試析如何在物理實(shí)驗(yàn)中鼓勵(lì)學(xué)生大膽質(zhì)疑

◆彭翠紅

(咸陽師范學(xué)院附屬中學(xué))

學(xué)科核心素養(yǎng)指凸顯學(xué)科本質(zhì)、具有獨(dú)特重要育人價(jià)值的素養(yǎng)。物理核心素養(yǎng)主要由“物理觀念”“科學(xué)思維”“科學(xué)探究”“科學(xué)態(tài)度與責(zé)任”等四個(gè)方面的要素構(gòu)成?？茖W(xué)思維主要包括模型建構(gòu)、科學(xué)推理、科學(xué)論證、質(zhì)疑創(chuàng)新等。科學(xué)態(tài)度與責(zé)任表現(xiàn)之一是學(xué)生具有學(xué)習(xí)和研究物理的好奇心與求知欲，能主動(dòng)與他人合作，實(shí)事求是，不迷信權(quán)威，能基于證據(jù)和推理發(fā)表自己的見解；基于此作為一線教育工作者要鼓勵(lì)學(xué)生不迷信權(quán)威，大膽質(zhì)疑。我們在設(shè)計(jì)和開展教學(xué)時(shí)要以物理核心素養(yǎng)為導(dǎo)向，將物理觀念、科學(xué)思維、實(shí)驗(yàn)探究、科學(xué)態(tài)度與責(zé)任等要求，至始至終貫穿在教學(xué)活動(dòng)之中，使物理教學(xué)過程成為學(xué)生核心素養(yǎng)的形成過程。

例1.在學(xué)習(xí)分子間的作用力時(shí)，有一個(gè)較經(jīng)典的實(shí)驗(yàn)，將兩個(gè)鉛塊的底面削平、削干凈，然后緊緊地壓在一起，兩鉛塊就會(huì)結(jié)合起來，甚至下面吊一個(gè)鉤碼，都不能把它們拉開，如圖1所示，這個(gè)實(shí)驗(yàn)說明了分子間存在相互作用的引力。

學(xué)生質(zhì)疑會(huì)不會(huì)是大氣壓的作用把它們壓在了一起？

學(xué)生質(zhì)疑很有道理，這樣設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)不排除大氣壓的作用，引導(dǎo)學(xué)生討論改進(jìn)，如果能設(shè)法排除大氣壓的影響，不就能說明問題了。

經(jīng)過充分討論，提出改進(jìn)措施，如果把兩個(gè)已經(jīng)粘在一起下面掛有鉤碼的鉛塊放進(jìn)真空罩內(nèi)，如果鉛塊還不分開就證明是由于分子間的作用力。

例2.在探究二力平衡條件時(shí)，同學(xué)們猜想：“相互平衡的兩個(gè)力大小相等、方向相反且作用在同一直線上”用到的器材有：小卡片、細(xì)線、兩個(gè)固定的定滑輪。在驗(yàn)證兩個(gè)平衡力方向是否相反時(shí)，大多數(shù)參考資料出示的方法是，如圖2所示，把卡片向下拉，時(shí)兩個(gè)力的方向相同，松手后卡片會(huì)回到原來位置，從而說明，相互平衡的兩個(gè)力方向是相反的。

學(xué)生質(zhì)疑，二力平衡受多個(gè)因素影響，研究平衡力是否方向相反，應(yīng)該控制兩個(gè)力大小相同且在同一條直線上，上述實(shí)驗(yàn)，顯然沒在同一直線上，即沒有控制變量。

討論改進(jìn)實(shí)驗(yàn)，使卡片兩端的線通過一側(cè)滑輪沿同一直線，發(fā)現(xiàn)卡片迅速朝一邊運(yùn)動(dòng)無法平衡。這樣控制了兩個(gè)力大小相同且在同一條直線上，科學(xué)的證明了相互平衡的兩個(gè)力方向相反。

例3.為了探究力能否使玻璃瓶發(fā)生形變，甲同學(xué)把圓柱形玻璃瓶裝滿水，然后用帶有細(xì)玻璃管的橡膠塞塞緊瓶口，組裝好的實(shí)驗(yàn)裝置如圖3所示，細(xì)玻璃管上有刻度便于觀察細(xì)玻璃管內(nèi)水面的變化。甲同學(xué)用力擠壓玻璃瓶壁，發(fā)現(xiàn)細(xì)玻璃管內(nèi)水面上升了，于是得出結(jié)論：力可以使玻璃瓶發(fā)生形變。乙同學(xué)卻認(rèn)為，可能由于手?jǐn)D壓玻璃瓶時(shí)，瓶內(nèi)水的溫度升高所致，因此不能說明力使玻璃瓶發(fā)生形變。

引導(dǎo)學(xué)生討論如何只利用上述器材，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證明力使玻璃瓶發(fā)生形變。

經(jīng)過討論，排除力這一要素只改變溫度，讓乙同學(xué)輕輕摸住玻璃瓶外壁，過一段時(shí)間，如果觀察到水面保持不動(dòng)，則乙同學(xué)的猜想是錯(cuò)誤的。如果細(xì)玻璃管內(nèi)水面上升，同學(xué)的猜想是正確的。

同學(xué)們進(jìn)一步改進(jìn)實(shí)驗(yàn)，把裝置放在冷水中完成此實(shí)驗(yàn)，或者給玻璃瓶外面包裹毛巾，再用力擠壓觀察細(xì)玻璃管內(nèi)水面的變化，從而證明力使可以玻璃瓶發(fā)生形變。

不迷信權(quán)威、大膽質(zhì)疑是學(xué)生科學(xué)態(tài)度與責(zé)任的表現(xiàn)，科學(xué)態(tài)度與責(zé)任屬于科學(xué)思維，科學(xué)思維是物理核心素養(yǎng)之一。教學(xué)中鼓勵(lì)學(xué)生大膽質(zhì)疑、實(shí)事求是，提升學(xué)生的核心素養(yǎng)，從傳統(tǒng)的以知識(shí)為本的物理教學(xué)，轉(zhuǎn)變?yōu)榕嘤诵乃仞B(yǎng)為主的物理教育。