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(gòu)成。科學探究是物理課程的重要內(nèi)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(diào)知識的傳承和積累向知識的探究過程轉(zhuǎn)化，從學生被動接受知識向主動獲取知識轉(zhuǎn)化，通過經(jīng)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(jié)，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(nèi)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(jié)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(jié)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(jié)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(zhì)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(nèi)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(jié)論。最后結(jié)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(zhì)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(jié)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(nèi)含的物理本質(zhì)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(diào)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(jié)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(zhì)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(zhì)量m2，得出鹽水的質(zhì)量m=m1-m2；②先稱空燒杯的質(zhì)量m1，再稱倒入鹽水后鹽水和燒杯的總質(zhì)量m2，得出鹽水的質(zhì)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(jīng)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(gòu)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(jù)實驗要求，正確選擇實驗儀器；設計獨特的實驗構(gòu)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(nèi)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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