高中物理实验教学中培养学生科学思维的有效路径探析

许晓玲

摘 要：在新课改背景下，高中物理教师在实验教学中不仅要教授学生相应的知识，还要提升学生的综合素质，培养学生的科学思维。文章阐述了高中物理实验教学和学生科学思维的概念，分析了当前高中物理实验教学中存在的问题，探讨了在高中物理实验教学中培养学生科学思维的有效策略。

关键词：高中物理；实验教学；科学思维；教学路径

作者简介：许晓玲（1975—），女，江苏省兴化市第一中学。

良好的科学思维能帮助学生养成良好的物理学习习惯，对学生物理学科素养的提升有着重要的意义。在高中物理教学中，教师应积极创新物理实验教学的方式，优化教学手段，明确教学目标，制订科学的教学方案，引导学生积极参与物理实验活动，利用活动充分激发学生的探索欲望，从而有效培养学生的科学思维。

一、高中物理实验教学与学生科学思维概念简述

（一）高中物理实验教学

物理实验教学主要是指在一定的研究目的下，教师带领学生开展相关物理实验，通过对物理实验的实践过程、方法、规律、结果等的探究，直观感受物质的组成及其运动规律的过程［1］。

在高中物理教学中，教师单纯依靠书本开展教学很难有效地将物理知识全面、准确地教授给学生，为了保证教学质量，要采用更为直观的教学方式。高中物理实验教学能让学生在实验的过程中通过观察和分析实验现象明白物理定律。例如，在学习电磁感应现象时，教师可以结合线圈实验让学生直观了解“磁生电”的全过程，进而加深学生对电磁感应现象的理解。同时，高中物理实验教学还能为学生研究物理规律和物理知识提供良好的条件，帮助学生形成良好的思维体系，进一步提高学生的认知水平与思维能力。

（二）科学思维

科学思维能帮助学生学习物理知识。在高中物理教学中，科学思维具体是指学生在进行物理学习时具备的构建模型、推理论证、批判和验证不同观点和结论的思维和能力。具有良好科学思维的学生具备创新和质疑精神，能结合已有知识储备开展科学研究，从多方面去思考和探索问题，并且能运用不同方法解决问题。

学生养成良好的科学思维，能在学习过程中更深入地了解物理概念，构建科学的物理学习观念。学生在物理学习中运用分析、论证、推理等多种思维方式去解决问题，能提高学习效率。在下次遇到同类问题时，学生便能有效利用科学思维自主分析问题、解决问题，进而提升学科核心素养［2］。

二、高中物理实验教学中存在的问题

（一）重理论轻实践

尽管新课改正在逐步落实，但在当前的高中物理教学中，仍有部分物理教师受传统教学观念的影响，在授课时过于注重理论教学，忽视实验教学。在具体的教学活动中，这些教师过于重视学生的考试成绩，喜欢直接将相关物理知识灌输给学生，导致学生无法形成系统的物理知识体系，不能深入了解物理知识的内涵。这种缺乏实践的教学枯燥无味，会使学生处于被动接受知识的状态，失去学习物理知识的兴趣。

此外，部分学校的实验室器材不够充足，教师在开展实验教学时，不能为每一位学生都提供实验的机会，导致实验教学无法达到预期的教学效果。部分实验甚至只能由教师进行演示，学生不能动手操作实验，这不利于学生实际操作能力、物理思维能力、科学探究能力等的提升。这样的实验教学本质上还是灌输式教学，无法充分调动学生学习的主观能动性，不利于学生物理学科核心素养的培养。

（二）实验教学方式单一

很多高中物理教师已经意识到实验教学的重要性，在教学中积极带领学生进行实验操作［3］。但在实际教学中，部分教师的实验教学方式较为单一，他们没有充分利用现代化的信息技术手段整合实验教学资源，在学生进行实验时过多地干涉学生的行为。例如，有些物理教师会在实验前为学生准备好实验器材和实验方案，在实验中直接将实验问题抛出或在实验结束后直接对实验问题进行总结，这种教学方式虽然能减少学生在实验过程中出现的问题，但无法充分发挥学生的主动性，不利于学生科学思维的培养。

由于欠缺实验教学的经验或缺少相应器材等问题，部分高中物理教师在教学中依旧使用单一的教学方式，直接将实验步骤以文字或图片的形式展示给学生。这种教学方式不利于学生动手能力和探究能力的培养，也不能让学生充分发挥创造思维，会影响学生综合能力的提升。

（三）学生缺乏科学思维能力

受多种因素影响，部分学生的物理思维能力不够强，遇到问题时不愿意自行探索，喜欢依赖教师。在物理学习中，他们不能应用已有的物理知识去主动研究新的物理概念，也不能透过物理现象看本质。这样一来，虽然教师组织了物理实验教学，但学生却不能在实验中发挥主观能动性，无法主动根据物理现象去探究物理规律。

三、高中物理实验教学中培养学生科学思维的有效策略

实验教学既是高中物理教学的有效教学方式，也是高中物理教学的重要教学内容。为了提高教学质量，教师必须更新教学观念，根据实验教学的目标和内容，进一步培养学生良好的科学思维和学习能力。

