基于科學精神培養的問題探究性教學

賈志國

摘? 要：本文主要以探究電流的熱效應為例，重點闡述基于科學精神培養的問題探究性教學，首先分析培養高中學生科學精神的實際情況，其次介紹在高中物理教學中培養學生科學精神的關鍵，最后從激發學生學習興趣、開展新課教學、深化科學精神幾個方面深入說明并探討，旨在為相關研究提供參考資料。

關鍵詞：科學精神;問題探究;教學實踐;探究電流的熱效應

高中階段物理是一門重要課程，教學實踐中，教師重視給學生滲透認知客觀世界的知識與技能，巧妙融合教材知識和科學分析方式，培養學生科學精神。現階段，一些教師沒有關注到高中學生科學精神培養的意義，在一定程度上約束著學生思維擴展與科學素養發展，因此怎樣更好地培養學生科學精神，帶領學生感受物理世界的奧秘，這是重點問題。《探究電流的熱效應》是一節重點教學內容，本研究將圍繞科學精神的培養對其進行探究性教學分析。

一、培養高中學生科學精神的實際情況

基于本質，科學精神是內涵相對廣泛的一種精神表現形態，學生擁有科學精神，存在著對科學事物探索的好奇心，主動通過科學思維審視事物的特征。自然科學的創新和科學精神之間關聯相對密切，自然科學涉及的科學活動充當個體科學精神培養的媒介。物理教學實踐中，學科知識自身的特征能夠促進學生形成科學精神，幫助學生降低知識點學習難度，確保學生可更好地成長，形成科學思維。教師培養高中學生科學精神，學生可深層次感知學科內在規律，積極發現問題和處理問題，后續對實驗過程進行優化與完善，最終動手實踐開展物理實驗研究，歸納物理知識體系，便于學生全面成長。

可是即便較多教師意識到學生科學精神培養的意義，然而給學生滲透科學精神的內容卻比較少，部分學生形成的科學精神相對薄弱化，所以說教學過程中依舊要創新學生科學精神培養的方式。教師可能在物理課堂上更為關注習題講解，而過多地強調習題訓練會造成學生感受到知識點的枯燥性，難以調動學生學習主觀能動性。由此教師要全面培養學生的科學精神，增強學生的物理素養。

二、在高中物理教學中培養學生科學精神的關鍵點

（一）重視課程教學設計，做好學生科學精神培養準備工作

物理這門課程需要教師引導學生親自進行實驗，不只是要給學生教授理論知識，還要帶領學生進行實驗探究，不然學生可能會感覺到課堂學習的無趣。因此科學的課程設計對學生學習質量的提高是能夠產生重要意義的，物理教師要引進多樣化的手段，給學生真實演示物理實驗，鼓勵學生自主觀察和自主實踐，把觀察的結果記錄下來;分析學生在實驗過程中遇到的問題，給學生提供解決問題的思路，統計學生實驗的結果;逐步培養學生邏輯思維能力，比如公式的學習，教師可給學生引進生活中的實際案例，讓學生站在理解的是有效充分研究，教師還可以給學生滲透物理學家的成長經歷，給學生講述物理學家的成功歷史，讓學生感受到物理學家的科學精神，浸潤學生的心靈。這樣學生可以把物理學家當作榜樣，真正地為了求知真理認真學習，嚴格要求自己，提升自己的綜合實踐能力。除此之外，在物理知識點的學習上，教師要鼓勵學生及時和生活建立關聯，在課堂教學之后圍繞教學內容設計有針對性的作業。教師還可以事先設置部分習題，加深學生對知識點的印象，這樣教師在教學講解時體現出一定的針對性，幫助學生處理學習疑惑。由此高中學生可以在課堂上專心聽講，增強學生的物理學習能力，使其在物理學習中養成良好的科學精神，促進物理教學活動的開展。

