浅谈物理实验教学中如何提高学生科学思维素养

陈日清

【摘要】本文从培养学生高中物理学科科学思维素养出发，探讨了新课标背景下高中物理实验教学中如何有效提高学生科学思维素养的思路。

【关键词】学科核心素养;科学思维素养

普通高中物理新课标核心是培养学生物理学科核心素养，其中培养学生科学思维素养是主要目标之一。物理实验是物理教学的基本教学方法。物理实验为学生创设生动直观物理情景，培养学生仔细观察能力和动手操作能力，实现由现象到本质、由感性到理性的认识的质的思维飞跃，是培养学生科学思维素养的重要途径。传统物理教学中，教师一般先把实验的各个环节进行详细设计，然后学生按部就班做实验，遇到问题按图索骥解决。学生实验缺乏灵活性、探究性和独创性，容易形成定势思维，导致学生实验设计能力、纠错能力、探究能力不足，无法达到有效提高学生科学思维素养的目的。

一、以实验设计为抓手，提升独立思考能力

物理实验教学中，首先对学生进行启发引导，控制实验难度，降低思维阶梯，循序渐进提升实验设计水平，达到培养学生独立思考能力的目的。实验设计让学生体悟到设计必要性和探究价值，激发学生兴趣，培养学生独立思考的习惯。高中物理实验中，定量性实验和验证性实验是培养学生实验设计的有效方式。学生实验设计中，通过适当控制变量，进行前后实验数据对比分析，可以得到实验结论。例如，粤教版《高中一年级物理》第四章第二节“牛顿第二定律”实验教学：

1.如图所示装置，保持小车总质量M不变，改变小桶和沙的质量m，从而改变细线对小车的拉力F（当m<

2.保持小桶和沙的质量m不变，在小车上加减砝码， 改变小车的质量M。然后测出小车的对应加速度a，由多组a、M数据，作出加速度和质量倒数的关系图线，验证加速度与质量是否成反比。

笔者让学生自己设计实验，验证结论，然后引导学生思考：1.实验的对象是谁？它是如何获得加速度的？2.实验的对象受何力？如何使其获得产生加速度的力？

3.实验中应注意什么问题？然后引导学生应注意小车水平摩擦力平衡问题，对前后实验结果进行对比。这个过程，让学生及时验证自己的设计，提高了兴趣，提高了独立思考能力。进而引导学生：不用小桶和沙，采取逐渐抬高长木板一端的方式，重新进行实验设计，验证能否能得出同样结论。我们不断的创设情景，引导学生进行实验设计，提高了学生独立思考的能力。

二、以实验问题为驱动，提高科学探究能力

物理实验中的现象和规律，虽然前人已发现了，但相对学生来说，却依然是疑惑的。在实验教学中，引导学生观察，让学生主动发现问题，成为发现问题的“猎人”，更能让学生品尝到科学问题发现的喜悦，激发其强烈的探究欲望。例如，在高中粤教版《高中一年级物理》（选修2-1）第一章第三节“闭合电路欧姆定律”的探究实验教学中，我先给各组提供一个相同的干电池让学生测量。实验过程中，一些学生采用电流表内接法，一些学生采用电流表外接法，导致彼此的测量结果差异较大，激烈碰撞。由此产生深深的疑问：“同样的干电池，测量值差别为什么这么大？”“哪一种方式测量值是较准确的？”“如何减少测量误差？”学生们带着解决问题的迫切心情，从实验原理、实验探究中揭开谜底：电流表的外接法应用于被测电阻阻值很小且接近电流表内阻时;电流表的内接法应用于被测电阻值很大很接近电压表的内阻时。进而引导学生，仅仅应用电流表或电压表能否测量电源的电动势和内阻？至少使用多少个？电路怎样设计？通过如此反复实验探究，学生对较灵活准确地测量干电池内阻的问题就有了深刻的认识，有效培养了学生科学探究能力，提高了科学思维素养。

三、以实验猜想为动力，提升科学思维素养

牛顿说：“没有大胆的猜想，就做不出伟大的发现”。心理学的研究表明，人们通过想象思维，在头脑中会创造出某些没有经历过或现实中尚未发现的事物的形象。人们借助这种思维（猜想），常能在仔细分析的情况下，迅速对问题的答案作出一些合理的预测或猜想。法拉第根据电能生磁，猜想到磁也能生电，并最终发现了电磁感应定律。因此，在实验教学中，要鼓励和引导学生大胆猜想。例如，在粤教版高中一年级物理第三章第四节“力的合成”实验教学中，在实验探究“力的合成”的规律中，融合“验证力的平行四边形定则”。首先在演示实验前，向学生提出探究问题：两个分力与合力关系如何？然后在演示实验过程中，引导学生进行猜想。学生分小组协作进行实验探究，在白纸上分别标出合力、分力的大小和方向，观察它们的几何图形，分析数据，验证猜想，探究出“力的合成的平行四边形定则”。在这个过程中，学生既亲历了物理实验探究，又学会了新知识。这样，不但深化了新知识的理解，而且培养了学生的观察分析能力，提高了科学探究能力和运用物理实验获取知识的能力。进而引导学生：预测和猜想可能是正确或错误的，这就要求我们不断去尝试和改正错误，最终得出正确的答案。爱迪生曾说：“天才是百分之一的灵感，加百分之九十九的汗水”，这就是坚持不懈地进行科学探究的魅力所在，在实验教学中恰当引导学生，能极大地提高学生的科学思维素養。

总之，在物理教学中，我们要充分地利用实验教学，不断引导学生实验设计，加深对实验过程理解，经常鼓励学生，拓宽思维范围，大胆猜想，培养学生学习物理的良好思维习惯，从而提高学生科学思维素养。

参考文献：

[1]郑巧燕.基于学科核心素养的高中物理演示实验教学研究[D].四川师范大学，2018.

[2]薛贵，孟现柱.基于高中物理实验教学，培养学生的科学探究能力——以<牛顿第三定律>为例[J].湖南中学物理，2018.

[3]裴家量.中学物理思维方法与应用[M].广东教育出版社，1998.