基于生活化课外物理实验提升初中生科学思维能力的策略

摘" 要：随着科学技术的迅速发展，科学思维能力已成为21世纪学生的核心能力之一。如何有效培养学生的科学思维能力，是教育者和研究者关注的重点。传统的课堂教学常常难以满足学生的探究和实践需求，而课外实验活动，特别是与生活紧密结合的实验活动，为学生提供了一个实际操作和探究的平台。文章介绍了生活化课外实验的概念及科学思维能力的内涵，指出了当前课外实验存在的问题，并提出了针对这些问题的解决策略和建议。

关键词：生活化课外实验;科学思维能力;学习效果;物理实验

* 本文系江西省教育科学“十四五”规划课题“利用生活化的课外物理实验提升初中生科学思维能力的实践研究”（课题编号：22PT YB135）的研究成果。

一、生活化课外实验与科学思维能力概述

（一）生活化课外实验的概念与特征

生活化课外实验指的是与学生日常生活紧密相关的实验活动。这类实验不仅能够使学生将理论知识与实际生活相结合，理解和掌握科学知识，而且能激发学生对科学的兴趣。它具有以下几个特征：生活化课外实验设计基于学生日常生活中的实际问题和情景，能够使学生在实际中运用所学知识;因实验与生活实际相结合，学生能更容易产生兴趣和参与感;实验通常使用容易获取的材料和工具，学生可以亲自动手进行实验。

（二）科学思维能力的内涵

科学思维能力是指通过逻辑、批判和创造性思考来理解和解决问题的能力。它包括以下几个方面：准确观察现象并用语言描述;将事物进行分类并比较分析;对观察到的现象进行合理的推理和解释;根据理论和实验数据做出预测，并通过实验验证预测。

（三）生活化课外实验与科学思维能力培养之间的内在联系

生活化课外实验与科学思维能力培养之间存在密切的内在联系。首先，生活化课外实验为学生提供了一个直观体验和理解科学现象的平台，有助于培养学生的观察和描述能力。其次，通过实验活动，学生需要分类、比较和分析数据，这有助于培养学生的分类与比较能力。再次，实验要求学生基于观察结果进行推理和解释，这有助于发展学生的推理与解释能力。最后，通过预测实验结果并进行验证，学生的预测与验证能力也得到了锻炼。总之，生活化课外实验可以通过各种活动培养学生的科学思维能力。

二、当前初中物理课外实验存在的问题

（一）实验内容脱离生活

许多物理课外实验设计并没有与学生的实际生活紧密结合，导致学生在进行实验时，感到与生活无关，从而缺乏兴趣和参与感。这种脱离生活的实验往往忽略了学生日常生活中的真实情境，使学生在实验过程中难以理解和应用所学的科学知识，进一步影响了学生的学习效果和兴趣。

（二）方法和手段单一

当前的物理课外实验往往过于依赖传统的实验方法和手段，缺乏创新性和多样性。例如，许多实验仍然使用传统的实验器材和材料，教师忽略了现代科技手段地应用，如电子设备、软件应用等的融合。这不仅限制了实验的范围和深度，还使学生在实验过程中失去了探索和创新的机会。

（三）评价缺乏客观指标

物理课外实验的评价有时缺乏客观、量化的评价指标和标准。许多教师仍然主要依赖观察和经验评价学生的实验效果，忽略了数据分析、实验结果的对比和验证等客观评价方法。这种评价方法容易受到个人偏见的影响，导致评价结果的不公正和不准确，从而影响学生的学习动力和自信心。

三、初中物理生活化课外实验培养学生科学思维的策略

（一）设计体现真实生活的实验项目

学生的兴趣和需求直接影响他们参与实验的积极性和获取知识的深度。教师可以通过问卷调查系统地收集大量的学生反馈，确保所设计的实验内容既有趣又富有挑战性。同时通过小组讨论和个别访谈，教师可以更深入地了解每个学生的具体需求，从而进行更精细的个性化指导。整合生活中的实际情境是让科学实验更具生活化的关键。当学生在实验中看到熟悉的物品和情境时会更容易产生共鸣，认为实验与自己的生活息息相关。例如，教师让学生通过家中常见的厨房用具和食材探索相应反应，或者利用季节变化和天气模式进行气象学的初步研究，这样学生不仅能够在实验中看到科学原理，还能理解这些原理在日常生活中的应用，从而增强了将理论知识转化为实际应用的能力。

