高中物理實驗教學中培養學生科學思維的有效路徑探析

許曉玲

摘 要：在新課改背景下，高中物理教師在實驗教學中不僅要教授學生相應的知識，還要提升學生的綜合素質，培養學生的科學思維。文章闡述了高中物理實驗教學和學生科學思維的概念，分析了當前高中物理實驗教學中存在的問題，探討了在高中物理實驗教學中培養學生科學思維的有效策略。

關鍵詞：高中物理；實驗教學；科學思維；教學路徑

作者簡介：許曉玲（1975—），女，江蘇省興化市第一中學。

良好的科學思維能幫助學生養成良好的物理學習習慣，對學生物理學科素養的提升有著重要的意義。在高中物理教學中，教師應積極創新物理實驗教學的方式，優化教學手段，明確教學目標，制訂科學的教學方案，引導學生積極參與物理實驗活動，利用活動充分激發學生的探索欲望，從而有效培養學生的科學思維。

一、高中物理實驗教學與學生科學思維概念簡述

（一）高中物理實驗教學

物理實驗教學主要是指在一定的研究目的下，教師帶領學生開展相關物理實驗，通過對物理實驗的實踐過程、方法、規律、結果等的探究，直觀感受物質的組成及其運動規律的過程［1］。

在高中物理教學中，教師單純依靠書本開展教學很難有效地將物理知識全面、準確地教授給學生，為了保證教學質量，要采用更為直觀的教學方式。高中物理實驗教學能讓學生在實驗的過程中通過觀察和分析實驗現象明白物理定律。例如，在學習電磁感應現象時，教師可以結合線圈實驗讓學生直觀了解“磁生電”的全過程，進而加深學生對電磁感應現象的理解。同時，高中物理實驗教學還能為學生研究物理規律和物理知識提供良好的條件，幫助學生形成良好的思維體系，進一步提高學生的認知水平與思維能力。

（二）科學思維

科學思維能幫助學生學習物理知識。在高中物理教學中，科學思維具體是指學生在進行物理學習時具備的構建模型、推理論證、批判和驗證不同觀點和結論的思維和能力。具有良好科學思維的學生具備創新和質疑精神，能結合已有知識儲備開展科學研究，從多方面去思考和探索問題，并且能運用不同方法解決問題。

學生養成良好的科學思維，能在學習過程中更深入地了解物理概念，構建科學的物理學習觀念。學生在物理學習中運用分析、論證、推理等多種思維方式去解決問題，能提高學習效率。在下次遇到同類問題時，學生便能有效利用科學思維自主分析問題、解決問題，進而提升學科核心素養［2］。

二、高中物理實驗教學中存在的問題

（一）重理論輕實踐

盡管新課改正在逐步落實，但在當前的高中物理教學中，仍有部分物理教師受傳統教學觀念的影響，在授課時過于注重理論教學，忽視實驗教學。在具體的教學活動中，這些教師過于重視學生的考試成績，喜歡直接將相關物理知識灌輸給學生，導致學生無法形成系統的物理知識體系，不能深入了解物理知識的內涵。這種缺乏實踐的教學枯燥無味，會使學生處于被動接受知識的狀態，失去學習物理知識的興趣。

此外，部分學校的實驗室器材不夠充足，教師在開展實驗教學時，不能為每一位學生都提供實驗的機會，導致實驗教學無法達到預期的教學效果。部分實驗甚至只能由教師進行演示，學生不能動手操作實驗，這不利于學生實際操作能力、物理思維能力、科學探究能力等的提升。這樣的實驗教學本質上還是灌輸式教學，無法充分調動學生學習的主觀能動性，不利于學生物理學科核心素養的培養。

（二）實驗教學方式單一

很多高中物理教師已經意識到實驗教學的重要性，在教學中積極帶領學生進行實驗操作［3］。但在實際教學中，部分教師的實驗教學方式較為單一，他們沒有充分利用現代化的信息技術手段整合實驗教學資源，在學生進行實驗時過多地干涉學生的行為。例如，有些物理教師會在實驗前為學生準備好實驗器材和實驗方案，在實驗中直接將實驗問題拋出或在實驗結束后直接對實驗問題進行總結，這種教學方式雖然能減少學生在實驗過程中出現的問題，但無法充分發揮學生的主動性，不利于學生科學思維的培養。

由于欠缺實驗教學的經驗或缺少相應器材等問題，部分高中物理教師在教學中依舊使用單一的教學方式，直接將實驗步驟以文字或圖片的形式展示給學生。這種教學方式不利于學生動手能力和探究能力的培養，也不能讓學生充分發揮創造思維，會影響學生綜合能力的提升。

（三）學生缺乏科學思維能力

受多種因素影響，部分學生的物理思維能力不夠強，遇到問題時不愿意自行探索，喜歡依賴教師。在物理學習中，他們不能應用已有的物理知識去主動研究新的物理概念，也不能透過物理現象看本質。這樣一來，雖然教師組織了物理實驗教學，但學生卻不能在實驗中發揮主觀能動性，無法主動根據物理現象去探究物理規律。

三、高中物理實驗教學中培養學生科學思維的有效策略

實驗教學既是高中物理教學的有效教學方式，也是高中物理教學的重要教學內容。為了提高教學質量，教師必須更新教學觀念，根據實驗教學的目標和內容，進一步培養學生良好的科學思維和學習能力。

