高中物理實驗教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的策略思考

摘 要：在高中物理實驗教學(xué)中，培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)科素養(yǎng)，不僅能夠提高實驗教學(xué)的有效性，還能促進(jìn)學(xué)生綜合素養(yǎng)的顯著提升，所以本文將從創(chuàng)設(shè)問題情境、融入實際生活現(xiàn)象、創(chuàng)新實驗教學(xué)形式以及深入思考實驗?zāi)康牡人膫€方面進(jìn)行探究，以真正地彌補傳統(tǒng)教學(xué)模式中的不足，促進(jìn)學(xué)生全面發(fā)展，為培養(yǎng)具有創(chuàng)新精神和實踐能力的未來人才奠定基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：高中物理；實驗教學(xué)；學(xué)科素養(yǎng)；策略

隨著教育改革的不斷深入，高中物理實驗教學(xué)作為培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的重要途徑，其重要性日益凸顯，作為現(xiàn)代公民所必備素養(yǎng)之一的科學(xué)素養(yǎng)，它包括了科學(xué)知識、科學(xué)方法、科學(xué)思維方式以及科學(xué)精神等多個維度。在當(dāng)前高中物理實驗教學(xué)過程中，仍存在諸多問題，這對學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的提升產(chǎn)生了嚴(yán)重影響，如缺少問題引導(dǎo)、與實際生活脫節(jié)、忽視創(chuàng)新思維的培養(yǎng)等。因此，為了培養(yǎng)學(xué)生在高中物理實驗教學(xué)中的科學(xué)素養(yǎng)，探尋并實施高效策略顯得格外關(guān)鍵。

一、高中物理實驗教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生學(xué)科素養(yǎng)的意義

（一）深化物理知識理解

在針對高中生的物理課程中，通過實踐活動來加強(qiáng)學(xué)生對物理概念的認(rèn)識至關(guān)重要。理論方面的知識通常表現(xiàn)為抽象的觀念與數(shù)學(xué)表達(dá)式，而實驗部分則通過可觀察的現(xiàn)象來揭示物理學(xué)定律的根本特性。在實驗室環(huán)境中，學(xué)生通過親手操作實驗，觀察并記錄所出現(xiàn)的現(xiàn)象，能夠?qū)⑽锢砀拍畹木唧w表現(xiàn)聯(lián)系起來，構(gòu)建知識橋梁。學(xué)生通過從感性認(rèn)識到理性認(rèn)識的躍遷，不僅能夠更深入地把握物理法則的底蘊及其適用范圍，亦能領(lǐng)略物理學(xué)領(lǐng)域的神奇與協(xié)調(diào)，點燃對物理學(xué)科的熱情。

（二）提高學(xué)生的實踐能力

實驗教學(xué)作為物理課程中的一項關(guān)鍵活動，為學(xué)生提供了將理論知識應(yīng)用于實踐的機(jī)會，這一過程對于增進(jìn)學(xué)生的實際操作技能至關(guān)重要，學(xué)生須掌握設(shè)計方案、實驗器材的選取、組裝實驗設(shè)備、操作實驗過程、記錄數(shù)據(jù)和解析成果等多項技能，以確保實驗過程的順利進(jìn)行。掌握這些技能，不僅有助于提升學(xué)生在實際操作中的能力以及應(yīng)對現(xiàn)實問題的技巧，同時也能增強(qiáng)其創(chuàng)新思維能力。學(xué)生通過反復(fù)試驗、適配與完善實驗設(shè)計，掌握了在遇到難題時，如何巧妙地運用所學(xué)理論與技巧，探索出最有效的解決途徑。在實驗過程中，學(xué)生通過團(tuán)隊合作這一形式，其溝通協(xié)調(diào)能力及責(zé)任感均得到了有效鍛煉，這為他們未來的學(xué)業(yè)及職業(yè)生涯奠定了堅實的基礎(chǔ)。通過實踐活動，學(xué)生還獲得了能力的提高，這讓他們在遭遇生活挑戰(zhàn)時，能夠更加自信地應(yīng)對，并且敢于對未知的領(lǐng)域進(jìn)行探索[1]。

