在物理演示實驗教學中如何培養學生科學思維能力

段賦靈 謝清連 黃薛宇

摘 要：實驗貫穿于整個物理教學，是高中物理教學中不可或缺的一部分，是提高學生自主學習能力、培養學生科學思維的重要途徑。本文以高中物理學科為例，針對物理演示實驗，提出了實驗設疑、新穎實驗和實驗小結三個方面來提高學生科學思維能力。

關鍵詞：高中物理;物理實驗;科學思維能力

高中物理的核心素養，是我們對新時代高中物理課程標準的理解，體現了我們在新時代產生的新思想。在2017年的《普通高中物理課程標準》中，它將物理學科的核心素養分為了四個方面：物理觀念，科學思維，科學探究和科學態度與責任[1]。科學思維是指為了正確認識生活中的各種事物所具有的思維模式，科學思維貫穿整個物理教學，它是解決物理問題的重要基礎[2]。所以，提高學生科學思維是物理教學核心素養中的重點，培養學生創造性見解的關鍵。

物理規律是由物理學家進行無數次物理實驗后總結出來的理論，想要讓學生掌握“物理”這門學科，物理實驗的演示不可或缺。可是現如今許多物理教師在教學中更重視理論，而忽略了物理教學中實驗的關鍵性。事實上，實驗可以激發學生學習興趣，將抽象化的概念直接用實驗現象表示出來，可以讓他們親眼看見實驗現象，加強他們對物理知識的理解，增強學生的科學思維能力，因此實驗在物理教學中是不可或缺的一部分。越來越多的教師為了“趕進度”，不重視實驗，覺得做實驗太浪費時間，往往都是簡單的放一個教學視頻，不讓學生參與實驗，更不會讓學生親自動手實驗。而筆者認為，新時代高中物理課程標準要求培養學生的科學思維能力，就首先要從注重物理演示實驗開始，可以從以下三個方面著手：通過實驗設疑提高學生科學思維能力;通過新穎實驗提高學生科學思維能力;通過實驗小結提高學生科學思維能力。

一、通過實驗設疑提高學生科學思維能力

晉代學者張載的讀書名言是：“有疑而不疑者，不曾學，學則須疑[3]。”從他的讀書名言我們可以知道學習需要不斷的提出疑問，沒有疑問相當于沒有學習。實驗設疑是指在實驗前、實驗時或實驗后通過合理的提問來提高學生學習興趣，加強學生的自主學習能力，使學生對物理規律進行分析、概括，從而鍛煉學生科學思維能力。

例如，在“探究勻變速直線運動的規律”的實驗中，筆者發現有一些教師直接講解實驗步驟，而沒有過多解釋其原理，以致于學生只是機械的模仿老師或同學的操作，不懂自主探究，更不知其中的物理意義，最終導致學生不能完全體會包含的物理規律和物理概念。而高中物理課程標準要求物理教師要注重學生“學”，也就是要培養學生自主學習的能力，從而使物理教學效果得到有效的提升。正確、適當的實驗設疑可以有效地提高學生自主學習能力，改變他們被動的學習方式，提高他們的獨立探究能力并加強他們遇到困難時的自我解決能力。在實驗前，教師可以先問學生利用這些實驗儀器怎樣求出加速度，讓他們自行思考，再根據實驗內容、特點以及學生心理特點，進行層層深入講解。實驗時，在打完點后，可以詢問學生如何用這些數據算出某一點的瞬時速度和加速度并說出為什么，而不是直接告訴他們如何計算，可以讓學生回顧之前學過的知識，檢查學過的知識是否已經牢記。實驗后，可以利用學生錯誤的地方進行設疑，比如從紙帶的第一個點就開始計算，容易出現誤差，學生思考為什么會產生誤差。

每一個實驗都有很多可以設疑的地方，教師需要觀察合適的設疑時機，在正確的時間提出有趣的問題，能夠極大地提高學生的學習熱情;學生通過問題進行自主思考，不僅能調動學生的好奇心，讓學生在解決問題中找到學習物理的自信，而且能激發學生的學習潛力，拓展學生的科學思維。

二、通過新穎實驗提高學生科學思維能力

隨著時代的進步，物理實驗也需要不斷的更新，以前的實驗都已經深入人心，不足以激發學生的學習興趣，所以需要教師自己通過不斷的創新，發現新穎的實驗，找出創新點，打破學生的固定思維，挖掘學生的科學思維潛力。

