基于培养学生科学思维能力的高中物理教学设计

李峰

摘 要：核心素养是当代教育的核心主题，其从一定程度上拓展了教学工作的深度与广度，对学生学习体验的增强与能力的发展有着十分重要的促进作用。新教育背景下，如何以核心素养为导向，培养学生科学思维能力已成为广大教师教学工作开展的重要课题。然而，目前来看，高中物理教学仍存在一定程度上的不足，如：教学内容单一、教学方法局限，影响了学生学习积极性与教师教学工作的针对性。基于此，本文立足高中物理课堂，针对当下存在的问题提出具体优化策略，旨在弥补传统教学模式存在的短板，提升课堂温度，促进学生科学思维能力的个性化发展。

关键词：科学思维能力；高中物理；教学现状；策略研究

科学思维能力作为学生理解知识、运用知识的重要品质，能够帮助学生将学科知识与日常生活建立有机联系，简化学习流程的同时，在问题分析、问题解决过程中提高自身创新能力与实践能力。对此，广大高中物理教师应明确科学思维能力对学生能力、素养发展的现实意义，从课堂教学内容、方法入手，摆脱传统“升学式”教学思维的束缚，优化教学架构，丰富教学内涵，以此让学生在学习过程中逐步形成问题解决的能力，加快核心素养培育工作的落实。

一、高中物理教学中培养学生科学思维能力的现实意义

（一）强化学生自主学习能力，构建完整知识框架

核心素养背景下，培养学生科学思维能力能够简化学生学习流程，使其从多个角度加深对物理知识的理解与运用，同时也能进一步提升课堂教学内涵，加快落实素质教育工作的根本育人任务。从一定程度上来看，高中物理知识点具有高度的关联性，对学生逻辑思维的发展有着积极的促进作用，在此基础上培养学生科学思维能力便于学生深入了解概念性知识，并通过具体的实验探究活动促进能力思维的内化跃迁。此外，以核心素养为导向的高中物理课堂教学实现了单元知识内容的整合，通过多种情境问题引导学生进行自主探究学习这种环境下，也能帮助学生树立良好的物理观念，构建完整的知识框架，促进身心健康发展。

（二）高度契合新课标改革的实际需求

新教育背景下，聚焦学生能力、素养发展，构建品质课堂已成为教育核心目标，广大教师要以核心素养为根本出发点，注重科学思维能力的培养，以多种教育资源为载体，拓宽学生物理视野，促进其综合学习能力的多维度发展。同时，培养学生科学思维能力也能让学生从多个角度探索物理知识魅力，明确其于社会发展的现实意义[1]。此外，科学思维能力的培养也能使学生走出课堂，以生活经验为线索，对物理知识展开深入探索，逐步建立良好的物理观念，达到意念合一的学习目标，全面强化学生的实践能力。

（三）促进学生深度学习，促进能力、素养个性发展

科学思维能力能够有效弥补学生学习目标模糊、学习积极性不高等问题的短板，促进他们思维的跃迁与能力的内化，进而强化自身科学发展观。与其他学科相比，物理知识较为抽象，且彼此存在一定的逻辑关系，而现阶段学生正面临人生发展的黄金时期，以科学思维能力牵线物理知识学习能够有效拓宽学生物理视野，使其从整体性、层次性等多个角度把握学习重点，提高自身创新性思维，促进能力、素养的个性发展。

二、高中物理教学中学生科学思维能力培养路径

（一）单元解读，制定目标

在实际教学过程中，为进一步提升物理教学实效，教师应深入解析单元内容，在此基础上制订灵活的教学目标，这种情况下也能强化教学实效，为学生打造高效的物理课堂。同时，针对学生科学思维能力培养，教师可以单元教学目标为出发点，根据教材知识点分布情况，设计多维度、梯度性的教学方案，秉持“以生为本”的教育原则，对教学内容予以重构，加强多种教育资源的开发，提升课堂温度，实现知识的有机整合，为学生能力、素养发展奠定基础[2]。此外，针对学生能力间的差异，教师也要围绕教学内容与课程标准，从物理学科核心素养视角出发，围绕教学目标进行情境创设与导学问题设置，降低学生学习难度，使其更好地融入课堂学习中，促进思维的發散。

（二）梳理知识，明确要点

与一般通识学科相比，物理知识具有抽象性、关联性强等特点，对学生逻辑思维知识获取、知识运用等基础能力要求较为严苛。基于此，教师应立足现阶段高中生能力认知特点，梳理教材重难点知识，以思维启发、思维培养为导向进行教学方案设计，简化学生学习流程，把握学习要点，从而消除负面学习情绪，提高学习成效。

