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物理实验是培养学生物理创新能力的最佳途径，演示实验对学生创新意识的培养和创新能力的训练起着至关重要的作用。如何使实验教学更有效地培养学生的创新能力呢？为了培养学生的创新能力，教师应对演示实验教学进行创新设计，发掘物理演示实验中巧妙的构思和方法，以实验为依托，拓宽其思路，挖掘其内涵，通过形式多样的实验活动来培养学生的创新能力。
一、增加演示实验的层面
中学生对事物的观察往往是表层、片面甚至是错误的，而物理规律的表现形式是多层次、多侧面的。教材中提供的往往是单层次、单侧面的实验内容，从培养学生创新能力的角度来看，教师有必要进行适当的拓展和补充，尽量让学生能多层面、全方位地去认识物理规律的全貌。
例如，为引证大气压强的存在做“水杯—纸片”的实验，很多教师简单地把厚纸片盖在装满水的杯口再倒过来，实验做完即了事，让学生目睹了一个“理所当然的事实”，“没有什么好想的”。重新设计这个实验教学时，可先由学生根据经验思考“厚纸片能否掉下来”，在观察的过程中先设疑，让学生带着问题，旨在引起学生对厚纸片与水杯的重点观察，然后分别演示水杯盛满水而杯口向下、向侧面，盛少量水、不盛水，在盛满水的水杯与厚纸片的接触处插入铁丝等多种条件下厚纸片变化的情形，进而引导学生对实验结果与条件关系的深层观察和全面观察，便能较好地培养、发展学生的创新能力。
二、发掘、设计演示实验
教材中有些原有的实验不能完全满足培养学生创新能力的需要，有些章节涉及的实验也很少。因此，教师应选择适当的时机增加演示实验，加强教学的直观性，使之有利于学生创新能力的培养。
例如，静摩擦力方向的判别是学生普遍感到的难点，其主要原因是学生日常生活中缺乏这方面的感性认识，难以想象两个相对静止而又有相对运动趋势的物体接触面间的情况。在教学中，可以取两只鞋刷，使刷毛相对地叠放在粗糙的台面上，水平推上面的一只鞋刷，可以看到上、下物体间刷毛形变的方向相反，由此可推想出上、下物体所受静摩擦力的情况。这样，就给学生提供了一个表象思维的模型，化抽象为形象，从而也可培养学生的创新能力。再例如，《单摆》一节，为了加深和强化学生对单摆模型的理解，可以自制四个实际的摆：一根较长的粗麻绳系一个小钢球；一根较长的橡皮筋系一个小钢球；一根较短的细线系一个大球（线长与球直径差不多）；一根较长的细线系一个小钢球，但悬点没固定。分别让四个摆摆动，由学生讨论后总结出单摆的要求：摆线“轻而长”，摆球“小而重”，悬点固定。
三、研究、改进演示实验
教材中有些演示实验的实验效果不是太好，教师可以组织学生一道参与对演示实验的改进。这样，不但能加深学生对知识的理解，而且可激发学生强烈的科学实践愿望并付诸行动，进而强化学生勇于进行科学探索和敢于改进前人科学实验方案的创新意识。
例如，《单摆》一节，为了做好单摆振动图像的演示实验，针对教材中的演示装置的缺点，如沙摆摆动时其重心会发生明显变化，纸板很难保证让其做匀速直线运动，等等，可进行如下改进：用金属铜制成内壁很厚、中空较小的小漏斗，漏斗嘴的尺寸以刚能漏下细沙为宜；将一个小型皮带传动装置中的皮带用透明的中央画有红色横轴的塑料薄膜带替换，利用2—3节干电池提供电源带动透明带匀速运动。在漏斗中装细沙，则漏斗摆动时不断漏出的细沙落在透明带上就记录了摆的运动情况，从而得到单摆的振动图像。整个演示过程可投影出来，效果很好。这样的实验改进后，无论是直观性、趣味性还是美感上，都比原来的教材上介绍的实验强得多，再加上让学生参与实验活动，可以很好地培养学生的创新能力。
为了使学生顺利接受和掌握单摆的周期公式，在课堂上做好演示实验非常重要。因为面对单摆许多学生往往会产生一些不正确的想法：振幅大了，周期也会增大；摆球质量大了，回复力也大，因而振动加快，周期将减小。这些模糊认识，只有通过实验才能予以纠正加深理解。教材上给出的单摆振动演示实验，除比较麻烦外，现象也不太明显，且不能研究周期与重力加速度的定性关系。由于所用时间长，故课堂气氛不很活跃。针对上述不足，可进行如下改进与创新：
