《高中物理教学中提升学生质疑创新能力的教学策略研究与实践》研究报告
课题来源：湖南省教育科学研究工作者协会
课题编号：XJKX19B204
课题主持人:谭志刚
课题单位：长沙县第九中学
主要成员：欧金鑫、王灼志、刘小芳、袁铸、韩泽见、任展、李连忠、程建国、刘裔、王煌、方玲、毛琳
高中物理教学中提升学生质疑创新能力的教学策略研究与实践
摘要：本课题认真分析了高中物理教学中提升学生质疑创新能力教学策略研究与实施现状，探索新课标、新高考、新教材背景下高中物理教学中提升学生质疑创新能力的教学策略研究与实践，对高中物理教学中学生质疑创新能力的现状进行了问卷调查，从校本课程与研究性学习教学中、物理实验室建设、物理实验教学、信息技术与物理实验相结合中、抽象与建模思维中、物理解题教学中、物理思维导图等多方面来研究提升学生质疑创新能力的教学策略与实践。将理论与实践相结合，边研究、边实践，有效提升了学生的质疑创新能力。
一、背景与界定
（一）研究背景
教育部制定的最新普通高中物理课程标准（2017年版）中提到：物理学科核心素养主要包括“物理观念”“科学思维”“科学探究”“科学态度与责任”四个方面。其中“科学思维”主要包括模型建构、科学推理、科学论证、质疑创新等要素。而我们高中生在物理学习过程中往往缺乏质疑能力和创新精神。物理作为新高考首选科目之一，在我国历史上从来没有哪个时期对物理学科的重视程度像现在这么关注。随着新高考的推进，物理从非首选科目到首选科目，全国各高等院校的相关专业不得不要求物理是必考科目。可见高中物理相对来说是一门有难度，但又关系到国家对科研人才需求的一门学科。
在教育教学过程中，我们发现当前学生在高中物理学习过程中缺乏质疑创新能力。为了提升高中学生学习物理过程中的质疑创新能力，为了使我们的学生物理核心素养得到更充分的培养与提升，为了使我们学生在新高考中发挥出更多的竞争优势，我们提出了《高中物理教学中提升学生质疑创新能力的教学策略研究与实践》这一课题。
（二）课题界定
1.高中物理教学。除了包括目前高中阶段的物理教育教学教研全过程，还包括与物理有关的校本课程、研究性学习、物理实验兴趣小组活动等过程
2.质疑。指在学生在学习高中物理知识过程中或在做与物理有关的实验过程中，在自己悟明白的前提下，对其中还不明白的内容，或明白了，但认为可能还有一些观点不认可，从而提出质疑，并提出自己的观点和看法，在质疑中学习，在质疑中发现问题，解决问题，从而一步步深入理解。
3.创新。指学生在学习高中物理知识、校本课程、研究性学习、物理实验等过程中，提出新问题，表达新观点，找出新方法，得出新结论（可能的话）。
4.质疑创新。是在学懂物理知识的前提下，培养学生的质疑品质和创新精神。并非为质疑而质疑，为创新而创新。培养了学生的这种“质疑创新”能力后，学生自然会主动思考，认真构建自己的物理知识体系。能提出“质疑”或“创新”问题的学生肯定是对该问题进行过深入思考的学生，这样学过的知识才深刻。
二、目标与内容
（一）研究目标
通过本课题的研究，进一步了解高中物理教学中学生质疑创新能力的培养策略与研究方法；通过对长沙县本地区高中物理教学中学生质疑创新能力培养策略的调查研究，探索在物理教育教学中如何更好地激发学生对物理学科的兴趣；提出如何更好地培养学生的质疑创新能力的方法；收集提升学生质疑创新能力的方法和案例，总结一套提升学生物理质疑创新能力的方法；提高高中物理的教育教学水平，最大限度地为同类学校发挥骨干和示范作用，推动湖南省高中物理教育教学的发展。
（二）研究内容
1.高中物理教学中学生质疑创新能力的培养现状研究。
2.高中学生质疑创新能力的培养策略研究。
3.在高中物理课堂中培养学生质疑创新能力的效果分析。
三、过程与方法
（一）研究过程
1.设计学生问卷和教师问卷，进行问卷调查。
