“三新”背景下培養高中生物理思維品質的策略研究

戴斌

摘 要：文章探討了在新課標、新教材、新高考的“三新”背景下，高中物理實驗教學如何培養學生的思維品質。文中結合當前高中物理實驗教學中存在的問題，提出了一系列策略，包括加強問題引導、利用多媒體開展實驗教學、引導學生優化實驗以及布置趣味實驗作業等，以提高學生的探究能力、知識理解能力、創新能力和解決問題能力等。通過這些策略，可使高中物理實驗教學更符合新課標、新教材、新高考的要求，為學生的思維品質培養和全面發展提供更好的支持。

關鍵詞：“三新”背景；物理實驗教學；思維品質

新高考背景下的高中物理實驗教學成為備受關注的焦點。江蘇新高考的核心理念包括多元化選拔、注重綜合素質和能力培養，這對高中物理實驗教學提出了全新的要求。當前的教學模式存在一系列問題，包括實驗重視程度不足和實驗內容與新教材不匹配。因此，本文旨在研究如何在新高考背景下，通過創新高中物理實驗教學，培養學生的思維品質，以更好地滿足教育改革的

需求。

一、高中物理實驗教學存在的問題

（一）實驗重視程度不足

在傳統的高考備考中，學校和教師普遍將重點放在了理論知識的傳授上，而忽略了實驗教學的重要性。因此，許多學生將實驗視為一個次要的環節，往往只是機械地按照實驗步驟完成任務，而缺乏對實驗現象的深刻理解。這種現象可能導致學生對物理實驗的興趣下降，錯失培養探究精神和能力的機會。

（二）實驗形式單一

隨著教育改革的不斷推進，高中物理實驗不再拘泥于教材的演示和分組實驗，而是提倡學生能夠運用物理知識開展多樣化、自主化的探究實驗活動，提高學生實驗能力和思維能力。然而，當前高中物理實驗還是以教師演示實驗為主，學生依據教師的要求做實驗，缺乏主動思考和探索的動力，導致學生感受不到實驗的樂趣[1]。這種情況不僅降低了學習效率，還可能使學生對物理實驗產生抵觸情緒，錯失思維品質提升的機會。

（三）實驗過程缺乏思維訓練

在傳統的實驗教學中，學生通常只需按照教師提供的步驟完成實驗，而不需要思考實驗的原理和機制。這種情況導致學生的實驗思維和解決問題的能力得不到有效鍛煉。而在新教育背景下，培養學生的思維品質變得尤為重要，但傳統的實驗教學模式未能滿足這一需求。

二、高中物理實驗教學中培養學生思維品質的意義

（一）培養學生的思維品質有助于提高學生學術成績

物理實驗教學不僅僅是知識的應用，更是培養學生分析問題、思考問題、解決問題的過程。批判性思維、創造性思維和解決問題的能力是學術成功的關鍵因素[2]。通過實驗，學生不僅能夠更深刻地理解物理概念，還能夠應用這些思維品質來解決復雜的學術問題。因此，培養思維品質可以提高學生在物理學科中的成績和競爭力。

（二）培養思維品質有助于提升學生的綜合素質

新高考背景下，強調學生的全面發展和實際應用能力培養。思維品質包括批判性思維、創造性思維和解決問題的能力，這些都是綜合素質的重要組成部分。通過物理實驗教學，學生不僅可以提高自己的學術水平，還可以培養實際操作技能、合作能力和創新潛力，為未來的職業和社會生活做好準備。

（三）培養思維品質有助于培養學生的自主學習能力

物理實驗強調學生的主動參與和獨立思考，鼓勵他們提出問題、設計實驗、分析數據和總結結論。這些過程培養了學生的自主學習能力，使他們能夠主動探索知識，解決實際問題，不僅有助于高中階段的學習，還為終身學習打下堅實基礎。

三、高中物理實驗教學中培養學生思維品質的策略

（一）加強問題引導，培養學生的自主探究能力

面對挑戰性問題，學生需要積極主動地參與實驗，主動地思考和探究，而不是被動接受教師的指導。主動學習過程有助于學生養成積極主動探究知識的學習習慣，這對于長期的學習和發展至關重要[3]。同時，問題引導能夠培養學生的觀察力和實驗設計能力。在解決問題的過程中，學生需要仔細觀察實驗現象、分析數據、提出假設并設計實驗來驗證這些假設。這個過程鍛煉了學生的觀察力和實驗設計能力，使他們能夠更好地應對復雜的實際問題。

以實驗“探究加速度與力和質量的關系”為例，在這個實驗中，一個關鍵問題是：“質量與加速度之間是否存在關系？如果存在，這種關系是什么？”這個問題能夠引導學生開始思考，激發他們的好奇心，使他們深入了解物理現象背后的原理。隨后，教師引導學生提出相關問題，并鼓勵他們自主思考。在實驗開始前，教師可以組織一個小組討論，鼓勵學生提出他們對實驗可能的問題或假設。這種討論不僅培養了學生的問題提出能力，還鼓勵了他們的合作精神。

