用低成本小實驗培養(yǎng)中學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)及創(chuàng)新能力

【摘 要】低成本物理實驗具有源于生活、取材簡便、一物多用、拙處見巧等特點。充分利用其特點，加強低成本物理實驗的教學(xué)研究，可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力，進一步增進其科學(xué)素養(yǎng)。本文論述了如何利用生活中常見的物品、器材，讓學(xué)生自己動手開展小實驗，這些低成本實驗既能讓學(xué)生的基礎(chǔ)知識得以鞏固，還能幫助學(xué)生排除認知干擾，更能激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識，培養(yǎng)創(chuàng)新能力。

【關(guān)鍵詞】低成本小實驗 鞏固知識 排除認知干擾 培養(yǎng)科學(xué)素質(zhì)

科學(xué)素養(yǎng)是在人的成長過程中受教育及周圍的環(huán)境影響形成的，對人在社會中的生存和發(fā)展至關(guān)重要。物理學(xué)是一門以觀察和實驗為基礎(chǔ)的學(xué)科。它的基本理論滲透在自然科學(xué)的一切領(lǐng)域，在人們的社會生活、生產(chǎn)及現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)中有著極其廣泛的應(yīng)用。低成本小實驗是物理實驗教學(xué)的重要組成部分，它不僅是建立物理概念和規(guī)律、理解和掌握物理知識不可缺少的環(huán)節(jié)，還能培養(yǎng)學(xué)會的觀察能力、思維能力、探索精神以及良好的學(xué)習(xí)方法。它也是變應(yīng)試教育為素質(zhì)教育，提高人才科學(xué)素質(zhì)的主要手段。下面就談?wù)劺梦锢淼统杀拘嶒炁囵B(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。

一、強化科學(xué)素養(yǎng)，提倡低成本小實驗

當今社會發(fā)展越來越越快，學(xué)科分化越來越細致，“科學(xué)素養(yǎng)”這個名詞應(yīng)運而生，那么到底什么是科學(xué)素養(yǎng)呢？科學(xué)素養(yǎng)是一個在教育、學(xué)習(xí)和實踐中進行“知”與“行”的有機統(tǒng)一過程，也是一個漸進累積過程，它的強化有助于達到自我鍛煉和自我修養(yǎng)的目的。

而低成本小實驗值得提倡，因其具備多方面的優(yōu)勢。它取材容易，制作方便：學(xué)生的生活空間就是一個現(xiàn)成的“物理實驗室”。周邊的許多材料、物品都可能成為我們開發(fā)、設(shè)計低成本實驗的重要資源。它源于生活，平實親切：從生活走向物理，從物理走向社會，是新課程的理念之一。學(xué)生已具有不少生活經(jīng)驗，這些經(jīng)驗中包含著大量與物理緊密有關(guān)的現(xiàn)象或者問題。教學(xué)中一定要充分利用這些寶貴的經(jīng)驗，對學(xué)習(xí)新知識，建構(gòu)新概念很有幫助。它一物多用，出新出奇：低成本實驗器材的來源非常廣泛，許多器材在中學(xué)物理課堂上被賦予新的功能，做到一物多用。它拙處見巧，增強體驗：低成本實驗器材通常由身邊隨處可得的物品構(gòu)成，“壇壇罐罐當儀器”的景象在中學(xué)物理課堂屢見不鮮。這些器材平淡無奇，但在物理教師的巧妙組織下常常能直觀地揭示相關(guān)的物理規(guī)律，讓人印象深刻。由于實驗方案、實驗原理、器材結(jié)構(gòu)往往都比較簡單，實驗裝置易制易修，學(xué)生操作時就不會因擔心損壞器材而背上心理包袱，可以讓他們在放松、自由的探究過程中獲得直接經(jīng)驗和深切感受。

二、用小實驗幫助學(xué)生鞏固基礎(chǔ)知識

在物理的學(xué)習(xí)中，涉及很多的基礎(chǔ)知識，而大量的知識是通過實驗得出，要完全掌握這些知識內(nèi)容就需要利用學(xué)生身邊的器材開展相應(yīng)的小實驗，通過小實驗的開展加強學(xué)生對理論知識的理解和應(yīng)用。

