科學素養背景下物理教學中創新能力培養的實踐研究

何強

摘 要：新課改要求物理教學過程中落實核心素養，全面提升學生綜合素養能力。物理教學可以提高學生對生活現象的認知，并利用科學思維與方法解決物理問題，促進學生物理綜合能力的提升。文中以科學素養背景為切入點，分析物理課堂培養學生創新能力的措施，旨在全面落實核心素養要求，提升物理課堂教學質量與效率。

關鍵詞：物理教學; 科學素養; 創新能力; 培養措施

中圖分類號：G633.7? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? 文章編號：1006-3315（2019）12-024-002

物理課堂培養學生創新能力滿足新課程改革要求，但考慮到學生創新能力形成并不是短期可以實現的，這就需要教師綜合考慮多方面因素，結合教學目標、學科特點、學生情況等，創新課堂教學方法。當學生具有相應的物理實踐創新能力后，教學過程中教師會更輕松，課堂教學效果也更加理想，順利完成教學目標，同時促進教學質量的提升。本文就此展開論述。

一、高中物理課堂培養學生創新能力的必要性

（一）滿足物理核心素養的要求

新課程改革之后要求我們要培養學生的核心素養。從核心素養的角度出發，在課堂中培養學生的人品和綜合能力，使得學生能夠提前適應社會，才能生存。高中物理教學中的教師需要引起學生對物理學習的興趣，在這個基礎上培養學生的核心素質，讓學生能夠高效率地學習。培養學生核心素養可以通過高中物理學習來進行，主要讓學生在學習知識的過程中綜合能力和三觀得到培養。學生在學習物理知識、做實驗和運用知識的過程中核心素質得到發展。在教授物理知識時不僅要讓學生的核心素質得到發展，更應該教給學生做人的知識。學生日后在社會中需要的物理知識、原理、能力等技能甚至是學生的品德都屬于核心素養的一部分。

（二）提升學生素養與教學質量

1.提升學生綜合素養。新課標背景下，物理課程教學內容與模式出現改變。目前社會各界愈發關注物理教學，尤其重視培養學生創新能力。通過分析學生成績與思想道德層面以提升學生綜合素養。實際教學過程中選擇合適的教學方法，重視培養學生創新能力，使得學生全面發展。與此同時，教師要對物理教學實際情況有一個了解，課堂教學時塑造良好的情境，鍛煉與提升學生創新意識與能力，達成提升學生綜合素養的目的。

2.優化課堂教學質量。通過培養學生創新能力，可以顯著提升教學效率與質量。物理課堂教學過程中教師培養學生創新思維，提升學生分析問題、解決問題的能力，同時培養學生利用物理知識解決實際問題的能力。同時，教師要了解教學大綱的要求，并根據大綱確定課堂教學目標與任務，達成培養學生創新能力的目的，并可以利用創新思維解決實際問題。通過這種方式，可以提升課堂教學質量，又能促進人才培養質量提高。

二、高中物理課堂培養學生創新能力的措施

（一）結合概念知識，樹立物理觀念意識

物理學科核心素養中“物理觀念”，即從物理學角度對相互作用、物質能量等內容進行分析，并結合物理概念、知識對實際問題進行解決。通過培養學生物理觀念，是落實核心素養與培養創新能力的基礎，達成提升學生素質與能力。物理課堂上教師結合物理概念，提升學生的物理觀念。物理學科學習中的重要知識點就是“力”，這個知識點貫穿物理學科的各個環節。教師可以以“力”為著手點，結合具體案例逐步培養學生物理觀念。這里以摩擦力知識點著手進行相關分析。

如，小明騎著自行車向左運動，請對自行車前后輪摩擦力方向進行分析。如果小明停止踩動自行車，自行車僅憑慣性運動，對前后輪摩擦力進行全面分析。

解：要求學生深刻理解摩擦力的概念，才能對自行車前后輪摩擦力受力情況進行分析：摩擦力，即阻礙物體相對運動或相對運動趨勢的力，“相對運動”的理解直接影響到解題的正確性。小明騎自行車時，自行車后輪是主動輪，運動方向相對于地面向后，因此受到的摩擦力方向向前;自行車前輪是從動輪，摩擦力使得前輪向后轉動，意味著摩擦力方向向后。當自行車處于慣性運動狀態時，前后輪都處于摩擦力作用的運動，這時兩輪受到摩擦力方向均向后。

學生扎實掌握物理概念，也是培養學生創新能力的基礎，教師深入講解物理基礎概念，學生記憶時采取對比方式，搞清楚物理知識之間的相同點與不同點。同時，教師可以引入思維導圖方式明確各個知識點之間的關系，形成系統的物理知識框架。

（二）聯系習題內容，培養學生科學思維

物理科學思維內容較多，主要包含構建模型、科學推理、論證分析等。物理課程培養學生科學思維難度較大，要求教師制定合理的工作計劃，并在教學過程中逐步滲透、長期堅持，借助講解例題的機會，讓學生感受到物理科學思維內容?？茖W思維中主要內容就是科學推理與分析問題，教師結合教學內容，利用物理習題讓學生進行分析訓練，找尋物理情境與知識點之間的結合，進而掌握到物理問題分析的技巧、方法。這里結合具體問題進行分析。