在實驗過程中，教師可以引導學生進行數據收集和觀察，并根據實際情況引導他們修正問題或假設。例如，如果學生最初認為質量越大的物體加速度越大，但實驗結果與預期不符，教師可以幫助他們思考并解釋這一現象，引導他們進一步深入研究。同時，教師還應鼓勵學生運用所學的物理知識來解釋實驗結果。通過引導學生將實驗數據與牛頓力學的基本原理聯系起來，教師可以幫助學生理解質量與加速度之間的關系，并在思考問題時提供指導。這有助于學生將理論知識應用到實際情境中，培養他們的科學思維和分析能力。

教師應鼓勵學生總結實驗結果，回答最初提出的關鍵問題?？梢韵驅W生提出“你們的實驗結果是否支持你們最初的假設？如果不支持，你們有什么解釋？”等問題，教師可以讓學生對實驗結果進行全面的思考和分析，培養他們的批判性思維和解決問題的能力。通過引導學生提出問題、深入思考、進行實驗和解釋結果，教師可以幫助學生發展出色的探究能力，使他們不僅能夠理解物理現象，還能夠主動探索并解決復雜的科學問題。

（二）利用多媒體開展實驗教學，提升學生的知識理解能力

利用多媒體開展實驗教學可以生動直觀地展示抽象的物理概念。物理學中存在許多抽象而復雜的概念，如力、動量、電磁場等，這些概念往往難以用文字或圖表準確傳達。通過多媒體技術，教師可以將這些抽象概念通過動畫、模擬和實驗視頻等形式呈現給學生，使學生能夠直觀地理解這些概念。這有助于打破學生對抽象概念的障礙，提高他們的知識理解能力。同時，利用多媒體開展實驗教學可以提供多樣化的學習資源。教師利用多媒體技術收集和分享各種類型的學習資源，包括實驗視頻、模擬軟件、虛擬實驗室等。學生可以根據自己的學習需求和興趣選擇合適的資源，自主學習和探索物理知識[4]。

以高中物理實驗“驗證動量守恒定律”為例，在這個實驗中，學生需要理解動量的概念及其守恒條件。這些概念相對抽象，難以通過文字或圖表來準確傳達。多媒體技術可以通過動畫、模擬和實驗視頻等方式生動展示這些概念和現象，使學生能夠直觀地理解它們。由于驗證動量守恒定律對于碰撞的要求比較高，在實際的實驗中，常常由于幾次碰撞時的速度差異、地面的水平程度等因素影響，造成實驗結果不理想。對此，教師可以收集和分享不同類型的多媒體資源，包括實驗視頻、模擬軟件、虛擬實驗室等。學生可以根據自己的學習需求和興趣選擇適合他們的資源進行學習。這種多樣性的學習資源可以幫助學生從不同角度理解知識，深化他們的知識理解能力。學生運用虛擬仿真平臺開展“驗證動量守恒定律”實驗時，需要用到的仿真器材有：光滑水平導軌、不同質量的滑塊、光電門、數字計時器等。

實驗步驟：1.安裝水平導軌，將質量為M的滑塊1和質量為m的滑塊2放在導軌上，兩個滑塊之間的距離為L。2.在滑塊2的兩端放置光電門，并與數字計時器連接。3.用力F推動滑塊1，使其向滑塊2移動。4.通過滑塊的長度和通過光電門的時間計算滑塊1在與滑塊2碰撞前的速度v，以及碰撞后，滑塊1的速度v1和滑塊2的速度v2。5.重復多次實驗，記錄實驗數據，驗證動量守恒表達式。

利用多媒體開展實驗教學在高中物理實驗教學中提升學生的知識理解能力，能夠生動展示抽象概念和現象，提供多樣化的學習資源、互動性學習體驗和實時反饋，助力學生更深入地理解物理知識，促進學生思維的發展，培養學生的思維品質。

（三）引導學生優化實驗步驟，培養學生創新能力

引導學生優化實驗步驟能夠激發他們的創新思維。在實驗中，學生通常會面臨各種問題和挑戰，如實驗裝置不穩定、數據不準確等。這些問題促使學生尋找新的方法和解決步驟，培養了他們的創新意識。通過鼓勵學生優化實驗步驟，教師可以激發學生的主動性，幫助他們克服難題，發展創新思維和解決問題的能力。通過優化實驗步驟，學生需要設計和調整實驗裝置、選擇合適的儀器和材料，這些操作鍛煉了他們的實際操作能力。這種能力不僅對物理實驗有用，還對日后的科學研究和工作具有重要價值。

以高中物理實驗“測定金屬的電阻率”為例，在這個實驗中，學生需要使用螺旋測微器測量金屬絲的直徑，然后依據電阻定律求金屬的電阻率。這個實驗能夠測量規則形狀的金屬電阻，然而，對于不規則金屬的電阻值測定，這樣的方法就不適用了。對此，學生依據測定金屬的電阻率實驗的原理，提出了如下的實驗優化步驟：將一個電阻箱與待測不規則金屬并聯，電阻箱和待測不規則金屬連接各自的獨立開關，然后將這個并聯電路與標準電壓表、滑動變阻器、電源和總開關串聯起來，組成一個電路。