每个学生都有自己独特的生活经验和兴趣，当他们遇到某个生活中的问题或对某个现象产生好奇心时，便会激发探索欲望。例如，一个学生可能对雨水中的酸碱度产生好奇，而另一个学生可能喜欢观察家中的植物。教师应鼓励这些主动的探索行为，并提供必要的指导和资源支持，如提供研究方法、资料，或者提出问题进行引导。这样学生不仅能在实际操作中获得知识和技能，还能培养独立思考和解决问题的能力。

在日常生活中，家中的常见物品往往包含许多科学原理，学生只需要一个简单的思考和创意就可以将其变成有趣的实验材料。例如，通过玻璃瓶、吸管和砂糖，学生可以简单探索液体的密度和溶解性。这样的实验不仅成本低、操作简单，而且学生能够随时在家中复现，从而进一步巩固和拓展实验中的知识。此外，使用日常物品进行实验还可以增强学生的实用性认知，让学生明白科学并不遥远，而是与日常生活息息相关。

（二）鼓励多样化的问题探究

开放式问题是一种教育方法，它不强调提供有明确答案的问题，而是鼓励学生根据自己的知识和经验探索和回答。这种问题方式鼓励学生进行深入的思考、讨论和反思，而不仅仅是回忆已知的答案。例如，教师不应该问“苹果落下是因为什么”，而是问“如果你是牛顿，你会如何解释苹果落下的现象”，这种问题方式鼓励学生创新思考，挑战已有观念，培养了他们的批判性思维和解决问题的能力。同时，开放式问题也为教师提供了了解学生思维状态的机会，可以更好地指导和帮助他们。

小组合作是一种有效的合作学习方法，它鼓励学生在小组中共同探讨、分析和解决问题。在这种学习方式中，每个学生都有自己的角色和职责，需要与其他组员进行有效的沟通和合作。因为每个学生都有不同的背景知识、经验和思考方式，所以他们在合作过程中可以相互学习、补充和启发。例如，当一个学生在解决问题时遇到困难，其他组员可以提供不同的观点和方法来帮助他。这不仅可以增强学生的团队合作能力，还可以帮助学生开阔思路、碰撞出新的思想火花。小组合作有助于培养学生的社交和沟通能力，为他们未来的职业和生活打下坚实的基础。

学习的意义在于学生能够将所学知识与日常生活联系起来。教师将问题设置在真实的生活情境中，不仅可以使学生更直观地理解科学概念，还能深化他们的学习体验和情感参与。例如，当教授“光的折射”时，教师可以让学生探讨为什么在鱼塘边看鱼会有位置偏差，或为什么雨后会出现彩虹。这样的问题探究可以使学生更加投入，因为此刻学生不仅是在学习抽象的知识，而且是在探索生活中的现象。此外，当学生能够将所学知识应用到日常生活中时，他们的学习动机和自信心也会得到极大提升。

跨学科的问题探究可以打破传统的学科界限，为学生提供一个更宽广的视野和更深入的思考空间。例如，当研究气候变化时，学生不仅需要理解地理上的天气模式和物理上的能量转移，还需要考虑到化学上的温室气体效应和生物上的生态系统变化。这样的综合性问题探究可以帮助学生看到各个学科之间的内在联系，培养他们的系统思考和综合分析能力。同时跨学科学习也可以激发学生的创新思维，能够使他们从不同的角度和层面解决问题。在学生的问题探究过程中，教师的角色是至关重要的。一个好的教师，不仅是传授知识的人，更是引导学生探索和发现的伙伴。在学生遇到困难或疑惑时，教师应该提供必要的指导和建议，帮助他们找到正确的方向和方法。但同时，教师也需要保持适当的距离，避免过多干预学生的思考过程，确保他们能够独立分析和解决问题。此外，教师还应该鼓励学生提出自己的观点和建议，听取他们的反馈，以实现真正的互动式教学。只有在一个开放、支持和尊重的学习环境中，学生才能够充分发挥潜力，培养独立和批判性的思维能力。