根据课题题目中的核心关键字“质疑创新”和本课题的研究目标，分别设计学生问卷和教师问卷。
学生问卷调查主要包括：你的“质疑”与“创新”事例主要表现在哪些方面？你是否质疑过物理参考资料中的某些观点或解题方法？你是否质疑过你的物理老师在课堂中阐述的某些观点或解题方法？你是否想到过比物理教材中的例题更好的解题方法？你是否知道某些物理学家因质疑他（或她）之前的物理学家的某些观点，而有所发现或在物理学理论或技术上有所突破？物理实验中，你是否有过比书上写的、老师讲的或同学们自己设计的更好的的实验方案？你是否成功改进过某些存在缺陷的生产生活用品？你以后打算从哪些方面努力让自己成为一个有质疑、创新能力的学生等。
教师问卷调查内容主要包括：性别、学历、从教的地方是城市还是农村、教龄、职称、所教班级数量、是否跨年级教高中物理等基本情况。还有：在高中物理教学过程中，您的学生是否有过“质疑”与“创新”方面的事例发生？您的学生否质疑过你在课堂中阐述的某些观点或解题方法？您平时在教育教学过程中是否有意培养学生“质疑与创新”方面的核心素养？您在教育教学过程中，您认为培养学生质疑与创新能力最有效的途径是什么？您每学期带学生进实验室做学生实验的次数大概有几次？您每学期指导学生进行模型制作比赛的次数有几次？您每学期指导学生进行科技创新大赛，其学生作品能在县、市、省、国家或国际上获奖的次数大概有几人次？您是否每学期都指导学生进行至少一次及以上的小课题的研究？您是否每学期都指导学生进行至少一次及以上的小论文的写作？您认为在高中物理教学中，提升学生质疑、创新能力的方法或途径还有哪些？您还有哪些好的建议等。网络问卷依靠问卷星调查过程持续一个星期后，统计调查得到的数据，得出相关结论，完成问卷调查报告。
2.课题组按子课题分工进行相关研究
开完题后，主持人组织召开课题组成员会议，根据问卷调查得到的结论，按子课题内容和课题组成员各自的特长，从以下几方面进行了相关研究：提升高中学生质疑创新能力的培养策略；培养质疑创新意识,发展物理批判性思维；优化实验室建设，促质疑、求创；优化物理实验教学策略，提升学生质疑创新能力；通过“建模能力”培养学生的“质疑创新”能力；通过“制作思维导图”来培养学生的质疑创新能力；信息技术与实验相结合，提升学生养质疑创新能力；利用“板块模型”解题，来提升学生的质疑创新能力；校本课程与研究性学习相结合提升高中学生质疑创新能力。
为了互相鼓励和支持，课题组成员在研究过程中，有任何疑问和困难，都可以随时提出来，课题组成员可以一起讨论合作解决。比如：我们组织的“科学大观园”、“思维导图大赛”、“正经玩”、“模型制作大赛”、“高空坠蛋比赛”等大型活动，都是课题组成员全体上阵共同完成的。
3.撰写论文，积极参评与发表成果
我们要求课题组成员在子课题进行完相关研究后，一定要根据子课题内容和具体研究对象撰写论文，撰写的论文要积极参与评奖，如参加由湖南省教育科学研究工作者协会组织的优秀论文评选活动等。或者投稿到杂志社去发表，如《实验教学与仪器》、《湖南中学物理》、《发明与创新》等。不管是参评还是发表，要求论文版面中要备注“本文系湖南省教育科学研究工作者协会2019年度基础教育一般课题，课题名称：高中物理教学中提升学生质疑创新能力的教学策略研究与实践（课题批准号：XJKX19B204）阶段性研究成果。”
课题组成员之间为了互相鼓励和支持，当有老师的论文参评得奖或成功发表见刊时，第一时间发到课题组群进行分享，大家会热烈地祝贺，对其他课题组成员也是一种激励。
4.收集整理课题资料，完成研究报告
本课题的各子课题都已有研究成果，并写成相关论文后，此时整个课题组已有相当数量的论文成功发表或参评获一、二、三等奖。结题时机已成熟，主持人要求各课题组成员将本课题开题以来自己研究与本课题有关的论文全文电子稿、获奖证书、发表所在期刊的照片、复印件、学生获奖证书、校本教材、学生比赛活动照片、所上教研课的教学设计、课件、上课照片等资料全部收集起来。分类整理在不同的文件夹里。