（三）提高學(xué)生思維能力

觀察和記錄數(shù)據(jù)不僅是物理實驗的一部分，它更是鍛煉學(xué)生思維的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，在探索性實驗的過程中，學(xué)生需借助邏輯推理與批判性分析，建立假設(shè)模型并預(yù)測實驗成果，通過對照性分析以證實假說的準(zhǔn)確性。通過特定的思維訓(xùn)練，學(xué)生能夠構(gòu)建科學(xué)的宇宙觀與方法論，學(xué)會以理性視角審視問題，并以科學(xué)心態(tài)探索未知領(lǐng)域。在實驗過程中，意外現(xiàn)象與失敗結(jié)果的出現(xiàn)，能夠有效地激起學(xué)生的探究欲望，促使他們深入思考與反省，有效培育了學(xué)生探索未知與創(chuàng)新思維的能力。通過反復(fù)進(jìn)行物理實驗活動，學(xué)生在思維方面的綜合能力也得到了鍛煉和增強(qiáng)，這為將來他們成為具備創(chuàng)新意識和批判性思維的人才打下了堅實的基礎(chǔ)。

二、高中物理實驗教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生學(xué)科素養(yǎng)存在的問題

（一）缺少適時的問題引導(dǎo)

在高中的物理實驗課程中，明顯存在的難題是，教師通常過分強(qiáng)調(diào)實驗操作的演示及結(jié)果的確認(rèn)，卻較少在實驗進(jìn)行時及時提出疑問，以激發(fā)學(xué)生主動思考與探究。這種教學(xué)方法雖然保障了實驗流程的無誤與成果的精確度，卻對學(xué)生思維的拓展形成了制約。在教學(xué)過程中，若缺少有針對性的問題指導(dǎo)，學(xué)生則可能陷入被動接受知識之境，難以養(yǎng)成自主探索的學(xué)習(xí)行為。在實驗過程中，學(xué)生往往僅遵循實驗指南進(jìn)行步驟性的操作，而忽略了探索實驗所依據(jù)的物理規(guī)律、實驗方案的精妙以及進(jìn)一步優(yōu)化的可能性。為了點燃學(xué)生內(nèi)心的探求火焰，教師必須在恰當(dāng)?shù)臅r刻實施精準(zhǔn)的問題指點，這對于培育他們深入探索的欲望與鍛煉高級思維技能而言至關(guān)重要。

（二）與實際生活脫節(jié)

在高中物理實驗教學(xué)中，影響學(xué)生學(xué)科素養(yǎng)培養(yǎng)的一個關(guān)鍵因素，在于實驗內(nèi)容與日常生活的關(guān)聯(lián)性不足。在物理實驗領(lǐng)域中，大量的設(shè)計趨于理想化或側(cè)重理論，并未密切結(jié)合現(xiàn)實生活的實際情境，這一現(xiàn)象使得學(xué)生面臨將所學(xué)知識與現(xiàn)實生活情境相融合的困難，無法深刻感知物理學(xué)原理在實際生活中的意義和作用。在學(xué)生體驗到所學(xué)知識與實際生活情境之間有顯著差異時，其學(xué)習(xí)動機(jī)與熱情可能受到不利影響。所以在物理實驗教學(xué)過程中，教師需重視將實驗內(nèi)容與學(xué)生日常生活及科技進(jìn)展相融合，借助生活化的實驗案例設(shè)計，使學(xué)生領(lǐng)略物理知識的吸引力及實用價值，點燃他們的學(xué)習(xí)激情與求知欲。

（三）忽視創(chuàng)新思維能力的培養(yǎng)

在針對高中學(xué)段物理實驗的教學(xué)過程中，創(chuàng)新思維能力的培育常常未被給予足夠重視。在當(dāng)前以考試為核心的教育模式下，教師普遍更重視學(xué)生對具體知識點的熟練度和考試成績的提高，卻相對忽略了對學(xué)生創(chuàng)新思維能力的培育。實驗性課堂理應(yīng)成為學(xué)生挖掘潛能、施展想象與創(chuàng)造的空間，然而在現(xiàn)實教學(xué)場景中，它往往異化成了對既定知識的確認(rèn)和機(jī)械性練習(xí)的場所。這種教學(xué)方法制約了學(xué)生創(chuàng)新思維能力的拓展，同時可能導(dǎo)致固定思維模式的產(chǎn)生，使他們面對復(fù)雜且多變的挑戰(zhàn)時顯得力不從心[2]。

