。它们引起变化，塑造变化，并对变化做出反应。所以，科学、数学和技术将成为教育今日儿童面对明日世界的基础。”它使人们对教育所依存的社会和环境的变化及其内在原因作出重新审视，基础教育中技术的价值和意义已经昭然若揭，正如一些专家所指出的“没有技术教育内容的普通教育不可能是真正的现代教育”，“没有技术教育的现代化，就不可能有教育的现代化”。技术设计是技术的基础内容，是技术发展的关键，是动手与动脑相结合、培养学生创新精神和实践能力的良好载体。因此，中学物理实验教学中，教师要重视培养学生的实验探究能力和创新精神。把学生培养成为适应新世纪要求的有用人才。
一、创设发散性实验情境，培养学生的实验设计能力和创新意识
现代的普里高津的消耗结构理论认为：系统要进化，要从无序到有序，必要的条件是系统必须进行开放，同时系统必须远离平衡状态。系统只有开放才能与外界(环境)发生物质、能量和信息的交换，才有可能获得进化；一个开放系统只有远离平衡状态。才能有非线性的规律所支配，才能形成新的稳定的有序结构，产生新质。消耗结构理论同样适用于学生的设计能力培养，思维系统要创新，思维必须发散、远离平衡状态。中学物理发散性实验问题的特点是：(1)给定某些实验仪器或电路图，根据题中的实验目的要求，要求学生运用多种实验设计方法来进行理论设计解答实验问题；(2)给定部分实验仪器或实验器材自选，要求学生根据实验目的运用不同的实验理论和实验方法设计完成多个实验方案。发散性实验问题是一类很新颖的开放性实验问题，创设发散性实验方案，使实验问题答案多样化。给学生提供了更为广阔的空间，它能让学生在思维发散、开放的空间中进行探索，有利于培养学生的设计能力。在教学中，应有意识地安排这方面的训练。例如“判定感应电流方向的楞次定律”的教学，可在前节课留给学生一道作业题：如何用实验的方法判定线圈中感应电流方向?请每位同学设计一或两个实验方案。上课时让学生按照自己设计的方案进行实验，要求同学边观察实验现象、边思考，发现问题及时提问并做好记录。引导学生根据实验记录加以分析、归纳和总结，从中得出感应电流的磁场总是要阻碍原来磁场的变化的结论。然后对全班同学的实验方案进行小结，让学生知道完成本问题的研究方法有多种多样。既可以将条形磁铁插入、拔出线圈，也可以用电磁铁代替条形磁铁或将电磁铁放在线圈中，改变通电螺线管电流的大小来实验都能归纳得出不同情况下的电磁感应现象所产生的感应电流的磁场，总要阻碍原来磁场的变化的结论，即楞次定律。并对表现比较突出的同学表扬，激发学生的好胜心，形成在学习上拼搏的良好氛围，同时加强了设计能力的锻练，又培养了学生的求异思维和创造精神，收到良好的教学成效。
不同的物理实验有不同的设计思想和方法。它们都来源于实验目的、原理，物理实验不是单纯地记录事实或重现事实，而是按照预先的设想，对自然的进程加以必要的控制和改变，然后进行观察和测量，以期发现隐含在这些过程中的规律，证明某种猜想、假设或测出有关的物理量。探究实验原理，可使学生学习科学方法。学会根据实验目的设计实验。例如：电源电动势和内电阻的测量。提供待测电池组、电流表、电压表、滑动变阻器、已知电阻值的定值电阻器R1、R2、单刀开关、单刀双掷开关、导线等，要求学生在弄清楚实验目的和各元件的作用后。确定实验原理的情况下，设计出两个测量电源电动势和内电阻的方案。学生若能在中学时期常训练和经历实验的实践，不但能加深对有关知识的理解。而且可以培养学生的设计能力和创新能力。
二、就地取材，培养学生选择实验器材的能力和创新意识
物理实验课是培养学生实验能力的主要途径。但长期以来。在实验课教学中普遍存在实验器材不足，以及偏重实验的操作和动手能力。忽视对实验目的、原理的理解和技术设计能力的培养；强调按“本本”做实验，忽视独立探索能力和创新意识的培养。实验教学与技术设计能力培养脱钩，导致不能利用实验来激发学生的学习兴趣。感受学习的成就感。