根据省教科院提出的结题要求和研究报告撰写的格式和要求，结合课题组这两年来的研究成果，撰写研究报告，结题申请书等内容，准备结题。
（二）研究方法
1.文献研究法。通过对国家和有关省市的培养学生核心素养方面的工作文件、统计数据、汇报材料以及有关专著、报刊论文等文献研究，形成关于高中物理教学中学生质疑创新能力的培养策略与研究的基本框架。
2.调查研究法。通过对湖南省内高中物理教学中学生质疑创新能力培养情况的实地调查研究（采用问卷调查、个别及集体深度访谈等方式），了解高中物理教学中学生质疑创新能力培养过程中存在的问题和各兄弟学校的解决办法。
3.行动研究法。在以上研究形成理论假设的基础上，选取湖南省长沙县普通高中作为研究基地，开展行动研究，边实验、边探索。
四、结论与对策
（一）结论与分析
1.调查了解了高中生质疑创新能力的培养现状。
①质疑创新事例主要表现在解题过程中，在发明创造过程中和模型制作过程中，表现出来的事例比较少。解题做题过程中和听课回答问题过程中，表现出来的“质疑”与“创新”事例较多，说明学生在课堂上的“质疑”与“创新”意识较强，老师在课堂上对“质疑”与“创新”的培养也引导得比较好。在发明创造过程中和模型制作过程中，表现出来的事例比较少。这有两个原因，一是在平时的学习过程中，去进行发明创造和模型制作的机会就少；二是因为有很多学校很少给或没有引导学生去进行发明创造和模型制作。这也应该是我们学校要努力的方向。
②学生质疑老师的观点或解题方法的情况不多。作为物理教师，都希望自己的学生超越自己，希望平时学生能提出比老师更好的解题方法。这样学生的质疑和创新能力提高了，老师的教学能力和水平也提高了，真正做到“教学相长”。
③大多数学生愿意成为一个有质疑创新能力的人。认可一个有质疑、创新精神的学生将来更容易适应社会的发展与需要的学生占96.14%，愿意成为一个有质疑、创新精神的学生占97.58%。
④学生提出了很多提升质疑创新能力的方法。如：在生活中善于观察、多发现，学习上多钻研；培养质疑创新意识，多思考问题，多向别人请教；发现生活中的一些不足并改进；学习上，积极提出问题，分享自己的观点，生活中，大胆实践，勇于创新；在听课解题过程中，除了老师讲解的解题方法，自己再进行思考；多思考，多学习，勤动手，常交流，积累沉淀善对比，勤学好问敢说不。
⑤物理教师结构基本情况。从性别角度来看，男性高中物理教师占了74.58%，说明高中物理老师中，男老师比女老师要多。所有教师中，本科生占了84.75%，研究生及以上占了13.56%,我们高中物理教师的整体学历还是比较高的。教龄10年至20年的将近占了一半，20年以上的教师中竟然占了27.12%，说明我们高中物理教师队伍年龄结构有点偏大。一级教师是主体，占了55.93%。高级教师比二级教师多，正高级教师比未定级还多，这可能是我的调数据太少的原因。感谢三位正高级教师参与我的问卷调查。
⑥物理教师质疑、创新意识有待加强。平时在教育教学备课等过程中有过渗透“质疑与创新”方面的核心素养方面，经常有的只占20%，30.5%是偶尔有，另外将近一半的教师是很少有。平时在教育教学过程中是否有意培养学生“质疑与创新”方面的核心素养方面，“经常有”的只占27%。说明物理教师整体在培养学生质疑、创新意识上有待加强。
⑦解题途径用得多，实验、模型做得少。认为培养学生质疑与创新能力最有效的途径是：讨论和解答问题的过程中、进行实验设计与操作过程中、进行模型设计与制作过程中，但使用最多是的讨论和解答问题的过程，占比64.41%，而进行实验设计与操作过程中只有15.25%，而进行模型设计与制作过程中更是少到只有8.47%。有61.02%的教师从来没有指导学生参加过模型比赛。所以教师在实验和模型制作方面还需加强。