（一）創設科學的實驗情境，培養學生的科學思維

新課改背景下，教師要培養學生的知識應用能力。為此，教師要創新教學手段，轉變學生對物理學習的錯誤認識，充分激發學生的學習積極性，幫助學生構建系統的物理知識體系。創設科學合理的實驗情境，能幫助學生更好地理解教學內容，提高學生的學習興趣［4］。例如，在進行自由落體運動相關知識的教學時，教師首先可以從學生的實際生活出發，引導學生思考樹葉落地和蘋果落地的場景，并結合輕重物體下落快慢的實驗讓學生總結歸納出自由落體運動的特征。其次，教師可向學生提出相應的問題，并根據學生的回答概括自由落體運動的概念，讓學生對自由落體運動形成初步的認識。隨后，教師可從我國重大科學研究成果出發，讓學生明白學習自由落體運動相關知識的意義。最后，教師再引導學生主動聯系生活場景，尋找生活中的自由落體運動現象，加深學生對自由落體運動知識的理解。在學生全面了解自由落體運動后，教師再對學生的學習進行評價，并進行相應的補充教學，以幫助學生構建完善的知識體系。在這樣的實驗教學中，教師通過情境創設等方式，能有效調動學生的探索積極性，培養學生的科學思維能力。

（二）為學生提供參與實驗的條件

學生參與實驗并不是指學生根據教師規劃好的步驟按部就班地進行操作，而是指學生結合自己掌握的知識，主動地設計、執行、分析、總結實驗的過程。高中物理實驗教學內容主要包括驗證性實驗和探究性實驗。演示性的實驗教學雖然能在一定程度上節約教學時間，讓學生了解實驗流程和實驗意義，但這種教學方式難以激發學生的創新思維，使得學生只能被動接受教師傳授的知識［5］。為了進一步培養學生的科學思維，教師在教學中必須為學生提供自主實驗的機會，讓學生通過具體實驗操作，體會發現問題、解決問題的過程，從而提高學生的思維能力和創新能力。

首先，教師在引導學生進行實驗前，應明確實驗目的，讓學生對實驗目的進行分析，并結合所學知識自主設計實驗方案。之后，教師再對學生的實驗方案進行檢查和補充，引導學生對實驗計劃、操作步驟、注意事項等進行完善，保證實驗能夠有序開展。例如，在學習勻速直線運動和勻變速直線運動的知識時，部分學生由于對相關知識的理解不夠深入，設計的對比實驗不科學，不能獲得預期的實驗效果。對此，教師要為學生展示相應概念的具體含義，確保學生充分理解勻速運動、變速運動、勻變速運動的內涵，并讓學生優化實驗方案，從而培養學生的科學思維。值得注意的是，為了在有限的時間內保證每個學生都能參與實驗，在實驗中有所收獲，物理教師可以根據學生的學習情況將學生分組，利用分層教學的方式，提高教學質量。

教師應鼓勵學生充分運用創新思維，讓學生在實驗中積極思考和探索，利用不同的實驗思路、實驗方法等開展實驗，同時應引導學生學會質疑，培養學生的科學精神。例如，在探究兩個互成角度的力的合成規律時，教材上的實驗內容如下：輕質小圓環掛在橡皮條的一端，橡皮條的另一端固定；分別利用兩個與一個彈簧測力器拉動小圓環至相同位置，記錄拉力的方向和大小（如圖1）。

雖然這種實驗裝置較為簡單，但在研究分力時，學生是用手拉動測力器的，受力方向和受力大小都有可能產生偏差，因此較容易出現實驗誤差。為此，教師可以引導學生尋找減小誤差的有效方法，鼓勵學生發揮創新精神。學生在思考與討論之后，提出了用砝碼代替人工拉動小圓環的方法。

（三）創新物理課后作業

為了鞏固學生的物理學習基礎，幫助學生進一步理解課堂教學內容，物理教師會布置課后作業［6］。為了培養學生的科學思維，教師可以給學生布置物理課后實驗作業，讓學生利用課后時間自主開展物理實驗，從而提高學生的綜合能力。在布置物理課后實驗作業時教師應該注意，為了保證學生能在課后積極完成實驗任務，應選擇學生感興趣的實驗主題，同時聯系學生的實際生活，以有效提高學生的知識應用能力。例如，在學完電磁感應的知識后，物理教師可以根據學生的學習情況，讓學生結合課堂所學知識開展“制作無線音樂盒”等實驗。在制作無線音樂盒的時候，學生會遇到各種問題，如磁性達不到要求、無法實現對音樂盒的無線控制等。對此，教師應以啟發學生的研究思路為主，引導學生自行尋找解決方法，讓學生在思考、假設、驗證、試錯等環節中充分發揮創新思維能力，以此有效培養學生的科學思維。

結語

在新課改背景下，高中物理教師要重視物理實驗教學的作用，運用有效的教學方式，培養學生的科學思維。但在當前的高中物理實驗教學課堂上，由于教學觀念等的影響，實驗教學出現了形式化的現象，無法充分調動學生的主觀能動性，不利于學生科學思維的培養。對此，教師應更新原有的教學觀念，不斷創新教學手段，充分發揮物理實驗教學的作用，提升學生的綜合能力，為學生未來的學習和生活奠定良好的基礎。要想充分利用高中實驗教學提高學生的思維能力，教師在教學中一定要堅持正確的教學方向，尊重學生的主體地位，有針對性地制訂教學計劃，選擇合適的教學手段。同時，教師在教學中應積極啟發學生的思維，讓學生在實驗探究過程中充分利用已有知識進行深入探究與思考，以此提升學生的知識應用能力，幫助學生培養良好的科學精神。

［參考文獻］

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