基于多樣化情境在高中物理教學中提升學生科學思維能力的策略

【摘" 要】 高中生對物理缺乏興趣的主要原因之一是物理知識的抽象性和邏輯性較強，對學生的思維能力提出了一定的要求。然而，教學研究表明，創設多樣化的物理情境更容易引發學生的思考，有助于提升他們的學科思維能力。基于此，文章以高中物理為研究對象，首先分析了創設物理情境的教學意義，接著指出了當前高中物理教學中存在的問題，最后，從組織物理實驗以激發學生的物理思維、將物理知識與生活聯系起來組織探究活動、創設問題情境為學生的探究提供支架，以及巧用錯題情境促進學生深入學習等方面展開了分析。希望文章的討論能夠為相關從業者提供借鑒。

【關鍵詞】 多樣化情境;科學思維能力;高中物理

在應試理念的長期壓制下，教師形成了以大量習題訓練提升學生物理成績的教學慣式。大量的習題訓練不僅加劇了學生的學習困難，還阻礙了學生思維的發展。因此，教師必須在把握物理內容以及學生發展特征的基礎上，創設多樣化的物理情境，在情境的助力下引發學生的深入探究，以此逐步提升學生的理性思考能力。

一、高中物理開展情境教學的意義

（一）豐富物理教學方法

高中物理是綜合性與抽象性的集合體，學生在學習的過程中，不但要通過分析文字來理解知識，而且要具備一定的科學思維和敏銳的觀察力，這樣學生才能透過文字探尋到物理的本質。和初中物理不同，高中物理知識體系龐大、抽象性強，若學生依然沿用初中物理思維和學習方法，則很難在高中物理學習中找到突破點，從而導致自己對知識的理解停留在表層。為了解決這一問題，教師必須在把握學生基本情況的同時，創新情境教學方法，通過枯燥知識的具象化展現，降低學生的學習壓力，強化課堂主體間的溝通與交流，從而提升學生的物理學習水平。

（二）激發學生的學習熱情

考慮到物理學科的屬性，教師要想提升物理教學質量，必須注重對學生物理興趣的激發。而情境教學法的應用，可以為學生構建起他們熟悉的、可以觸摸到的物理現象，從而調動學生的學習熱情，引發學生對情境中物理問題的思考，這不僅保證了教學質量，還保持了學生持續的探究熱情。

（三）培養學生的創新能力

情境教學以物理內容為根本，同時還融入了學生熟悉的生活元素，可以為學生構建起一個熟悉的環境，促使其全身心地參與到物理學習中來，從而提升學生對知識的理解力。另外，物理情境課堂的構建還能引導學生從多個角度分析、思考問題，從而幫助學生構建起全面的思維模式。

二、高中物理教學現狀

當前學生的物理學習效果受到多種因素的影響，具體表現如下：

首先，教師肩負著繁重的教學任務。高中物理教師的任務繁重，導致他們未能花足夠的時間研究創新的教學方法。即使教師在知識點講解上做得再細致，若教學設計不足，采用的方法過于陳舊，也難以取得理想的效果。盡管在教學改革中，越來越多的教師開始研究新課標并據此創新教學方式，使學生在輕松愉快的氛圍中習得知識和技能，但由于對新課標理解不全面，忽視了學生情感、態度、價值觀的培育，最終影響了學生學習效率的提升。

其次，教學效果不佳。物理是高考的重要科目，尤其在新高考背景下更加凸顯其重要性。然而，由于課堂互動較少，教師難以了解學生的真實情況，無法給出合理的指導，從而降低了學生的學習效果。

最后，教學創新力不足。當前的物理教學仍然采用傳統的教學方法，過于關注知識傳授，以學生是否掌握物理知識為評判標準，導致出現一批“高分低能”的學生，不利于學生創新精神與實操能力的提升。長此以往，這種局面將限制學生的思維，逐漸減弱對物理的興趣，最終影響學生的全面發展。