（三）聚焦重点，强化思维

基于科学思维能力培养下的物理教学设计应始终以学生知识运用能力提升为根本要点，摆脱传统教学模式的束缚，加强知识与多种元素（生活现象、实际案例等）的交织，以情境、问题为踏板，降低学生学习难度的同时，使其结合生活经验梳理物理知识于自身、社会发展的现实意义，并形成良好的行为习惯与科学严谨的价值观念。

三、当下高中物理教学现状分析

目前来看，受传统应试教育思维的限制，部分教师教学工作仍围绕教学内容及课程标准，缺乏对学生思维、能力、素养的培养，加之师生角色定位的模糊，学生难以快速融入课堂学习中，对物理知识的认知存在局限性。此外，物理实验教学也是物理学科的重要一环，多数教师将学科知识作为学生能力、素养的价值体现，在实际教学过程中常以其升学为目标进行知识讲述，忽略了学生自主思考、自主探究等能力的培养，同时“目的性”过强的教学方法极易让学生陷入思维困境，甚至对教师产生过度依赖。其次，对于物理课堂而言，课堂氛围起到了十分重要的辅助作用，一方面，能够有效吸引学生注意力，缩短其融入课堂学习的时间；另一方面，良好的课堂氛围能够确保教学工作的顺利开展，为学生能力、素养提升奠定基础[3]。但从目前来看，多数教师并未重视课堂氛围的营造，在教学时也只是利用提问、回答的方式进行互动。单一、枯燥的互动方式不仅影响了学生学习积极性，加之现阶段高中生能力、认知的局限性，无法积极响应教师，进而导致课堂节奏难以控制，教学成效难以达到预期目标。

四、基于培养学生科学思维能力下高中物理教学开展策略

（一）创设生活情境，点燃学习热情

情境作为知识的重要载体，其展现了良好的价值，一方面能够对抽象的物理知识予以重构，以学生乐于接受的形式予以展现，提升课堂趣味性的同时，使其快速融入课堂学习中；另一方面，情境能够串联学科知识，帮助学生构建完整的知识框架，提高学习效率。以“运动描述”这一知识点为例，教师可依托多媒体技术为学生创设生活情境，展示“苏炳添以9.91秒的成绩杀进田径世锦赛百米决赛”。随后根据苏炳添的百米冲刺视频进行模型建立，并引入瞬时速度、加速度等概念知识，同时设置如下问题引导学生进行思考：

1.苏炳添百米跑用时9.91s，他的速度是多少？该速度有什么样的含义？

2.如何计算苏炳添撞线时的速度？这时的速度被称为什么速度？

通过情境、问题的引导，能够将物理学习与实际生活进行连接，引发学生学习兴趣的同时，为其后续深入学习奠定基础。

（二）重视概念教学，明确学习目标

高中物理教师要深入解读物理教材，细化物理公式和定律教学，加强概念教学，降低学生学习难度，使其更好地理解物理知识，提高学习积极性与自主性。以“牛顿三大定律”这一知识点为例，教师可让学生思考三大定律间的内在关系，同时借助多媒体为学生播放相关视频，如：牛顿第一定律探究了物体运动和力之间的关系，教师可为学生播放小人推车，通过对物体受力方向的分析，了解公式的含义；牛顿第二定律则是在第一定律基础上揭示了力与质量、加速度间的关系，教师可为学生展示公式F=ma，并结合具体案例，如：匀加速推动物体，让学生在此过程中思考物体运动方向、物体受力方向等内容，并围绕“物体加速度与合外力间的关系”开展实验探究。通过这种方式，让学生更好地理解概念及公式元素间的逻辑关系，提高学习成效。

（三）丰富教学手段，提升课堂温度

在高中物理教学中，学生科学思维能力培养是当下教师教学工作开展的重要课题。对此，针对当下高中生能力认识的特点，教师要丰富教学手段，增强学生学习体验，使其在多种教学手段的引导下，促进物理思维的发散，从而更好地掌握重难点知识，提高自身科学思维能力。

1.鼓励小组探究

小组合作学习能够实现优劣互补，提高学生学习积极性，同时，使其在思维的交互碰撞下强化自身創新意识与创新能力。以“欧姆定律”这一知识点为例，教师可布置小组探究任务，让学生思考“如何改变灯泡的亮度？”并为其准备相应的实验材料，让他们通过电路的组装进行实验探究，例如，有的学生在电路上增加了滑动变阻器，通过改变滑动变阻器阻值大小来调整电流，从而达到改变灯泡亮度这一目的；也有的同学计算出灯泡的电阻值，随后挑选阻值大于灯泡阻值的电阻箱，通过组装电路同样也达到了改变灯泡亮度这一目标。

