引言

新课改后的高中物理教学变动较为明显，教师以培养未来的科学家为起点，优化设计教学方案，提升探究实验教学比重，用物理实验增强学生科学思维，鼓励学生自主探究物理实验奥秘，实现融会贯通。基于科学思维的高中物理探究实验教学符合新课改的本质要求，有助于挖掘学生潜能并增强学生学习热情。物理教师应实现“让教于学”，尊重学生主体地位，立足学生的认知规律和学科教学规律优化设计物理探究实验教学方案，在多措并举中发展学生科学思维，确保学生能够成为物理课堂中的主人。

一、高中物理探究实验教学的现实问题

物理是典型的实验性学科，实验教学尤为关键，直接影响着学生的学科核心素养。在纵向推进物理教学改革的过程中，具有远见卓识的教师高度重视物理探究实验，主动将实验权交给学生，提前为学生准备实验器材，引导学生自主设计实验方案并完成实验任务，深度探究物理知识的奥秘。在自主探究的过程中学生的实验能力迅速提升，物理核心素养得到了锻炼。但是在取得可喜成就的同时，高中物理探究实验教学仍然存在诸多的现实问题。

首先，教师急于求成，没有立足于探究实验教学的具体过程优化设计实验教学计划，忽略了对主客观影响因素的深度分析，学情把握不够全面和精准，所开展的探究实验对学生的吸引力不足，学生难以在实验探索中形成良好的科学思维。其次，教师局限于教材设计实验任务，没有站在学生的视角，根据学生的思维习惯、学习基础以及最近发展区优化实验方案，学生缺乏探究兴趣，求知欲和好奇心不足。最后，在物理实验探究教学中教师机械性地按照课前预设引导学生根据实验方案以及步骤完成实验任务，没有结合学生的思维短板抛出多元问题并创设问题情境。学生对实验现象的理解比较片面和浅显，难以掌握物理知识的本质及真谛，科学思维无从谈起。

二、科学思维指向下的高中物理探究实验教学设计意义

首先，有助于提高学生实践能力。学生科学思维的培养是一个漫长且艰巨的过程，在依托物理探究实验培养学生科学思维时，教师高度关注学生主体地位，主动优化实验方案并理顺实验思路，带领学生完成实验操作任务。学生的实践能力得到了锻炼，对物理理论知识的理解更加深刻，能够在手脑并用中自主检验理论知识原理并产生耳目一新的感觉，以较强的实践能力独立完成实验任务，实现内化于心。

其次，有助于培养学生思维能力。实践能力与思维能力是你中有我、我中有你的关系，在物理探究实验教学中，只有同时具备较强的实践能力和思维能力才能够完成实验任务。物理教师主动拉长战线，将课堂打造成学生的“思维场”，给予学生独立思考和动手操作的机会，确保学生能够参与物理实验的多个环节。在教师的耐心指导下学生的思维更加活跃，实验思路非常明晰。

三、科学思维指向下的高中物理探究实验教学设计

（一）制定实验计划，活跃学生科学思维

高中物理探究实验教学的要求比较严格，在以培养学生科学思维为目标组织实验教学活动前，教师应做好摸底工作，精准分析基本学情，针对性地制定实验计划，用探究实验活跃学生科学思维，培养学生探究意识^[1]。首先，教师应了解学生的知识积累以及实验经验，深度剖析物理探究课题并涉及多元问题，鼓励学生理性思考、自主分析。相较于演示性实验，物理探究实验涉及的实验原理较多，学生需要操作多个实验器材并处理实验数据，独立解决实验问题。为了避免学生天马行空，教师应在与学生交流沟通中分析学生对物理实验方案的理解程度，适当调整及优化探究实验计划，针对性地锻炼学生的探究意识。

比如在组织开展“牛顿第二定律”探究实验活动时，教师可以围绕“通过什么方法探究”、“如何测量加速度”、“如何测量质量”等问题设计实验计划，引导学生自主分析不同物理量的逻辑关系，积极探究控制变量法的实施对策。在测量质量时，学生利用天平进行实验，在测量加速度时学生自主分析匀变速直线运动规律，尝试借助打点器、纸带、轨道以及小车完成实验。教师只需要鼓励学生自主类别和迁移多元知识，精心选择实验器材，独立完成牛顿第二定律的探究实验任务，用可落地、可执行的实验计划激活学生的实验能动性。最后，在制定实验计划时，教师可以扮演学习顾问的角色，引导学生深度思考探究问题，鼓励学生大胆假设、合理猜测，尝试在探究实验中验证个人的猜想，经历物理探究实验的具体过程，逐步积累丰富的实验经验，形成良好的实践动手能力和科学思维。

