高中物理实验教学 培养学生科学探究素养

蒋录元

摘要：实验是高中物理教学的重要内容，其有利于培养学生的科学探究素养，促进学生全面发展。目前，物理教学中的科学探究素养培养存在以“教师理论讲授”替代“学生主动探究”、以“动画视频展示”替代“动手实验演示”、重“教材中实验”轻“教材外实验”、重“实验形式”轻“思维品质”的情况。基于此，教师在物理实验教学中，要精心设计实验，激发学生的探究兴趣，利用生活现象，培养学生的物理思维，创新实验形式，提升学生的创新意识，引导学生思考实验目的，突出实验的作用。

关键词：科学探究；高中物理；实验；兴趣；思维

中图分类号：G633.7文献标志码：A文章编号：1008-3561（2022）14-0112-04

基于素质教育培养理念，在物理实验教学中，教师积极探究培养学生科学探究素养的策略，并取得初步成果。但部分教师仍然坚持传统的教学理念，忽视学科素养培养，这就导致物理课堂教学效率低下，学生很难真正理解课堂教学内容。另外，受主客观条件限制，有的教师习惯以理论讲解取代实验教学环节，这不利于学生理解课堂教学内容，也不利于提高学生的实践能力。本文根据教学实践，重点探究高中物理实验教学中培养学生科学探究素养的有效策略，以此促进学生全面发展。

一、高中物理实验教学科学探究素养培养存在的问题分析

1.以“教师理论讲授”替代“学生主动探究”

受“应试教育”影响，部分教师的教学理念陈旧，课堂教学以理论知识讲解为主，导致学生的实践能力和理解能力相对较弱，在课堂上只能被动地跟着教师的脚步进行探究，缺乏主动进行科学探究的意识、能力。另外，在高中物理实验教学中，为节省教学时间、追赶教学进度，有的教师以知识灌输的方式代替学生的思考，这就导致学生只知道物理实验的过程和结论，并不知道“为什么要这样”。实验教学一直都是物理教学的重难点内容，其以“科学探究”为核心，但部分学生的科学探究能力较弱，而有的教师也忽视培养学生的科学探究能力，反而将大量的教学时间用在做题和讲题上，试图用题海战术让学生记住教学内容，并不断提高解题能力。这种教学模式是“应试教育”的产物，可让学生取得高分数，看似高效，但从长远来看不利于学生的个性化发展、全面發展。基于素质教育理念，高考开始注重考查学生的学科素养与能力，这就意味着一味练题、解题的做法已经不符合教育教学发展趋势。对此，教师要积极更新教学理念，优化教学模式，引导学生主动探究，不断提高学生的物理学习效率。

2.以“动画视频展示”替代“动手实验演示”

受经费等多方面因素影响，部分高中学校并没有建设专业性的物理实验室，甚至部分学校不能为实验教学提供必要的实验器材，这就导致物理实验教学无法正常开展，因此部分教师用动画演示的方式代替学生的动手实验。另外，部分教师认为没有必要进行动手实验演示，动画视频的展示更详细，能让学生直观看到整个实验流程，还能减少教学过程中的“麻烦”。事实上，这种观念并不正确，在高中物理教学中，学生必须进行实验操作，这样才能明白实验中每一个环节的原理，这也是物理学科理论教学的基础。虽然部分教师认为动画演示的方式效率更高，但事实上，部分学生在观看动画演示的时候并不能做到全神贯注，这种走马观花的学习过程不能加深学生的印象。即使学生认真看完动画演示，在后续解题过程中也会遗忘其中的很多关键点，这会降低学生的课堂学习质量。当然，有一些物理实验不方便操作或操作难度较大，教师可以借助多媒体设备进行演示，但其中容易操作的实验必须让学生亲自动手，以提高学生的实践能力和探究能力。因此，教师在进行实验教学的时候要根据学生的学情特点和实验自身的特点进行综合考虑，适当运用动画视频的方式辅助教学，重点以学生的动手操作为主，促进学生科学探究能力的有效提高。