器材准备：一根约1米长的细线；体积相等的实心钢球和实心铝球各一个（两球底部各焊接一根约2厘米长的轻细金属杆）；铁架台；光电计时器（由2个光电门和1个能显示时间的数字大屏幕显示器组成）；米尺1根；导线若干根；磁铁1块；电源插座1个。
器材组装：①将细线系好钢球，挂在铁架台上，使悬点固定，钢球下部轻细杆竖直向下，细线与钢球球心的总长度即摆长为1米；②将两个光电门分别与数字显示器连接好，将任一个光电门固定在钢球静止时其下部轻细杆的正下方，且使轻细杆的下端靠近光电门的底部但不接触，另一个光电门放在离单摆装置较远处。
实验原理：将数字显示器接通电源（220V交流电），并使它处于测周期的功能状态，此时显示为0.000秒（学生可直接观察到）；让摆球做小角度摆动，当摆球下部的轻细杆第一次通过其下端的光电门时，可以看到数字显示器屏幕上的数字发生变化，表明此刻开始计时，当轻细杆第三次通过光电门时，数字停止变化；学生可分析得出：该计时器记录的是单摆的一个周期且可精确到0.001秒；若用秒表计时做这个实验通常要记录30—50次全振动的时间再取平均值求出周期，而用该光电计时器计时，由于其精确度高，因而可只测五个周期再取平均值求周期（甚至只测一个周期）即可。
利用这套装置可以很方便地改变摆的振幅、摆球质量（换一个摆球即可）、摆长（可将摆长缩短至原长的四分之一）和摆球所在处的重力加速度（在光电门下方放上一块大的强磁铁，相当于其附近的重力加速度增大），学生观察实验后可发现：在摆角很小的情况下，单摆振动的周期跟振幅及摆球质量无关，与摆长有关（当摆长减为原长的四分之一时，周期变为原周期的二分之一），与当地的重力加速度有关（重力加速度越大，周期越小）。（控制变量法）
改进后的实验，现象非常直观、明显，成功的演示实验能使学生获得丰富的感性认识，同时也调动优秀学生积极思维，激发后进生积极参与到实验中来的强烈兴趣，提升学生实验观察和设计能力、科学探究能力，培养学生科学探究的意识、科学创新的精神，节省演示时间，使课堂结构更紧凑。这样的教学方法体现教师的主导作用和学生的主体作用，体现教和学的高度统一，符合素质教育的要求。
参考文献：
［１］人民教育出版社.中学物理实验.
［2］陕西人民出版社.创新设计.
一、增加演示实验的层面
中学生对事物的观察往往是表层、片面甚至是错误的，而物理规律的表现形式是多层次、多侧面的。教材中提供的往往是单层次、单侧面的实验内容，从培养学生创新能力的角度来看，教师有必要进行适当的拓展和补充，尽量让学生能多层面、全方位地去认识物理规律的全貌。
例如，为引证大气压强的存在做“水杯—纸片”的实验，很多教师简单地把厚纸片盖在装满水的杯口再倒过来，实验做完即了事，让学生目睹了一个“理所当然的事实”，“没有什么好想的”。重新设计这个实验教学时，可先由学生根据经验思考“厚纸片能否掉下来”，在观察的过程中先设疑，让学生带着问题，旨在引起学生对厚纸片与水杯的重点观察，然后分别演示水杯盛满水而杯口向下、向侧面，盛少量水、不盛水，在盛满水的水杯与厚纸片的接触处插入铁丝等多种条件下厚纸片变化的情形，进而引导学生对实验结果与条件关系的深层观察和全面观察，便能较好地培养、发展学生的创新能力。
二、发掘、设计演示实验
教材中有些原有的实验不能完全满足培养学生创新能力的需要，有些章节涉及的实验也很少。因此，教师应选择适当的时机增加演示实验，加强教学的直观性，使之有利于学生创新能力的培养。
例如，静摩擦力方向的判别是学生普遍感到的难点，其主要原因是学生日常生活中缺乏这方面的感性认识，难以想象两个相对静止而又有相对运动趋势的物体接触面间的情况。在教学中，可以取两只鞋刷，使刷毛相对地叠放在粗糙的台面上，水平推上面的一只鞋刷，可以看到上、下物体间刷毛形变的方向相反，由此可推想出上、下物体所受静摩擦力的情况。这样，就给学生提供了一个表象思维的模型，化抽象为形象，从而也可培养学生的创新能力。再例如，《单摆》一节，为了加深和强化学生对单摆模型的理解，可以自制四个实际的摆：一根较长的粗麻绳系一个小钢球；一根较长的橡皮筋系一个小钢球；一根较短的细线系一个大球（线长与球直径差不多）；一根较长的细线系一个小钢球，但悬点没固定。分别让四个摆摆动，由学生讨论后总结出单摆的要求：摆线“轻而长”，摆球“小而重”，悬点固定。
