高中物理實驗教學中培養學生科學思維的策略

高濱

【摘要】新課標教育改革背景下，強調學科核心素養的形成和發展，將核心素養作為課程總目標，而科學思維是核心素養的重要組成部分.將科學思維培養落實到高中物理實驗教學中，不僅可以高效地提升學生科學思想，還能改變教師對物理實驗教學理念，更加高效、科學地開展實驗教學，促使學生深度掌握物理知識.本文基于培養學生科學思維要點探索高中物理實驗教學中培養學生科學思維策略.

【關鍵詞】高中物理；實驗教學；科學思維

為社會培養符合時代需求的人才，新課標教育改革將核心素養培養作為課程改革重要突破點，要求學生在課堂教學活動中全面提升和發展，使學生真正成為全能型人才.科學思維是物理教學重要培養目標之一，也是學生形成、發展核心素養的基礎和前提，基于此，教師要重視物理實驗教學設計，讓實驗教學成為學生科學思維發展的有效助力.

1 高中物理實驗教學中培養學生科學思維要點

1.1 制定清晰科學實驗目標

教育改革背景下，新型教學理念、教學模式層出不窮，部分教師在開展物理實驗教學活動時，多引用新教學理念、模式、技術等方面內容，雖然增加物理實驗教學的豐富性、趣味性、多元性，但由于缺乏對學生實際情況、學科特點、教學內容等方面分析，新型教學理念、思想、模式與物理實驗教學適配度較低，導致物理實驗目標逐漸發生改變，學生難以在實驗教學活動中深入探索教學內容內在規律、構建理想模型，不利于發揮高中物理實驗教學對學生提升和發展的推動作用.基于此，教師在高中物理實驗教學中培養學生科學思維，要在運用新理念、新模式前制定明確、科學的實驗目標，深度分析學生、教材、課堂等方面特點，基于實驗目標選擇恰當的教學模式，提升新教學理念與實驗教學的適配性，充分發揮教學理念和物理實驗的作用，高效培養學生科學思維.

1.2 構建趣味物理實驗課堂

高中是學生學習的重要時期，除物理學科，還涵蓋數學、語文、化學和英語等其他學科，但物理相比其他學科而言更具抽象性和困難性，加之部分學生對物理學科缺乏探索興趣和學習興趣，分配學習時間過程中更加側重于其他學科，導致學生物理能力、成績相對較弱，難以在實驗教學活動中切實培養科學思維能力，影響學生全面發展.所以，要在物理實驗教學中培養學生科學能力，首要目標是激發學生對物理學科、物理實驗的興趣，促使學生由內而外地認同、喜歡物理，從而真正投入到物理學科的學習、探索中，感受物理實驗活動中的奧妙和思維運轉的樂趣，從而持續性地開展物理學習活動，真正落實在物理實驗教學中培養學生科學思維的目標.由此可見，教師在開展教學活動時，要注重增加物理實驗教學趣味性，推動學生主動參與，從而培養物理思維能力，推動學生持續學習和提升.

1.3 重視學生實驗主體地位

傳統教學模式已經難以滿足當下教育需求，究其根本在于教師在教學活動中忽略了學生課堂主體地位，導致學生在課堂教學活動中缺乏主動思考、探索空間，難以發展自身能力和思維能力.所以，教師在開展物理實驗教學活動時，要注意學生課堂主體地位的凸顯，充分發揮其主觀能動性和探索能力，實現知識、能力綜合發展.為落實科學思維培養目標，教師在實驗教學中要注意凸顯學生實驗主體地位，為學生提供充足推理、質疑、創新、建模空間，自主實驗和探索，并在學生有需求時提供引導和鼓勵，切實落實科學思維培養目標.

2 高中物理實驗教學中培養學生科學思維策略

2.1 創新實驗內容，培養學生科學思維

學生學習動力來源于對學習內容的興趣，對高中物理實驗教學的動力也來源于此，所以，為激發學生對物理實驗教學的內在學習動力，教師在開展實驗教學時要注意興趣的調動和培養，創新物理實驗內容，加強對學生的引導和鼓勵，為學生提供適宜發展和提升的空間.

例如 以人教版高中物理高一必修二“實驗：研究平拋運動特點”為例，實驗圍繞平拋運動特點、平拋運動條件方面探索展開，教材中為學生提供多種實驗策略幫助學生順利開展實驗，但實驗具有較強探索性、邏輯性，加之物理實驗的嚴謹性和專業性，與學生生活的接觸面較小，對部分學生而言具有較高難度，對部分學生而言較為枯燥，難以有效推動學生主動參與教學活動提升自我.基于此，教師在開展實驗教學活動時，可以創新教學內容，轉換實驗思維，引導學生參與和掌握實驗，幫助學生深層次理解實驗原理.如教師在開展實驗時，可以將小球置換成生活中常見的水，使學生更加清晰、明確地觀察平拋運動軌跡，在學生初步理解平拋運動基礎上將水換成小球，使學生從物理學科角度分析平拋運動的本質屬性和規律，實驗中在循序漸進地構建物理模型，將具象實驗抽象成理論結構，充分發展學生物理科學思維，為學會生核心素養發展鋪墊基礎.

2.2 引導學生思考，培養學生科學思維

開展物理實驗教學的目的是推動學生在實驗中自覺思考、探索，在思考過程中逐漸形成科學思維素養，從而反作用于物理科學實驗教學，提升實驗教學效果，形成教育閉環，促使學生不斷提升自我.基于此，教師在開展高中實驗教學活動時，要引導學生主動思考和探究，提升物理實驗教學效果.而怎樣引導學生主動思考成為教師主要探索課題.基于新方法、新模式的興起，教師可以根據實驗教學需求和科學思維培養需求運用問題教學法和矛盾教學法，使學生在問題的指引下自覺思考和探索，在矛盾的推動下主動思考和探究.問題教學法，顧名思義就是提出問題，以問題為導向進行思考，而矛盾教學法是基于不同主體制造矛盾，推動學生主動思考.基于此，教師在開展教學活動中，可以將問題教學與矛盾教學融入物理實驗中，推動學生基于事實證據和科學推理進行批判、思考，從而發展創造性見解能力和品質.