⑧物理老师在科技创新与发明方面参与度不高。在科技创新与发明方面，是最能培养学生的质疑创新能力的，从调查数据可以看出，老师们还是认同这个作用的，有40.68%的教师认为通过科技创新与发明是提升学生质疑创新的有效途径，但有47.46%的教师从来没有指导学生参加过科技创新大赛，真正实施了的教师只有3.39%。
⑨指导学生搞小课题、写小论文次数太少。物理老师每学期应该指导学生进行至少一次及以上的小课题的研究。每学期应该指导学生进行至少一次及以上的小论文的写作。
2.探索了高中学生质疑创新能力的培养策略
①通过创新能力提升质疑能力。由于部分学校受地理位置的限制，教学条件也呈现出差异性，但教师要充分利用现有的教学资源，尽可能的创造实验条件，让学生能够在实验中逐渐提升自己的创新能力，并以此来带动学生发现问题、善于对学习产生质疑。教师应坚持以启发式教学诱导学生进行思考，将教学问题联系在一起，通过不断的分析问题、解决问题，进而使知识与能力存在有机的联系，给学生设置疑问或是引导学生自主发现疑问，都能为质疑能力的提升提供可思考的条件。教师要善于应用多种教学手段，积极引领学生的思维，以形成完整的思维状态。在教学中激发学生的学习兴趣也格外重要，教师要采用理论与实践相结合的方式，使学生对知识的感受能够更加直观、认知程度也能更加深入，通过布置课题研究，或是课前预习等，都能有效的激发学生的学习兴趣，使学生的学习状态达到最佳，同时教师还要培养学生敏锐的观察力，便于学生在各个知识角度发现问题的联系，进而以创造性思维对自身的质疑能力形成良性影响。
②通过独立思考能力提升质疑创新能力。在教学条件不相同的环境中，学生们的思考能力也是存在差异的，教师不能忽视对学生独立思考能力的培养，同时还要认识到，独立思考能力是其他能力形成的基础，任何能力都需要通过学生自主的思考得到启蒙和进步，因此，培养学生良好的独立思考习惯是影响其质疑创新能力水平的重要途径。在实际教学中，教师要鼓励学生勇于求异，对任何事物都应刨根问底、深究其成因，才能不断提升自身的智力水平。即使在教学中学生提出的问题较为古怪，教师也不要急于否定，否则将会抑制学生的求知天性，教师可先对学生好学的态度予以肯定，之后再客观地对学生的问题予以评价，给出引导的线索或是将完整的思维过程告知学生，能够让学生在质疑的过程中有所思考、有所收获，然后进行创新，才能是以独立思考能力影响质疑创新能力的关键。教师要注重思考过程所带给学生的良性影响，同时也要发挥自身的教育引导作用，才能强化学生的质疑意识，创新意识。现代教育不可与传统教育同日而语，故教师要将过去的“封闭式”教学彻底根除其弊端，给予学生更广阔的思考空间，让学生学会自己探索和发现。
③通过自主学习能力提升质疑创新能力。教师可根据当下的教学需求，构建新型的课堂教学模式，依照学生的学习心理特点，结合学科的实际，从探索到反馈、再到学生共同讨论、教师予以总结，这一流程能够将学生的质疑创新能力潜在的探究意识有效的激发出来，并引导学生进入新的课程学习中。由于课堂教学会受多种条件限制，教师可利用有限的教育资源进行优化，或是以当堂实验的方法，或是以黑板板书替代，可由学生设置实验流程，教师进行判定这一实验流程是否能够进行，对重点的实验环节，教师要加以强调、分析和总结。
④通过实践能力提升质疑创新能力。培养学生的质疑创新能力，关键在于从日常的教学中予以重视，让学生能够在课堂中学会参与教学，也就是说，要发挥学生的主观意识，才能在知识体系中查找可以质疑的点、可以创新的点。基于传统教学的模式，学生多数处于被动接受知识的状态，因此在这一状态的学习中，学生很难发现自己对哪里的知识比较模糊，学生的主观学习意识较差，导致学生对知识体系的敏感性降低，因此教师要积极发挥学生的主体作用，才能为学生提出可供质疑和创新的学习问题，否则学生的关注点无法集中在学习上，那么就无法找到有价值的问题。实践过程是非常有效的质疑创新过程，如何将书本上的知识变为实际的操作流程，其本身就是具有质疑和创新价值的，故教师可通过实验课程，激发学生的质疑创新能力，并通过这样的教学方式，使学生的操作能力、实践能力都能有所提高。
