基于科学精神培养的问题探究性教学

贾志国

摘  要：本文主要以探究电流的热效应为例，重点阐述基于科学精神培养的问题探究性教学，首先分析培养高中学生科学精神的实际情况，其次介绍在高中物理教学中培养学生科学精神的关键，最后从激发学生学习兴趣、开展新课教学、深化科学精神几个方面深入说明并探讨，旨在为相关研究提供参考资料。

关键词：科学精神;问题探究;教学实践;探究电流的热效应

高中阶段物理是一门重要课程，教学实践中，教师重视给学生渗透认知客观世界的知识与技能，巧妙融合教材知识和科学分析方式，培养学生科学精神。现阶段，一些教师没有关注到高中学生科学精神培养的意义，在一定程度上约束着学生思维扩展与科学素养发展，因此怎样更好地培养学生科学精神，带领学生感受物理世界的奥秘，这是重点问题。《探究电流的热效应》是一节重点教学内容，本研究将围绕科学精神的培养对其进行探究性教学分析。

一、培养高中学生科学精神的实际情况

基于本质，科学精神是内涵相对广泛的一种精神表现形态，学生拥有科学精神，存在着对科学事物探索的好奇心，主动通过科学思维审视事物的特征。自然科学的创新和科学精神之间关联相对密切，自然科学涉及的科学活动充当个体科学精神培养的媒介。物理教学实践中，学科知识自身的特征能够促进学生形成科学精神，帮助学生降低知识点学习难度，确保学生可更好地成长，形成科学思维。教师培养高中学生科学精神，学生可深层次感知学科内在规律，积极发现问题和处理问题，后续对实验过程进行优化与完善，最终动手实践开展物理实验研究，归纳物理知识体系，便于学生全面成长。

可是即便较多教师意识到学生科学精神培养的意义，然而给学生渗透科学精神的内容却比较少，部分学生形成的科学精神相对薄弱化，所以说教学过程中依旧要创新学生科学精神培养的方式。教师可能在物理课堂上更为关注习题讲解，而过多地强调习题训练会造成学生感受到知识点的枯燥性，难以调动学生学习主观能动性。由此教师要全面培养学生的科学精神，增强学生的物理素养。

二、在高中物理教学中培养学生科学精神的关键点

（一）重视课程教学设计，做好学生科学精神培养准备工作

物理这门课程需要教师引导学生亲自进行实验，不只是要给学生教授理论知识，还要带领学生进行实验探究，不然学生可能会感觉到课堂学习的无趣。因此科学的课程设计对学生学习质量的提高是能够产生重要意义的，物理教师要引进多样化的手段，给学生真实演示物理实验，鼓励学生自主观察和自主实践，把观察的结果记录下来;分析学生在实验过程中遇到的问题，给学生提供解决问题的思路，统计学生实验的结果;逐步培养学生逻辑思维能力，比如公式的学习，教师可给学生引进生活中的实际案例，让学生站在理解的是有效充分研究，教师还可以给学生渗透物理学家的成长经历，给学生讲述物理学家的成功历史，让学生感受到物理学家的科学精神，浸润学生的心灵。这样学生可以把物理学家当作榜样，真正地为了求知真理认真学习，严格要求自己，提升自己的综合实践能力。除此之外，在物理知识点的学习上，教师要鼓励学生及时和生活建立关联，在课堂教学之后围绕教学内容设计有针对性的作业。教师还可以事先设置部分习题，加深学生对知识点的印象，这样教师在教学讲解时体现出一定的针对性，帮助学生处理学习疑惑。由此高中学生可以在课堂上专心听讲，增强学生的物理学习能力，使其在物理学习中养成良好的科学精神，促进物理教学活动的开展。

