在物理演示实验教学中如何培养学生科学思维能力

段赋灵 谢清连 黄薛宇

摘 要：实验贯穿于整个物理教学，是高中物理教学中不可或缺的一部分，是提高学生自主学习能力、培养学生科学思维的重要途径。本文以高中物理学科为例，针对物理演示实验，提出了实验设疑、新颖实验和实验小结三个方面来提高学生科学思维能力。

关键词：高中物理;物理实验;科学思维能力

高中物理的核心素养，是我们对新时代高中物理课程标准的理解，体现了我们在新时代产生的新思想。在2017年的《普通高中物理课程标准》中，它将物理学科的核心素养分为了四个方面：物理观念，科学思维，科学探究和科学态度与责任[1]。科学思维是指为了正确认识生活中的各种事物所具有的思维模式，科学思维贯穿整个物理教学，它是解决物理问题的重要基础[2]。所以，提高学生科学思维是物理教学核心素养中的重点，培养学生创造性见解的关键。

物理规律是由物理学家进行無数次物理实验后总结出来的理论，想要让学生掌握“物理”这门学科，物理实验的演示不可或缺。可是现如今许多物理教师在教学中更重视理论，而忽略了物理教学中实验的关键性。事实上，实验可以激发学生学习兴趣，将抽象化的概念直接用实验现象表示出来，可以让他们亲眼看见实验现象，加强他们对物理知识的理解，增强学生的科学思维能力，因此实验在物理教学中是不可或缺的一部分。越来越多的教师为了“赶进度”，不重视实验，觉得做实验太浪费时间，往往都是简单的放一个教学视频，不让学生参与实验，更不会让学生亲自动手实验。而笔者认为，新时代高中物理课程标准要求培养学生的科学思维能力，就首先要从注重物理演示实验开始，可以从以下三个方面着手：通过实验设疑提高学生科学思维能力;通过新颖实验提高学生科学思维能力;通过实验小结提高学生科学思维能力。

一、通过实验设疑提高学生科学思维能力

晋代学者张载的读书名言是：“有疑而不疑者，不曾学，学则须疑[3]。”从他的读书名言我们可以知道学习需要不断的提出疑问，没有疑问相当于没有学习。实验设疑是指在实验前、实验时或实验后通过合理的提问来提高学生学习兴趣，加强学生的自主学习能力，使学生对物理规律进行分析、概括，从而锻炼学生科学思维能力。

例如，在“探究匀变速直线运动的规律”的实验中，笔者发现有一些教师直接讲解实验步骤，而没有过多解释其原理，以致于学生只是机械的模仿老师或同学的操作，不懂自主探究，更不知其中的物理意义，最终导致学生不能完全体会包含的物理规律和物理概念。而高中物理课程标准要求物理教师要注重学生“学”，也就是要培养学生自主学习的能力，从而使物理教学效果得到有效的提升。正确、适当的实验设疑可以有效地提高学生自主学习能力，改变他们被动的学习方式，提高他们的独立探究能力并加强他们遇到困难时的自我解决能力。在实验前，教师可以先问学生利用这些实验仪器怎样求出加速度，让他们自行思考，再根据实验内容、特点以及学生心理特点，进行层层深入讲解。实验时，在打完点后，可以询问学生如何用这些数据算出某一点的瞬时速度和加速度并说出为什么，而不是直接告诉他们如何计算，可以让学生回顾之前学过的知识，检查学过的知识是否已经牢记。实验后，可以利用学生错误的地方进行设疑，比如从纸带的第一个点就开始计算，容易出现误差，学生思考为什么会产生误差。

每一个实验都有很多可以设疑的地方，教师需要观察合适的设疑时机，在正确的时间提出有趣的问题，能够极大地提高学生的学习热情;学生通过问题进行自主思考，不仅能调动学生的好奇心，让学生在解决问题中找到学习物理的自信，而且能激发学生的学习潜力，拓展学生的科学思维。

二、通过新颖实验提高学生科学思维能力

随着时代的进步，物理实验也需要不断的更新，以前的实验都已经深入人心，不足以激发学生的学习兴趣，所以需要教师自己通过不断的创新，发现新颖的实验，找出创新点，打破学生的固定思维，挖掘学生的科学思维潜力。