⑤优化物理实验教学策略提升学生质疑创新能力。
物理是一门需要通过大多数实验才能够理解的学科，要优化物理实验教学，在实验教学中培养学生的质疑意识，提升学生的创新能力。
一是要建立能够适应新高考改革的实验环境。实验环境对于实验教学有着这关重要的作用。首先一个专业的实验环境会给学生们传达一种学校是重视这门学科的信息，会激发学生对物理实验的积极性。其次在专业的实验环境中，会给人带来严肃的学术气氛，能使学生更加专注于物理实验。而且，实验教学环境不需要拘泥于形式，也就是说不一定需要一个传统的封闭的实验教室。在人教版物理教材设计上，有很多能够在室外进行实验的课程，比如物态变化，光现象，透镜及其应用等，这些章节里的实验简单但是理论化的知识难懂，所以可以借助室外的自然环境来进行一系列的物理实验。
二是要改变传统的教学方式。教学者的教学方式百变不离其宗，大致的方向就是带领学生们看与识记。但是身为教学者应该将“带着知识走向学生”转变为“带着学生走向知识”[2]。科技的进步是为了让我们更好的生活，但是绝对不是因此怠惰了学习。物理实验教学相对而言更容易配合教学内容，清晰明了，并且安全便于携带。何况物理实验器材在形式上容易改变，教学者可以用微缩版的教具放置视频展示台上，开展相关的实验教学。
三是要培养学生独立思考能力。物理多来源于生活，但大部分物理实验教学是给学生呈现出客观的物理现象。如此一来教学者与学生之间的关系过于冷漠，仅仅是演示者与被演示者的关系，一系列的程序化会使学生理所应当的接受而不去思考。所以需要培养学生独立思考能力，例如多与学生互动，将教材内容放在带领学生做完相关的实验之后讲解，如此学生对实验的理解会更加深刻。也可以多让学生自己动手做实验，比如让学生代表作为讲师演示实验过程，作为听众的学生可以指出学生代表的实验问题，教学者也可以要求他们自己在家里做实验，记录实验过程，制作实验报告，将问题点标注，在课堂上整合讨论。带领学生喜欢上物理实验，让演示者与被演示者不再冷漠和程序化，这样才能有思考。
⑥通过“建模能力”培养学生的“质疑创新”能力
二是要通过注重实验教学来培养学生的“质疑创新”能力。物理这一门学科的基础就是实验，因此实验教学对于物理的教学产生非常重要的积极作用，能够提高学生们的理解能力，更好的去验证一些物理相关的理论知识。在物理的实验教学过程当中，也能够提高学生们的建模能力，通过提高学生们的动手能力，能够帮助学生们正确的认知物理一些理论的演变过程。
三是要通过注重情景教学来培养学生的“质疑创新”能力。高中物理教学当中应用情景教学法也能够强化教学效果，还能够帮助学生们培养他们的建模能力，比如教师可以对于学生们的现实生活进行情景的再造，利用一些时事新闻来进行创造。在创造情景的过程当中，手段是多种多样的，可以是一些情景的展示语言的描述，所以是能够提升学生们学习物理的兴趣，还能够让他们更好的去理解自己已经学过的物理知识。
（二）对策与建议（略）
五、成果与影响
（一）研究成果
1.基于两年扎实研究基础上完成的研究报告《高中物理教学中提升学生质疑创新能力的教学策略研究与实践》在提升学生质疑创新能力上有借鉴作用。
2.发表相关研究论文9篇，获得湖南省教育科学研究工作者协会优秀论文一等奖1篇，二等奖3篇，三等奖1篇，获得其它部门获奖论文8篇。有效推广了课题研究成果。
[1] 谭志刚.从“多角度解决问题”的过程中感悟物理学的不可思议[J].学习与科谱.2019,8.
[2] 谭志刚.校本课程与研究性学习相结合提升高中学生质疑创新能力[J].创造天地.2019,3.