3.重“教材中实验”轻“教材外实验”

在高中物理教学中，部分教师过度关注教材中的实验，甚至完全照本宣科，这并不利于高中物理学科教学的健康发展。教师要学会“反思”，在实验教学中从教材的束缚中解脱出来，用教材外的实验补充教材中的实验，以此提升学生的思维能力。基于素质教育的要求，高中物理教师不仅要关注学生基础实验的掌握程度，还要关注学生的实验思路、实践能力。实验教学是高中物理教学的重要内容，是提升学生实践能力的重要途径，而并不是仅让学生掌握教材中的几个实验流程。受“应试教育”影响，部分教师以高考为风向标，侧重教材内实验的考查，而不注重以教材外的实验补充课堂教学内容，提高学生的综合能力，培养学生的实验思维，促进学生综合素养的提高。高中学生的思维比较活跃，如果教师只注重教材内容，会导致学生对高中物理实验教学失去兴趣，而这不利于学生的长远发展。对此，教师要转变传统教学理念，以提高学生的实践能力为教学目标，适当补充教材外的实验，或围绕实际生活开发物理实验素材，拉近学生的课堂学习环节与实际生活之间的距离，实现学生科学探究素养的有效提高，促进学生全面发展。

4.重“实验形式”轻“思维品质”

部分高中物理教师的实验教学只停留在表面，并没有尝试借助实验活动提高学生的思维品质，这就导致实验教学环节效率低下。在物理实验教学中，为减少实践环节可能出现的问题，提高实验教学效率，部分教师习惯性地让学生以小组为单位按照标准流程按部就班地进行科学探究活动。这种实验教学虽然能够提高课堂教学效率，但是机械性地按照教师的引导进行操作，会在一定程度上打击学生的课堂学习积极性。另外，按部就班的实验流程还会导致整个实验环节很少出现或不出现与预期不同的变数，学生就缺乏对实验环节进行深度思考的机会，这会导致学生的课堂学习能力无法满足实际实验要求，不利于后续教学活动的顺利开展。

在这种重“实验形式”轻“思维品质”的物理实验教学中，有的学生在实验操作前并没有完全弄懂整个实验的原理和流程，也没有根据实验目的和原理制订实验计划，教师则用自身的引导取代了学生的思考，这会导致学生的思维能力得不到有效锻炼。在进行实验设计的时候，学生要进行积极主动的思考，充分考虑实验中的每一个环节，对实验进行整体性的统筹安排。而教师的过度引导会让学生产生思维依赖，进而导致思维能力的退化。这样，在真正的实验过程中，有的学生就不知道如何进行实验设计，也无法根据实验内容进行积极主动的思考，这就失去了物理实验本身的价值和意义。

二、基于科学探究素养提升的高中物理实验教学意义

1.提高学生的实践能力

基于科学探究素养提升的高中物理实验教学对学生的实践能力提出了较高要求，要求学生在整个实验过程中进行相应的实践操作。对此，教师要改变传统的教学观念，将学生摆在课堂主体地位上，引导学生积极参与实验操作，充分发挥学生的主观能动性，着重培养学生的实践能力。受“应试”思维限制，部分教师认为学生实践能力的提升对其后续学习并无作用，事实上，这种思想是错误的，物理是一门侧重实践的学科，学生实践能力的提升可为其理论知识的学习奠定基础，促进其实现全面发展。因此，教师要重视学生实践能力的培养，引导学生积极参与物理实验，让学生在积极主动的探究中获得成长、进步。

2.提高学生的思维能力

实践能力与思维能力的提高是相辅相成的，在高中物理实验教学中，要想顺利完成整个实验环节，学生必须同时具备良好的思维能力与实践能力，以思维能力构建整个实验环节，用实践能力将设计好的实验内容落实下去。高中物理实验教学能为学生提供更多的思考机会，这对学生思维能力的提升具有积极意义。实验教学强调学生的自主操作，从实验设计到实验落实的各个环节都由学生自主完成，在这个过程中，学生的思维能力能够得到有效锻炼。教师可在课堂上为学生提供必要的思路引导。