例如，在讲“大气压 ”的概念时，很多教师都是直接给学生播放马德堡半球实验的视频。虽然它能证明存在大气压，但是学生不能亲身体会，只通过视频和文字无法达到直观的效果，为了增加学生的体验感，在证明大气压的存在时，可以用“瓶口吞鸡蛋”的实验，拿一只煮熟并剥了壳的鸡蛋，将它放在一个宽口瓶的瓶口，让学生思考如何在不损坏鸡蛋和瓶子的情况下把鸡蛋放进瓶子里，得到学生各式各样的答案后，告诉他们自己可以不用手挤压瓶子就可以让鸡蛋掉下，将燃烧的纸条丢入瓶中后，瓶子里突然有一大股吸力将鸡蛋吸入了瓶中。通过“瓶口吞鸡蛋”实验不仅可以引入大气压的概念，还通过了学生日常生活中经常接触到的事物开发了新颖的实验，让学生亲身参与实验，对本节课的内容产生了浓厚的兴趣，促进了学生思考，拓展学生的科学思维。

当今社会科技发展突飞猛进，我们不能一直都是用老旧的学习方法带领学生学习，教师需不断提高自身能力，借助生活中的事物开发新颖的实验，让学生从生活中发现物理，使他们的科学思维能力获得提升。

三、通过实验小结提高学生科学思维能力

实验小结是指在做完实验后，学生通过对实验内容的理解进行总结与反思。实验小结是实验中不可或缺的一部分，它不仅有助于学生掌握物理思维，还能帮助学生理解物理概念、物理规律，建立完整的认知结构和知识体系，从而进一步地提高学生科学思维能力。学生可以通过实验小结来发现自己学习上的不足，教师也可以通过学生的实验小结发现教学难点，从而进行突破。

在中学阶段，教师一般不会要求学生写实验报告，而且基本上只要求学生会做部分实验，教师带学生进实验室的次数很少，导致一些学生不知道实验步骤是怎么得来的，更不要说能从实验中得到什么启发。学生只有不断地进行反思、归纳，才能达到举一反三的效果，学生只有养成善于思考的习惯，才能提升学生的科学思维能力[4]。学生要通过实验小结，反思自己不清楚的地方，结合所学知识，以便提高实验能力。一些学生在做实验的时候往往是被动的，做完几乎不去总结，这样常常达不到良好的教学效果，在解实验题时也经常不知道如何下手，这种错误思想是极其有害的，会严重影响学生的科学思维能力。由此可见，要提高学生的科学思维能力，要高度重视实验小结。

由于每个学生的基础都不一样，思维方式和思维能力也不一样，从而导致学生对实验的理解的不同，教师可以通过学生的实验小结来发现学生难理解的地方，也可以通过不同学生的见解寻找创新实验的可能，在之后的复习巩固中，通过创新实验，打破学生的固定思维，激发他们的科学思维潜力。

总而言之，理论知识是学习物理的基础，而实验是检验理论的最好方法，实验在物理学中是重中之重，也是学生全面发展的综合素质学习的重要基础，实验不仅能够点燃学生探究物理奥秘的热情，还能有效地锻炼学生的自主操作能力，从而培养学生科学思维能力。

参考文献：

[1]戴远辉.借助心理学效应 构建微素材课堂——以“共点力的平衡条件”教学为例[J].物理教师，2019，40（06）：24-26+29.

[2]蒋红.科学思维观念下对植物蒸腾作用实验的一点思考[J].中学生物学，2020，36（07）：43-44.

[3]许志伟.设疑导学成就初中社会高效课堂[J].学子（教育新理念），2013（05）：32-33.

[4]刘培栋.解题后总结 提高学生数学解题能力[J].教育教学论坛，2012（17）：177-178.

作者简介：

段赋灵（1997-），女，汉族，江西吉安人，教育硕士在读，单位：南宁师范大学，研究方向：学科教学（物理）;谢清连（1968-）男，汉族，广西临桂人，博士，教授，单位：南宁师范大学，研究方向：超导材料和物理教学研究;黄薛宇（1998-），女，汉族，广西钦州人，教育硕士在读，单位：南宁师范大学，研究方向：学科教学（物理）。