（二）优化设计实验，调动学生探究兴趣

为了保障最佳的探究实验教学质量，高效培养学生科学思维，教师应结合实验计划优化设计实验方案，激发学生探究兴趣，避免学生等着教师给出最终的答案。首先，教师应理顺实验流程，深度分析学生的认知期待。传统的应试教育理念导致教师过多关注学生对理论知识的掌握，忽略了学生的实践能力和科学思维，整体的探究实验教学质量不佳。在践行素质教育理念时教师应主动优化及调整传统实验教学环节，着重培养学生科学思维，提升学生探究能力，鼓励学生通过物理实验自主提升实践能力^[2]。

新课改后的高中物理教材囊括了诸多的趣味实验，大部分实验都有一份完整的实验方案。教师可以依托教材引导学生自行优化实验方案，尝试将教材中的实验方案与自己设计的实验方案进行对比。有的学生感觉无从下手，实验思路比较混乱，设计实验方案的能动性不足，教师则可以适当点拨学生从实验安全性和可行性两个视角反思个人方案的不足，引导学生弥补短板。比如在结合摩擦力开展物理探究实验活动时，为了强化学生对摩擦力的理解，教师可以先讲解摩擦力的基本概念，鼓励学生分析摩擦力影响下物体的受力情况，将两本书的每一页叠加在一起，引导学生用力压实两本书，然后让两名学生将两本书拉开，学生用尽力气都无法完全分开两本书，意识到了两本书之间的摩擦力非常大。在完成小实验后，教师可以引导学生各抒己见，深入分析摩擦力的概念，尝试结合自己对摩擦力的理解设计实验方案。在确保全体学生制定完实验方案后，教师可以让学生将实验方案与书本实验方案相对比，学会自主调整不合理的内容。在教师的耐心指导下学生的探究实验积极性较足，逐步从“要我学”过渡到“我要学”。

（三）创设问题情境，激发学生探究欲望

在以培养学生科学思维为目标组织开展探究实验教学活动时，教师应结合复杂多变的物理实验现象以及学生有限的理解能力科学创设问题情境，用问题驱动学生自主实践，用情境减轻学生理解压力和思维负担，确保学生带着问题主动探索物理实验现象，独立完成学习任务，了解物理知识的本质及真谛，迅速得出答案^[3]。在正式授课时，教师首先应深度分析教学内容，密切关注基本学情，在与学生交流互动中了解学生的学习基础和兴趣爱好，结合学生的最近发展区创设问题情境，用问题情境激发学生的科学探究欲，培养学生良好的科学思维。其次，教师可以从学生的生活实际着手，了解学生的生活经验和环境，创设极具生活气息的问题情境，让学生产生更多的代入感及熟悉感，在探究欲的驱动下主动完成实验学习任务。

比如在组织开展“超重与失重”的探究时实验活动时教师可以提前准备电子称，引导学生在电子秤上上下蹲起，仔细观察电子创的指数变化，围绕“电子秤产生了哪些变化”设置问题情境，鼓励学生自主探究。又如在引导学生学习完机械能及其守恒定律后，教师可以开展“能量守恒定律与能源”的主题探究实验活动，展示能源危机的相关视频，创设视频情境并抛出问题，如“既然能量是守恒的，那么为什么全社会倡导节约能源呢？”，“有必要节约能源吗？”用问题激活学生思维，鼓励学生联系个人的生活实际自主探索物理知识，独立解决物理问题，形成良好的科学思维。

（四）创新实验形式，增强学生创新意识

实验是高中物理教学中对学生吸引力较足的环节，实践性较强，能够活跃课堂氛围并强化学生知识印象。教师应将目光聚焦于实验创新，不再完全按照课本照本宣科、一成不变，根据学情变化灵活调整教学思路，将创造性的实验形式融入课堂，增强学生创新意识，培养学生良好的科学思维，确保学生能够在充满活力和生命力的物理实验课堂中全程参与实验操作，实现乐学善学和高效吸收^[4]。