在聲現(xiàn)象的學(xué)習(xí)中，利用課桌、鋼管的樓梯扶手等，讓學(xué)生把耳朵貼在物體表面上，再讓另一位同學(xué)在另一端用手輕輕摩擦物體，或用廢棄的紙水杯和細棉線做“土電話”，讓學(xué)生感受到固體可以傳聲；把正在唱歌的鬧鐘或手機用塑料袋包好并封口，再用線掉著放入盛滿水的桶中或魚缸中，仍可以聽到歌聲，讓學(xué)生知道液體可以傳聲；讓學(xué)生制作鳥笛或用手彈動拉緊和拉松的橡皮筋，感受聲音音調(diào)的高低區(qū)別并觀察振動情況，得出振動頻率越高音調(diào)越高的結(jié)論。

在力學(xué)的學(xué)習(xí)中，讓學(xué)生利用家中的皮球、橡皮筋、玩具小車、易拉罐、橡皮泥等開展相關(guān)實驗，如“力的作用效果”，“摩擦力的大小與哪些因素有關(guān)”、“壓強的大小與哪些因素有關(guān)”、“浮力大小與排開液體體積的關(guān)系”等等。通過實驗的開展，既讓學(xué)生鞏固了相關(guān)知識內(nèi)容，又鍛煉了學(xué)生的動手操作能力。

三、用小實驗幫助學(xué)生排除認知干擾

學(xué)生在學(xué)習(xí)新知識時，由于受生活經(jīng)驗的影響會出現(xiàn)許多認知障礙，對新知識的理解和應(yīng)用會造成干

擾，讓學(xué)生利用身邊的物品做小實驗可排除干擾因素。如在進行《浮力》的學(xué)習(xí)時，我們可以利用石塊和水讓學(xué)生做小實驗，用手托著石塊感受其重力，再慢慢放入水中使手到達水底，再感受其重力，學(xué)生會明顯感受到石塊變輕了，于是得出下沉的物體也同樣受到浮力作用的結(jié)論；學(xué)生還可以用細線將石塊拴好掛在測力計下，測出其重力，再接著將吊著的石塊浸入水中，觀察測力計示數(shù)的變化情況，也可得出下沉的物體同樣受到浮力作用的正確知識。這樣可以排除“下沉的物體不受浮力”的錯誤經(jīng)驗干擾……

在很多物理知識的學(xué)習(xí)時，學(xué)生均會出現(xiàn)不同程度的認知干擾，這時老師就要鼓勵學(xué)生大膽的用小實驗來進行探究，通過簡單的實驗，分析提煉出正確知識結(jié)論，排除干擾。這不僅讓學(xué)生的動手能力得以鍛煉，更是讓學(xué)生的思維分析能力水平得到提高。這種認知方法的形成，將會為學(xué)生的終生學(xué)習(xí)奠定最良好的學(xué)法基礎(chǔ)。

四、利用小實驗可激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新能力

培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識是物理教學(xué)的重要理念，創(chuàng)新能力的培養(yǎng)關(guān)系到學(xué)生的終生發(fā)展。在近幾年的中考試卷中，創(chuàng)新能力的考查逐漸成為重要的項目之一，要培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識，主要在于平時的小實驗，利用小實驗讓學(xué)生體會到創(chuàng)新所帶來的快樂，從而激發(fā)其創(chuàng)新激情。

老師可出示橡皮筋、木塊、皮球、玻璃杯等生活中常見的物品，讓學(xué)生思考這些物品可以開展哪些實驗并動手操作，一可以強化知識的理解，二可以培養(yǎng)學(xué)生動手創(chuàng)新能力。讓學(xué)生自由選擇器材并進行實驗，比一比誰開展的實驗多。橡皮筋可演示“力可以使物體發(fā)生形變”、“聲音產(chǎn)生的原因”、“彈力的大小與什么因素有關(guān)”；玻璃杯、圓珠筆、水、橡皮泥可演示“光的折射現(xiàn)象”、“凸透鏡對光有會聚作用”、“壓力的作用效果與哪些因素有關(guān)”；兩張白紙可演示“流體壓強與流速的關(guān)系”……

隨著國家的富強，教育資源得到豐富和提升，學(xué)校實驗室的設(shè)備正逐漸增多，基本能夠滿足教師演示實驗和學(xué)生探究實驗的需要。但學(xué)生的求知欲望是無限的，要完全滿足學(xué)生的學(xué)習(xí)需要，僅依靠實驗室的設(shè)備和器材就顯得有些單調(diào)和偏離生活實際。因此，尋找生活中的實驗資源，利用生活中隨手可得的器材開展物理實驗，提高學(xué)生動手能力，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)，讓學(xué)生能從學(xué)習(xí)中獲得知識獲得快樂也提升了學(xué)生的創(chuàng)新能力。

參考文獻

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