初中物理實驗教學中科學素養的培養策略

摘?要：物理是一門研究物質、相互作用和運動規律的自然科學，是注重實驗的自然科學基礎課程。物理實驗教學是物理教學的十分重要的環節，對落實物理課程目標，培養和提高學生科學素養有重要意義。物理實驗幫助學生正確掌握物理概念及其原理，拓展科學探究能力，養成良好思維習慣，進一步引導學生將物理所學的知識、技能與實踐相結合，逐步形成良好的物理核心素養，深化學生的科學素養。本文圍繞物理實驗、教師實驗教學和科學素養這一主題，闡述物理實驗在培養學生科學素養方面的意義以及如何通過物理實驗教學培養學生科學素養。

關鍵詞：物理實驗意義;實驗教學;科學素養培養

物理實驗是有目的、有計劃地運用儀器、設備，在人為控制的條件下，使物理現象重現，從而進行觀測，并獲取資料的一種科學研究方法，而物理實驗教學是物理教學中一個很重要的組成部分，有效開展物理實驗教學有利于學生直觀感受到物理現象，從而加深對物理的基本概念和原理的理解，訓練學生科學探究的能力與水平，理論聯系實踐，逐步形成科學的態度和價值觀，學生探究實驗的各個環節有助于提高實驗能力，讓學生在實驗中認識尊重客觀數據的重要性，在實驗的相互配合中發揚交流合作精神，在收集、處理實驗信息中培養嚴謹的科學態度和科學精神等物理核心素養，而這些在接受知識過程中培養或提高的適應社會發展和人類完善自身的科學知識、能力、意識、方法和品質等物理核心素養恰好是科學素養的具體化和深化。

一、 物理實驗在培養學生科學素養上的意義

（一）物理實驗能有效激發起學生對物理的興趣，引發學生學習物理知識的熱情

初中生好動、獵奇心強，注意力相對不定，而物理實驗真實、形象、新奇、生動，甚至出乎意料的一些實驗現象，如在《兩種電荷》的教學引入時摩擦后的氣球可以使水流變彎曲、可以吸引輕質易拉罐;瓶吞雞蛋、筷子提米、帕斯卡破桶實驗、壓縮氣體做功使棉花燃燒起來、平面鏡教學中的澆不滅的火焰等一系列不可思議的物理現象，恰好可以引起他們一探究竟的濃厚興趣，利用具有移情作用的興趣，刺激學生求知欲望，激發學習物理追根究底的熱情，同時實驗現象又有助于強化學生對物理知識的認知，提高學生對物理學習的興趣等級，進一步推動學生科學素養的形成。

（二）通過設計物理實驗并進行試驗能增強學生的自信心，磨煉學生的意志，讓學生體驗成功的喜悅，有利于提高學生的科學品質

學生想要根據所學的物理知識和技能，親自參與實驗的設計并進行實驗，為獲得實驗的成功，學生必然要利用自己所學的相關知識，閱讀相關的資料，從而提高了學生的自主學習能力，同時也可以讓學生所學的物理知識和技能在現實得到實踐，加深理解。實驗過程中，通過學生親自實驗獲取的直觀的實驗現象，可以更清楚地理解抽象的物質知識，更好地掌握物理基本知識和原理。學生在實驗中，通過組裝實驗器材，甚至自制器材，如自制電動機、簡易溫度計、簡易投影儀、望遠鏡、潛水艇等，動手操作實驗儀器，可以充分進一步培養學生動手操作能力;學生利用所掌握的物理知識和實驗技能，不斷改進實驗設計，在實驗中完善、實踐自己的實驗設計，學生的物理基礎知識和技能在自己設計的物理實驗中不斷完善和提升，在自己設計的物理實驗中取得成功，感受成功快感，形成了對學生自信心的強大鼓勵;當然，學生也不可避免由于各種因素，在實驗中收獲實驗失敗的痛苦（如在探究海波和石蠟的熔化特點時一不小心就會觀察不到，或在自制電動機時，線圈始終無法轉動），也可讓學生在失敗中學會尋找失敗的原因，學會總結反思，在挫折中收獲成功的經驗，增強學生的意志，而這正是學生科學素養所包括的三大方面（知識和技能、過程和方法、情感態度和價值觀）中情感、價值觀的重要體現。

（三）物理實驗能培養求真務實的科學態度和科學精神，養成良好的科學習慣，提高科學素養

物理實驗是一個嚴謹的科學探究過程，在實驗中要想獲得實驗成功，必須從設計實驗、準備實驗、進行實驗、收集記錄實驗數據到整理實驗儀器等科學探究的細節，一步一步做起，注重觀察細節，養成有條不紊的做事的良好習慣。同時學生通過實驗可以開闊自己的思維和眼界，不斷強化改進實驗的意識和創新實驗的精神，鼓勵學生利用已有的物理知識，學習科學方法，獲取關于改進物理實驗的直觀經驗，增強解決實際問題的能力，而這正是學生科學素養所包括的三大方面（知識和技能、過程和方法、情感態度和價值觀）中的過程與方法的重要體現，真正踐行從物理走向生活，促進學生創新精神這一科學素養的培養。

