浅谈高中物理教学中科学思维和科技创新能力的培养

陆卫峰

（利辛高级中学，安徽 亳州）

科技产业的创新发展和科技创新人才的培养，早已成为国家发展的重要战略手段，其中创新性产品和创造性人才的竞争尤为激烈。高中阶段是学生学习理论知识和锻炼学生实践能力的最佳时期，该时期学生的各项思维能力都趋于完备，更能培育学生科技创新能力和科学思维能力。在新课程改革的教育理念指导下，高中物理课堂教学也进行了创新改革，越来越多的教师在教学中更加注重对学生创新思维和科技创新能力的培养，在培养学生科学思维和科技创新能力的同时，强化学生对新知识的理解和运用。因此，教师在教学过程中要启发学生独立思考，鼓励创新性学习、探究物理知识，激发学生的创造性思维，培养学生的科学思维，促进学生全面发展，落实物理学科核心素养。基于此，分析了新教材下高中物理教学如何在课堂中培育学生科学思维能力和科技创新能力，这不仅有利于贯彻和落实物理学科核心素养，更有利于学生科技创新思维的形成，之后具体讨论了高中物理教学中学生科学思维和科技创新能力的培养方法，从而为广大教师就提高学生物理科学思维和科技创新能力提供参考。

一、在教学中培养学生科学思维和科技创新能力的重要性

中共十八大之后，在我国新的发展理念当中，把科技创新放在了第一位，在创新当中，科技创新又是重中之重。在推动经济全球化发展各种各样的动力当中，科技创新是最重要的动力。随着素质教育的深化改革，科技创新精神和综合实践能力被认为是素质教育的培养重点。现阶段，我国高中物理教师对学生科技创新能力的培养意识也在不断提升。与此同时，在实际物理课堂中培养学生的创新能力，不但能够提升教学质量，更能培养学生的科技创新意识，从而使学生在后续的物理知识学习中不断地开发自身的创造性思维，从而直面新的挑战。

二、高中物理课堂教学中科学思维及科技创新能力的培养

（一）基于物理学科核心素养和科技创新能力的培养确定新的教学模式

著名物理学家杨振宁曾指出，中国传统的教学方法是一步一步地教，一步一步地学。传统教学方法训练出来的学生只适于考试，不利于创造性思维的发展，也不利于科研工作。诚然，传统教学模式的基本理念是把学生当成容器，教师只管一味地灌输知识，客观上很少能够让学生独立思考，更何况培养学生的科学思维能力和科技创新能力。传统教学模式下过度发挥教师的主导作用，限制了学生创造性思维的发展，因此，物理教学要充分发挥学生的主体作用。教师主导的同时，也要将课堂留给学生，构建平等、和谐的交流环境，学生畅所欲言、各抒己见，勇于表达自己的观点、见解，提出自己的问题和想法，将这些问题和想法结合在一起，调动学生的求知欲和探究欲，培养学生的科学思维及科技创新能力。

新课标下物理学科核心素养指出：教师要结合教学的实际情况，创造性地开展教学工作。教师创造性地开展教学工作的目的不仅要提升教学质量，更要贯彻物理学科核心素养和培养、发展学生的创新能力。在教学过程中，教师要明确教学目标，灵活选择教学方式，最大限度地培养和发展学生的科学思维和科技创新能力。

（二）在教学设计和教学实施过程中重视情景的创设

科学思维和科技创新能力的培养离不开一定的“土壤”，教师要做到让学生对物理学科知识有较为清晰的掌握，并且不断强化学生的理论基础，所谓“万丈高楼平地起”，只有基础知识牢固，才能在教学中培养学生的科技创新能力。高中物理知识点比较抽象和复杂，科学思维和科技创新能力要在具体的问题情境中发展，这就要求教师要为学生创设出一定的教学情景，帮助学生建立新的物理概念，刺激学生的创造性思维能力。教师可以在具体的教学中设置具有启发性和可探究性的问题，让学生主动思考问题和探究问题，从而解决问题，切实感受物理学科学习过程中的乐趣，从而培养学生的科学思维和科技创新能力。

