基于生活化課外物理實驗提升初中生科學思維能力的策略

摘" 要：隨著科學技術的迅速發展，科學思維能力已成為21世紀學生的核心能力之一。如何有效培養學生的科學思維能力，是教育者和研究者關注的重點。傳統的課堂教學常常難以滿足學生的探究和實踐需求，而課外實驗活動，特別是與生活緊密結合的實驗活動，為學生提供了一個實際操作和探究的平臺。文章介紹了生活化課外實驗的概念及科學思維能力的內涵，指出了當前課外實驗存在的問題，并提出了針對這些問題的解決策略和建議。

關鍵詞：生活化課外實驗;科學思維能力;學習效果;物理實驗

* 本文系江西省教育科學“十四五”規劃課題“利用生活化的課外物理實驗提升初中生科學思維能力的實踐研究”（課題編號：22PT YB135）的研究成果。

一、生活化課外實驗與科學思維能力概述

（一）生活化課外實驗的概念與特征

生活化課外實驗指的是與學生日常生活緊密相關的實驗活動。這類實驗不僅能夠使學生將理論知識與實際生活相結合，理解和掌握科學知識，而且能激發學生對科學的興趣。它具有以下幾個特征：生活化課外實驗設計基于學生日常生活中的實際問題和情景，能夠使學生在實際中運用所學知識;因實驗與生活實際相結合，學生能更容易產生興趣和參與感;實驗通常使用容易獲取的材料和工具，學生可以親自動手進行實驗。

（二）科學思維能力的內涵

科學思維能力是指通過邏輯、批判和創造性思考來理解和解決問題的能力。它包括以下幾個方面：準確觀察現象并用語言描述;將事物進行分類并比較分析;對觀察到的現象進行合理的推理和解釋;根據理論和實驗數據做出預測，并通過實驗驗證預測。

（三）生活化課外實驗與科學思維能力培養之間的內在聯系

生活化課外實驗與科學思維能力培養之間存在密切的內在聯系。首先，生活化課外實驗為學生提供了一個直觀體驗和理解科學現象的平臺，有助于培養學生的觀察和描述能力。其次，通過實驗活動，學生需要分類、比較和分析數據，這有助于培養學生的分類與比較能力。再次，實驗要求學生基于觀察結果進行推理和解釋，這有助于發展學生的推理與解釋能力。最后，通過預測實驗結果并進行驗證，學生的預測與驗證能力也得到了鍛煉。總之，生活化課外實驗可以通過各種活動培養學生的科學思維能力。

二、當前初中物理課外實驗存在的問題

（一）實驗內容脫離生活

許多物理課外實驗設計并沒有與學生的實際生活緊密結合，導致學生在進行實驗時，感到與生活無關，從而缺乏興趣和參與感。這種脫離生活的實驗往往忽略了學生日常生活中的真實情境，使學生在實驗過程中難以理解和應用所學的科學知識，進一步影響了學生的學習效果和興趣。

（二）方法和手段單一

當前的物理課外實驗往往過于依賴傳統的實驗方法和手段，缺乏創新性和多樣性。例如，許多實驗仍然使用傳統的實驗器材和材料，教師忽略了現代科技手段地應用，如電子設備、軟件應用等的融合。這不僅限制了實驗的范圍和深度，還使學生在實驗過程中失去了探索和創新的機會。

（三）評價缺乏客觀指標

物理課外實驗的評價有時缺乏客觀、量化的評價指標和標準。許多教師仍然主要依賴觀察和經驗評價學生的實驗效果，忽略了數據分析、實驗結果的對比和驗證等客觀評價方法。這種評價方法容易受到個人偏見的影響，導致評價結果的不公正和不準確，從而影響學生的學習動力和自信心。

三、初中物理生活化課外實驗培養學生科學思維的策略

（一）設計體現真實生活的實驗項目

學生的興趣和需求直接影響他們參與實驗的積極性和獲取知識的深度。教師可以通過問卷調查系統地收集大量的學生反饋，確保所設計的實驗內容既有趣又富有挑戰性。同時通過小組討論和個別訪談，教師可以更深入地了解每個學生的具體需求，從而進行更精細的個性化指導。整合生活中的實際情境是讓科學實驗更具生活化的關鍵。當學生在實驗中看到熟悉的物品和情境時會更容易產生共鳴，認為實驗與自己的生活息息相關。例如，教師讓學生通過家中常見的廚房用具和食材探索相應反應，或者利用季節變化和天氣模式進行氣象學的初步研究，這樣學生不僅能夠在實驗中看到科學原理，還能理解這些原理在日常生活中的應用，從而增強了將理論知識轉化為實際應用的能力。

