利用物理實(shí)驗(yàn)提升學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)

陳軍瓏

【摘 要】本文通過鼓勵(lì)學(xué)生自主動(dòng)手做實(shí)驗(yàn)、讓一個(gè)實(shí)驗(yàn)變成多個(gè)實(shí)驗(yàn)、引導(dǎo)學(xué)生分析實(shí)驗(yàn)等三種方法，探究如何利用物理實(shí)驗(yàn)提升學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)的問題。

【關(guān)鍵詞】高中物理 實(shí)驗(yàn)教學(xué) 科學(xué)素養(yǎng)

【中圖分類號(hào)】G 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A

【文章編號(hào)】0450-9889（2017）03B-0136-02

《普通高中物理新課程標(biāo)準(zhǔn)》要求進(jìn)一步提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，從知識(shí)與技能、過程與方法、情感態(tài)度與價(jià)值觀三個(gè)維度來培養(yǎng)學(xué)生，為學(xué)生終身發(fā)展、應(yīng)對(duì)現(xiàn)代社會(huì)和未來發(fā)展的挑戰(zhàn)奠定基礎(chǔ)。這說明新課程標(biāo)準(zhǔn)越來越看重學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的培養(yǎng)，物理教師必須改變過去只注重知識(shí)講解，只為了應(yīng)付高考的教學(xué)方法，從根本上讓學(xué)生愛上物理。

物理是一門自然基礎(chǔ)學(xué)科，實(shí)驗(yàn)的重要性不言而喻，因此高中物理教師可以先通過物理實(shí)驗(yàn)來培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，讓學(xué)生在探究物理的過程中逐漸愛上物理。筆者結(jié)合多年的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)了在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中有效培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的三種教學(xué)方法。

一、鼓勵(lì)學(xué)生自主動(dòng)手做實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)教學(xué)是物理教學(xué)中的重要組成部分，在以往的實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中，不少教師都是采取“背實(shí)驗(yàn)”的方法，而學(xué)生也習(xí)慣了通過“做練習(xí)”的方式來鞏固所學(xué)的知識(shí)，但是這種方式是非常不利于學(xué)生實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ奶岣?，提升科學(xué)素養(yǎng)更無從談起。因此教師在實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)，應(yīng)該多多鼓勵(lì)學(xué)生自主動(dòng)手做實(shí)驗(yàn)。這樣做可以讓學(xué)生對(duì)所掌握知識(shí)融會(huì)貫通，更能讓學(xué)生養(yǎng)成善于思考、勤于探究的良好學(xué)習(xí)習(xí)慣。

在探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系時(shí)，課堂上，教師先把實(shí)驗(yàn)器材分發(fā)給學(xué)生，分別有：不同長度的彈簧若干根、直尺一把、鉤碼一盒、細(xì)繩、定滑輪。教師不做演示實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生自己動(dòng)手探究如何利用這些器材做一個(gè)嚴(yán)謹(jǐn)、完整的實(shí)驗(yàn)。

實(shí)驗(yàn)原理雖然簡(jiǎn)單，但還是有不少學(xué)生不能嚴(yán)謹(jǐn)、完整的做完實(shí)驗(yàn)。比如有的學(xué)生用同一個(gè)鉤碼測(cè)試了不同的彈簧，有的學(xué)生用同一根彈簧測(cè)試不同的鉤碼。這個(gè)實(shí)驗(yàn)的原理是：彈簧受到拉力會(huì)伸長，平衡時(shí)彈簧產(chǎn)生的彈力和外力大小相等，這樣彈力的大小可以通過測(cè)定外力而得出，這個(gè)外力也就是懸掛著的鉤碼的質(zhì)量；當(dāng)彈簧平衡時(shí)，再用直尺測(cè)量彈簧被拉伸的長度。多測(cè)量幾組數(shù)據(jù)，再用列表或者作圖的方法對(duì)比探究出彈力和彈簧伸長的定量關(guān)系。但真正理解了實(shí)驗(yàn)原理，完整做完實(shí)驗(yàn)并記錄下來的學(xué)生并不多。當(dāng)有學(xué)生無法自主完成這個(gè)實(shí)驗(yàn)時(shí)，教師可以稍微對(duì)學(xué)生進(jìn)行點(diǎn)撥，幫助學(xué)生順利完成實(shí)驗(yàn)，切不可越俎代庖讓學(xué)生“背實(shí)驗(yàn)”。