三、基于多樣化情境提升學生科學思維能力的高中物理教學策略

（一）組織物理實驗，激發學生的物理思維

科學思維是多種思維方式（如分析、類比、整理等）的綜合，它指導著學生發展物理核心素養。為了培養學生的科學思維，教師需要構建能夠激發探究欲望的物理情境，促使學生在情境中動腦思考、動手操作，積極探索物理本質，從而培養學生的物理思維。通過對高中物理教材內容的分析，研究發現物理內容雖然抽象，但同時也配備了相應的實驗。因此，教師可以結合物理內容和學生的學情，創設能夠激發學生思維的實驗，讓他們在深入分析、思考和探究中逐漸接近真相。

以“探究小車速度隨時間變化的規律”這一實驗為例，在教師的引導下學生開展了如下的實驗：首先，教師指導學生將裝有滑輪的長木板放到實驗桌上，并讓滑輪伸出桌面，將打點計時器固定在長木板上沒有滑輪的一端，而后鏈接好電路。接著，教師要求學生將一條細繩拴在小車上，讓細繩跨過滑輪并在下面掛上鉤碼，將紙帶穿過打點計時器，并將紙帶的一端固定在小車的后面。然后，學生依照教師的要求將小車靠近打點計時器處，接通電源后，釋放小車，讓小車拖著紙帶運動，打點計時器便可以在紙帶上帶下一列的小點。此時，讓學生暫停實驗，回答問題：為了區分打點計時器打出的計時點和人為選取的計數點，應該怎么辦？對數據，應該如何采集？學生根據本次的實驗進行回答，而后教師加以糾正，指導學生開展后兩次的實驗，并將其數據記錄下來。最后學生以實驗數據為依據，繪制出了小車運動的圖像，通過對圖像的觀察與分析得到“物體速度隨時間變化的規律”。在本次實驗中，學生在教師的引導下自主探究、思考、對數據進行處理，思維一直處于活躍的狀態，而且學生根據實驗數據、對圖像的觀察得到了物理規律。

由此可見，實驗情境的創設可以引導學生從不同的視角思考問題，有助于學生科學思維的發展。

（二）與生活相聯系，組織物理探究活動

物理是一門與生活關聯性很強的學科，將物理知識和規律融入生活現象中并展示在學生面前，可以有效地將他們引入具體情境，從而激發深入探究的興趣。這樣做的好處在于，將抽象的物理知識具象化展現，為學生解決問題打開了一扇窗戶。

舉例而言，在教學“重力勢能”這一知識點時，為了幫助學生理解重力做功與重力勢能之間的關系，教師可以構建如下物理情境：通過多媒體展示同一物體從不同高度落下砸到桌子上以及不同質量的物體從相同高度落下的情況。教師再現了學生在日常生活中常見的場景，立即激活了他們的探究熱情，并引發了他們的科學思維。隨后，教師可以根據視頻現象提出問題：重力勢能的大小與哪些因素有關呢？然后，學生可以提出自己的假設。教師不會對學生的假設做出對錯的判斷，而是引導學生按照自己的假設，運用控制變量法進行探究。這樣的教學方式可以激發學生的好奇心和探究欲望，促使他們積極參與學習，深入理解物理知識。

下面是某小組的研究思路和結果：小組成員猜想物體的重力勢能與物體所處的高度以及物體本身的質量有關。因此，進行了以下實驗：首先，選取同體積的鐵球和橡膠球以及一堆紙片，將相同體積的鐵球和橡膠球從相同高度落下，觀察哪個球打穿的紙張數量更多。結果顯示，鐵球的質量較大，它打穿的紙張數量更多。因此，得出結論：在相同高度下，質量較大的物體具有更大的重力勢能。其次，選取同一小球，使其從不同高度落下，觀察哪個高度下打穿紙片的數量更多。結果顯示，小球從較高高度落下時打穿的紙張數量更多。這說明，質量相同的物體，其所處高度越高，重力勢能也越大。

由此可見，生活物理情境的構建可以讓學生更直觀地分析物理現象，然后再根據自己的猜想，通過動手實驗探尋其中的原理。

（三）創設問題情境，為學生探究搭建支架

為了培養學生的科學思維能力，教師必須給予他們自主思考的機會。盡管大多數學生在面對問題時會認真思考，但當他們遇到難以突破的障礙時，往往會感到挫敗并選擇放棄。因此，要讓學生持續思考，并培養其科學思維能力，教師需要搭建問題支架，通過問題的引領，引導學生的思維進行深入探索。