初中物理多数实验是定性的，有些定量的实验精确要求也不高。因此，大部分初中物理随堂实验的实验器材一般较为简易，取材比较方便，许多都可以自制。例如，《平面镜》一节的教学中，没有大的玻璃板，可以用小平面镜来代替，没有蜡烛，可以用钉子代替；研究“压力的作用效果跟哪些因素有关”的实验，可以用钉子、木块制成实验小桌和海绵，也可用一端平的另一端削尖的铅笔、同学的食指或用气球、文具盒等；只要我们在教学中，提前一节课布置下节课小制作项目和要求，让一个学生或几个学生一起自行设计、制作、测试。不但可以解决实验器材短缺的问题，同时更关键的能够煅炼学生的技术设计、选材、动手创造、发现问题、解决问题等方面的能力，培养学生的生存能力、创造力、交流合作与团队精神。
三、改进实验装置。培养学生批判性思维和创新精神
课本上有些演示实验和学生实验，在原理、方法、装置等方面尚存在着某种缺陷或不足，这就要求教师在物理教学过程中，要有意识地引导学生通过不同途径和方法去加以改进与完善。以培养学生的批判性思维和创新精神。
例如：高一年物理验证“力的平行四边形定则”实验中，学生在实验操作时容易因木板的滑动、双手的晃动、结点位置的改变等因素造成较大误差。因此，在分组实验教学时，可启发和引导学生对实验装置作如下改进：
1、在方木板的上端安装一块L形挡板。学生实验时把L形挡板挂扣在实验桌的前边缘。就可将方木板方便地固定在实验桌上，从而有效地防止学生在使用弹簧秤拉橡皮条时所引起的方木板的滑动。
2、在方木板的下端钻几个直径约4.5mm左右的小孔，给每个实验小组各两枚直径约为4mm的小铁钉。实验操作时，将两支弹簧秤的挂钩分别钩住系在橡皮条上的两个细绳套，再将两支弹簧秤的拉环分别套在两枚小铁钉上，互成角度地将橡皮条拉伸到一定位置，然后将小铁钉插在相应的小孔中，这样就将两支弹簧秤的位置完全固定，通过调整弹簧秤的拉环在小铁钉上的高度就能保证使弹簧秤的轴、细线、橡皮条三者在同一平面上，且跟方木板的板面平行贴近，在准确地记下橡皮条结点“0”的位置后，描两条细线的方向、读取弹簧秤的示数的过程中橡皮条结点“0”的位置就不再会改变，这样按选定的标度作出的两个分力F1、F2的大小和方向就相当的精确，从而大大提高了实验的准确率，减少实验的误差。
总之，在物理教学过程中，实验这一教学手段，不仅是一种技术手段，更是“教师引导和学生自我探索相结合”的全新教学模式的载体。它有利于调动学生的学习兴趣和积极性、帮助学生理解和掌握知识：有利于培养学生锲而不舍的科学探索精神、激发学生的创新思维：有利于学生更好地掌握学习和研究物理问题的思想方法、培养学生的技术设计与创新能力。因此，教师要通过各种不同的途径和方法，去创新物理实验教学。以培养学生的实验探究能力和创新精神，把学生培养成为适应新世纪要求的有用人才。
一、创设发散性实验情境，培养学生的实验设计能力和创新意识
现代的普里高津的消耗结构理论认为：系统要进化，要从无序到有序，必要的条件是系统必须进行开放，同时系统必须远离平衡状态。系统只有开放才能与外界(环境)发生物质、能量和信息的交换，才有可能获得进化；一个开放系统只有远离平衡状态。才能有非线性的规律所支配，才能形成新的稳定的有序结构，产生新质。消耗结构理论同样适用于学生的设计能力培养，思维系统要创新，思维必须发散、远离平衡状态。中学物理发散性实验问题的特点是：(1)给定某些实验仪器或电路图，根据题中的实验目的要求，要求学生运用多种实验设计方法来进行理论设计解答实验问题；(2)给定部分实验仪器或实验器材自选，要求学生根据实验目的运用不同的实验理论和实验方法设计完成多个实验方案。发散性实验问题是一类很新颖的开放性实验问题，创设发散性实验方案，使实验问题答案多样化。给学生提供了更为广阔的空间，它能让学生在思维发散、开放的空间中进行探索，有利于培养学生的设计能力。在教学中，应有意识地安排这方面的训练。例如“判定感应电流方向的楞次定律”的教学，可在前节课留给学生一道作业题：如何用实验的方法判定线圈中感应电流方向?请每位同学设计一或两个实验方案。上课时让学生按照自己设计的方案进行实验，要求同学边观察实验现象、边思考，发现问题及时提问并做好记录。引导学生根据实验记录加以分析、归纳和总结，从中得出感应电流的磁场总是要阻碍原来磁场的变化的结论。然后对全班同学的实验方案进行小结，让学生知道完成本问题的研究方法有多种多样。既可以将条形磁铁插入、拔出线圈，也可以用电磁铁代替条形磁铁或将电磁铁放在线圈中，改变通电螺线管电流的大小来实验都能归纳得出不同情况下的电磁感应现象所产生的感应电流的磁场，总要阻碍原来磁场的变化的结论，即楞次定律。并对表现比较突出的同学表扬，激发学生的好胜心，形成在学习上拼搏的良好氛围，同时加强了设计能力的锻练，又培养了学生的求异思维和创造精神，收到良好的教学成效。