三、研究、改进演示实验
教材中有些演示实验的实验效果不是太好，教师可以组织学生一道参与对演示实验的改进。这样，不但能加深学生对知识的理解，而且可激发学生强烈的科学实践愿望并付诸行动，进而强化学生勇于进行科学探索和敢于改进前人科学实验方案的创新意识。
例如，《单摆》一节，为了做好单摆振动图像的演示实验，针对教材中的演示装置的缺点，如沙摆摆动时其重心会发生明显变化，纸板很难保证让其做匀速直线运动，等等，可进行如下改进：用金属铜制成内壁很厚、中空较小的小漏斗，漏斗嘴的尺寸以刚能漏下细沙为宜；将一个小型皮带传动装置中的皮带用透明的中央画有红色横轴的塑料薄膜带替换，利用2—3节干电池提供电源带动透明带匀速运动。在漏斗中装细沙，则漏斗摆动时不断漏出的细沙落在透明带上就记录了摆的运动情况，从而得到单摆的振动图像。整个演示过程可投影出来，效果很好。这样的实验改进后，无论是直观性、趣味性还是美感上，都比原来的教材上介绍的实验强得多，再加上让学生参与实验活动，可以很好地培养学生的创新能力。
为了使学生顺利接受和掌握单摆的周期公式，在课堂上做好演示实验非常重要。因为面对单摆许多学生往往会产生一些不正确的想法：振幅大了，周期也会增大；摆球质量大了，回复力也大，因而振动加快，周期将减小。这些模糊认识，只有通过实验才能予以纠正加深理解。教材上给出的单摆振动演示实验，除比较麻烦外，现象也不太明显，且不能研究周期与重力加速度的定性关系。由于所用时间长，故课堂气氛不很活跃。针对上述不足，可进行如下改进与创新：
器材准备：一根约1米长的细线；体积相等的实心钢球和实心铝球各一个（两球底部各焊接一根约2厘米长的轻细金属杆）；铁架台；光电计时器（由2个光电门和1个能显示时间的数字大屏幕显示器组成）；米尺1根；导线若干根；磁铁1块；电源插座1个。
器材组装：①将细线系好钢球，挂在铁架台上，使悬点固定，钢球下部轻细杆竖直向下，细线与钢球球心的总长度即摆长为1米；②将两个光电门分别与数字显示器连接好，将任一个光电门固定在钢球静止时其下部轻细杆的正下方，且使轻细杆的下端靠近光电门的底部但不接触，另一个光电门放在离单摆装置较远处。
实验原理：将数字显示器接通电源（220V交流电），并使它处于测周期的功能状态，此时显示为0.000秒（学生可直接观察到）；让摆球做小角度摆动，当摆球下部的轻细杆第一次通过其下端的光电门时，可以看到数字显示器屏幕上的数字发生变化，表明此刻开始计时，当轻细杆第三次通过光电门时，数字停止变化；学生可分析得出：该计时器记录的是单摆的一个周期且可精确到0.001秒；若用秒表计时做这个实验通常要记录30—50次全振动的时间再取平均值求出周期，而用该光电计时器计时，由于其精确度高，因而可只测五个周期再取平均值求周期（甚至只测一个周期）即可。
利用这套装置可以很方便地改变摆的振幅、摆球质量（换一个摆球即可）、摆长（可将摆长缩短至原长的四分之一）和摆球所在处的重力加速度（在光电门下方放上一块大的强磁铁，相当于其附近的重力加速度增大），学生观察实验后可发现：在摆角很小的情况下，单摆振动的周期跟振幅及摆球质量无关，与摆长有关（当摆长减为原长的四分之一时，周期变为原周期的二分之一），与当地的重力加速度有关（重力加速度越大，周期越小）。（控制变量法）
改进后的实验，现象非常直观、明显，成功的演示实验能使学生获得丰富的感性认识，同时也调动优秀学生积极思维，激发后进生积极参与到实验中来的强烈兴趣，提升学生实验观察和设计能力、科学探究能力，培养学生科学探究的意识、科学创新的精神，节省演示时间，使课堂结构更紧凑。这样的教学方法体现教师的主导作用和学生的主体作用，体现教和学的高度统一，符合素质教育的要求。
参考文献：
［１］人民教育出版社.中学物理实验.
［2］陕西人民出版社.创新设计.