舉例而言，在《運動的合成與分解》一課的教學中，教師注意到學生對運動合成與分解的概念有初步理解，但在面對具體問題時卻缺乏分析能力。為了提升學生對本課知識的認識，教師必須改進教學方法，確保學生真正掌握這一知識點。具體的教學流程如下：首先，教師展示了紅蠟燭在小圓柱體上浮的實驗，并借助多媒體動畫展示了吊塔模型，然后要求學生認真分析并回答以下問題：小蠟燭豎直向上的運動與水平向右的運動是否相互關聯？兩個勻速直線運動的合成是否仍然是勻速直線運動？學生觀看視頻，回想教師演示的實驗，認真分析后，大多數學生都能給出準確的答案。隨后，教師提出更具挑戰性的問題：“輪船渡河的情形是否與上述情景相似？你能夠從勻速輪船在均勻流動的河水中渡河的各種情形中挑選出最具代表性的情況嗎？”接著，教師鼓勵學生在小組內分享自己的思路，共同討論，并將最終結論簡潔地記錄在紙上，然后選擇一名學生進行發言，教師進行最后的指導。在本節課上，學生表現積極活躍，通過表達個人觀點和與其他成員討論爭辯的過程，不僅強化了科學精神和創造思維，而且突出了學生的主動學習態度，提升了學習信心。

由此可見，培養學生的科學思維是物理教師的一項重要任務，而多元問題情境的構建可以打開學生局限的思維，使其對物理知識做出全面且深入的思考。物理問題情境的構建可以讓學生以最佳的狀態開展學習。

（四）巧用錯題情境，幫助學生實現深入學習

錯題是一個非常重要的教學資源。教師指導學生對錯題進行分析，不僅可以查缺補漏，還能使其從中獲得新的領悟。反思同樣是學生必備的一項學習能力，也是學生科學思維發展的有效手段。作為教師，要積極整合學生存在的共性錯題，并以新的方式展現出來，通過引導學生多角度的分析與思考，使其獲得更大的提升。

舉例而言，在《電磁感應現象及應用》一課的復習中，教師將學生的錯題以另一種方式展現出來，讓學生綜合所學的知識再次進行思考。研究結果顯示，同一個知識不同的學生其出錯點也是不同的。因此，當教師將知識整合在一起展現的時候，學生感到陌生又熟悉，需要重新思考。教師根據電磁感應現象及應用的重要知識，結合學生的錯誤點構建了如下教學情境（如圖1所示）：

固定在水平面上間距為l的兩條平行光滑金屬導軌，垂直于導軌放置的兩根金屬棒MN和PQ長度也為l，電阻均為R，兩棒與導軌始終接觸良好。MN兩端通過開關S與電阻為R的單匝金屬線圈相連，線圈內存在豎直向下均勻增加的磁場，磁通量變化率為常量K，圖1中虛線右側有垂直與導軌平面向下的勻強磁場，磁感應強度大小為B。PQ的質量為m，金屬的導軌足夠長，電阻忽略不計，如若閉合S，要讓PQ保持靜止，需要在其上加多大的水平恒力F，并指出其方向。

這是以往錯題的一道變式題，因此學生感到非常熟悉，但是條件變換了，需要學生進行認真的思考。學生之前做錯是因為未能建立起題目中各知識點間的聯系，而本次通過變換條件，學生重新思考發現了題目給定條件與自己所學知識間的關聯，從而實現了學生的深度思考，提升了學生的科學思維。

四、結語

高中物理知識抽象且龐雜，對學生的理解力、思維力都提出了一定的要求。若教師沿用傳統的方式，勢必會加劇學生的學習困難，甚至影響學生學習水平的提升。基于這樣的現實情況，教師必須轉變理念，積極優化教育教學方法，通過多元物理情境的構建，改變現狀，并在情境的推動下，深化學生對知識的理解，從而建立起一個系統的知識體系，以為自身的發展奠定堅實的基礎。

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