不同的物理实验有不同的设计思想和方法。它们都来源于实验目的、原理，物理实验不是单纯地记录事实或重现事实，而是按照预先的设想，对自然的进程加以必要的控制和改变，然后进行观察和测量，以期发现隐含在这些过程中的规律，证明某种猜想、假设或测出有关的物理量。探究实验原理，可使学生学习科学方法。学会根据实验目的设计实验。例如：电源电动势和内电阻的测量。提供待测电池组、电流表、电压表、滑动变阻器、已知电阻值的定值电阻器R1、R2、单刀开关、单刀双掷开关、导线等，要求学生在弄清楚实验目的和各元件的作用后。确定实验原理的情况下，设计出两个测量电源电动势和内电阻的方案。学生若能在中学时期常训练和经历实验的实践，不但能加深对有关知识的理解。而且可以培养学生的设计能力和创新能力。
二、就地取材，培养学生选择实验器材的能力和创新意识
物理实验课是培养学生实验能力的主要途径。但长期以来。在实验课教学中普遍存在实验器材不足，以及偏重实验的操作和动手能力。忽视对实验目的、原理的理解和技术设计能力的培养；强调按“本本”做实验，忽视独立探索能力和创新意识的培养。实验教学与技术设计能力培养脱钩，导致不能利用实验来激发学生的学习兴趣。感受学习的成就感。
初中物理多数实验是定性的，有些定量的实验精确要求也不高。因此，大部分初中物理随堂实验的实验器材一般较为简易，取材比较方便，许多都可以自制。例如，《平面镜》一节的教学中，没有大的玻璃板，可以用小平面镜来代替，没有蜡烛，可以用钉子代替；研究“压力的作用效果跟哪些因素有关”的实验，可以用钉子、木块制成实验小桌和海绵，也可用一端平的另一端削尖的铅笔、同学的食指或用气球、文具盒等；只要我们在教学中，提前一节课布置下节课小制作项目和要求，让一个学生或几个学生一起自行设计、制作、测试。不但可以解决实验器材短缺的问题，同时更关键的能够煅炼学生的技术设计、选材、动手创造、发现问题、解决问题等方面的能力，培养学生的生存能力、创造力、交流合作与团队精神。
三、改进实验装置。培养学生批判性思维和创新精神
课本上有些演示实验和学生实验，在原理、方法、装置等方面尚存在着某种缺陷或不足，这就要求教师在物理教学过程中，要有意识地引导学生通过不同途径和方法去加以改进与完善。以培养学生的批判性思维和创新精神。
例如：高一年物理验证“力的平行四边形定则”实验中，学生在实验操作时容易因木板的滑动、双手的晃动、结点位置的改变等因素造成较大误差。因此，在分组实验教学时，可启发和引导学生对实验装置作如下改进：
1、在方木板的上端安装一块L形挡板。学生实验时把L形挡板挂扣在实验桌的前边缘。就可将方木板方便地固定在实验桌上，从而有效地防止学生在使用弹簧秤拉橡皮条时所引起的方木板的滑动。
2、在方木板的下端钻几个直径约4.5mm左右的小孔，给每个实验小组各两枚直径约为4mm的小铁钉。实验操作时，将两支弹簧秤的挂钩分别钩住系在橡皮条上的两个细绳套，再将两支弹簧秤的拉环分别套在两枚小铁钉上，互成角度地将橡皮条拉伸到一定位置，然后将小铁钉插在相应的小孔中，这样就将两支弹簧秤的位置完全固定，通过调整弹簧秤的拉环在小铁钉上的高度就能保证使弹簧秤的轴、细线、橡皮条三者在同一平面上，且跟方木板的板面平行贴近，在准确地记下橡皮条结点“0”的位置后，描两条细线的方向、读取弹簧秤的示数的过程中橡皮条结点“0”的位置就不再会改变，这样按选定的标度作出的两个分力F1、F2的大小和方向就相当的精确，从而大大提高了实验的准确率，减少实验的误差。
总之，在物理教学过程中，实验这一教学手段，不仅是一种技术手段，更是“教师引导和学生自我探索相结合”的全新教学模式的载体。它有利于调动学生的学习兴趣和积极性、帮助学生理解和掌握知识：有利于培养学生锲而不舍的科学探索精神、激发学生的创新思维：有利于学生更好地掌握学习和研究物理问题的思想方法、培养学生的技术设计与创新能力。因此，教师要通过各种不同的途径和方法，去创新物理实验教学。以培养学生的实验探究能力和创新精神，把学生培养成为适应新世纪要求的有用人才。