物理實(shí)驗(yàn)說簡(jiǎn)單又不簡(jiǎn)單，學(xué)生通過自主動(dòng)手做實(shí)驗(yàn)學(xué)會(huì)觀察現(xiàn)象、分析問題、解決問題，并能夠從自主實(shí)驗(yàn)的過程中獲得科學(xué)的實(shí)驗(yàn)方法以及事實(shí)就是的實(shí)驗(yàn)態(tài)度，這就是科學(xué)素養(yǎng)的精髓。

二、讓一個(gè)實(shí)驗(yàn)變成多個(gè)實(shí)驗(yàn)

物理知識(shí)并不是孤立存在的，單元與單元之間的知識(shí)點(diǎn)是有關(guān)聯(lián)的，因此教師在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中要注意對(duì)教學(xué)內(nèi)容做橫向以及縱向延伸，要能讓學(xué)生在通過一個(gè)實(shí)驗(yàn)就學(xué)會(huì)另外一個(gè)實(shí)驗(yàn)，最終將所學(xué)的知識(shí)連貫起來，并不斷加以擴(kuò)展，使得學(xué)生形成完整的知識(shí)體系。另外，在教學(xué)的整個(gè)過程中，教師要學(xué)會(huì)引導(dǎo)學(xué)生鞏固所學(xué)知識(shí)，溫故而知新。

比如在學(xué)習(xí)力學(xué)的實(shí)驗(yàn)操作中，教師可這樣設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)操作題：給學(xué)生提供的器材有兩張白紙、錐子、小石塊、燒杯、橡皮泥、塑料瓶和水，讓學(xué)生利用其中一種或多種器材，分別完成一個(gè)指定實(shí)驗(yàn)，再設(shè)計(jì)一個(gè)與指定實(shí)驗(yàn)不同的力學(xué)實(shí)驗(yàn)。教師先指定學(xué)生利用錐子、橡皮泥這兩種器材來探究影響壓力的作用效果的因素。學(xué)生利用這兩個(gè)器材做實(shí)驗(yàn)：用錐子尖的那頭壓橡皮泥時(shí)，凹陷明顯，用錘子稍平整的一面壓橡皮泥，凹陷并不明顯，學(xué)生通過動(dòng)手并觀察，得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論：壓力的作用效果與作用力的面積相關(guān)。接下來，教師再本著一法多用的原則，讓學(xué)生利用其他不同的器材探究力學(xué)的其他內(nèi)容。

有的學(xué)生選擇使用錐子和灌有水的塑料瓶來探究液體壓強(qiáng)和深度的關(guān)系，在塑料瓶上扎幾個(gè)不同深度的小孔，水射出的遠(yuǎn)近不同，也就說明了液體內(nèi)部壓強(qiáng)和深度有關(guān)。有的學(xué)生利用燒杯、一張白紙以及小石塊和水進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，先用燒杯盛一些水，在杯子上蓋上白紙，再在白紙上放上小石塊，快速拉動(dòng)白紙，觀察小石塊是否跟隨白紙一起被拉動(dòng)。最終，白紙因?yàn)槭芰蜁?huì)由靜止變?yōu)檫\(yùn)動(dòng)，但小石塊由于慣性要保持原來靜止的狀態(tài)，就不會(huì)隨白紙運(yùn)動(dòng)出去。

通過學(xué)生的自主動(dòng)手探究，關(guān)于力學(xué)的知識(shí)點(diǎn)就被學(xué)生一點(diǎn)點(diǎn)串起來，教師及時(shí)抓住這一閃光點(diǎn)，和學(xué)生一起總結(jié)力學(xué)的內(nèi)容，更能加深學(xué)生對(duì)力學(xué)的理解和記憶。

三、引導(dǎo)學(xué)生分析實(shí)驗(yàn)

物理這門學(xué)科是以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蛘{(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，增加動(dòng)手能力，教師運(yùn)用好實(shí)驗(yàn)教學(xué)，還能有效地提升學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。但是光會(huì)做實(shí)驗(yàn)還不夠，學(xué)生必須得在做的過程中對(duì)課本上概念性的東西綜合理解、分析，通過實(shí)驗(yàn)加深對(duì)知識(shí)的理解。因此，教師在實(shí)驗(yàn)教學(xué)的過程中，還要注重引導(dǎo)學(xué)生分析實(shí)驗(yàn)。