每個學生都有自己獨特的生活經驗和興趣，當他們遇到某個生活中的問題或對某個現象產生好奇心時，便會激發探索欲望。例如，一個學生可能對雨水中的酸堿度產生好奇，而另一個學生可能喜歡觀察家中的植物。教師應鼓勵這些主動的探索行為，并提供必要的指導和資源支持，如提供研究方法、資料，或者提出問題進行引導。這樣學生不僅能在實際操作中獲得知識和技能，還能培養獨立思考和解決問題的能力。

在日常生活中，家中的常見物品往往包含許多科學原理，學生只需要一個簡單的思考和創意就可以將其變成有趣的實驗材料。例如，通過玻璃瓶、吸管和砂糖，學生可以簡單探索液體的密度和溶解性。這樣的實驗不僅成本低、操作簡單，而且學生能夠隨時在家中復現，從而進一步鞏固和拓展實驗中的知識。此外，使用日常物品進行實驗還可以增強學生的實用性認知，讓學生明白科學并不遙遠，而是與日常生活息息相關。

（二）鼓勵多樣化的問題探究

開放式問題是一種教育方法，它不強調提供有明確答案的問題，而是鼓勵學生根據自己的知識和經驗探索和回答。這種問題方式鼓勵學生進行深入的思考、討論和反思，而不僅僅是回憶已知的答案。例如，教師不應該問“蘋果落下是因為什么”，而是問“如果你是牛頓，你會如何解釋蘋果落下的現象”，這種問題方式鼓勵學生創新思考，挑戰已有觀念，培養了他們的批判性思維和解決問題的能力。同時，開放式問題也為教師提供了了解學生思維狀態的機會，可以更好地指導和幫助他們。

小組合作是一種有效的合作學習方法，它鼓勵學生在小組中共同探討、分析和解決問題。在這種學習方式中，每個學生都有自己的角色和職責，需要與其他組員進行有效的溝通和合作。因為每個學生都有不同的背景知識、經驗和思考方式，所以他們在合作過程中可以相互學習、補充和啟發。例如，當一個學生在解決問題時遇到困難，其他組員可以提供不同的觀點和方法來幫助他。這不僅可以增強學生的團隊合作能力，還可以幫助學生開闊思路、碰撞出新的思想火花。小組合作有助于培養學生的社交和溝通能力，為他們未來的職業和生活打下堅實的基礎。

學習的意義在于學生能夠將所學知識與日常生活聯系起來。教師將問題設置在真實的生活情境中，不僅可以使學生更直觀地理解科學概念，還能深化他們的學習體驗和情感參與。例如，當教授“光的折射”時，教師可以讓學生探討為什么在魚塘邊看魚會有位置偏差，或為什么雨后會出現彩虹。這樣的問題探究可以使學生更加投入，因為此刻學生不僅是在學習抽象的知識，而且是在探索生活中的現象。此外，當學生能夠將所學知識應用到日常生活中時，他們的學習動機和自信心也會得到極大提升。

跨學科的問題探究可以打破傳統的學科界限，為學生提供一個更寬廣的視野和更深入的思考空間。例如，當研究氣候變化時，學生不僅需要理解地理上的天氣模式和物理上的能量轉移，還需要考慮到化學上的溫室氣體效應和生物上的生態系統變化。這樣的綜合性問題探究可以幫助學生看到各個學科之間的內在聯系，培養他們的系統思考和綜合分析能力。同時跨學科學習也可以激發學生的創新思維，能夠使他們從不同的角度和層面解決問題。在學生的問題探究過程中，教師的角色是至關重要的。一個好的教師，不僅是傳授知識的人，更是引導學生探索和發現的伙伴。在學生遇到困難或疑惑時，教師應該提供必要的指導和建議，幫助他們找到正確的方向和方法。但同時，教師也需要保持適當的距離，避免過多干預學生的思考過程，確保他們能夠獨立分析和解決問題。此外，教師還應該鼓勵學生提出自己的觀點和建議，聽取他們的反饋，以實現真正的互動式教學。只有在一個開放、支持和尊重的學習環境中，學生才能夠充分發揮潛力，培養獨立和批判性的思維能力。

