“三新”背景下培养学生科学探究能力的策略研究

摘要：本文提出涵盖教学理念转变、教学方法创新、实验教学强化等一系列培养策略，并探讨其实施路径与实践意义，旨在为高中物理提供可借鉴的思路和方法，助力学生科学探究能力的提升，契合新时期学科的发展。

关键词：三新背景；科学探究能力；培养策略

新课标倡导以核心素养为导向的教学目标，新教材以考查学生综合素养和创新能力为重点，呈现出更加丰富的情境和探究内容,[1]与新高考共同构成了当前高中教育的新格局。科学探究能力作为物理学科核心素养的关键要素，对于学生理解物理知识，掌握研究方法，培养学生的创新思维和动手能力，具有不可替代的重要作用。[2] 

一、学生科学探究能力的现状分析

新课程标准要求教师引导学生在现实情境中主动探索物理规律，注重过程与结果相结合。新教材也更注重发现、探究问题，启发教师创设多样化教学情境，鼓励学生自主提问、合作探究，充分挖掘教材资源以提升学生科学探究能力。

新高考加大了对实验探究、创新思维和解决实际问题能力的考查力度。这就促使实验教学的探究性应在教学过程中得到强化，注重学生运用物理知识解决复杂问题的能力的培养。

在培养科学探究能力方面，当前教学存在不少不足之处。有的教师仍偏重于知识灌输，忽视了对学生探究能力的培养，未能对学生进行完整探究过程的有效引导。学生主动探究意识较弱，对有价值的问题缺乏提出能力。

二、构建培养学生科学探究能力的策略

（一）基于情境教学的问题驱动策略

1. 创设真实且富有启发性的情境

教师创设情景，既要有生活实际，又要有科技热点。例如在讲解电磁感应现象时，可引入发电机的发明历程，展示早期法拉第实验装置图片，提出问题：如何实现磁能生电？这种情景可以激发学生的好奇心和探究欲，使其主动融入探究活动之中。

2. 引导学生提出高质量问题

教师要鼓励学生在情景引导下，从现象出发，发现问题。比如在必修一《超重和失重》这一节，课前播放宇航员在天宫一号中的视频。让学生自己提出问题，比如：为什么物体和宇航员会飘起来呢？然后带着问题进行学习。课堂最后再回顾天宫一号的视频，引导学生解答问题，并提出新的问题，在学生心里埋下一颗好奇的种子。

（二）开展探究实验，培养实践能力

1. 走进实验室开展实验

教师要引导学生根据探究问题设计实验方案，包括实验目的、原理、器材、步骤和数据记录方法等。例如，在探究“平抛运动”规律时，学生要确定以水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动为实验原理，选择平抛仪、小球、刻度尺、秒表等器材，设计出测量小球水平位移和竖直位移随时间变化的实验步骤，并进行实验操作和数据分析，加深对物理概念和规律的理解。

2. 借助现代技术拓展实验边界

开展数字化实验，通过计算机软件直观呈现数据变化曲线，增强实验探究的准确性和可视化程度，借助传感器等设备对物理量进行精确测量，比如上文提到的平抛运动，用传感器和计算器可以直接描绘出平抛运动的轨迹，学生可以直观地看到特点，更方便总结出规律。

（三）合作学习与项目式学习战略

1. 组建异质化学习小组

按照学生的成绩、性格特点等进行分组。比如有些学生成绩不好但动手能力强，有些学生比较稳重且细心，还有一些学习成绩好但动手能力一般等。把性格迥异的学生分到一组，分工负责设计实验、书写实验报告、实验操作、数据记录等，大家合作完成科学探究，共同进步。

2. 实施项目式学习

设计系列物理项目，如“自制简易电动机”“设计家庭电路节能方案”等。每一条都包含了多个环节，比如项目策划、实施、考核等等。在项目实施过程中，学生综合运用物理知识与技能，培养团队协作、创新思维和解决实际问题能力，同时在项目汇报与交流中提升科学表达与沟通能力。

三、培养策略的实践案例分析

（一）案例选取与背景介绍

高中物理教学单元选“运动和力的关系”为案例。该单元是高中物理力学部分的基石，具有较强的理论性与实践性，适合开展多种探究活动。授课对象为高一年级某班级学生，该班级学生学习基础和学习能力具有一定差异。

（二）策略应用过程

    1. 情境导入与问题提出

教师播放乒乓球比赛的视频，有时乒乓球的速度很快，有时也会变慢。提问：乒乓球的运动状态是如何改变的？受到了什么力的影响？引导学生结合自己的打球经验，进行思考力的大小和速度之间的关系。

2. 实验探究与合作学习

学生们分组设计实验方案，对加速度与力、质量等关系进行了探究，使用了小汽车、槽码、长木板、打点计时器等设备。小组成员进行了明确的分工，完成了实验操作，并对实验数据进行了记录及分析。针对学生遇到的实验装置安装、数据处理方法等问题，教师巡回指导，及时解决。例如，有的小组在调整长木板平衡摩擦力时遇到困难，教师引导他们思考如何利用重力的分力来实现。

3. 理论推导与深化理解

教师在实验的基础上，引导学生对实验结论进行总结，把加速度、力、质量的关系用数学的方法表达出来，并整理得出牛顿第二定律，从理论层面对运动与力的关系有了深入的理解。同时，组织学生开展小组讨论，对比实验结果与理论推导的一致性，分析误差产生的原因。例如，讨论实验中摩擦力未能得到充分平衡对加速度测量的影响。

（三）效果评估与反思

通过观察案例教学过程中学生的表现，分析作业和测试结果，以及学生的自评和互评，发现学生在科学探究能力上有了明显的提高。学生提出问题的能力增强，能够设计出比较合理的实验方案并对实验进行准确操作，在数据分析和理论推导过程中表现出较好的逻辑思维能力，在实验实践中表现出创新思维和团队协作精神。同时也发现一些问题，如部分学生在动手操作能力上有些不足，在实验数据处理上仍存在困难，小组合作中个别学生参与度不够高等，为后续教学改进提供了方向。

四、结语

本课题以情境教学、问题驱动和创新实验教学为基础，依托合作学习与项目式学习，对培养策略进行理论分析，并通过实际案例加以验证，能够有效增强学生的科学探究能力。为适应新高考对学生综合能力的要求，教师可采用这些策略，通过改变教学理念和教学方式，激发学生的学习兴趣和主动性，从而促进学生协同发展。

参考文献:

[1]中华人民共和国教育部编制．普通高中物理课程标准（2017年版2020年修订）［Ｓ］．北京：人民教育出版社，2020．

[2]高中物理培养学生科学探究能力的教学策略. 王和平 (C)1994-2023 China Academic Journal Electronic Publishing House.

本文系课题商丘市基础教育教学研究项目《“三新”背景下培养学生科学思维、科学探究能力的策略研究》课题研究成果。课题编号：L202407322