（二）教师关注自身引导职能的发挥，让学生形成科学精神

要想培养学生科学精神，教师要时刻发挥自身的引导职能。物理学科还有理论知识和实践知识，学生要自主分析理论知识，教师适当地引导和点拨，促进学生认真地进行物理实验。在教学中，教师关注学生逻辑思维的引导，让学生深层次挖掘物理知识点内涵。比如“能量守恒定律”的学习，可以引导学生观察生活中的例子：从温暖的家庭中走进已经结冰的道路上时，即便能够抵御刺骨的寒风一段时间，可是长时间之后会让人们感觉到发抖，这样带领学生分析能量守恒定律的实际含义，培养学生的学习好奇心和求知欲。或者在“热传递”的分析，给学生介绍热传递能够让整个房间充满温暖，主要是热传递的对流现象，由此教师把枯燥与抽象的知识进行具体化分析，树立学生科学精神，带领学生以物理学的角度研究生活中的实际现象，拓展学生知识面，学生可以把所学的知识真正运用在实践中，感受到物理学习中的科学精神带给自己的力量。

（三）组织学生进行实验操作，引导学生挖掘科学精神

高中学生科学精神的培养中，教师不只是要鼓励学生把知识点和生活结合起来，还要让学生自己操作实验，教师观察学生学习效果，给学生讲解实验的注意事项，提高学生对实验过程的参与程度。在传统的高中阶段物理教学上，大多数情况是教师直接运用实验器材，之后在讲台上给学生演示实验。可是坐在教室中后排的学生基本上不能全面了解实验过程，在观察实验现象时受到一定的因素影响，影响学生学习能力的培养。产生的结果是班级中的少数学生可以领悟实验内涵，大多数学生对实验过程是一知半解的，影响学生科学精神的培养。所以教师要给学生提供适合学生自主进行的实验，让学生自主参与实验过程得到真知，了解物理公式和物理定律，要求学生时刻保持实验仪器操作的规范性和科学性，运用正确的实验方法完成实验操作。物理实验引导中，教师要培养学生良好的科学精神，学生认真严肃地对待实验过程，结合研究实验结果与记录实验结果，分析解决自身存在的问题。如果学生缺少一定的动手实践意识，教师可以鼓励学生进行分组操作，保证小组内的成员之间可以优势互补，这样实验意识强的学生可以带动实验意识差的学生，学生之间互相合作完成实验任务，从而调动班级内所有学生实验学习的主动性，帮助学生巩固实验知识，掌握实验技能，把对学生科学精神的培养落到实处。

三、以“探究电流的热效应”为例，对学生进行科学精神培养的问题探究性教学实践

（一）激发学生学习兴趣

教师在课堂上进行精心教学导入，组织学生进行课前小游戏，把家用电器用小卡片进行名称标注，要求同桌的两名学生互相猜测，也就是一名学生描述家用电器，包含电熨斗、电水壶、电褥子与电饭锅等，另外一名学生猜测具体名称。十分钟之后，教师给学生提出问题：“同学们，你们知道我国常用的电器之间有什么共同点吗？各种电器的工作原理是怎样的呢？如果接通电暖炉，里面电阻丝会产生怎样的变化？还有哪些电器会在存有电流的情况下发出热量呢？”由此借助具备吸引力的问题情境完成教学导入，加深学生对《探究电流的热效应》的印象，使得学生带着科學精神在物理课堂上探索。

（二）开展新课教学

1. 分析电流的热效应

在高中物理课堂上培养学生科学精神，教师应时刻围绕教学内容设计教学环节，鼓励学生一同分析在导体内通过电流的状态下是否会发热、电流热效应究竟是什么，学生可以分析电流做功的过程、电灯做功的过程、电水壶做功的过程与电风扇做功的过程，了解电能转变为热能的道理。教师继续追问：“在电炉子中进行电源接通，可以观察到电阻丝变红的现象;电风扇运作一段时间后，电机会微微发热，这是为什么呢？”