三、基于科学探究素养提升的高中物理实验教学开展策略

1.精心设计实验，激发探究兴趣

为提高实验教学质量，教师要引导学生精心设计整个实验流程，激发学生的探究兴趣，促进学生全面发展。受“应试教育”理念影响，部分教师只关注学生物理成绩的提升和理论知识的掌握，忽视对学生进行实践能力的培养，导致学生的科学探究素养不高。基于素质教育的要求，教师要对传统的实验教学环节进行优化、调整，着重培养学生的科学探究素养，让学生通过物理实验获得思维能力与实践能力的同步提高。教材中的每个实验都有一份实验方案，教师可鼓励学生在此基础上自主设计不同的实验方案，让其按照自己的方案进行实验。学生的学习经验有限，在设计实验方案时，难免会出现一些问题，对此，教师要认真检查学生实验方案的可行性、安全性，引导学生反思出现的问题，以实现学生综合素养的有效提高。

例如，在讲解“摩擦力”这一章节的内容时，为让学生更好地理解摩擦力的存在，教师可引导学生围绕摩擦力设计实验内容。当然，在实验教学之前，教师要让学生清楚什么是摩擦力，分析摩擦力影响下物体的受力情况。在这个环节，教师可让学生拿出两本书，然后将两本书的每一页都互相夹在一起，用力压实，再让两名学生将这两本书拉开。这个时候，学生会发现两本书之间的摩擦力非常大，即使力气较大的学生也很难将这两本书拉开。在这个小实验结束以后，教师可引导学生将自己的感悟讲出来，再让学生围绕教材中的概念对摩擦力的存在进行简要叙述。在确保学生对摩擦力的概念形成初步认知后，教师可以让学生浏览教材中有关摩擦力的实验内容，然后根据自己的理解设计一个不同的实验方案。由于初次接触摩擦力，部分学生设计的实验并不具备可行性，教师可进行适当调整。例如，有的学生为进行对照实验，设计出一个“没有摩擦力的平面”，而学校的物理实验室无法提供足够光滑的平面，因此，教师可引导学生对这部分内容进行调整。在整个实验过程中，学生按照自己设计的实验方案进行操作，学习兴趣浓厚，这对学生科学探究素养的提高具有积极促进作用。

2.利用生活现象，培养物理思维

高中阶段的许多物理知识都与学生的实际生活有密切联系，教师可在实验教学中引用生活现象，拉近课堂教学与学生实际生活之间的距离，让学生感受到物理知识的应用价值，激发学生的物理学习兴趣，培养学生的物理思维。在高中物理实验教学中，部分教师只注重教材知识的讲解，不注重对教材中的内容进行发散，也很少引导学生进行生活化的思考。而要对学生的思维能力进行培养，教师就有必要引入生活中的物理知识拓展学生的思维，并引导学生将学习到的知识应用到实际生活中，以此提高学生的知识运用能力，促进学生科学探究素养的提高。好奇是人的天性，对于生活中常见的物理现象，学生的学习兴趣浓厚，对此，教师可抓住学生的心理特点，用生活化的教学内容激发学生的学习兴趣，培养学生的物理思维，促进学生实现全面发展。

例如，在讲解“研究平抛运动”相关实验的时候，教师可以“生活中的平抛运动”主题激发学生的课堂学习兴趣，在课堂引导环节，展示柯受良飞跃壶口瀑布的视频，與学生一起分析柯受良飞跃过程中的受力情况。力在学生的实际生活中普遍存在，教师用这样的课堂导入内容可让学生对力产生清晰的认知，随后再与学生一起设计“研究平抛运动”的实验。为让学生更好地理解平抛运动的过程，教师可以用一些学生熟悉的物品进行实验操作，如用粉笔和纸片等质量不同的物体进行课堂展示，让学生对不同物体的飞行轨迹进行观察，并判断其是否在做平抛运动。在观察几个物体的平抛运动以后，教师可以让学生自主归纳平抛运动的概念，并随机点名，让几名学生分享自己的答案，之后，引导学生将自己的答案与教材中的概念进行对照，找出其中的不同之处。教师还可以让学生发挥想象，从生活中寻找一些做平抛运动的例子，即用生活化的事例提高学生的思维能力，促进学生科学探究素养的有效提高。