2.巧妙运用课堂提问

问题的引入能够使学生聚焦特定的内容思考问题，便于学生把握学习方向，高度契合学生个性化的学习需求。新时代背景下，教师可结合教学主题引入多元化的问题，引导学生深入思考物理问题，并在问题解决方案制订过程中提高自身科学思维能力。

（1）设置情境式问题，激发学生学习兴趣

以《摩擦力》一课为例，教师可创设“人走路、推箱子”等教学情境，让学生思考摩擦力是如何产生的以及摩擦力的方向是否一定跟物体前进方向相反？通过情境的创设引入具体问题，能够联系实际生活，让学生结合生活经验进行物理模型建立，并在分析过程中加深对知识的印象，点燃学生的思维，提升课堂教学质量。

（2）设置发散性问题，活跃学生的思维

发散性问题能够帮助学生从多个角度思考、探究物理知识，并由此促进自身闻一知十、举一反三能力的提升。

以《电源与电流》一课为例，开展教学时，教师可围绕本节课教学目标，为学生设置如下问题：

①电流形成后，其方向是否为唯一性？

②如何控制电流的大小及方向？

③电路串、并联对电流大小是否有影响？

针对学生能力间的差异，教师还可将上述问题以多选题的形式展现给学生，让他们对每一个选项进行探究思考。通过这种方式，进一步强化他们的科学思维探究能力，提高教学工作的针对性与指向性。

（四）注重实验探究，强化思维逻辑

物理核心素养下，从实验教学入手，引导学生进行实验探究，能够逐步提高学生的探究能力，培养其良好的科学思维能力。同样以“运动描述”这一单元内容为例，教师可设计“瞬时速度测量”的实验活动，选取某段距离平均分成十份，每10米站一个学生，利用停表和米尺，测量班级某位同学百米跑分段数据，做好基础数据的统计工作。随后，一名学生出发，经过十米处，由站立学生打点，记录到达时间，随后整理分段数据，结合公式计算引出每段距离的瞬时速度。通过这种方式，能够帮助学生更好地理解瞬时速度、速度等概念间的异同点，强化自身思维逻辑，提高学习成效。

（五）做好课程总结，培养科学态度

物理教学中，做好课程总结，利于学生把握物理学科的核心要素，在此基础上也有利于学生科学思维能力的培养，对其素养综合发展也有重要影响。

以“加速度”这一知识点为例，在实际教学中，教师可鼓励学生以小组的形式进行实验设计，自主选取测量对象，对教材实验结论进行验证。在此过程中，教师要做好实验指导工作，一方面，对学生实验活动、实验步骤、注意事项予以记录，分析其可行性；另一方面，对学习困难的学生予以指导，提高其学习自信心与积极性，营造良好的学习氛围。此外，也可让学生对比单元内容，深入剖析不同的概念，以《运动的描述》这一单元为例，教师可以让学生重点总结运动的描述的相关概念，帮助学生构建完整的知识框架，深入理解学科内容，强化学生综合学习能力[4]。不仅如此，教师还应在课程总结阶段，落实教学评价，针对不同层次学生能力特点制订生成评价与预设评价，从教学目标设立到学生实验探究活动，设置多个阶段的考评体系，以周、月为节点，对学生阶段能力提升予以记录、对比，并做好评价内容、评价标准的革新工作，保证教学工作契合不同层次学生能力、素养发展实际需求，提高课堂温度，培养其科学、严谨的学习态度[5]。

结束语

综上所述，以核心素养为导向的高效课堂构建已成为教师培养学生科学思维能力的重要方式。对此，教师应立足学科特点，以科学思维培养为总抓手，创设生活情境，点燃学习热情。重视概念教学，明确学习目标、丰富教学手段，提升课堂温度；注重实验探究，强化思维逻辑；做好课程总结，培养科学态度。多措并举，提高学生科学思维能力。不仅如此，在今后的教学中，教师也要注重学生个体间的差异，加强多种教育资源的开发与运用，推进课内外知识的有机整合，满足不同层次学生能力发展需求，加快落实素质教育的根本育人目标。

参考文献

[1]郭彪.高中生物理科学思维能力的培养策略与实践研究[D].武汉：华中师范大学，2022.

[2]李文静.基于科学思维培养的问题链教学在复习课中的实践研究[D].石河子：石河子大学，2022.

[3]杨军.高中物理课堂教学中培养学生科学思维能力的策略[J].辽宁教育，2022（9）：66-69.

[4]赵桃.高中物理教学中培养学生科学思维能力的策略研究[D].重庆：西南大学，2022.

[5]张春雷.指向学生物理科学思维能力培养的探究性实验教学：以电学实验为例[J].数理天地（高中版），2022（6）：84-85.

本文系广西教育科学规划课题“融合核心素养的高中物理教学策略研究”（项目编号：2018ZJY234）。