科学素养背景下物理教学中创新能力培养的实践研究

何强

摘 要：新课改要求物理教学过程中落实核心素养，全面提升学生综合素养能力。物理教学可以提高学生对生活现象的认知，并利用科学思维与方法解决物理问题，促进学生物理综合能力的提升。文中以科学素养背景为切入点，分析物理课堂培养学生创新能力的措施，旨在全面落实核心素养要求，提升物理课堂教学质量与效率。

关键词：物理教学; 科学素养; 创新能力; 培养措施

中图分类号：G633.7            文献标识码：A      文章编号：1006-3315（2019）12-024-002

物理课堂培养学生创新能力满足新课程改革要求，但考虑到学生创新能力形成并不是短期可以实现的，这就需要教师综合考虑多方面因素，结合教学目标、学科特点、学生情况等，创新课堂教学方法。当学生具有相应的物理实践创新能力后，教学过程中教师会更轻松，课堂教学效果也更加理想，顺利完成教学目标，同时促进教学质量的提升。本文就此展开论述。

一、高中物理课堂培养学生创新能力的必要性

（一）满足物理核心素养的要求

新课程改革之后要求我们要培养学生的核心素养。从核心素养的角度出发，在课堂中培养学生的人品和综合能力，使得学生能够提前适应社会，才能生存。高中物理教学中的教师需要引起学生对物理学习的兴趣，在这个基础上培养学生的核心素质，让学生能够高效率地学习。培养学生核心素养可以通过高中物理学习来进行，主要让学生在学习知识的过程中综合能力和三观得到培养。学生在学习物理知识、做实验和运用知识的过程中核心素质得到发展。在教授物理知识时不仅要让学生的核心素质得到发展，更应该教给学生做人的知识。学生日后在社会中需要的物理知识、原理、能力等技能甚至是学生的品德都属于核心素养的一部分。

（二）提升学生素养与教学质量

1.提升学生综合素养。新课标背景下，物理课程教学内容与模式出现改变。目前社会各界愈发关注物理教学，尤其重视培养学生创新能力。通过分析学生成绩与思想道德层面以提升学生综合素养。实际教学过程中选择合适的教学方法，重视培养学生创新能力，使得学生全面发展。与此同时，教师要对物理教学实际情况有一个了解，课堂教学时塑造良好的情境，锻炼与提升学生创新意识与能力，达成提升学生综合素养的目的。

2.优化课堂教学质量。通过培养学生创新能力，可以显著提升教学效率与质量。物理课堂教学过程中教师培养学生创新思维，提升学生分析问题、解决问题的能力，同时培养学生利用物理知识解决实际问题的能力。同时，教师要了解教学大纲的要求，并根据大纲确定课堂教学目标与任务，达成培养学生创新能力的目的，并可以利用创新思维解决实际问题。通过这种方式，可以提升课堂教学质量，又能促进人才培养质量提高。

二、高中物理课堂培养学生创新能力的措施

（一）结合概念知识，树立物理观念意识

物理学科核心素养中“物理观念”，即从物理学角度对相互作用、物质能量等内容进行分析，并结合物理概念、知识对实际问题进行解决。通过培养学生物理观念，是落实核心素养与培养创新能力的基础，达成提升学生素质与能力。物理课堂上教师结合物理概念，提升学生的物理观念。物理学科学习中的重要知识点就是“力”，这个知识点贯穿物理学科的各个环节。教师可以以“力”为着手点，结合具体案例逐步培养学生物理观念。这里以摩擦力知识点着手进行相关分析。

如，小明骑着自行车向左运动，请对自行车前后轮摩擦力方向进行分析。如果小明停止踩动自行车，自行车仅凭惯性运动，对前后轮摩擦力进行全面分析。

解：要求学生深刻理解摩擦力的概念，才能對自行车前后轮摩擦力受力情况进行分析：摩擦力，即阻碍物体相对运动或相对运动趋势的力，“相对运动”的理解直接影响到解题的正确性。小明骑自行车时，自行车后轮是主动轮，运动方向相对于地面向后，因此受到的摩擦力方向向前;自行车前轮是从动轮，摩擦力使得前轮向后转动，意味着摩擦力方向向后。当自行车处于惯性运动状态时，前后轮都处于摩擦力作用的运动，这时两轮受到摩擦力方向均向后。

学生扎实掌握物理概念，也是培养学生创新能力的基础，教师深入讲解物理基础概念，学生记忆时采取对比方式，搞清楚物理知识之间的相同点与不同点。同时，教师可以引入思维导图方式明确各个知识点之间的关系，形成系统的物理知识框架。

（二）联系习题内容，培养学生科学思维

物理科学思维内容较多，主要包含构建模型、科学推理、论证分析等。物理课程培养学生科学思维难度较大，要求教师制定合理的工作计划，并在教学过程中逐步渗透、长期坚持，借助讲解例题的机会，让学生感受到物理科学思维内容。科学思维中主要内容就是科学推理与分析问题，教师结合教学内容，利用物理习题让学生进行分析训练，找寻物理情境与知识点之间的结合，进而掌握到物理问题分析的技巧、方法。这里结合具体问题进行分析。

