高中物理實驗中的科學觀念引導方式探索

郭 燕

(江蘇省南通第一中學 226000)

在高中物理課程標準之中，非常清晰地指出了本學科對于學生的核心素養要求，其中包含有基本物理觀念，以及與之相關的科學思維、探究及情感態度內容，學生需要在據此形成科學的探索意識，在實驗中進行充分的觀察和思考，猜想與假設，并形成合理化探究方案，借助有效的方法對信息進行分析和處理等.然而僅就目前情況來看，高中物理實驗教學的情況并不能令人滿意，如果想要讓學生更具科學觀念，教師一定要有條不紊地推動實驗教學改革，采取知識遷移、過程調整及目標優化等手段，確保實驗教學效果與學生科學觀念相結合，使學生得到更大的收獲.

一、在知識遷移中發現物理科學內涵

物理科學內涵有區別于其他學科的獨特之處，更加強調物理相關概念與規律等在思維之中的總結與提煉.對于物理實驗教學來說，過程中所包含的內容很廣，如教師前期的講解和演示，學生的實驗計劃及動手操作等，在整個過程中，學生將逐步產生獨立的結論，并在充分理解與消化后成為自身物理觀念的一部分.應該說，這是一個典型的知識遷移過程，教師所要做的是幫助學生更有效地完成知識遷移，并保證物理科學內涵的有機融入.現以打點計時器對速度進行測量的實驗說明此問題，這個實驗難度并不大，但對于學生核心素養的培養至為關鍵.在實驗開始之前，教師可以和學生共同梳理初中時期已經接觸過的磁場知識，再向學生說明不同類型打點計數器的用法.要求學生明確當利用電磁式打點計時器過程中，需要將打點計時器同交流電源相接，使電流方向對磁場方向造成影響，達到振片帶動振針振動的效果，紙上打點的預期目標將得以實現.同時，教師應當讓學生領會打點計時器在實驗研究中的重要意義.當學生完成這個相對簡單的實驗之后，會對打點計時器所涉及的原理及其具體使用方法有所體會，這可以給后續借助打點計時器對物體加速度進行測量等實驗奠定堅實.總的說來，教師對學生的實驗進行基于知識遷移的引導，可以讓學生對這部分知識點更有效而深入的吸收，使之迅速消化，成為知識體系之中一部分.

二、在過程調整后養成科學思維方法

其次，教師還應當和學生一道進行實驗過程的調整，也就是實地探究實驗的演變過程，使學生產生更加科學的思維方法.物理學科核心素養之中，科學思維應當處在首位，其在物理實驗教學時，重要性也相當突出.我們普遍認為：科學思維是基于物理專業視角，對客觀事物進行深入探索的思維，它更容易讓事物的本質屬性以及發展規律呈現在研究者面前，這是一種以經驗和事實為基礎的理想化思維，可以讓分析、研究、綜合推理以及邏輯論證等形式內化為自身的一種認知方式，最終可以達到提出創造性見解的效果.在高中物理教材中，涉及到了牛頓第一定律實驗，這種類型的實驗對于學生在實驗過程調整后養成科學思維方法極具代表性.比如教師首先對伽利略所做的探索過程進行說明，指出伽利略利用觀察和探究的形式做出推斷，“如果不存在摩擦阻力的話，那么小球將持續運動下去”，這樣的推斷同古希臘哲學家亞里士多德的觀點相互矛盾.接下來，使學生對原有的結論提出質疑，養成其勤學善思的科學思維.最后要求學生進入到實驗狀態，根據教材中的提示設計并完成斜面實驗，在實驗演變過程中得到最終的結論：物體如果進行運動，無需借助力加以維持.整個實驗指導及演變過程中，學生的科學思維方法將逐步深入，最終形成積極探究和實驗創新的良好心理習慣.

三、在目標優化下關注科學探究形式

高中生科學觀念的形成，不但需要自身思維的調整，而且還要有科學探究形式與之相配合，從而真正改變學生實驗學習方式，將其主體地位突顯出來.對于高中物理教師來講，一定要接受這一理念，并從目標優化的角度出發，使學生在探究中自覺訓練科學觀念.比如以實驗方式探索加速度同力和質量的關系，屬于高中生要做的重要探究性實驗.對于這個實驗，教材中僅指出了基本目標，但卻沒能對實驗儀器如何使用、實驗過程如何操作等具體目標付之闕如，要求學生以自主探究的方式得到.在進行到這一實驗時，教師應當對本次實驗的目標向學生講解清楚，給學生的自主實驗設計過程奠定基礎.這樣學生便可以基于“在物體質量出現改變的時候，加速度會怎樣變化”的疑問，對實驗進行具體設計.而實驗時如何對物體加速度加以測量屬于重難點內容，在教師的提示下，學生可以借助打點計數器、小車、砝碼盤、紙帶一類工具，完成物體加速度測量的目標，并按照要求繪制形成小車加速度同質量之間關系的曲線.當曲線繪制完成之后，將更清晰地看到關系圖像的特點，而依然無法直觀看到a同m之間的關系.這時教師依然要發揮出目標引導功能，和學生一同對圖像性質加以分析，讓學生借助數學思維猜想的辦法，弄清楚a同1/m之間的內在關聯，并形成與之相對應的圖像，從而得到結論：加速度a同質量m之間屬于反比關系.實驗過程中，目標變得更加清晰，遵循了科學探究的原則，分步驟地引導學生參與，使學生感受變量控制方法、圖像繪制方法等，學生的觀察能力、思維能力、分析能力、協作交流能力得到同步鍛煉，科學觀念更是得到了有效提升.

在高中物理教學過程中，實驗教學的意義不言自明，對于學生核心素養培養尤其是科學觀念形成起著決定性作用.在實驗時，學生關注科學探究.而考慮到如今的物理實驗教學現實情況，教師需要對此類課程采取更為關切的態度，發揮出自身主導功能，引領學生主動參與到課堂中來，以更積極的態度與教師共同推動知識遷移、過程調整及目標優化等工作，促進課堂的深化改革.