例如，在講“大氣壓 ”的概念時，很多教師都是直接給學生播放馬德堡半球實驗的視頻。雖然它能證明存在大氣壓，但是學生不能親身體會，只通過視頻和文字無法達到直觀的效果，為了增加學生的體驗感，在證明大氣壓的存在時，可以用“瓶口吞雞蛋”的實驗，拿一只煮熟并剝了殼的雞蛋，將它放在一個寬口瓶的瓶口，讓學生思考如何在不損壞雞蛋和瓶子的情況下把雞蛋放進瓶子里，得到學生各式各樣的答案后，告訴他們自己可以不用手擠壓瓶子就可以讓雞蛋掉下，將燃燒的紙條丟入瓶中后，瓶子里突然有一大股吸力將雞蛋吸入了瓶中。通過“瓶口吞雞蛋”實驗不僅可以引入大氣壓的概念，還通過了學生日常生活中經常接觸到的事物開發了新穎的實驗，讓學生親身參與實驗，對本節課的內容產生了濃厚的興趣，促進了學生思考，拓展學生的科學思維。

當今社會科技發展突飛猛進，我們不能一直都是用老舊的學習方法帶領學生學習，教師需不斷提高自身能力，借助生活中的事物開發新穎的實驗，讓學生從生活中發現物理，使他們的科學思維能力獲得提升。

三、通過實驗小結提高學生科學思維能力

實驗小結是指在做完實驗后，學生通過對實驗內容的理解進行總結與反思。實驗小結是實驗中不可或缺的一部分，它不僅有助于學生掌握物理思維，還能幫助學生理解物理概念、物理規律，建立完整的認知結構和知識體系，從而進一步地提高學生科學思維能力。學生可以通過實驗小結來發現自己學習上的不足，教師也可以通過學生的實驗小結發現教學難點，從而進行突破。

在中學階段，教師一般不會要求學生寫實驗報告，而且基本上只要求學生會做部分實驗，教師帶學生進實驗室的次數很少，導致一些學生不知道實驗步驟是怎么得來的，更不要說能從實驗中得到什么啟發。學生只有不斷地進行反思、歸納，才能達到舉一反三的效果，學生只有養成善于思考的習慣，才能提升學生的科學思維能力[4]。學生要通過實驗小結，反思自己不清楚的地方，結合所學知識，以便提高實驗能力。一些學生在做實驗的時候往往是被動的，做完幾乎不去總結，這樣常常達不到良好的教學效果，在解實驗題時也經常不知道如何下手，這種錯誤思想是極其有害的，會嚴重影響學生的科學思維能力。由此可見，要提高學生的科學思維能力，要高度重視實驗小結。

由于每個學生的基礎都不一樣，思維方式和思維能力也不一樣，從而導致學生對實驗的理解的不同，教師可以通過學生的實驗小結來發現學生難理解的地方，也可以通過不同學生的見解尋找創新實驗的可能，在之后的復習鞏固中，通過創新實驗，打破學生的固定思維，激發他們的科學思維潛力。

總而言之，理論知識是學習物理的基礎，而實驗是檢驗理論的最好方法，實驗在物理學中是重中之重，也是學生全面發展的綜合素質學習的重要基礎，實驗不僅能夠點燃學生探究物理奧秘的熱情，還能有效地鍛煉學生的自主操作能力，從而培養學生科學思維能力。

參考文獻：

[1]戴遠輝.借助心理學效應 構建微素材課堂——以“共點力的平衡條件”教學為例[J].物理教師，2019，40（06）：24-26+29.

[2]蔣紅.科學思維觀念下對植物蒸騰作用實驗的一點思考[J].中學生物學，2020，36（07）：43-44.

[3]許志偉.設疑導學成就初中社會高效課堂[J].學子（教育新理念），2013（05）：32-33.

[4]劉培棟.解題后總結 提高學生數學解題能力[J].教育教學論壇，2012（17）：177-178.

作者簡介：

段賦靈（1997-），女，漢族，江西吉安人，教育碩士在讀，單位：南寧師范大學，研究方向：學科教學（物理）;謝清連（1968-）男，漢族，廣西臨桂人，博士，教授，單位：南寧師范大學，研究方向：超導材料和物理教學研究;黃薛宇（1998-），女，漢族，廣西欽州人，教育碩士在讀，單位：南寧師范大學，研究方向：學科教學（物理）。