如左图所示，一个倾角为θ的光滑平面，并将以质量为M的木板放置在斜面上，一质量为m的人在木板上进行奔跑，我们假设奔跑时人脚与木板接触点不打滑，求以下问题：

1.人以多大加速度向着什么方向跑动才能保持木板相对斜面静止？

2.人在原地跑，木板以多大加速度朝什么方向运动才能保持人相对于斜面位置不变动？

解：这道题目属于典型斜面模型，成功解题的关键就是正确对研究对象进行受力分析，教师引导学生构建完整的受力平衡模型。木板相对于斜面静止即整体处于平衡状态，沿着斜面向上，人对木板向上摩擦力等于木板沿着斜面向下的重力分力，人沿着斜面向下加速跑动，相对斜面处于平衡状态时满足a=（M+m）gsinθ/m，木板对人斜向上摩擦力的大小mgsinθ等于人沿着斜面方向向下的重力分力。根据牛三定律，木板沿着斜面方向合力为Mgsinθ+mgsinθ，沿着斜面向下的加速度a=（M+m）gsinθ/M。

学生科学素养的培养需要教师营造良好的课堂氛围，教学过程中教师要重视塑造学习氛围，鼓励学生根据物理习题创新思维，提出更多解题方法。同时，教师可以成立物理兴趣小组，组织各类物理竞赛、建模等活动，让学生在此氛围下逐步形成科学思维。

（三）借助物理实验，提升学生创新能力

在物理探究中，探究材料也起着举足轻重的作用。学生进行物理探究必然要借助一定的探究材料，这是实现物理探究过程的必须条件。在物理教学的过程中，教师要选择贴近实际生活的材料，这样会激发他们的兴趣，进而会主动自愿的加入探究活动，推动物理探究的有效开展与进行。可以通过身临其境或创设相关教学情境等方式，把教材中所讲述的客观情景和现象栩栩如生地展现在学生面前，让他们融入其中，再联系已有的生活经验，去体验和感悟，加深对教材知识的理解和感受。

比如，在材料沉浮这一实验，教师就要提前准备好实验所需的探究材料。比如，乒乓球、小石块、塑料泡沫、鸡蛋和木块纸片等，这样贴近生活的材料也可以调动起他们对于实验的乐趣，也使得探究更加准确高效，物理探究需要与实际生活紧密相结合。在学习“热胀冷缩”这一知识点时，物体受热时会膨胀，遇冷时会收缩。比如，热水瓶上的塞子，不可以塞得太紧，因为壶里面的空气在热水的作用下，受热会膨胀，而瓶塞处于紧塞的状态，就会使得瓶胆爆裂。在解决问题的同时也大大地激发了他们的探究欲望，使他们在接下来的活动中更加主动热情，使得实验效果达到最佳。

再如在研究小船过河问题时，教师便可利用多媒体来模拟出小船过河的情境。在中学物理实验中，小船过河是最经典的运动合成与分解问题，小船在一定流速的水中过河时，实际可分为两个方向的分运动，即水流运动和小船在静水中的运动。在利用多媒体演示时，可以研究小船过河时间最小和位移最小的问题。当船头与河岸成90°时，过河时间最短为;若使位移最小，可根据小船速度与水流速度的大小分别讨论。

（四）结合生活现象，提升学生探究能力

物理问题教学情境设置中，课堂教学不是“满堂灌”“满堂问”，而是直指学生物理核心素养的清晰、简明、精当的“问题链”。在和谐融洽的师生关系中，努力创设优质问题教学情境，全面提高学生物理核心素养。“优质问题”，就是能提高注意力、激活思维和带来真正学习的高质量的问题，也可以说是主体与文本、与他人、与自我的高品质的“对话”。既可以是教师精心的设计，也可以是学生独到的发现。中学物理知识难度及深度显著增加，中学生对于物理知识的认知与了解停留在初级阶段，思维能力、理解能力等无法满足课程要求。在这样的背景下，物理教师在原有课程设置的基础上创新教学方法引导学生学习，初步形成物理思维能力。

中学物理教师要合理利用物理课堂这一阵地，并全面分析中学生的认知特点，逐步引导学生进行知识创新与迁移，进而帮助学生形成物理科学思维与探究的创新能力。通常物理课程教学流程为：给出物理现象——提出物理问题——分析问题——解决问题。因此课堂上教师要提高问题的针对性与引导性，培养学生创新能力，让学生可以主动学习与分析问题。这个学习探究过程可能会很漫长，所以教师必须要有足够的耐心，不能过急。学生在探究问题的过程中还可能产生新的问题，这样学生在不断发现问题、分析问题以及解决问题的过程中，能夠逐渐地培养起科学的思维与探究意识，提高学生的实践创新能力。

例如教师可以提出这样的问题：“学校路中间的灯坏了，晚上灯丝很容易烧断，会是什么原因导致的呢？”教师通过第一个问题，引导学生进行思考，分析与解决问题。当学生回答完成之后，教师再创设一定的条件，引导学生们再次思考： “在灯丝重新接好之后，没有过几天，又被烧断了，如何才可以延长灯泡的使用寿命呢？请运用自己所学的物理知识来解决这一问题。”这样学生就会逐渐通过物理知识来进行思考与探究，问题解决的方法有许多，学生的创造性就会得到有效的培养。有些大胆的学生还会说运用声控开关或者降压变压器来进行控制，在这个过程中学生的积极性会非常高，既可以巩固所学知识，还可以培养学生的实践创新能力。

总之，物理课堂培养学生创新能力，教师要对教学内容进行全面分析，掌握新课标中关于核心素养的内容，改善传统教学方法的不足，大幅度提升课堂教学质量。教师要打破传统教学思维的限制，选择合适的课堂教学方法，培养与提升学生物理创新能力，同时树立正确的学习观念，促进学生物理综合能力的提升，顺利完成教学目标。

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