高中物理實驗教學中學生科學思維能力的培養初探

劉存賢

摘 要：核心素養理念關注的是學生的終身成長需求，從關鍵能力與思維品質兩方面提出了學生通過學科學習所應實現的素質進步，應該成為高中物理實驗教學的指導思想。從借助生活資源創設實驗情境，激發學生建模欲望;組織小組探究實驗，引導學生進行科學推理;鼓勵學生創新實驗，優化學生質疑創新思維品質三個角度來分析高中物理教師應該如何通過實驗教學來培養學生的科學思維能力。

關鍵詞：高中物理;實驗教學;科學思維;培養策略

中國學生發展核心素養，以科學性、時代性和民族性為基本原則，以培養“全面發展的人”為核心，提出了“核心素養”理念，從文化基礎、自主發展、社會參與三個方面指出核心素養是指學生應具備的適應終身發展和社會發展需要的必備品格和關鍵能力，綜合表現為人文底蘊、科學精神、學會學習、健康生活、責任擔當、實踐創新六大素養，突出強調個人修養、社會關愛、家國情懷，更加注重自主發展、合作參與、創新實踐。

物理學科核心素養是學生通過高中物理學習內化的帶有物理學科特性的品質，是指學生通過物理學習而逐步形成的正確價值觀念、必備品格和關鍵能力，是學生通過物理學習內化的帶有物理學科特性的品質。物理核心素養包括四個維度：物理觀念和應用、科學探究和交流、科學思維和創新、科學態度和責任。而科學思維是物理核心素養四個要素中相當重要的一個環節。人們在科學活動中達到對客觀事物真理性認識的生理和心理的過程，就是科學思維的過程，主要包括模型建構、科學推理、科學論證和質疑創新等要素。

其中，實驗活動本就是學生展開物理探究與實踐檢驗的重要活動，在培養學生科學思維能力方面有著積極影響。因此，高中物理教師則要積極借助物理實驗去培養學生的科學思維能力，不斷優化學生的思維品質。

一、借助生活資源創設實驗情境，激發學生建模欲望

由于科學思維的形成與發展都是學生憑借自己的事實經驗所展開的假說、推理與證明活動，所以高中物理教師便需在實驗教學時積極引入學生的生活經驗，引導學生借助自己的已有認知去展開實驗探究，借此引導學生參與科學建模活動。為此，高中物理教師可以利用生活資源創設實驗教學情境，提出物理問題，引導學生進行實驗預設與推測，為培養學生的科學思維能力做準備。

就如在“實驗：用打點計時器測速度”一課教學中，我就積極利用學生在體育課上短跑測驗成績創設了實驗情境，引導學生觀看了田徑運動員的比賽視頻，借此喚起了學生的生活經驗，使其積極回顧了速度、加速度、位移等物理概念，由此展開了物理思考。然后，我提出了這樣一個問題：田徑運動員的速度在各個時刻是否一致，你應該如何計算運動員的加速度？在這一問題的啟發下，學生都對加速度的計算與測量方法感到好奇，于是我就借此引導學生學習了打點計時器的使用方法，引導學生利用這一實驗工具去計算物體運動的瞬時速度，結合紙帶所呈現的數據展開物理分析。

二、組織小組探究實驗，引導學生進行科學推理

常規的高中物理實驗教學以教師演示為主，學生需要集中注意力全面觀察教師的操作行為，但是這種缺乏動手操作的實驗活動并不能促使學生展開科學推理，無法培養學生的科學思維能力。對此，高中物理教師應該積極組織小組合作探究實驗，充分突出學生的主體需求與學習活動，讓高中生在物理實驗教學中去探索科學知識，積極運用分析綜合、推理論證等科學探究方法，由此優化學生的思維品格。

就如在“實驗：探究小車速度隨時間變化的規律”一課教學中，我就準備了小車、牽引繩、打點計時器、斜板等等，讓學生思考小車在重物牽引下的運動速度隨著時間而產生的變化，引導學生積極進行物理猜想。然后，我會將4名學生科學分成一組，要求他們圍繞“如何測量不同時刻的物體運動速度”這一問題去設計實驗方案，引導學生積極展開實驗探究。在實驗操作過程中，學生要認真觀察實驗現象，歸納實驗操作要點，繪制v-t圖像，借此分析小車速度隨時間變化的客觀規律，總結物理結論。

三、鼓勵學生創新實驗，優化學生質疑創新思維品質

在科學思維素養中，優化學生的質疑與創新思維是最為重要，也是十分艱難的一個教學任務，目的是要培養出創新型人才，促使學生的科學思維實現高階發展。但是，高中物理教師不可被困難打敗，而是應該迎難而上，鼓勵學生自主創新物理實驗，積極調動學生的創新思維，促使學生在質疑、創新活動中進一步深化科學探究，優化科學思維能力的發育情況。

就如在“牛頓第二定律”一課教學中，我就鼓勵學生自主設計驗證牛頓定律的物理實驗，積極展開實驗創新活動。比如，有的小組先控制了小車的質量，結合自己所學到的力學知識分析了加速度與力之間的關系，改變了小車的受力情況，認真觀察了打點計時器紙帶所得出的數據;有的小組則先保證了小車所承受的重力一致，改變了小車的質量，積極研究了加速度與質量的關系，由此分析了加速度與物體受力、質量之間的關系。除此之外，我還會鼓勵學生自主創新實驗設備、實驗操作步驟等等，全面展現了學生的想象力與創造力，切實優化了學生的科學思維。

總而言之，實驗是物理學科的中心與關鍵，也是培養高中生科學思維能力的重要方法。因此，高中物理教師要積極借助實驗活動去提高學生的科學思維能力，豐富學生參與科學建模、科學推理、科學論證、質疑創新等活動的經驗，為學生的長足發展做準備。

參考文獻：

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[2]薛貴，孟現柱.基于高中物理實驗教學，培養學生的科學探究能力：以《牛頓第三定律》為例[J].湖南中學物理，2018，33（10）：94-95，71.