（二）教師關注自身引導職能的發揮，讓學生形成科學精神

要想培養學生科學精神，教師要時刻發揮自身的引導職能。物理學科還有理論知識和實踐知識，學生要自主分析理論知識，教師適當地引導和點撥，促進學生認真地進行物理實驗。在教學中，教師關注學生邏輯思維的引導，讓學生深層次挖掘物理知識點內涵。比如“能量守恒定律”的學習，可以引導學生觀察生活中的例子：從溫暖的家庭中走進已經結冰的道路上時，即便能夠抵御刺骨的寒風一段時間，可是長時間之后會讓人們感覺到發抖，這樣帶領學生分析能量守恒定律的實際含義，培養學生的學習好奇心和求知欲。或者在“熱傳遞”的分析，給學生介紹熱傳遞能夠讓整個房間充滿溫暖，主要是熱傳遞的對流現象，由此教師把枯燥與抽象的知識進行具體化分析，樹立學生科學精神，帶領學生以物理學的角度研究生活中的實際現象，拓展學生知識面，學生可以把所學的知識真正運用在實踐中，感受到物理學習中的科學精神帶給自己的力量。

（三）組織學生進行實驗操作，引導學生挖掘科學精神

高中學生科學精神的培養中，教師不只是要鼓勵學生把知識點和生活結合起來，還要讓學生自己操作實驗，教師觀察學生學習效果，給學生講解實驗的注意事項，提高學生對實驗過程的參與程度。在傳統的高中階段物理教學上，大多數情況是教師直接運用實驗器材，之后在講臺上給學生演示實驗。可是坐在教室中后排的學生基本上不能全面了解實驗過程，在觀察實驗現象時受到一定的因素影響，影響學生學習能力的培養。產生的結果是班級中的少數學生可以領悟實驗內涵，大多數學生對實驗過程是一知半解的，影響學生科學精神的培養。所以教師要給學生提供適合學生自主進行的實驗，讓學生自主參與實驗過程得到真知，了解物理公式和物理定律，要求學生時刻保持實驗儀器操作的規范性和科學性，運用正確的實驗方法完成實驗操作。物理實驗引導中，教師要培養學生良好的科學精神，學生認真嚴肅地對待實驗過程，結合研究實驗結果與記錄實驗結果，分析解決自身存在的問題。如果學生缺少一定的動手實踐意識，教師可以鼓勵學生進行分組操作，保證小組內的成員之間可以優勢互補，這樣實驗意識強的學生可以帶動實驗意識差的學生，學生之間互相合作完成實驗任務，從而調動班級內所有學生實驗學習的主動性，幫助學生鞏固實驗知識，掌握實驗技能，把對學生科學精神的培養落到實處。

三、以“探究電流的熱效應”為例，對學生進行科學精神培養的問題探究性教學實踐

（一）激發學生學習興趣

教師在課堂上進行精心教學導入，組織學生進行課前小游戲，把家用電器用小卡片進行名稱標注，要求同桌的兩名學生互相猜測，也就是一名學生描述家用電器，包含電熨斗、電水壺、電褥子與電飯鍋等，另外一名學生猜測具體名稱。十分鐘之后，教師給學生提出問題：“同學們，你們知道我國常用的電器之間有什么共同點嗎？各種電器的工作原理是怎樣的呢？如果接通電暖爐，里面電阻絲會產生怎樣的變化？還有哪些電器會在存有電流的情況下發出熱量呢？”由此借助具備吸引力的問題情境完成教學導入，加深學生對《探究電流的熱效應》的印象，使得學生帶著科學精神在物理課堂上探索。

（二）開展新課教學

1. 分析電流的熱效應

在高中物理課堂上培養學生科學精神，教師應時刻圍繞教學內容設計教學環節，鼓勵學生一同分析在導體內通過電流的狀態下是否會發熱、電流熱效應究竟是什么，學生可以分析電流做功的過程、電燈做功的過程、電水壺做功的過程與電風扇做功的過程，了解電能轉變為熱能的道理。教師繼續追問：“在電爐子中進行電源接通，可以觀察到電阻絲變紅的現象;電風扇運作一段時間后，電機會微微發熱，這是為什么呢？”