（四）缺少科學(xué)的總結(jié)評價環(huán)節(jié)

高中物理實驗課程中，一個尤為突出的難題是，缺少對教學(xué)過程進(jìn)行科學(xué)歸納與評價的環(huán)節(jié)。這一環(huán)節(jié)的缺失使得教師未能充分、精確地對學(xué)生在實驗課上的學(xué)習(xí)情緒、探究技巧、創(chuàng)新意識以及科學(xué)素質(zhì)的進(jìn)步進(jìn)行全面評價。若缺少科學(xué)歸納與評價，教師則難以提供有針對性的反饋與指導(dǎo)，同時，觀察和解決學(xué)生在實驗過程中所遇到的問題也將成為難題。在實驗過程中，若缺少有效的總結(jié)與評價，將使學(xué)生難以吸取必要的經(jīng)驗與教訓(xùn)，難以對自身的學(xué)習(xí)過程及成果進(jìn)行深入反思，這無疑限制了他們學(xué)科素養(yǎng)的進(jìn)一步提高。

三、高中物理實驗教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的策略

（一）創(chuàng)設(shè)問題情境，培養(yǎng)學(xué)生探究能力

探究能力的培養(yǎng)是當(dāng)前教育改革的重要方向，探究能力的培養(yǎng)旨在激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，引領(lǐng)學(xué)生積極主動地探索物理世界的奧秘，因此教師在高中物理實驗教學(xué)中需要巧妙地利用教材，創(chuàng)設(shè)有效的問題情境來激發(fā)學(xué)生的探究欲望，引領(lǐng)學(xué)生積極主動地參與到思考的過程中，構(gòu)建完整的知識體系。

課程開始時，教師可以播放一段精心挑選的視頻，展示不同質(zhì)量、不同受力的物體在相同或不同條件下啟動、加速的對比場景，如賽車啟動瞬間與自行車加速的對比，或是宇航員在月球上（低重力環(huán)境）與地球上跳躍高度的差異。通過直觀的視覺沖擊，引發(fā)學(xué)生對加速度與力、質(zhì)量之間關(guān)系的初步思考。在視頻播放結(jié)束后，教師可以對學(xué)生提出問題，如“為什么賽車能在短時間內(nèi)達(dá)到高速，而自行車則需要更長時間？為什么宇航員在月球上跳躍得更高？這些現(xiàn)象背后隱藏著怎樣的物理規(guī)律？”通過這些問題，創(chuàng)設(shè)一個充滿好奇與探索欲望的問題情境，激發(fā)學(xué)生的探究興趣。在此基礎(chǔ)之上，教師可以將學(xué)生劃分為數(shù)個小組，給每組分配任務(wù)，如“探討加速度與力的關(guān)系”“分析加速度與質(zhì)量的關(guān)系”等，教師需要鼓勵小組成員間開展互動交流和探討，協(xié)作提出假說與猜想。各小組須在討論后確立實驗的具體目的，即研究加速度（）、力（）與質(zhì)量（）之間的定量關(guān)系，并努力用數(shù)學(xué)公式或圖像來表現(xiàn)這一聯(lián)系。在此階段，各個小組需要在教師的指導(dǎo)下制訂一套實驗計劃，這包括挑選實驗工具，例如“小車、滑輪、砝碼、打點計時器”等，明確測量指標(biāo)，例如“加速度、力、質(zhì)量”等，以及規(guī)劃實驗流程，在此過程中，教師需要指導(dǎo)學(xué)生采用控制變量法，確保實驗的準(zhǔn)確性，通過這種方法，可以精確地探究單一變量對物體加速度的作用。在小組討論結(jié)束之后，教師可以引導(dǎo)各組展示其實驗設(shè)計方案，并開展交流活動，其他組成員可以對展示的方案提出疑問或給出建議，通過互相學(xué)習(xí)和討論，使實驗設(shè)計方案得以進(jìn)一步