如左圖所示，一個傾角為θ的光滑平面，并將以質量為M的木板放置在斜面上，一質量為m的人在木板上進行奔跑，我們假設奔跑時人腳與木板接觸點不打滑，求以下問題：

1.人以多大加速度向著什么方向跑動才能保持木板相對斜面靜止？

2.人在原地跑，木板以多大加速度朝什么方向運動才能保持人相對于斜面位置不變動？

解：這道題目屬于典型斜面模型，成功解題的關鍵就是正確對研究對象進行受力分析，教師引導學生構建完整的受力平衡模型。木板相對于斜面靜止即整體處于平衡狀態，沿著斜面向上，人對木板向上摩擦力等于木板沿著斜面向下的重力分力，人沿著斜面向下加速跑動，相對斜面處于平衡狀態時滿足a=（M+m）gsinθ/m，木板對人斜向上摩擦力的大小mgsinθ等于人沿著斜面方向向下的重力分力。根據牛三定律，木板沿著斜面方向合力為Mgsinθ+mgsinθ，沿著斜面向下的加速度a=（M+m）gsinθ/M。

學生科學素養的培養需要教師營造良好的課堂氛圍，教學過程中教師要重視塑造學習氛圍，鼓勵學生根據物理習題創新思維，提出更多解題方法。同時，教師可以成立物理興趣小組，組織各類物理競賽、建模等活動，讓學生在此氛圍下逐步形成科學思維。

（三）借助物理實驗，提升學生創新能力

在物理探究中，探究材料也起著舉足輕重的作用。學生進行物理探究必然要借助一定的探究材料，這是實現物理探究過程的必須條件。在物理教學的過程中，教師要選擇貼近實際生活的材料，這樣會激發他們的興趣，進而會主動自愿的加入探究活動，推動物理探究的有效開展與進行。可以通過身臨其境或創設相關教學情境等方式，把教材中所講述的客觀情景和現象栩栩如生地展現在學生面前，讓他們融入其中，再聯系已有的生活經驗，去體驗和感悟，加深對教材知識的理解和感受。

比如，在材料沉浮這一實驗，教師就要提前準備好實驗所需的探究材料。比如，乒乓球、小石塊、塑料泡沫、雞蛋和木塊紙片等，這樣貼近生活的材料也可以調動起他們對于實驗的樂趣，也使得探究更加準確高效，物理探究需要與實際生活緊密相結合。在學習“熱脹冷縮”這一知識點時，物體受熱時會膨脹，遇冷時會收縮。比如，熱水瓶上的塞子，不可以塞得太緊，因為壺里面的空氣在熱水的作用下，受熱會膨脹，而瓶塞處于緊塞的狀態，就會使得瓶膽爆裂。在解決問題的同時也大大地激發了他們的探究欲望，使他們在接下來的活動中更加主動熱情，使得實驗效果達到最佳。

再如在研究小船過河問題時，教師便可利用多媒體來模擬出小船過河的情境。在中學物理實驗中，小船過河是最經典的運動合成與分解問題，小船在一定流速的水中過河時，實際可分為兩個方向的分運動，即水流運動和小船在靜水中的運動。在利用多媒體演示時，可以研究小船過河時間最小和位移最小的問題。當船頭與河岸成90°時，過河時間最短為;若使位移最小，可根據小船速度與水流速度的大小分別討論。

（四）結合生活現象，提升學生探究能力

物理問題教學情境設置中，課堂教學不是“滿堂灌”“滿堂問”，而是直指學生物理核心素養的清晰、簡明、精當的“問題鏈”。在和諧融洽的師生關系中，努力創設優質問題教學情境，全面提高學生物理核心素養?！皟炠|問題”，就是能提高注意力、激活思維和帶來真正學習的高質量的問題，也可以說是主體與文本、與他人、與自我的高品質的“對話”。既可以是教師精心的設計，也可以是學生獨到的發現。中學物理知識難度及深度顯著增加，中學生對于物理知識的認知與了解停留在初級階段，思維能力、理解能力等無法滿足課程要求。在這樣的背景下，物理教師在原有課程設置的基礎上創新教學方法引導學生學習，初步形成物理思維能力。

中學物理教師要合理利用物理課堂這一陣地，并全面分析中學生的認知特點，逐步引導學生進行知識創新與遷移，進而幫助學生形成物理科學思維與探究的創新能力。通常物理課程教學流程為：給出物理現象——提出物理問題——分析問題——解決問題。因此課堂上教師要提高問題的針對性與引導性，培養學生創新能力，讓學生可以主動學習與分析問題。這個學習探究過程可能會很漫長，所以教師必須要有足夠的耐心，不能過急。學生在探究問題的過程中還可能產生新的問題，這樣學生在不斷發現問題、分析問題以及解決問題的過程中，能夠逐漸地培養起科學的思維與探究意識，提高學生的實踐創新能力。

例如教師可以提出這樣的問題：“學校路中間的燈壞了，晚上燈絲很容易燒斷，會是什么原因導致的呢？”教師通過第一個問題，引導學生進行思考，分析與解決問題。當學生回答完成之后，教師再創設一定的條件，引導學生們再次思考： “在燈絲重新接好之后，沒有過幾天，又被燒斷了，如何才可以延長燈泡的使用壽命呢？請運用自己所學的物理知識來解決這一問題。”這樣學生就會逐漸通過物理知識來進行思考與探究，問題解決的方法有許多，學生的創造性就會得到有效的培養。有些大膽的學生還會說運用聲控開關或者降壓變壓器來進行控制，在這個過程中學生的積極性會非常高，既可以鞏固所學知識，還可以培養學生的實踐創新能力。

總之，物理課堂培養學生創新能力，教師要對教學內容進行全面分析，掌握新課標中關于核心素養的內容，改善傳統教學方法的不足，大幅度提升課堂教學質量。教師要打破傳統教學思維的限制，選擇合適的課堂教學方法，培養與提升學生物理創新能力，同時樹立正確的學習觀念，促進學生物理綜合能力的提升，順利完成教學目標。

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