（三）重視過程評價，強化反思

在教育領域，評價方法長期以來都偏重對學生知識掌握最終成果的評價，這種方法往往只關注結果，而非過程。然而，學生的學習體驗、努力和成長過程同樣重要。過程評價就是對這一思路的體現，它強調對學生在學習和探究過程中的實際操作、思維方式、協作能力等進行綜合評估。例如，一個學生可能最終得到了正確的實驗結果，但是他的實驗方法不科學或數據記錄不規范;而另一個學生雖然得到了不完全正確的結果，但他的探究方法和數據分析過程卻十分出色。通過過程評價，教師可以更全面、準確地評估學生的科學思維能力，為他們提供更有針對性的指導和反饋。在教育的每一個階段，學生的個體學習經驗都是獨特的，每次的實驗或項目都為他們提供了一個成長的機會。反思是連接這些經驗和學習成果的橋梁，當學生經過深入反思，能夠更加明確自己的學習路徑，理解何時何地做得好或做得不足。

例如，學生通過反思可能意識到自己在數據分析方面的方法有待完善，或者在團隊合作中如何更有效地與他人交流。這種自我意識和評估的能力對學生未來的學習和職業生涯非常寶貴。因此教育者需要強調反思的重要性，讓學生明白這不僅是一種學習方法，更是一種長期、持續的自我成長過程。

要使學生真正進入反思狀態并從中受益，簡單要求他們進行反思是不夠的，需要有教師明確的指導。首先，教師可以安排小組討論，組員可以分享他們的實踐經驗、面臨的挑戰，這種交流可以幫助學生從多個視角看待同一問題，從而獲得更深入的理解。其次，寫作也是一個強大的反思工具。通過寫實驗報告或日志，學生可以有條不紊地記錄和分析自己的學習過程，這種記錄也為教師提供了評估學生反思質量的重要依據。在整個反思過程中，教師的角色是至關重要的。他們需要提供適當的指導，例如提出引導性問題，幫助學生更深入地探索自己的想法，同時教師還要給予積極的反饋，認可學生的努力和進步，使他們更有信心繼續深入地反思和學習。

在學生的學習旅程中，教師的角色早已超越了傳統的“知識傳授者”。在過程評價和反思環節，教師更像是學生的導師和合作伙伴，與學生一起探討實驗過程中的各個細節，幫助他們認識到自己的強項和需要進一步加強的地方。當學生犯錯誤或遇到困難時，教師不應只是簡單指出問題，而是要通過提問和討論引導學生找到問題的根源，進而找到解決方案。這種互動式的教學方法可以促使學生更加積極地參與學習，激發好奇心和探索欲。同時教師應提供建設性反饋，既表揚學生的進步和努力，也指出他們需要改進的地方，從而幫助學生不斷完善自己、更好地理解和應用科學知識。

四、未來展望

未來，更多的高科技工具和平臺將被引入課外實驗中。如虛擬現實（VR）和增強現實（AR）技術將為學生提供更加真實和沉浸式的實驗體驗，使他們能夠在安全的環境中模擬復雜的實驗過程。通過大數據和人工智能技術，教師可以更準確地評估每個學生的學習進度和需求，為他們提供更為個性化的學習資源和指導，確保每個學生都能得到充分的關注和支持。隨著STEAM（科學、技術、工程、藝術和數學）教育的推廣，將有更多跨學科的課外實驗項目出現，鼓勵學生從多個角度探究問題，培養他們的綜合思維能力。隨著互聯網的普及，學生將有機會與世界各地的同齡人在線合作，共同探究科學問題，這不僅可以增強學生的團隊合作能力，還可以培養學生的跨文化交流能力。面對全球的生態和環境挑戰，未來的課外實驗可能會更加重視生態和可持續性教育，培養學生的環保意識和社會責任感，進一步提升學生的科學思維能力。

參考文獻：

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（責任編輯：張涵淋）