（三）重视过程评价，强化反思

在教育领域，评价方法长期以来都偏重对学生知识掌握最终成果的评价，这种方法往往只关注结果，而非过程。然而，学生的学习体验、努力和成长过程同样重要。过程评价就是对这一思路的体现，它强调对学生在学习和探究过程中的实际操作、思维方式、协作能力等进行综合评估。例如，一个学生可能最终得到了正确的实验结果，但是他的实验方法不科学或数据记录不规范;而另一个学生虽然得到了不完全正确的结果，但他的探究方法和数据分析过程却十分出色。通过过程评价，教师可以更全面、准确地评估学生的科学思维能力，为他们提供更有针对性的指导和反馈。在教育的每一个阶段，学生的个体学习经验都是独特的，每次的实验或项目都为他们提供了一个成长的机会。反思是连接这些经验和学习成果的桥梁，当学生经过深入反思，能够更加明确自己的学习路径，理解何时何地做得好或做得不足。

例如，学生通过反思可能意识到自己在数据分析方面的方法有待完善，或者在团队合作中如何更有效地与他人交流。这种自我意识和评估的能力对学生未来的学习和职业生涯非常宝贵。因此教育者需要强调反思的重要性，让学生明白这不仅是一种学习方法，更是一种长期、持续的自我成长过程。

要使学生真正进入反思状态并从中受益，简单要求他们进行反思是不够的，需要有教师明确的指导。首先，教师可以安排小组讨论，组员可以分享他们的实践经验、面临的挑战，这种交流可以帮助学生从多个视角看待同一问题，从而获得更深入的理解。其次，写作也是一个强大的反思工具。通过写实验报告或日志，学生可以有条不紊地记录和分析自己的学习过程，这种记录也为教师提供了评估学生反思质量的重要依据。在整个反思过程中，教师的角色是至关重要的。他们需要提供适当的指导，例如提出引导性问题，帮助学生更深入地探索自己的想法，同时教师还要给予积极的反馈，认可学生的努力和进步，使他们更有信心继续深入地反思和学习。

在学生的学习旅程中，教师的角色早已超越了传统的“知识传授者”。在过程评价和反思环节，教师更像是学生的导师和合作伙伴，与学生一起探讨实验过程中的各个细节，帮助他们认识到自己的强项和需要进一步加强的地方。当学生犯错误或遇到困难时，教师不应只是简单指出问题，而是要通过提问和讨论引导学生找到问题的根源，进而找到解决方案。这种互动式的教学方法可以促使学生更加积极地参与学习，激发好奇心和探索欲。同时教师应提供建设性反馈，既表扬学生的进步和努力，也指出他们需要改进的地方，从而帮助学生不断完善自己、更好地理解和应用科学知识。

四、未来展望

未来，更多的高科技工具和平台将被引入课外实验中。如虚拟现实（VR）和增强现实（AR）技术将为学生提供更加真实和沉浸式的实验体验，使他们能够在安全的环境中模拟复杂的实验过程。通过大数据和人工智能技术，教师可以更准确地评估每个学生的学习进度和需求，为他们提供更为个性化的学习资源和指导，确保每个学生都能得到充分的关注和支持。随着STEAM（科学、技术、工程、艺术和数学）教育的推广，将有更多跨学科的课外实验项目出现，鼓励学生从多个角度探究问题，培养他们的综合思维能力。随着互联网的普及，学生将有机会与世界各地的同龄人在线合作，共同探究科学问题，这不仅可以增强学生的团队合作能力，还可以培养学生的跨文化交流能力。面对全球的生态和环境挑战，未来的课外实验可能会更加重视生态和可持续性教育，培养学生的环保意识和社会责任感，进一步提升学生的科学思维能力。

参考文献：

[1] 李加东智. 初中物理教学疑难成因分析及对策研究[D]. 西宁：青海师范大学，2021.

[2] 陈一璠. 基于物理学科能力的近五年中考试题分析及教学策略研究[D]. 郑州：河南大学，2021.

[3] 武暖. 初中物理课堂提高学生探究能力的实践研究[D]. 西安：陕西师范大学，2021.

（责任编辑：张涵淋）