例如 以人教版高中物理高一必修二“實驗：驗證機械能守恒定律”為例.教師在開展教學活動時，為推動學生主動思考，可以先采用問題教學法.學生通過前面的單元學習，已經對機械能守恒定律產生一定的理解，而實驗以讓學生通過具體實驗驗證、理解、學習機械能守恒定律為目標.所以，教師可以運用信息技術展示“研究自由下落物體的機械能”“研究沿斜面下滑物體的機械能”實驗視頻，并保留決定性實驗成果或過程，讓學生根據兩項實驗質疑和假設，如有的學生提出實驗一受重力、空氣等方面阻力影響，實驗結果是否出現偏差？物體下落時，選擇物體自由落體起始點和結束點是否影響實驗等.再如，實驗二是否比實驗一的測試結果精準？通過學生質疑，可以推動學生自覺思考，而學生質疑的過程就是主動思考的體現，而后，教師可以讓學生自主選擇想要探究的實驗去驗證質疑和想法，但高中階段學生思維、能力有限，在實驗過程中往往會出現停滯不前的現象，此時，教師可以根據學生實驗進度設置矛盾，如在實驗過程中不可避免地會出現空氣、重力等方面阻力，但阻力會影響實驗成果和結論，怎樣減少實驗過程中的阻力？指明實驗問題和實驗重點，推動學生主動思考、假設、驗證，培養學生科學思維.

2.3 開展探究實驗，培養學生科學思維

在物理實驗教學中培養學生科學思維，不僅可以加強學生理論理解、識記深度，還能推動學生在物理實驗教學中提升自身能力，實現思維上的綜合發展.所以，教師在開展物理教學活動時，要充分重視物理實驗對學生學習、成長和發展的推動作用，精心設計探究式物理實驗教學，以實驗方式引導學生，推動學生在探究式物理實驗中發展科學思維，提升自身能力.

例如 以人教版高中物理高一必修三“實驗：練習使用多用電表”為例.實驗為單元最后一部分內容，學生通過前面課時、實驗的開展，對“電”相關知識具有較深理解，而實驗的目的在于推動學生將學習的內容應用于生活實際電表中，提升知識理解深度和運用靈活程度，構建物理知識與生活之間的聯系，推動學生將所學知識應用于生活，充分發揮物理學科教育功能.基于學生對“電”相關知識的理解，教師在開展實驗教學時可以開展探究式實驗，為學生提供充足自主空間和思考空間，提供學生所需實驗材料，并引導學生結合教材、網絡資源自主探究多用電表使用方法，提升知識運用靈活程度.學生在開展實驗過程中，會根據習慣依據實驗開展順序、流程開展實驗，如提出假設，根據假設去分析、探索電表，可以有效推動學生在物理實驗教學中形成、發展科學思維.

2.4 構建分層課堂，培養學生科學思維

基于科學思維在高中物理實驗中的培養任務，教師不僅要重視學生對實驗技巧、流程、知識等方面的掌握，還要關注學生個性，重視在實驗過程中引導學生，滿足學生個性需求，充分發揮物理學科教學教育功能，促使不同學生形成科學思維.基于此，教師在開展物理實驗時，可構建分層實驗課堂，針對不同能力的學生提出不同要求和目標，減輕學生學習壓力和學習負擔，使學生可以在科學、適宜的實驗中高效發展科學思維能力，提升自身能力和價值.

例如 以人教版高中物理高一必修三“實驗：導體電阻率的測量”為例.“電”學對高中階段學生而言是具有較高難度的板塊，對學生思維邏輯、探索能力、學習能力等方面具有較高要求，所以學生在學習“電”學知識時會感到困難，而高中階段學生經歷前面知識的學習，基本形成獨特思維模式、學習模式和探索模式，所以，教師在開展教學活動時，要重視學生個性，根據個性開展分層教學，設計不同難度、廣度、深度的目標和要求，使學生在完成教學目標的基礎上發展科學思維，提升自身能力.基于此，教師可以以前面電學教學為切入點，根據學生表現將其分成三個層級，一層級學生綜合能力較強，自主學習能力、思維邏輯能力水平較高，教師可以讓學生自主開展實驗活動，探究導體電阻率測量方法，并確保數據誤差較小；二層學生在班級中的能力處于中等，具有一定自主性和邏輯思維能力等，教師在組織二層學生開展物理實驗時，可以設計概括性、探究性問題，為學生提供明確方向；而三層學生能力相對較弱，教師在開展教學活動時，可以引導學生以探究為主，即讓學生結合教材自主思考、探索、嘗試，教師根據學生探索程度給予針對性指導.通過分層教學充分培養學生不同個性學生科學思維，解決能力較強學生在實驗中難以得到發展、能力較弱的學生難以完全掌握實驗知識發展科學思維的問題，提升物理實驗教學質量和效率.

3 結語

綜上所述，實驗教學是高中物理的關鍵和核心，也是培養學生科學思維的重要途徑，對學生核心素養形成具有重要作用.所以，高中物理教師要意識到實驗教學的重要性和科學思維的價值，構建多元、高效的實驗教學，切實落實科學思維培養，促使學生在實驗過程中有效的提升和發展科學建模、科學論證等方面素養，提升自身綜合能力.

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