（一）创设科学的实验情境，培养学生的科学思维

新课改背景下，教师要培养學生的知识应用能力。为此，教师要创新教学手段，转变学生对物理学习的错误认识，充分激发学生的学习积极性，帮助学生构建系统的物理知识体系。创设科学合理的实验情境，能帮助学生更好地理解教学内容，提高学生的学习兴趣［4］。例如，在进行自由落体运动相关知识的教学时，教师首先可以从学生的实际生活出发，引导学生思考树叶落地和苹果落地的场景，并结合轻重物体下落快慢的实验让学生总结归纳出自由落体运动的特征。其次，教师可向学生提出相应的问题，并根据学生的回答概括自由落体运动的概念，让学生对自由落体运动形成初步的认识。随后，教师可从我国重大科学研究成果出发，让学生明白学习自由落体运动相关知识的意义。最后，教师再引导学生主动联系生活场景，寻找生活中的自由落体运动现象，加深学生对自由落体运动知识的理解。在学生全面了解自由落体运动后，教师再对学生的学习进行评价，并进行相应的补充教学，以帮助学生构建完善的知识体系。在这样的实验教学中，教师通过情境创设等方式，能有效调动学生的探索积极性，培养学生的科学思维能力。

（二）为学生提供参与实验的条件

学生参与实验并不是指学生根据教师规划好的步骤按部就班地进行操作，而是指学生结合自己掌握的知识，主动地设计、执行、分析、总结实验的过程。高中物理实验教学内容主要包括验证性实验和探究性实验。演示性的实验教学虽然能在一定程度上节约教学时间，让学生了解实验流程和实验意义，但这种教学方式难以激发学生的创新思维，使得学生只能被动接受教师传授的知识［5］。为了进一步培养学生的科学思维，教师在教学中必须为学生提供自主实验的机会，让学生通过具体实验操作，体会发现问题、解决问题的过程，从而提高学生的思维能力和创新能力。

首先，教师在引导学生进行实验前，应明确实验目的，让学生对实验目的进行分析，并结合所学知识自主设计实验方案。之后，教师再对学生的实验方案进行检查和补充，引导学生对实验计划、操作步骤、注意事项等进行完善，保证实验能够有序开展。例如，在学习匀速直线运动和匀变速直线运动的知识时，部分学生由于对相关知识的理解不够深入，设计的对比实验不科学，不能获得预期的实验效果。对此，教师要为学生展示相应概念的具体含义，确保学生充分理解匀速运动、变速运动、匀变速运动的内涵，并让学生优化实验方案，从而培养学生的科学思维。值得注意的是，为了在有限的时间内保证每个学生都能参与实验，在实验中有所收获，物理教师可以根据学生的学习情况将学生分组，利用分层教学的方式，提高教学质量。

教师应鼓励学生充分运用创新思维，让学生在实验中积极思考和探索，利用不同的实验思路、实验方法等开展实验，同时应引导学生学会质疑，培养学生的科学精神。例如，在探究两个互成角度的力的合成规律时，教材上的实验内容如下：轻质小圆环挂在橡皮条的一端，橡皮条的另一端固定；分别利用两个与一个弹簧测力器拉动小圆环至相同位置，记录拉力的方向和大小（如图1）。

虽然这种实验装置较为简单，但在研究分力时，学生是用手拉动测力器的，受力方向和受力大小都有可能产生偏差，因此较容易出现实验误差。为此，教师可以引导学生寻找减小误差的有效方法，鼓励学生发挥创新精神。学生在思考与讨论之后，提出了用砝码代替人工拉动小圆环的方法。

（三）创新物理课后作业

为了巩固学生的物理学习基础，帮助学生进一步理解课堂教学内容，物理教师会布置课后作业［6］。为了培养学生的科学思维，教师可以给学生布置物理课后实验作业，让学生利用课后时间自主开展物理实验，从而提高学生的综合能力。在布置物理课后实验作业时教师应该注意，为了保证学生能在课后积极完成实验任务，应选择学生感兴趣的实验主题，同时联系学生的实际生活，以有效提高学生的知识应用能力。例如，在学完电磁感应的知识后，物理教师可以根据学生的学习情况，让学生结合课堂所学知识开展“制作无线音乐盒”等实验。在制作无线音乐盒的时候，学生会遇到各种问题，如磁性达不到要求、无法实现对音乐盒的无线控制等。对此，教师应以启发学生的研究思路为主，引导学生自行寻找解决方法，让学生在思考、假设、验证、试错等环节中充分发挥创新思维能力，以此有效培养学生的科学思维。

结语

在新课改背景下，高中物理教师要重视物理实验教学的作用，运用有效的教学方式，培养学生的科学思维。但在当前的高中物理实验教学课堂上，由于教学观念等的影响，实验教学出现了形式化的现象，无法充分调动学生的主观能动性，不利于学生科学思维的培养。对此，教师应更新原有的教学观念，不断创新教学手段，充分发挥物理实验教学的作用，提升学生的综合能力，为学生未来的学习和生活奠定良好的基础。要想充分利用高中实验教学提高学生的思维能力，教师在教学中一定要坚持正确的教学方向，尊重学生的主体地位，有针对性地制订教学计划，选择合适的教学手段。同时，教师在教学中应积极启发学生的思维，让学生在实验探究过程中充分利用已有知识进行深入探究与思考，以此提升学生的知识应用能力，帮助学生培养良好的科学精神。

［参考文献］

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