[3] 谭志刚.新高考背景下的高中物理实验室建设与管理[J].实验教学与仪器.2020,1.
[4] 谭志刚.一种多功能物理实验教具[J].湖南中学物理.2020,9.
[5] 谭志刚.家用简易艾条支架[J].发明与创新（中学生）.2021,5.
[6] 欧金鑫.浅析高中物理教学中培养学生的建模能力[J].启迪.2020,1.
[7] 欧金鑫.新高考改革背景下优化高中物理实验教学策略[J].教学与研究.2020,4.
[8] 王灼志.培养质疑意识，发展物理批判性思维[J].当代教育家.2021,4.
[9] 王煌.探讨高中学生质疑能力的培养策略[J].好日子.2020,18.
3.获奖论文
[1]谭志刚.从三个尺度上感悟物理解题过程中物理公式不能死搬硬套.中国智慧工程研究会优质教育专业委员会二等奖.
[2]谭志刚.校本课程与研究性学习相结合提升高中学生质疑创新能力.湖南省教育科学研究工作者协会优秀论文二等奖.
[3]谭志刚.汽车知识在通用技术教学中核心素养的体现.教育部基础教育课程改革南京师范大学研究中心二等奖.
[4]谭志刚.新高考背景下的高中物理实验室建设与管理.湖南省教育科学研究工作者协会优秀论文一等奖.
[5]谭志刚.高中物理常规教学中提升学生质疑创新能力的研究与实践.湖南省教育学会二等奖.
[6]欧金鑫.新高考改革背景下优化高中物理实验教学策略.湖南省教育科学研究工作者协会优秀论文二等奖.
[7]刘小芳.针对高中物理“板块模型”中基础问题及其解法.湖南省教育科学研究工作者协会优秀论文二等奖.
[8]方玲.基于现代教育技术的平抛运动创新实验.湖南省教育科学研究工作者协会优秀论文二等奖.
[9]王煌.探讨高中学生质疑能力的培养策略.湖南省教育科学研究工作者协会优秀论文三等奖.
[10]韩泽见.结合信息技术打造高效的物理课堂.湖南省教育生产装备处三等奖.
[11]韩泽见.基于探究能力培养，携手信息技术高效课堂.湖南省教育学会二等奖.
[12]韩泽见.探讨物理教学中的比值定义法.湖南省中小学教师发展中心一等奖.
[13]韩泽见.物理教学中，引导学生自主制作思维导图培养学生发散和逻辑思维能力.湖南省教育学会一等奖.
（二）成果影响
1.校本教材在实践中得到应用。课题组开发、编写系列校本教材《正经玩》、《地瓜丸与正六边形》、《高中物理思维导图》、采用结构化、系统化推进方式，引导学生学习、运用、拓展，达到“认真思考、大胆猜想、敢于质疑”的训练效果。在促进学生提升质疑创新能力，提升教师专业素养上有借鉴作用。
2.学校学生在各种比赛项目中提升了自己的质疑创新能力。2019年课题开题以来，课题组组织学生参加各级各类与物理有关的比赛，如物理知识思维导图大赛、科学大观园、桥梁模型制作大赛、高空坠蛋比赛等。学生在活动中提升了自己的质疑能力和创新能力。
3.课题组一批教师专业成长加速，共有47人次获得各级各类奖励。
4.课题组的学术影响力不断增大。课题组自开题以来，其研究论文在国家级期刊发表5篇，在省级期刊发表3篇，先后获得国家级、省、市、县各级各类奖项50余次，课题组的研究成果受到普遍欢迎和好评，有效推动了高中物理教学中提升学生质疑创新能力的教学策略研究与实践，发挥了课题组的辐射引领功能。
六、改进与完善
两年来的课题研究，在高中物理教学中提升学生质疑创新能力的实践上，我们从物理常规教学、物理实验室建设、物理实验教学、信息化技术与实验的结合、解题与建模、思维导图、校本课程与研究性学习相结合等方面进行了研究，有很大一部分学生在主动提出质疑并进行创新方面有了很大的提升，但是仍然有些学生起色不大，值得反思和进一步研究。此外，在校本课程与研究性学习相结合这一方面具体有还有哪些应用、如何客观地评价学生在质疑与创新方面的成长与提升等一系列问题有待进一步研究。
七、参考文献
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