比如在指导学生学习“加速度”时，教师可以开展“加速度与物体质量的关系”的探究实验，以学生掌握物体加速度的影响因素为目标，主动创新课前导入模式，借助多媒体设备展示不同质量汽车的启动情境，围绕“加速度是否与物体质量存在关系”开展小组交流活动，让学生在小组内部自由探索、协作分工，共同制定实验方案。针对学生的小组探究结果，教师可以指出学生的不足，鼓励学生自主改进。在可视化课堂中学生的主人翁意识越来越强，学习能动性更足。教师可以借助多媒体信息技术创新实验形式，全面吸引学生的眼球，确保学生能够保持较强的创新意识，形成良好的科学探究素养。

（五）引入生活现象，发展学生物理思维

传统的高中物理探究实验局限于实验室，学生的认知体验不佳，对学科知识的理解比较片面，思维不够活跃，科学思维提升速度偏慢。为了打破这一现实瓶颈，教师需要关注学生的课内外学习表现顺势引入生活实例，用生活现象展示复杂难懂、抽象乏味的物理知识，促使学生自主迁移生活经验，认真分析物理现象，实现活学活用。首先，在物理探究实验教学中教师应变换视角，主动回归正教学正轨，鼓励学生多方面、多维度思考探究实验，将学生在生活中比较常见的物理现象融入物理探究实验，用生活化物理实验拉近学生与物理知识的距离，激发学生的探究欲望并发展学生物理思维。确保学生在求知欲和好奇心的驱动下认真完成物理探究实验任务，高效吸收物理知识^[5]。

比如在开展平抛运动探究实验活动时，教师可以留出8~5分钟的时间组织较为简单的生活化实验，让学生旋出笔帽，将笔帽放在课桌上面匀速滚动，细心观察笔帽的运动轨迹。在认真观察和深入分析时学生能够初步了解平抛运动的基本性质，教师则可以顺势开展物理探究实验活动，在循循善诱中激发学生的学习热情。例如在开展静摩擦力探究实验时，教师可以提前准备形状各异的杯子，引导学生握住杯子并加大力度，认真思考静摩擦力的具体变化。在手脑并用和细心观察时学生发现杯子并没有出现滑动变化，始终与手保持平衡。教师则可以导入“运动趋势力”这一物理概念，引导学生分析重力的变化。在自主分析时学生得出了正确的结论，认为静摩擦力仍然保持不变，教师可以抓住契机鼓励学生大胆猜想，分析随着力度的不断加大，杯子可能产生的力的改变。很多学生脱口而出——压力会变大，压力与滑动摩擦力存在联系。这种基于生活现象的物理探究实验能够强化学生对物理基本概念的理解并发展学生物理思维，为培养学生科学思维铺路，学生对物理学习更加上心，学习深度和效度也能够得到保障。

结语

综上所述，科学思维指向下的高中物理探究实验教学设计有助于调动学生的学习热情，提升物理教学质量及水准。为了最大限度地发挥探究实验教学的优势，教师和应用学生思维取代教师思维，不再完全按照课前预设引导学生自主完成探究实验任务，而是放权让学生自由发散、大胆实践，鼓励学生自主试错，逐步放松学生身心并激发学生学习热情。确保学生能够充分释放天性，挖掘潜能，保质保量地完成探究实验学习任务，通过实验掌握物理学习原理，理解物理现象，实现活学活用和深度吸收。

参考文献

[1] 樊小莉,王正全,冯洁,等.科学思维指向下的高中物理探究实验教学设计--以"楞次定律"为例[J].中学物理教学参考, 2023(5):42-45.

[2] 周旭梅.指向科学思维培养的高中物理实验设计策略[J].数理化解题研究, 2023(36):86-88.

[3] 袁亚丽.谈高中物理核心素养视野下实验探究课的教学设计——以"探究加速度与力,质量的关系"为例[J].考试与评价, 2019(5):74-76.

[4] 刘洋.核心素养视域下高中物理实验教学中的科学思维培养研究[D].陕西师范大学,2019.

[5] 罗翀.关于高中物理探究性实验教学设计的思考[J].福建教育研究：基础教育（A）, 2011(1):5.