初中物理實驗中科學探究能力的培養

仲冬云

摘要：教師在平時的實驗教學中，有意識地培養學生的創新意識，通過發散思維的訓練，優化思維品質，引導學生進行批判性思維可以促使其在活動中能獨立分析、明辨是非，從而激發學生蘊含的無限創造力。

關鍵詞：提出問題的能力；發散思維能力；質疑能力；創新能力

中圖分類號：G633.7文獻標識碼：A文章編號：1992-7711（2020）06-0122

現代教育強調發展學生核心素養，要求學生具備適應社會發展的品格和能力。因而物理教學應重在培養學生的動手能力及創新意識。著名物理學家楊振寧曾對中美兩國中學生進行一番比較：中國學生學習非?？炭?，理論基礎知識既豐富又扎實，并且很能善于考試，但普遍存在不善于發現問題、動手能力差等缺點。學生科學探究能力的培養不是靠教師單純的講解，而是學生在實驗過程中逐步養成和發展的。下面，筆者結合自己的教學實踐，闡述如何讓學生的科學探究能力在物理教學中得到真正的培養和發展。

一、創設問題情境，培養學生提出問題的能力

愛因斯坦曾說過：“提出一個問題，往往比解決一個問題更重要?！币驗榻鉀Q問題也許只是數學上的或實驗的一個技能，而提出新的問題，新的可能性，則需要有創造性的想象力。物理教師要努力培養學生的提問能力，一個平庸的教師只會向學生傳達真理，而一個優秀的教師會教會學生發現真理的方法。

問題情境是指教師有意識地創設各種情境，使學生質疑問難。實驗教學為學生創設了豐富的問題情境，激發學生去觀察和思考。

在學習“空氣的力量”這節課時，教師利用生活中的器材，精心設計物理實驗（如圖所示），圖1可以輕松把水倒出，而圖2中堵住茶壺蓋上的小孔后水卻倒不出來。通過這個小實驗，學生可能會發現很多問題：水為什么倒不出來？為什么要設計這樣一個小孔？茶壺蓋上的小孔有什么用處？這樣激發了學生的興趣，增加物理的神秘感，從而啟發了學生活躍的思維。

二、強化實驗設計，訓練學生發散思維能力

發散思維的訓練，使思維打破常規，提高知識的深廣度與靈活度，優化思維品質。為了培養學生的發散思維能力，必須抓好物理探究實驗教學，重視智力開發，克服發散思維的思想障礙。我們探討“如何測量液體的密度的方法”，以更好地培養學生的發散思維能力。

我們通常用的方法是：利用天平、量筒、待測液體、燒杯。

①用天平測出燒杯和液體的總質量m1；②將一部分液體倒入量筒中，讀出量筒中液體體積V；③用天平測出燒杯和剩余液體的質量m2；④液體密度表達式ρ=（m1-m2）/V

我們還可以給學生提供這樣兩種方法。

其一，利用浮力：彈簧測力計、燒杯、水、待測液體、石塊。

①用彈簧測力計測出石塊重力G；②將石塊掛在彈簧測力計下浸沒水中記下示數F1；③將石塊掛在彈簧測力計下浸沒待測液體中記下示數F2；④液體密度表達式ρ=（G-F2）ρ水/（G-F1）

其二，利用壓強：U型管壓強計、燒杯、水、待測液體、刻度尺。

①將盛有水的U形壓強計的金屬盒放入某液體h1深處；

②壓強計兩管中液面高度差為h2；

③該液體密度為ρ=ρ水h2/h1。

三、拓展實驗寬度，培養學生質疑能力

《中國學生發展核心素養》提出：學生的科學精神包括理性思維、批判質疑和勇于探究。批判性思維可以促使學生在活動中能獨立分析，能引導學生明辨是非，尋求真理。物理實驗思維的批判性表現為：敢于質疑實驗結果或有關結論的錯誤，敢于對實驗過程或方法做出評價。

我們通過“牛頓第一定律”感受批判性思維：亞里士多德認為“不受力而能夠一直運動的物體是不存在的”。伽利略根據自己的觀察和思考對這種觀點提出質疑，讓學生知道科學家們的理論并不都是對的，都在不斷地修正。人類對事物的認識，也會受到時代的局限，如果沒有批判性質疑，社會將停步不前。

在探究“阿基米德原理”的實驗中：教材選取了如圖4方案進行實驗探究。有的小組學生在實驗過程中向教師提出質疑：這個實驗的步驟如果調整一下，既不會影響測量結果，還會讓實驗簡單一些，不用重復操作一些步驟了，學生說把步驟中的a-b-c-d改為b-a-c-d，這樣更合理。其實教學中我們也曾經探討這個小組學生的質疑，但是這個小組學生不迷信教材，敢從實踐中尋找真理。作為教師，我們應該感到欣慰，而對于學生本身，也是一次非常成功的探究，這又何嘗不是一種收獲。

四、優化實驗教學，培養學生創新能力

初中學生在實驗操作中基本都是按照教材規定好的實驗步驟進行，學生實驗只是依葫蘆畫瓢，根本不能領會實驗原理和思想，這在很大程度上影響了學生創新能力的發展，也違背了我們讓學生進行實驗探究的初衷。這就要求教師在平時的實驗教學中，有意識地培養學生的創新意識，將創意和方案轉化為有形物品或對已有物品進行改進與優化，從而激發學生蘊含的無限創造力。

在學習“探究杠桿的平衡條件”一節時，教材使用如圖5甲的直杠桿進行實驗。但是這種設計往往讓學生混淆力臂的概念，“力臂是支點到力的作用線的距離”，還是“力臂是支點到力的作用點的距離”？

我們將實驗進行了優化：如圖5乙從直杠桿過渡到彎杠桿，是本節設計的亮點。通過改進學生很快正確地理解了力臂概念，能比較容易地、直觀地讓學生得出杠桿的平衡條件。

物理實驗使學生的科學探究能力得到真正的培養和發展，教師應該充分利用物理實驗的教學功能，在教學中積極引導學生以實現能力的提升。

（作者單位：山東省鄒城市第八中學273500）