2. 分析電熱受到哪些因素影響

首先教師給學生一定時間，思考電熱受到哪些因素影響，讓學生發揮想象力和創造力，把問題和生活結合起來，觸動學生心靈，保障學生擁有一定的科學精神認知。而后教師可提出生活中的實例：電爐子燃燒之后出現電阻絲變紅的現象，可是與之進行銜接的導線基本上不會發熱，那么導體內存在電流通過的情況下，生成熱量是否和電阻形成關系？剛剛發出光的燈泡不會發熱，一段時間后會出現燙手的現象，那么燈絲生成的熱量是否和發光具體時間存在關系？家庭電路與較多功率的用電器進行連接，對應干路電線會出現巨大熱量，甚至損壞絕緣皮與引出火災，那么干路電線生成的熱量和電流通過之間有怎樣的關系？其次組織學生進行實驗設計，以如何控制實驗的變量為主題進行深入挖掘。師生一同設計實驗方案，教師給學生引進控制變量法的原理，也就是保持電流和時間的不變，對電阻進行改變，探究熱量與電阻的關系;保持電阻與時間不出現變化，對電流進行改變，探究熱量與電流的關系;保持電流和電阻不出現變化，對時間進行改變，探究熱量與時間的關系。由此教師組織學生以小組為單位分別設計實驗，在學生動腦思考的同時形成科學精神。再次是合作探究，通過多媒體技術讓學生直觀化的觀察實驗過程，深入培養學生科學精神。最后是結論記錄，學生在探究中得到問題的答案，教師進行針對性點撥，繼而得到熱量和電流、電阻與時間的內在關系。第一個結論是電流和時間的相同條件下，熱量與電阻之間呈現正比關系;第二個結論是電阻和時間的相同條件下，熱量與電流之間呈現正比關系;第三個結果是電阻與電流的相同條件下，熱量與時間之間呈現正比關系。

3. 分析焦耳定律

教師為了加深學生對焦耳定律的掌握，需要引導學生探究過程，以問題為出發點吸引學生注意力，讓學生更多地感受到科學精神內涵。第一個問題是要求學生思考電阻絲會因為熱而發紅，可導線不會發熱，探究本質原因;第二個問題是要求學生分析家庭電路內接入用電器，且用電器的功率足夠大時，干路電線可能發熱，甚至毀壞絕緣皮，研究主要因素。學生認真總結和實踐后，能意識到焦耳定律的規律，即電流通過導體時產生的熱量跟電流的平方成正比，跟導體的電阻成正比，跟通電時間成正比。教師再次帶領學生探究自變量和因變量的內容，繼而強化學生對公式Q=I2RT掌握，實現培養學生科學精神的目的。

（三）深化科學精神

教師不只是要在課堂講解中培養學生科學精神，還要針對性地設計練習題目，促進學生鞏固知識，形成完整的“電流熱效應”知識體系，保障科學精神的培養體現出深度和廣度。教師可出示簡單的練習題：“把電風扇與電視機和電烙鐵依次和家庭電路相銜接，已知電風扇的規格是220V、60W，電視機的規格是220V、60W，電烙鐵的規格是220V、60W，那么哪一種電器產生的熱量最多？數值是多少焦耳？”教師可引導學生結合電功計算過程與歐姆定律，嘗試對焦耳定律進行推導，納入小游戲的形式，鼓勵學生進行小組成員合作，在探究合作中得到問題答案，把最先得到問題答案且問題答案準確的小組記作“學習標兵”小組，提高學生進行課堂探究的動力，更為全面地培養學生科學精神，強化學生物理能力。

綜上所述，高中物理這門學科存在顯著的抽象性與實踐性，蘊含著較多的科學精神，每一位教師都應意識到學生科學精神形成的意義，在具體教學中有所體現。教師應精心設計課程環節，從學生的視角下設計學生感興趣的問題，組織學生參與探究性學習活動，鼓勵學生帶著好奇心探索物理知識奧秘，得到良好的探究體驗。上述是以《探究電流的熱效應》為例進行的實際分析，在今后的教學中，教師還要進一步鞏固教學質量，全面把科學精神滲透在教學的每一個角落。

（責任編輯：鄒宇銘）

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