優(yōu)化。

（二）融入實際生活現(xiàn)象，深化物理思維培養(yǎng)

在高中物理實驗教學(xué)中，利用實驗現(xiàn)象來培養(yǎng)學(xué)生形成良好的物理思維是一個極具成效的教學(xué)策略。高中階段的物理知識大多與學(xué)生的實際生活存在密切關(guān)聯(lián)，因此，教師教學(xué)中應(yīng)巧妙引入實際生活中的物理現(xiàn)象，將實驗教學(xué)與學(xué)生的實際生活結(jié)合，幫助學(xué)生深刻地感受物理知識的實用性，幫助學(xué)生逐漸形成良好的科學(xué)思維。

在講解實驗原理時，教師可以提供一些與學(xué)生日常生活緊密相關(guān)的案例，如“汽車啟動、剎車時的加速度變化，運動員跑步時速度與加速度的關(guān)系，以及日常生活中物體下落的速度變化”等，通過分析這些實例，幫助學(xué)生將抽象的物理概念與現(xiàn)實生活相聯(lián)系，加深對加速度概念的理解。在實驗過程中，教師則可以引導(dǎo)學(xué)生仔細(xì)觀察實驗現(xiàn)象，如“小車在不同拉力下的加速情況，不同質(zhì)量小車在相同拉力下的表現(xiàn)”等。同時，鼓勵學(xué)生將這些實驗現(xiàn)象與生活中的實例進(jìn)行對比，思考兩者之間的相似性和差異性。通過對比分析，引導(dǎo)學(xué)生思考如何運用實驗結(jié)論解釋生活中的物理現(xiàn)象，如“為什么載重汽車起步慢但剎車距離長，為什么高速公路上汽車限速”等，這種將實驗現(xiàn)象與生活現(xiàn)象相結(jié)合的教學(xué)方式，有助于深化學(xué)生的物理思維，提高他們的知識應(yīng)用能力。并且在生活化情境下，更易調(diào)動起學(xué)生的探究積極性，這也為教師后續(xù)的實驗教學(xué)展開奠定了良好的氛圍基礎(chǔ)。

（三）創(chuàng)新實驗教學(xué)形式，增強(qiáng)學(xué)生的創(chuàng)新意識

教師在高中物理實驗教學(xué)中，要想進(jìn)一步增強(qiáng)學(xué)生的創(chuàng)新意識，并激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)知識的興趣，教師需要注重不斷地創(chuàng)新實驗教學(xué)的形式。由于高中生的思維相對活躍而多變，在面對一成不變的實驗形式時很容易形成厭倦的心理，所以教師應(yīng)注重結(jié)合高中生的學(xué)情特點靈活地調(diào)整教學(xué)策略，確保實驗教學(xué)的內(nèi)容既具有挑戰(zhàn)性又充滿趣味性，如此才能夠讓學(xué)生積極主動地參與到實驗的過程中，進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識[3]。

在保障實驗安全的基礎(chǔ)上，教師可以允許學(xué)生自主選擇實驗條件，例如“調(diào)整小車的質(zhì)量”或“改變施加的拉力大小”，在學(xué)生自主進(jìn)行的實驗中，觀察并記錄相應(yīng)的實驗數(shù)據(jù)，這種開放式的實驗安排有助于激勵學(xué)生發(fā)揮其創(chuàng)造性與探索精神，使其更積極地思考并探索新的實驗方法。在操作實驗的環(huán)節(jié)中，教師可以鼓勵學(xué)生，就實驗設(shè)備、操作流程或數(shù)據(jù)處理方案提出創(chuàng)新建議。比如一些學(xué)生提出，采用光電門技術(shù)，替換傳統(tǒng)的打點計時器，以提高加速度測量的精確度；借助特定計算機(jī)程序，對數(shù)據(jù)集進(jìn)行加工，以產(chǎn)生更為精確的圖形表示，此時教師需對學(xué)生的積極表現(xiàn)予以正面反饋。在學(xué)生獨立開展實驗活動期間，教師則可以借助引導(dǎo)式探究法，不直接提供實驗的成果或手段，而是通過發(fā)問與研討等互動形式，引領(lǐng)學(xué)生自主地察覺問題并予以解決。比如在研究加速度與質(zhì)量之間的相互影響時，教師能夠通過提問的方式激發(fā)學(xué)生思考，如“如果小車質(zhì)量增加一倍，在相同拉力下，它的加速度會如何變化？”學(xué)生需自行設(shè)計實驗來驗證這一現(xiàn)象，實驗任務(wù)的完成依賴于小組成員的分工與合作，各個角色如實驗操作員、數(shù)據(jù)記錄員、結(jié)果分析員等，需通過團(tuán)隊協(xié)作以實現(xiàn)共同的目標(biāo)。通過合作學(xué)習(xí)這種方式，不僅加強(qiáng)了學(xué)生之間的團(tuán)隊協(xié)作，還促進(jìn)了他們相互間的知識交流與思維碰撞，這對提高他們在科學(xué)領(lǐng)域的綜合素質(zhì)至關(guān)

