在物理實驗教學中培養(yǎng)學生的科學探究素養(yǎng)

張建明

摘 要：科學探究是物理學科核心素養(yǎng)的一個方面，科學探究既是學生的學習目標，又是重要的教學方式，在物理實驗中培養(yǎng)學生的探究能力既符合科學發(fā)展的規(guī)律，也符合物理學科的特點，是培養(yǎng)學生探究能力的一條重要途徑。本文從演示實驗，學生實驗，設計性實驗，課外實驗等四個方面對探究能力的培養(yǎng)進行探討。

關鍵詞：科學探究素養(yǎng) 物理實驗 教學過程 培養(yǎng)

《中國學生發(fā)展核心素養(yǎng)》指出：學生發(fā)展核心素養(yǎng)主要指學生應具備的，能夠適應終身發(fā)展和社會發(fā)展需要的必備品格和關鍵能力。物理學科核心素養(yǎng)主要由“物理概念”“科學思維”“科學探究”“科學態(tài)度與責任”四個方面構成。科學探究是物理課程的重要內容，是學生的學習目標，又是重要的教學方式之一，它將學習重心從過分強調知識的傳承和積累向知識的探究過程轉化，從學生被動接受知識向主動獲取知識轉化，通過經歷科學探究過程，學習物理知識與技能、體驗科學探究的樂趣、培養(yǎng)的科學探究能力、實事求是的科學態(tài)度和敢于創(chuàng)新的探索精神。

物理學是一門以實驗為基礎的學科，在實驗中不斷探究總結，又是推動其發(fā)展的一個重要手段。物理實驗是物理教學的重要內容，在培養(yǎng)學生的科學思維、探究能力、科學態(tài)度和科學精神方面具有特殊的地位。縱觀物理學史，物理學的任何一項偉大的發(fā)明和發(fā)現(xiàn)，都是一個對未知世界不斷探究的過程。所以在物理實驗中培養(yǎng)學生的探究能力既符合科學發(fā)展的規(guī)律，也符合物理學科的特點。是培養(yǎng)學生科學探究素養(yǎng)的一條重要途徑。

一、在演示實驗教學中培養(yǎng)學生的科學探究素養(yǎng)

演示實驗貫穿于物理教學中，為概念的提出、規(guī)律的得出、模型的建立提供了感性認識和探索工具，在演示實驗教學中，教師可通過創(chuàng)設科學探究的教學情景，引導學生運用理論思維分析、指導、處理演示實驗提出問題、設計實驗、提出假設、分析實驗故障原因、探索新知識，從而培養(yǎng)學生的科學探究素養(yǎng)。在演示實驗的過程中，教師要避免直接把結論灌輸給學生，而是要給學生提供分析問題所需的物理情境、物理過程、觀察實驗現(xiàn)象等，使他們獲得“親自得出研究結論”的探究機會，在實施探究行為的過程中發(fā)展能力。

例如在“影響動能大小的因素”演示實驗的設計中： 先引導學生通過演示及類比伽利略著名的“比薩斜塔實驗”得到兩個結論：同一個鋼球，原來的位置越高，滾到斜面下端時速度越大；質量不同的鋼球，原來的位置相同，滾到斜面下端時的速度相同。再在演示主要內容時回顧做功的兩個必要因素，引導學生觀察每次實驗時木塊被推離原位的遠近，得出“木塊被推得越遠，鋼球做功越多”的結論。最后結合能的有關規(guī)律：“一個物體能夠做的功越多，表示這個物體的能量越大”，便于得到動能大小與物體質量、運動速度的關系。這樣設計后，既可以消除學生對實驗中運用的兩個結論的疑竇，使學生養(yǎng)成科學地分析物理現(xiàn)象的良好習慣，又可以培養(yǎng)學生有條理地分析、解釋物理現(xiàn)象的能力，洞察物理現(xiàn)象中內含的物理本質的觀察思考能力和嚴謹而又合乎認知特點及邏輯的表達能力。

二、在分組實驗中培養(yǎng)學生運用理論思維指導科學探究的素養(yǎng)

傳統(tǒng)學生分組實驗教學中，強調學生熟記實驗過程，模仿實驗操作的教學模式，而缺乏在實驗中進行理論思維的教學，結果學生常死記硬背實驗原理、實驗步驟，實驗應變能力差。在學生實驗教學中，教師應引導學生運用理論思維把握實驗的各個環(huán)節(jié)，從理性上深刻理解實驗，培養(yǎng)學生運用理論思維指導物理實驗的能力。

如在“用天平和量筒測量鹽水密度”實驗中，對于兩種做法：①先稱燒杯和鹽水的總質量m1，倒出一部分鹽水入量筒中測出體積V，再稱燒杯中剩下的鹽水和燒杯的總質量m2，得出鹽水的質量m=m1-m2；②先稱空燒杯的質量m1，再稱倒入鹽水后鹽水和燒杯的總質量m2，得出鹽水的質量m= m2 - m1，然后將鹽水倒入量筒中測出體積V。組織學生進行討論，分析后得出這兩種方法在理論上都是可以的，但在第二種方法中，在將杯中鹽水倒入量筒測體積時，由于燒杯底和壁還沾有鹽水，使測得的體積小于燒杯中原有鹽水的體積，會造成較大的誤差。經過理論思維的分析，認識到兩種做法的區(qū)別，從而逐步培養(yǎng)學生運用理論思維指導科學探究的能力。

三、利用設計性實驗培養(yǎng)學生的科學探究素養(yǎng)

在抓好演示實驗和分組實驗的同時，要努力開拓實驗教學的新構想，探索設計性實驗教學的新路子。設計物理實驗不僅需要靈活、綜合地運用所學的物理以及相關學科的知識和技能，還需要學生：查閱資料，設計實驗原理和實驗方法；根據實驗要求，正確選擇實驗儀器；設計獨特的實驗構思；獨立進行實驗操作。設計性實驗可分為以下三類：一是測量某一物理量的實驗；二是探討研究和應用的實驗；三是研究測量方法的實驗。因而利用設計性實驗能有效地培養(yǎng)學生解決物理問題的能力和探索能力，對學生進行科學方法教育，形成科學素養(yǎng)。

四、在課外小制作實驗中培養(yǎng)學生的科學探究素養(yǎng)

課外實驗要求把課內學習的知識和日常生活的實際相聯(lián)系，需要學生在課外自己設計，自己尋找儀器，自己動手實驗或自己制作作品。課外實驗從設計到最后實施，整個過程都為學生探究能力的培養(yǎng)提供了廣闊的空間。

如在“水火箭的制作”過程中，學生不僅要掌握水火箭的飛行原理，而且要設計水火箭的外型，以便于水火箭達到最佳的飛行效果。整個過程都是學生利用已有知識對未知世界探索的過程，是培養(yǎng)學生探究素養(yǎng)的好途徑。

總之，在物理實驗教學中培養(yǎng)學生的科學探究素養(yǎng)，方式方法多種多樣，但目的是一樣的，就是通過實驗教學提高學生解決實際問題的能力。因此，我們在實驗教學過程中一定要為學生創(chuàng)造一種靈活、有助于科學探究的學習環(huán)境，為學生提供充足的科學探究時間、空間和學習資源，給學生每一個科學探究的機會，使學生得到全面的發(fā)展。

參考文獻

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