例如，在“自由落体运动”教学中，新课标要求通过实验认识自由落体运动的规律。学生根据日常生活中的经验，认为重的物体下落快，轻的物体下落慢，针对这种认识，教师可以设置这样一种教学情景，教师可以利用纸片、纸团等生活中随手可得的物体创设不同物体下落的具体情况，学生通过分析讨论，能够得出空气阻力对物体下落快慢的影响，之后可以启发学生交流讨论，如果没有空气阻力，轻重不同的物体下落快慢又是怎么样的呢？在这一教学过程中，教师要引导学生思考，鼓励学生设计实验证明，这种教学过程不仅能够激发学生的学习兴趣，提高学生的参与度，更能培养学生的观察能力、科学思维能力以及科技创新能力。针对本节课，新课标要求学生能够通过实验认识自由落体运动的规律，利用科学方法探究自由落体运动的特点，从而完成从经验性常识到物理观念及科学思维的转化，以培养学生的创新能力和发展学生的思维能力。

（三）重视多媒体教学

当今社会信息技术和多媒体教学越来越多地应用于学习当中，提高物理教学水平，发展和培养学生的科学思维和科技创新能力，离不开多媒体教学，教师在课堂教学中，要想更好地培养学生的科学思维和科技创新能力，就要发挥多媒体教学在课堂中的作用，利用多媒体将日常生活中的教材和当代社会中比较优秀的科技创新成果展现给学生，拓展学生的眼界和思维，激发学生的创造欲和求知欲。教师在备课、上课的过程中，要有意识地将培养学生的科学思维和科技创新能力当作教学重点，利用多媒体将一些科技作品中涉及的知识点展示给学生，让学生体会知识的价值和利用知识解决实际问题的方法，增强学生科技创新的动力，时刻为学生的科技创新思想注入新的力量。

（四）重视学生问题的生成以及科学探究能力的培养

兴趣是最好的老师。学生提出的问题往往是学生感兴趣或亟待解决的问题，在帮助学生解决这一问题时，教师切不可直接给出答案，这不利于学生创造性思维的形成和发展，可以引导学生思考、集体讨论，利用“头脑风暴法”群策群力，从而给出最优的答案，笔者先后多次辅导学生参加省、市青少年科技创新大赛，该项目是一项具有示范性、创造性的综合性竞技活动，大赛的主旨是鼓励青少年发掘创新意识、自主研究、自主创新。记得在一次平抛运动学习的课堂中，学生提出这样一个问题：针对高空抛物该怎么解决呢？课堂教学时，我并没有制止学生思考，而是让学生讨论交流，畅所欲言，针对高空落物这一危险行为该如何解决呢？大多数学生都想到了，如果在物体下落过程中，能够对下落物体进行拦截，就能够有效地解决这一问题，这就促使新的问题产生，用什么样的方法和装置进行拦截呢？如何控制装置进行拦截呢？通过一系列的问题生成和解决，最终学生找到了新的解决方法，就是利用红外传感器控制电磁继电器从而控制整个弹射装置。当没有重物下落时，电磁继电器吸引拦截网上的铁片，使得连接拦截网上的弹簧压缩，当有重物下落时，通过红外感应，电磁继电器电路断开磁性消失，拦截网在弹簧弹力作用下被弹出，从而能够对下落物进行有效拦截。在这一学习、查阅、动手制作的过程中，学生不仅能体会科学技术对生活带来的便利，更能培养学生的自主学习能力和科技创新能力以及动手实践能力，从而给学生的思维以极大的发展空间。

（五）课堂教学下的知识拓展和延伸

在物理课堂教学，学生科技创新能力的培养，不能局限于课本内容，在具备扎实的物理知识后，拓宽学生的知识面、延伸物理知识、开阔学生的视野是必不可少的。让学生体会科学技术的发展以及科技创新带给人们生活上的便利，从而培养学生的科技创新意识，增强学生的科技创新动力，以期用科学的眼光来看待和解决生活中的问题，从而落实物理学科核心素养，提升学生全面发展。

例如，在“法拉第电磁感应定律”中，教师要让学生知道什么叫电磁感应现象，知道感应电动势的意义以及电磁感应定律的内容和数学表达式，还要能够区分磁通量变化率等相关问题，因此，教师在教学中可以介绍法拉利、奥斯特、安培等科学家对电、磁研究的历程，强化学生对电磁感应的理解和掌握，从而增强学生自主探究事物规律的动机，对培养学生科学思维和科技创新能力有重要价值。

综上所述，物理教学不仅能够培养学生的科学思维和科技创新能力，也能更好地落实新课程标准和物理学科素养的要求，选择灵活的教学手段和多样化的教学模式，激发学生的好奇心，培养学生的创造性思维能力，增强学生的科技创新动力和创造精神，将所学习的知识运用于实践和发展创造中去，编织属于学生自己的知识链、思维网，让学生的思维更大限度地发展。同时，学生也能深刻体会到物理学科的伟大之处和神奇之处，从而树立正确的科学思维，激发和培养学生的科技创新能力。