科学思维导向下高中物理作业设计的创新实践

引言

新课程改革的背景之下，高中物理教学正处在深刻变革之中。科学思维是物理学科核心素养的关键部分，培育科学思维已是当前物理教学的重点目标之一，可是传统物理作业设计往往着重于知识的机械记忆与简单应用，忽视了对学生科学思维能力的系统训练。如此现状既限制了学生物理学科素养的全面提高，又影响到他们解决复杂问题的能力发展。所以，探寻科学思维导向下的物理作业设计革新实践有着十分重要的现实意义与迫切需求。

1 科学思维于物理学习的重要性

科学思维是建立在科学知识和科学方法的基础上, 运用逻辑推理、批判性思考和创造性思维来解答科学问题的一种思维方式。对于物理而言 , 科学思维就包括建模、科学推理、科学论证、质疑创新等。科学思维可以让我们把握物理现象背后本质的规律 , 用物理学的知识解决实际生活的问题 , 构建科学的世界观与方法论。物理学是一门实验性很强、逻辑性很强、高度抽象概括的科学 , 因此物理学是发展学生科学思维的最好的学科。通过物理的学习 , 不仅可以获得自然科学知识 , 更重要的是培养出学生严谨求实的科学态度和开拓进取的科学精神, 这对学生的一生发展是非常重要的。

2 高中物理作业设计现状分析

2.1 传统作业设计的弊端

目前高中物理作业设计方面存在的问题主要表现在以下几点：首先作业形式单一，大多数是计算题和概念题，重在重复练习和机械记忆，缺乏对学生的思维训练。其次作业内容脱离实际，往往只是对教材例题的简单变形，缺乏与生活的联系，缺乏与科技的联系，不能引起学生的兴趣。再次作业评价重结果轻过程，过分关注答案是否正确，忽视了思维过程的评价，学生只看答案，不看过程。最后作业难度无梯度，不能满足不同层次学生的发展需要，不利于学生科学思维的培养。

2.2 学生在物理作业中的常见问题分析

学生做物理作业时存在如下问题：碰到复杂情形时不能形成恰当的物理模型；用数学手段解决物理问题时缺少物理意义认识；实验数据处理与分析能力差；在新情境里迁移应用知识的能力弱。这些现象显示学生没有形成完整的科学思维体系，只是简单地记住并套用公式，对物理概念和规律没有深入领会。

3 科学思维导向的物理作业设计创新实践

3.1 强化模型建构能力培养

基于模型认知理论，物理作业应侧重培养学生模型建构能力，设计真实情境问题，让学生从现实情境中抽象出物理模型，认识模型的适用范围与限制。例如在人教版必修一“牛顿运动定律”教学中，可以布置如下作业，分析高铁进站时的运动状况，要求学生建立减速运动模型，讨论空气阻力、摩擦等因素对模型的影响，用数值计算验证模型是否成立。此类作业可使学生认识到模型建构的过程，培养学生的抽象思维和简化问题的能力。

3.2 注重科学推理过程训练

按照科学推理理论，作业设计应当体现推理链条的完整性，通过设计多步骤推理问题，来训练学生的逻辑思维能力。以必修三“静电场”教学为例，可以布置这样的作业，给出一个复杂的带电体系的电场分布情况，要求学生利用叠加原理逐步推出某一点处的场强和电势，而且还要借助对称性来简化这个计算过程。作业要学生把推理步骤详细地写出来，重视物理概念之间的逻辑联系，以此来培育学生的系统思维和逻辑推理能力。

3.3 突出科学论证能力培养

根据论证式教学理论，作业要给学生提供机会做科学论证。设计有争议的物理问题，让学生去搜集证据，提出论点，开展论证。比如在教学选择性必修三“原子核物理”时，可以设计关于核能利用的辩论式作业，让学生分成小组来研究核电站的安全性问题，从物理原理，数据分析以及风险评估这些角度入手，展开论证，最后形成一份论证报告，这种作业有益于培养学生的证据收集能力，逻辑论证能力和科学表达能力。

3.4 强调创新应用能力发展

按照创新教育理论，作业应当重视培育学生的创新思维与实际操作能力。设计开放型的探究课题，促使学生提出革新性的解决办法。拿选择性必修二“光学”来讲，可以布置这样的作业，要学生设计一个依靠光学原理的节能照明体系，包含原理分析，参数运算以及方案改良，学生务必综合应用几何光学，物理光学知识，给出革新性的设计，而且经过计算来证实方案的可行性。这种作业培育学生的革新观念和综合应用能力。

结语

综上所述关于科学思维导向下高中物理作业设计创新的实践，不仅是对过去作业模式的一种破局，也是对学生科学思维能力的一种深挖。在作业的设计和实施中注重模型建构能力的培养、重视科学推理过程的训练、突出科学论证能力的发展、强调创新应用能力的发挥，我们建立起一个更系统、更科学、更有生气的物理作业体系。这样一种新做法不仅对学生学好高中物理知识有一定的帮助作用，更重要的是可以促进学生的科学思维的生成与发展，提高他们的科学素养，进而帮助他们形成科学的兴趣，使他们能在今后的求学路上不断去创新，不断发展，成为社会的人才，这是非常有帮助的。

参考文献

[1] 熊艺 . 科学思维导向下高中物理作业设计的创新实践 [J]. 物理教师 ,2025,46(08):86-90.

[2] 黄凤鹃 . 指向科学思维的高中物理单元作业设计研究[D]. 四川师范大学 ,2025.

[3] 叶祥英 . 核心素养下高中物理分层作业设计的实践研究[D]. 重庆三峡学院 ,2025.

[4] 金闻涛 . 基于项目式学习的初中物理跨学科实践课程的设计与实施 [J]. 数理化学习 ( 初中版 ),2025,(06):49-53.

[5] 王晶波 . 基于核心素养的高中物理分层作业设计与实践研究[D]. 贵州师范大学 ,2025.