物理實驗教學的組織形式，通常包括物理演示實驗、學生實驗、教師隨堂實驗，這也是物理實驗教學最重要的三種方式。演示實驗主要由老師在課堂上進行實驗，有時也讓學生參與演示配合教師完成，教師可以采用物理模型演示、視頻播放演示及模擬教具演示、自制教具演示、利用AI數字化模擬演示、仿真物理實驗室等App進行計算機輔助課堂演示，如演示大氣壓存在時教師可以演示“紙片托水”，可以利用FLASH動畫模擬馬德堡半球實驗等。學生分組實驗探究主要是在教師的指導下，在實驗室或特定的物理教室以獨立或小組方式配合操作完成物理實驗。而隨堂實驗是教師邊教學邊指導學生實驗，既非演示實驗也區別于學生分組實驗，在創設情境上更加靈活。那么教師如何在物理實驗教學中培養科學素養？

二、 物理實驗教學中培養學生科學素養的策略

（一）針對不同的物理教學內容、目的、對象選擇不同的實驗教學方式

在日常的物理實驗教學中，教師應該深入鉆研教材，利用現有的知識水平和教學條件，通過演示實驗讓更多生動有趣的物理實驗出現在物理課堂，提高學生學習物理的興趣;同時教師還可利用現有物理儀器改進實驗，在實驗方式上求創新，盡可能多讓學生親自動手實驗，變演示實驗為學生實驗，如利用學生自備的飲料瓶或廢棄的塑料藥瓶等讓學生親身去感受浮力的存在，在創新實驗的同時也對學生進行環保教育，通過這樣的體驗取得直接的實踐經驗，達成學生情感態度價值觀三方面的收獲，從而加強對科學（science）、技術（technology）、社會（society）三者（STS）關系這一科學素養的其中一個核心因素的理解。

（二）改變物理實驗傳統教學觀念，完善物理實驗教學行為

以前的物理實驗教學課，教師總會要求學生在實驗前提前預習教材，依據課本上內容及實驗要求提前準備好實驗報告，不斷強調實驗步驟和操作要點，要求學生嚴格按規定步驟，規范操作，在課堂上教師還提前按部就班的演示一遍，要求學生直接模仿教師的操作進行實驗;實驗中還不忘強調實驗的紀律，要求學生在實驗時小心操作，不互相交流走動，如測量密度實驗、歐姆定律實驗等中規中矩地給學生所有必需的實驗器材或者給學生獨有的器材讓學生連思考都不用思考，直接進行實驗。這樣的物理實驗，用器材、規則和實驗步驟綁住了學生的思維和創新。如果要培養和提高學生的科學素養，作為物理實驗老師就應該要讓自己徹底解脫出來，轉變觀念，改變教學行為，當好實驗教學的組織者、觀察員、建議者、指導者甚至是當一個給學生實驗制造障礙的麻煩制造者（故意設置障礙如在伏安法測電阻實驗時故意不提供電流表或電壓表，或者故意要求其中的電壓表或電流表的量程損壞，無法使用，測密度時故意只提供給學生天平或者量筒等），真正讓學生成為物理實驗的主人，指導學生運用親歷實驗，更多地讓學生自己通過觀察大膽嘗試，描述和分析實驗現象，解決遇見的問題，得出實驗結論;提倡交流合作，大膽猜想假設改進實驗，通過學生的經歷和體驗物理實驗，開拓思維，激發潛能和創造性，實現其科學素養的培養和提高。

（三）通過學生參與物理實驗的全過程，創新物理實驗教學環境

第一，教師可以通過讓學生全程參與物理實驗前的準備以及實驗后的實驗整理，讓他們通過自己的動手鍛煉感受實驗準備的艱辛和整理實驗器材的不易，體驗獲得勞動成果過程中的心酸與快樂，給學生帶來滿足感和成就感，培養學生的情感價值觀。

第二，充分挖掘學生的想象力、創造力，在不同的實驗教學中盡可能留有余地，放手讓學生大膽創新實驗，去遇見問題，解決問題。

第三，鍛煉學生的動手操作能力，讓學生在物理實驗中擺脫教條的負擔，盡可能讓學生多自制教具，讓學生享受動手的快樂，既發展學生的個性，又培養和發展學生對物理的興趣。

第四，教師要主動保持學生學習的熱情，多用激勵性、探究性語言，營造良好的實驗氛圍，創造良好的物理實驗教學課堂。

第五，運用現代教育技術，優化物理實驗教學。信息化背景下的現代教育技術如數字化信息系統（DIS）實驗室可以簡化實驗數據的采集過程，在處理數據和分析實驗結果比傳統的實驗儀器要形象生動得多，利用電流、電壓、力、溫度等的傳感器代替傳統的安培表、伏特表、彈簧測力計、溫度計，不僅擴大了測量范圍，簡化了數據處理的流程，提高了測量精度和速度，還加大了物理實驗研究問題，而將智慧課堂模擬技術、AI技術引入物理實驗教學，能使學生更生動直觀地觀察到實驗現象，掌握實驗基本技能得出實驗結論。

總之，科學素養教育是學生整體素質的重要組成部分，通過物理實驗教學，不但能有效調動學生學習物理熱情和主動性，激發學生的學習熱情，使學生物理知識、科學探究的能力和科學品質得到提升，充分說明利用物理實驗教學是培養學生的科學素養的重要途徑。

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作者簡介：蔡發財，福建省漳州市，漳州市玉蘭學校。