實驗步驟：1.閉合電路總開關S，閉合不規則金屬的獨立開關S1，打開電阻箱的獨立開關S2，調節滑動變阻器的阻值，使得標準電流表的示數轉到合適位置，記錄電流表中的電流讀數I。2.打開不規則金屬的獨立開關S1，閉合電阻箱的獨立開關S2，調節變阻箱的電阻值，使得標準電流表的示數與上次位置相同，讀數為I，記錄變阻箱的電阻值R1。3.調節滑動變阻器的阻值，重復多次上述的步驟，記錄每次實驗變阻箱的電阻值R1、R2、R3、R4等。4.計算變阻箱讀數的平均值，得出待測金屬的電阻值。

通過優化實驗步驟，學生可以突破原有思維的限制，依據實驗器材或嘗試不同的實驗方法，比較它們的優缺點，并選擇最適合的方法來開展實驗。這個過程有助于培養學生的創新思維，使他們能夠提出新的實驗思路，解決復雜的實驗問題；還可以激發學生的創新思維，使他們能夠自主設計實驗方案、嘗試不同的實驗思路，拓寬學生的視野，提高學生的實驗創新能力。

（四）布置趣味實驗作業，培養學生解決問題的能力

趣味實驗作業通常涉及有趣和引人入勝的實驗，能夠吸引學生的注意力。學生會因為實驗的趣味性而更愿意參與其中，積極思考問題并尋找解決方法[5]。積極的學習氛圍有助于培養學生解決問題的能力，因為他們會更有動力去解決實驗中出現的挑戰。趣味實驗作業通常不會提供詳細的步驟和答案，而是讓學生自己設計和開展實驗，并提出問題。學生需要動腦筋、進行實驗并分析結果，這培養了他們的主動性和自主思考能力。解決問題能力的核心之一就是主動性，因為解決問題通常需要主動尋找信息、提出假設和開展實驗。此外，趣味實驗作業培養學生的實驗技能和數據分析能力。在這類作業中，學生需要運用他們所學的實驗技能來進行實驗，并收集和分析數據。

“研究平拋運動”是一個經典的高中物理實驗，旨在通過研究拋體運動的軌跡，理解拋體運動的規律。通常，學生需要測量拋體的水平位移、垂直位移和飛行時間，然后繪制軌跡圖。教師可以將實驗設計得更有趣味，以吸引學生的注意力，同時培養他們的解決問題能力?？梢砸髮W生設計一個“水平投擲比賽”，他們需要使用相同的實驗器材（如拋體器）來投擲一個小物體，以使其飛行的軌跡盡量接近指定的目標點。目標點可以放置在教室的不同位置，如桌子上、地板上，甚至可以設置多個目標點。這個任務會增加趣味性，因為學生將會參與一個類似游戲的活動。教師提供目標點的位置和分數，例如，桌子上的目標點價值10分，地板上的目標點價值5分。學生需要決定投擲的角度和出手的力度，以使物體飛行并盡可能接近高分目標點。學生使用實驗器材測量拋體的水平位移、垂直位移和飛行時間，并記錄這些數據。

學生需要分析自己的數據，觀察哪些投擲角度和力度能夠使物體飛行得最遠或最接近目標點。他們可以嘗試不同的投擲策略，并記錄每次投擲的結果。學生之間可以進行比賽，看誰能夠獲得最高的總分。這可以增加競爭元素，提升趣味性。通過這個趣味實驗作業，學生不僅學會了拋體運動的規律，還培養了解決問題的能力。他們需要思考如何最有效地實現目標，不斷改進他們的方法，根據實驗數據做出決策，這些都是解決問題的關鍵技能。同時，這種趣味性的實驗作業也激發了學生對物理實驗的興趣，讓他們更積極地參與學習過程。

結束語

新高考政策的實施對教育教學提出了更高的要求，需要更注重學生的綜合素質和能力培養。通過加強問題引導、利用多媒體開展實驗教學、引導學生優化實驗以及布置趣味實驗作業等策略，可以有效提升學生的探究能力、知識理解能力、創新能力和解決問題能力，使他們更好地適應新教材、新高考和新課標的要求。這些策略有望為新高考背景下的高中物理實驗教學提供有力支持，為學生的全面發展和素質教育做出積極貢獻。

參考文獻

[1]袁富國.培養學生思維品質的高中物理實驗創新教學研究與[J].試題與研究，2022（19）：45-46.

[2]劉振和，張永鋒，李旺.物理實驗教學中提升科學思維品質的策略[J].中學教學參考，2022（17）：46-49.

[3]趙重陽.基于實驗的高中生物理學科核心素養培養的研究[D].武漢：華中師范大學，2022.

[4]焦琪.高中物理實驗教學中學生科學思維能力的培養[D].哈爾濱：哈爾濱師范大學，2022.

[5]李麗燕.基于科學思維培養的高中物理教學策略研究[D].鞍山：鞍山師范學院，2022.