高中物理实验教学中学生科学思维能力的培养初探

刘存贤

摘 要：核心素养理念关注的是学生的终身成长需求，从关键能力与思维品质两方面提出了学生通过学科学习所应实现的素质进步，应该成为高中物理实验教学的指导思想。从借助生活资源创设实验情境，激发学生建模欲望;组织小组探究实验，引导学生进行科学推理;鼓励学生创新实验，优化学生质疑创新思维品质三个角度来分析高中物理教师应该如何通过实验教学来培养学生的科学思维能力。

关键词：高中物理;实验教学;科学思维;培养策略

中国学生发展核心素养，以科学性、时代性和民族性为基本原则，以培养“全面发展的人”为核心，提出了“核心素养”理念，从文化基础、自主发展、社会参与三个方面指出核心素养是指学生应具备的适应终身发展和社会发展需要的必备品格和关键能力，综合表现为人文底蕴、科学精神、学会学习、健康生活、责任担当、实践创新六大素养，突出强调个人修养、社会关爱、家国情怀，更加注重自主发展、合作参与、创新实践。

物理学科核心素养是学生通过高中物理学习内化的带有物理学科特性的品质，是指学生通过物理学习而逐步形成的正确价值观念、必备品格和关键能力，是学生通过物理学习内化的带有物理学科特性的品质。物理核心素养包括四个维度：物理观念和应用、科学探究和交流、科学思维和创新、科学态度和责任。而科学思维是物理核心素养四个要素中相当重要的一个环节。人们在科学活动中达到对客观事物真理性认识的生理和心理的过程，就是科学思维的过程，主要包括模型建构、科学推理、科学论证和质疑创新等要素。

其中，实验活动本就是学生展开物理探究与实践检验的重要活动，在培养学生科学思维能力方面有着积极影响。因此，高中物理教师则要积极借助物理实验去培养学生的科学思维能力，不断优化学生的思维品质。

一、借助生活资源创设实验情境，激发学生建模欲望

由于科学思维的形成与发展都是学生凭借自己的事实经验所展开的假说、推理与证明活动，所以高中物理教师便需在实验教学时积极引入学生的生活经验，引导学生借助自己的已有认知去展开实验探究，借此引导学生参与科学建模活动。为此，高中物理教师可以利用生活资源创设实验教学情境，提出物理问题，引导学生进行实验预设与推测，为培养学生的科学思维能力做准备。

就如在“实验：用打点计时器测速度”一课教学中，我就积极利用学生在体育课上短跑测验成绩创设了实验情境，引导学生观看了田径运动员的比赛视频，借此唤起了学生的生活经验，使其积极回顾了速度、加速度、位移等物理概念，由此展开了物理思考。然后，我提出了这样一个问题：田径运动员的速度在各个时刻是否一致，你应该如何计算运动员的加速度？在这一问题的启发下，学生都对加速度的计算与测量方法感到好奇，于是我就借此引导学生学习了打点计时器的使用方法，引导学生利用这一实验工具去计算物体运动的瞬时速度，结合纸带所呈现的数据展开物理分析。

二、组织小组探究实验，引导学生进行科学推理

常规的高中物理实验教学以教师演示为主，学生需要集中注意力全面观察教师的操作行为，但是这种缺乏动手操作的实验活动并不能促使学生展开科学推理，无法培养学生的科学思维能力。对此，高中物理教师应该积极组织小组合作探究实验，充分突出学生的主体需求与学习活动，让高中生在物理实验教学中去探索科学知识，积极运用分析综合、推理论证等科学探究方法，由此优化学生的思维品格。

就如在“实验：探究小车速度随时间变化的规律”一课教学中，我就准备了小车、牵引绳、打点计时器、斜板等等，让学生思考小车在重物牵引下的运动速度随着时间而产生的变化，引导学生积极进行物理猜想。然后，我会将4名学生科学分成一组，要求他们围绕“如何测量不同时刻的物体运动速度”这一问题去设计实验方案，引导学生积极展开实验探究。在实验操作过程中，学生要认真观察实验现象，归纳实验操作要点，绘制v-t图像，借此分析小车速度随时间变化的客观规律，总结物理结论。

三、鼓励学生创新实验，优化学生质疑创新思维品质

在科学思维素养中，优化学生的质疑与创新思维是最为重要，也是十分艰难的一个教学任务，目的是要培养出创新型人才，促使学生的科学思维实现高阶发展。但是，高中物理教师不可被困难打败，而是应该迎难而上，鼓励学生自主创新物理实验，积极调动学生的创新思维，促使学生在质疑、创新活动中进一步深化科学探究，优化科学思维能力的发育情况。

就如在“牛顿第二定律”一课教学中，我就鼓励学生自主设计验证牛顿定律的物理实验，积极展开实验创新活动。比如，有的小组先控制了小车的质量，结合自己所学到的力学知识分析了加速度与力之间的关系，改变了小车的受力情况，认真观察了打點计时器纸带所得出的数据;有的小组则先保证了小车所承受的重力一致，改变了小车的质量，积极研究了加速度与质量的关系，由此分析了加速度与物体受力、质量之间的关系。除此之外，我还会鼓励学生自主创新实验设备、实验操作步骤等等，全面展现了学生的想象力与创造力，切实优化了学生的科学思维。

总而言之，实验是物理学科的中心与关键，也是培养高中生科学思维能力的重要方法。因此，高中物理教师要积极借助实验活动去提高学生的科学思维能力，丰富学生参与科学建模、科学推理、科学论证、质疑创新等活动的经验，为学生的长足发展做准备。

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，2018，33（10）：94-95，71.