3.创新实验形式，提升创新意识

在高中物理实验教学中，教师的课堂实验环节不能一成不变，而要根据学生的学情特点调整课堂教学策略，以此激发学生的课堂学习兴趣，提升学生的创新意识，促进学生科学探究素养的提高。高中学生的思维活跃，他们对一成不变的事物很容易失去兴趣，因此，教师可及时对现有的实验教学过程进行调整，让学生积极参与实验操作，并在实验过程中提升创新意识，对物理学科产生学习兴趣。

例如，“加速度”这一章节的知识涉及“探究加速度与物体质量的关系”的实验，目的是让学生掌握影响物体加速度的因素。在课堂导入环节，教师可用多媒体设备模拟不同质量的汽车启动时的情境，让学生思考“加速度是否与物体的质量有直接关系”，并以小组为单位交流意见。针对每个小组的答案，教师可引导学生设计实验方案进行验证。在这个过程中，教师要观察每个小组的实验方案，对其中不完善的地方指导学生改进，以此提升学生的创新意识，发展学生的科学探究素养。

4.思考實验目的，突出实验作用

在高中物理实验教学中，部分教师忽视实验反思环节的重要性。反思是提高实验教学效率的重要环节。在实验反思的过程中，教师可引导学生将实验目的与教学目标结合起来，并对实验中出现的问题进行反思，以此挖掘学生的潜力，提高整个实验教学效率。

例如，“能量守恒定律”这一章节涉及机械能守恒定律的探究实验，在实验过程中，教师可引导学生积极思考实验的目的，让学生在目标的引导下进行自主学习。有的学生不理解小车下滑过程中势能与动能之间的转化关系，这个时候教师就可以出示教学目标，让学生了解机械能守恒定律的内容，提高学生的知识理解能力。在实验过程中，有的学生发现小车的势能与动能之间的转化并不完全守恒，会有一部分损耗，这个时候教师就可以引导学生思考出现损耗的原因。经过思考，学生发现，排除实验出错的情况，小车在下滑的时候，势能转化的动能会被摩擦力消耗一部分。可见，教师以实验反思可让学生更好地理解机械能守恒定律。

四、结语

在高中物理实验教学中，教师要注重培养学生的科学探究素养，并以此为出发点，优化课堂教学环节，让学生进行积极主动的思考。在具体教学中，教师要精心设计实验，融入生活现象，创新实验形式，并引导学生思考实验目的，以此激发学生的探究兴趣，培养学生的物理思维，提升学生的创新意识，突出实验的作用，给学生提供更多思考的机会，促进学生全面发展。

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Cultivating Students Scientific Inquiry Literacy in Physics Experiment Teaching in Senior Middle School

Jiang Luyuan

（Wuwei No.18 Middle School， Gansu Province， Wuwei 733000， China）

Abstract： Experiment is an important content of physics teaching in senior middle school. It is conducive to cultivating students scientific inquiry literacy and promoting students all-round development. At present， the cultivation of scientific inquiry literacy in physics teaching has the situation of replacing "students active inquiry" with "teacher theory teaching"， replacing"hands-on experimental demonstration" with "animation video display"， emphasizing "experiment in teaching materials" over"experiment outside teaching materials"， emphasizing "experimental form" over "thinking quality". Based on this， in physics experiment teaching， teachers should carefully design experiments， stimulate students interest in exploration， make use of life phenomena， cultivate students physical thinking， innovate experimental forms， enhance students innovative consciousness， guide students to think about the purpose of experiments and highlight the role of experiments.

Key words： scientificinquiry；seniormiddleschoolphysics；experiment；interest；thinking