高中物理课堂教学中科学探究能力培养策略

引言

随着核心素养导向的教育改革深入推进，科学探究能力作为物理学科育人价值的重要体现，其培养已成为教学改革的焦点。传统教学模式难以适应新时代创新人才培养需求，亟待探索有效的课堂教学策略。剖析科学探究能力的内涵要素，结合高中物理学科特点，构建行之有效的培养体系，对提升教学质量、促进学生全面发展具有重要理论意义与实践价值。

一、科学探究能力的内涵

科学探究能力是学生通过自主参与获取知识并体验研究过程所形成的一种综合性能力，其核心在于模拟科学家探索自然界的思维与行为模式，旨在培养学生发现问题、分析问题及解决问题的综合素养。在高中物理学科范畴内，该能力具体体现为多个关键维度：从观察物理现象或实验事实中提出有价值的科学问题；基于已有认知提出合理假设并设计可行的验证方案；运用科学的实验方法和技术规范地收集数据与证据；借助数学工具和逻辑思维对数据进行处理与分析，形成具有说服力的结论；最后对探究过程及结果进行反思、评估，并与他人进行有效交流与协作。这一系列能力要素相互关联、层层递进，共同构成科学探究能力的整体结构，它不仅强调对物理知识的深层理解，更注重科学态度、批判性思维和创新精神的养成，是物理学科核心素养的重要组成部分。

二、传统物理教学中探究能力培养的不足

传统物理教学在探究能力培养方面存在明显局限，其教学模式往往以教师为中心、以知识传递为主要目标。课堂教学多遵循单向讲授与演示的固定流程，学生处于被动接受状态，缺乏主动发现问题与自主设计探究的机会。实验环节也多以验证性操作为主，学生按既定步骤重复实验过程，难以真正参与假设提出、方案设计及问题解决等关键环节。这种教学方式导致探究活动流于形式，学生的思维活动受到限制，批判性思考和创新能力得不到有效发展。此外，教学评价侧重于知识记忆与解题熟练度，忽视了对探究过程、科学态度以及合作交流能力的综合评价。最终，传统教学模式虽可提升应试水平，却难以实现对学生科学探究能力的系统培养，与当代科学教育理念存在较大差距。

三、高中物理课堂教学中科学探究能力的培养策略

（一）创设真实问题情境，激发探究动机

科学探究始于高质量的问题，而好问题源于能引发认知冲突的真实情境。教师应摒弃直接灌输结论的做法，转而利用生活现象、物理学史和科技应用创设生动情境，将学生置于“愤”与“悱”的状态，激发其主动探究的欲望。例如，在新人教版必修一“超重和失重”教学中，教师可展示宇航员在太空舱中漂浮的视频，并提出核心问题：在地球上我们从未漂浮，为何在太空中会发生这种现象？是重力消失了吗？继而让学生站在体重秤上完成下蹲和起立动作，观察秤示数的变化。这一真实体验与原有“重力恒定”的认知产生矛盾，立刻点燃了学生的探究热情。他们迫切想要解释为何在加速上升和减速下降过程中“变重”，而在加速下降和减速上升过程中“变轻”。这种基于体验和冲突的情境导入，使学生从被动接受者转变为主动探索者，为深入理解超重失重的本质奠定了坚实基础。

（ 二）优化实验教学设计，夯实探究实践

实验是物理学的基石，更是培养探究能力的主战场。教师需将传统验证性实验转化为探究性实验，让学生亲身经历设计方案、操作设备、收集数据、分析结果的完整过程。以新人教版必修三“导体电阻率的测量”为例，教师不应提供现成步骤，而是提出挑战性任务：如何准确测定金属丝的电阻率？引导学生自主思考需测量哪些物理量，并选择测量方法。学生小组需讨论决定使用伏安法内接还是外接电路，如何减小测量误差，正确使用螺旋测微器测量直径等。通过设计并实施自己的方案，学生不仅掌握了测量技能，更深刻理解了电阻定律的物理意义，其设计能力、操作能力和误差分析能力得到了综合锻炼，真正实现了做中学、研中思。

（ 三）渗透科学思维方法，提升探究品质

科学探究的本质是思维活动，缺乏科学思维支撑的探究是浅层的。教学中应有意识地将模型建构、理想化、类比、归纳等科学方法外显化，引导学生掌握物理学的思维精髓。例如，在新人教版必修二“万有引力定律”教学中，教师可重点展现牛顿如何通过模型建构和类比推理发现规律。引导学生思考：月球绕地球运动与苹果下落是否遵循同一规律？如何将抛体运动模型扩展至天体运动？通过理想化建模和惊天类比，牛顿将天地规律统一起来。重现这一思维过程，让学生体验如何通过创建模型和类比推理发现自然规律，使其认识到物理学的伟大不仅在于结论，更在于思考和研究的方法，从而提升探究活动的思维品质和深度。

（ 四）倡导合作学习模式，促进探究交流

现代科学研究高度依赖协作，课堂应成为科学探究的微缩共同体。通过小组合作开展探究，可以有效培养学生分工协作、辩论质疑、成果分享的能力。以新人教版选择性必修一“验证动量守恒定律”实验为例，教师可让小组自主设计碰撞方案，选择不同材质小球，研究碰撞前后动量关系。组内需分工操作、记录和监督，共同分析数据并讨论误差来源。各组间可交流不同碰撞情形的结果，相互质疑与启发。最后通过成果展示和答辩，接受全班评议。这种合作模式使学生在思维碰撞中深化认识，学会倾听、表达与协商，体验科学研究的社会性，全面提升其协作探究和学术交流能力。

（ 五）构建多元评价体系，导向过程发展

构建多元评价体系是保障科学探究能力有效培养的关键机制，传统评价方式过度关注结论的正确性，而多元评价则全面关注探究活动的全过程。其评价维度涵盖提出问题的价值性、实验方案的科学性、实践操作的规范性、数据处理的严谨性、团队协作的有效性以及反思总结的深刻性。在实施层面，采用教师点评、学生自评与小组互评相结合的方式，形成多角度、立体化的评价网络。以测定电源电动势和内阻实验为例，教师可从专业角度评价实验设计的创新性和数据处理的准确性；学生通过自评反思个人在探究过程中的参与度和收获；小组互评则重点关注成员间的协作配合与贡献度。这种评价方式使学生不仅关注最终实验结果，更重视探究过程中的成长与收获，真正体现了以评促教、以评促学的教育理念，为科学探究能力的持续发展提供了有力保障。

结束语

培养学生科学探究能力是一个系统性工程，需要教师转变教学观念，创新教学方法。通过实施情境创设、实验优化、思维渗透、合作学习与多元评价等策略，不仅能有效提升学生的实践创新能力，更能为他们的终身学习和发展奠定坚实基础。未来需进一步探索策略实施的深度与广度，持续推动物理课堂教学模式的转型升级。

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