對(duì)于高中物理來說，力學(xué)實(shí)驗(yàn)主要有：勻速直線運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)、胡克定律實(shí)驗(yàn)（也就是前面所提到的彈簧變形與彈力的關(guān)系）、力的合成實(shí)驗(yàn)、拋物體的實(shí)驗(yàn)、動(dòng)量守恒實(shí)驗(yàn)、機(jī)械能守恒實(shí)驗(yàn)和重力加速度實(shí)驗(yàn)等七種。不管是哪一種實(shí)驗(yàn)，在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)之前，教師都必須讓學(xué)生提前對(duì)即將要做的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行預(yù)習(xí)，包括實(shí)驗(yàn)原理，實(shí)驗(yàn)所需要的各種器材裝備，實(shí)驗(yàn)的步驟以及實(shí)驗(yàn)記錄的整理。在實(shí)驗(yàn)的過程中，教師還要有意識(shí)的向?qū)W生講解不同的實(shí)驗(yàn)方法，如比較法、替代法、積累法等，以培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。

還是以力學(xué)實(shí)驗(yàn)為例。在教學(xué)重力加速度實(shí)驗(yàn)時(shí)，教師可先在課前布置思考作業(yè)：用打點(diǎn)器測(cè)重力加速度時(shí)是先開電源還是先放重物？實(shí)驗(yàn)時(shí)所用的打點(diǎn)計(jì)時(shí)器有哪兩種？他們的工作電壓分別是多少？打點(diǎn)頻率和打點(diǎn)間隔又是多少？讓學(xué)生帶著這些問題先預(yù)習(xí)課本。上課時(shí)，在實(shí)驗(yàn)開始之前，教師再布置思考問題：地球表面上重力加速度的特點(diǎn)是什么？你如何通過實(shí)驗(yàn)測(cè)定物體的重力加速度？接下來，讓學(xué)生自主操作實(shí)驗(yàn)，最后根據(jù)實(shí)驗(yàn)處理數(shù)據(jù)時(shí)，盡量用上所有的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。實(shí)驗(yàn)結(jié)束，讓學(xué)生自己分析思考，這個(gè)實(shí)驗(yàn)?zāi)軌虻贸鲈鯓拥耐普?？?jīng)過學(xué)生的課前預(yù)習(xí)以及自主動(dòng)手實(shí)驗(yàn)，加上實(shí)驗(yàn)之前教師提出的問題，學(xué)生很快就得出推論。

此外，分析實(shí)驗(yàn)還能讓學(xué)生學(xué)會(huì)思考并尋找實(shí)驗(yàn)的替代品，以此開發(fā)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?，提升科學(xué)素養(yǎng)。如用舊可樂瓶做氣體膨脹做功實(shí)驗(yàn)。取一無色透明大可樂瓶、一個(gè)與瓶口相配的橡皮塞、一個(gè)從廢舊的自行車內(nèi)胎上取下的氣門芯，在橡皮塞上鉆一孔并將氣門芯插入瓶塞中。演示時(shí)，在瓶?jī)?nèi)滴幾滴酒精，用橡皮塞塞住瓶口使它不漏氣，但塞子不要塞得過緊，以防打氣時(shí)壓強(qiáng)過高使瓶子爆裂。用鐵架臺(tái)將瓶子固定，最好用一個(gè)無色尼龍絲網(wǎng)袋套住瓶子以確保安全。用打氣筒從氣門芯向瓶?jī)?nèi)打氣，當(dāng)氣壓足夠大時(shí)，塞子從瓶口沖出，此時(shí)瓶?jī)?nèi)充滿白霧，從而說明壓縮氣體膨脹對(duì)外做功，使瓶?jī)?nèi)氣體內(nèi)能減小、溫度降低，因此瓶?jī)?nèi)部分酒精蒸氣和水蒸氣液化成霧狀。

實(shí)踐證明，通過以上三種教學(xué)方法，學(xué)生對(duì)于實(shí)驗(yàn)的興趣越來越濃厚，動(dòng)手操作實(shí)驗(yàn)的能力也越來越好，甚至能主動(dòng)思考并自己制作小實(shí)驗(yàn)以驗(yàn)證一些物理的原理?？茖W(xué)素養(yǎng)的本意不正是如此嗎？科學(xué)素養(yǎng)的培養(yǎng)并非一朝一夕就能完成的，學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)要提升，教師同樣不能落后，只有教師不斷地提升自身的科學(xué)素養(yǎng)，才能以高效優(yōu)質(zhì)的課堂提升學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。

（責(zé)編 韋 力）