2. 分析电热受到哪些因素影响

首先教师给学生一定时间，思考电热受到哪些因素影响，让学生发挥想象力和创造力，把问题和生活结合起来，触动学生心灵，保障学生拥有一定的科学精神认知。而后教师可提出生活中的实例：电炉子燃烧之后出现电阻丝变红的现象，可是与之进行衔接的导线基本上不会发热，那么导体内存在电流通过的情况下，生成热量是否和电阻形成关系？刚刚发出光的灯泡不会发热，一段时间后会出现烫手的现象，那么灯丝生成的热量是否和发光具体时间存在关系？家庭电路与较多功率的用电器进行连接，对应干路电线会出现巨大热量，甚至损坏绝缘皮与引出火灾，那么干路电线生成的热量和电流通过之间有怎样的关系？其次组织学生进行实验设计，以如何控制实验的变量为主题进行深入挖掘。师生一同设计实验方案，教师给学生引进控制变量法的原理，也就是保持电流和时间的不变，对电阻进行改变，探究热量与电阻的关系;保持电阻与时间不出现变化，对电流进行改变，探究热量与电流的关系;保持电流和电阻不出现变化，对时间进行改变，探究热量与时间的关系。由此教师组织学生以小组为单位分别设计实验，在学生动脑思考的同时形成科学精神。再次是合作探究，通过多媒体技术让学生直观化的观察实验过程，深入培养学生科学精神。最后是结论记录，学生在探究中得到问题的答案，教师进行针对性点拨，继而得到热量和电流、电阻与时间的内在关系。第一个结论是电流和时间的相同条件下，热量与电阻之间呈现正比关系;第二个结论是电阻和时间的相同条件下，热量与电流之间呈现正比关系;第三个结果是电阻与电流的相同条件下，热量与时间之间呈现正比关系。

3. 分析焦耳定律

教师为了加深学生对焦耳定律的掌握，需要引导学生探究过程，以问题为出发点吸引学生注意力，让学生更多地感受到科学精神内涵。第一个问题是要求学生思考电阻丝会因为热而发红，可导线不会发热，探究本质原因;第二个问题是要求学生分析家庭电路内接入用电器，且用电器的功率足够大时，干路电线可能发热，甚至毁坏绝缘皮，研究主要因素。学生认真总结和实践后，能意识到焦耳定律的规律，即电流通过导体时产生的热量跟电流的平方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电时间成正比。教师再次带领学生探究自变量和因变量的内容，继而强化学生对公式Q=I2RT掌握，实现培养学生科学精神的目的。

（三）深化科学精神

教师不只是要在课堂讲解中培养学生科学精神，还要针对性地设计练习题目，促进学生巩固知识，形成完整的“电流热效应”知识体系，保障科学精神的培养体现出深度和广度。教师可出示简单的练习题：“把电风扇与电视机和电烙铁依次和家庭电路相衔接，已知电风扇的规格是220V、60W，电视机的规格是220V、60W，电烙铁的规格是220V、60W，那么哪一种电器产生的热量最多？数值是多少焦耳？”教师可引导学生结合电功计算过程与欧姆定律，尝试对焦耳定律进行推导，纳入小游戏的形式，鼓励学生进行小组成员合作，在探究合作中得到问题答案，把最先得到问题答案且问题答案准确的小组记作“学习标兵”小组，提高学生进行课堂探究的动力，更为全面地培养学生科学精神，强化学生物理能力。

综上所述，高中物理这门学科存在显著的抽象性与实践性，蕴含着较多的科学精神，每一位教师都应意识到学生科学精神形成的意义，在具体教学中有所体现。教师应精心设计课程环节，从学生的视角下设计学生感兴趣的问题，组织学生参与探究性学习活动，鼓励学生带着好奇心探索物理知识奥秘，得到良好的探究体验。上述是以《探究电流的热效应》为例进行的实际分析，在今后的教学中，教师还要进一步巩固教学质量，全面把科学精神渗透在教学的每一个角落。

（责任编辑：邹宇铭）

参考文献：

[1]贲可敬. “双载体”驱动物理课堂转型——以“电热器电流的热效应”教学为例[J]. 物理教学，2020，42（10）：4.

[2]王海卿. 引“思维进阶”之视角注“课堂习题”之活力——以苏科版《电热器电流的热效应》第2课时为例[J]. 文理导航，2021（08）：37-38.

[3]李水泉. 在高中物理教学中培养学生科学探究能力的策略[J]. 广西教育，2019（02）：3.

[4]黄文俊. “先行组织者”教学策略下的高中物理教学案例研究[J]. 物理教师，2021（04）：13-17.

[5]鲍东升. 新课改背景下高中物理高效课堂教学的构建策略初探[J]. 教育观察（下旬），2019，8（07）：50.

[6]余志卫. 用物理学史培养学生科学精神的策略研究——以高中物理“原子结构与原子核”教学为例[J]. 新课程评论，2021（09）：5.