重要。

（四）深入思考實驗?zāi)康?，突出物理實驗作?/p>

高中物理實驗教學(xué)，實驗反思環(huán)節(jié)是一個常被忽視但至關(guān)重要的教學(xué)環(huán)節(jié)。教師通過反思能夠引導(dǎo)學(xué)生將實驗?zāi)康呐c教學(xué)目的進(jìn)行緊密結(jié)合，也就是說不僅有助于提高實驗教學(xué)的效率，更能夠引領(lǐng)學(xué)生深入思考實驗的目的，挖掘?qū)嶒灡澈蟮目茖W(xué)原理，培養(yǎng)學(xué)生形成良好的科學(xué)探究能力以及科學(xué)素養(yǎng)。

在實驗結(jié)束后，教師可以引導(dǎo)學(xué)生對所獲數(shù)據(jù)進(jìn)行深入研究和整理，指導(dǎo)學(xué)生采用數(shù)學(xué)手段，比如最小二乘法，對實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合，繪制出加速度與力、質(zhì)量相關(guān)的圖像，并試圖用數(shù)學(xué)方程式來闡釋這一聯(lián)系。教師在此環(huán)節(jié)應(yīng)著重突出圖像解析與數(shù)學(xué)手段的關(guān)鍵性，這將給學(xué)生數(shù)據(jù)處理及數(shù)學(xué)技能的應(yīng)用帶來正面促進(jìn)作用。接著，教師可以引導(dǎo)學(xué)生辨識實驗過程中可能出現(xiàn)的各類誤差，如“測量、系統(tǒng)及人為誤差”等，并研究降低這些誤差對實驗數(shù)據(jù)影響的具體措施。學(xué)生通過誤差分析，不僅對實驗結(jié)果有了更準(zhǔn)確的理解，而且培養(yǎng)了嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度和實事求是的精神。最后，教師還可以指導(dǎo)學(xué)生開展自我反思活動，對實驗過程進(jìn)行全面分析，提煉有效做法與待改善環(huán)節(jié)，激勵學(xué)生主動思考實驗完善策略，并探討實驗結(jié)論在廣泛物理問題解答及日常生活中的實踐應(yīng)用。

結(jié)束語

高中階段，物理實驗教學(xué)對于學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的培養(yǎng)至關(guān)重要。實施包括創(chuàng)設(shè)情境、結(jié)合現(xiàn)實生活實例、革新實驗教學(xué)方式以及深入剖析實驗?zāi)繕?biāo)等多元化策略，能夠高效地喚起學(xué)生的好奇心與學(xué)習(xí)熱情，增強(qiáng)他們的物理邏輯思維能力及創(chuàng)新意識，最終實現(xiàn)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的全面提升。在未來的教學(xué)中，肩負(fù)教書育人使命的教師應(yīng)持續(xù)鉆研并優(yōu)化各類教學(xué)方法，致力于培育具備創(chuàng)新意識和實操技能的杰出人才。

參考文獻(xiàn)

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[2]麥龍平.新高考背景下高中物理實驗教學(xué)存在的問題及對策[J].高考，2024（15）：108-110.

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