讓實(shí)驗(yàn)探究成為培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的推進(jìn)劑

王升　古建華

摘要：物理學(xué)科的核心素養(yǎng)是學(xué)生在接受物理教育過程中逐步形成的適應(yīng)個(gè)人終身發(fā)展和社會(huì)發(fā)展需要的必備品格和關(guān)鍵能力，是學(xué)生通過物理學(xué)習(xí)內(nèi)化的帶有物理學(xué)科特性的品質(zhì)，是學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的關(guān)鍵成分，因此，在實(shí)驗(yàn)探究中培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力尤為重要.

關(guān)鍵詞：實(shí)驗(yàn)探究;培養(yǎng);創(chuàng)新能力;推進(jìn)劑

文章編號(hào)：1008-4134（2019）20-0059中圖分類號(hào)：G633.7文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

作者簡(jiǎn)介：王升（1980-），男，寧夏同心人，本科，中學(xué)一級(jí)教師，研究方向：物理教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué).

古建華（1978-），女，寧夏固原人，本科，中學(xué)二級(jí)教師，研究方向：物理實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新.

按照課標(biāo)要求，寧夏中考物理歷年來將實(shí)驗(yàn)技能與科學(xué)探究活動(dòng)的考查作為重點(diǎn).中考物理試卷中的實(shí)驗(yàn)題及與實(shí)驗(yàn)相關(guān)的題目已占全卷的30%以上.試題十分重視對(duì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)的基本素養(yǎng)、觀察能力、動(dòng)手能力以及對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理能力的考查，從對(duì)學(xué)生探究能力的考查逐步向?qū)W(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)方向推進(jìn).

近年來從中考實(shí)驗(yàn)探究題的內(nèi)容來看，實(shí)驗(yàn)探究題避免了通過推理解答實(shí)驗(yàn)或靠死背教師給出的實(shí)驗(yàn)答案就能答題現(xiàn)象的發(fā)生，注重考查學(xué)生的基本技能、觀察能力、實(shí)際動(dòng)手能力以及對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行歸納、總結(jié)的能力.考查探究能力的同時(shí)，更加注重對(duì)實(shí)驗(yàn)過程的體驗(yàn)和感悟.要求就某些實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象提出需要探究的問題，設(shè)計(jì)探究方案、歸納總結(jié)、表格設(shè)計(jì)、分析歸納結(jié)論、探究結(jié)果進(jìn)行評(píng)估和嘗試改進(jìn)與創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)方案等.這類試題的背景大多來源于我們熟悉的生活現(xiàn)象，雖然在書本中沒有直接出現(xiàn)，但實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)思想、探究方法都是我們平時(shí)經(jīng)常用到的.如2018年寧夏中考物理第41題“測(cè)物體密度”，題目以“營(yíng)養(yǎng)早餐工程”為情境，考查學(xué)生運(yùn)用物理知識(shí)分析、解決實(shí)際問題的能力，注重考查學(xué)生實(shí)驗(yàn)?zāi)芰涂茖W(xué)探究素養(yǎng)，關(guān)注知識(shí)的形成、過程與方法、創(chuàng)新思維能力的培養(yǎng).

試題為：“營(yíng)養(yǎng)早餐工程”惠及千家萬(wàn)戶，家住南部山區(qū)的小剛也是受益者之一，每周都能喝到政府發(fā)給的牛奶.在學(xué)習(xí)了密度知識(shí)以后，小剛利用托盤天平、燒杯和水測(cè)量牛奶的密度，他進(jìn)行了如下操作：

（1）小剛觀察到牛奶包裝盒上標(biāo)有250ml字樣;

（2）將盒裝牛奶放在已經(jīng)調(diào)節(jié)好的天平左盤，在右盤中加減砝碼后，發(fā)現(xiàn)天平仍然不平衡，小剛接下來應(yīng)該進(jìn)行的操作是.

（3）天平平衡后，觀察右盤中砝碼質(zhì)量和游碼在標(biāo)尺上的位置如圖1所示（原題圖17）.然后小剛將盒中的牛奶倒入燒杯中，用天平測(cè)得牛奶包裝盒的質(zhì)量為7g.則牛奶的密度為kg/m3.

（4）小剛用這種方法測(cè)出的牛奶密度和真實(shí)值相比（選填“偏大”或“偏小”）.

（5）小剛在學(xué)習(xí)完浮力知識(shí)后，認(rèn)識(shí)了一種測(cè)量液體密度的儀器——密度計(jì)如圖2所示（原題圖18），將其放入液體中，當(dāng)它豎立靜止時(shí)，與液面相交的讀數(shù)即為液體密度.小剛受到啟發(fā)，利用密度計(jì)的原理再次測(cè)量了牛奶的密度.他選用細(xì)沙、水、刻度尺、記號(hào)筆、燒杯和平底玻璃管（數(shù)量不限），設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)并完成了測(cè)算.請(qǐng)你回答下列問題.

①寫出小剛測(cè)量的具體操作步驟（可以結(jié)合簡(jiǎn)圖用文字說明，測(cè)量物理量用字母表示）.

②根據(jù)所測(cè)物理量，寫出牛奶密度的表達(dá)式推導(dǎo)過程（有必要的文字說明）.

③牛奶密度的表達(dá)式ρ牛奶=（用已知量、測(cè)量量表示，比如水的密度用ρ水表示）.

本題考察的知識(shí)有液體密度測(cè)量、密度計(jì)原理、浮力與液體密度的相關(guān)知識(shí).考察的方法有天平的調(diào)節(jié)、讀數(shù)、密度計(jì)算及最終的誤差分析等，這是一道開放性試題，試題具有一定的開放程度，答案也具有開放性，給學(xué)生提供了極大的展示空間，具有較高的選拔性.從學(xué)科核心素養(yǎng)培養(yǎng)方面來看，本題注重考察學(xué)生學(xué)科素養(yǎng)的養(yǎng)成，運(yùn)用物理知識(shí)解決生活實(shí)際問題的能力，加強(qiáng)了對(duì)實(shí)驗(yàn)過程的設(shè)計(jì)以及分析歸納等能力的考查，同時(shí)也加強(qiáng)了對(duì)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)探究能力、創(chuàng)新精神以及科學(xué)方法的考查力度.把探究的精神自然融合在試題當(dāng)中，引導(dǎo)學(xué)生去發(fā)現(xiàn)問題、提出問題，并尋找解決問題的最佳方法和途徑，充分體現(xiàn)了讓學(xué)生自我發(fā)現(xiàn)、自我設(shè)計(jì)、自我分析、自我評(píng)價(jià)的探究思想.對(duì)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)探究中的創(chuàng)新能力培養(yǎng)要求較高.題目參考答案為：（2）調(diào)節(jié)游碼使天平平衡;（3）0.9×103;（4）偏小;（5）①步驟：

方法一

①在平底玻璃管中裝適量的細(xì)沙;②將裝有細(xì)沙的平底玻璃管放入盛有水的燒杯中，豎立靜止后，在玻璃管上與水表面相平處標(biāo)上記號(hào)，并用刻度尺測(cè)出記號(hào)到玻璃管底的距離h1（如圖3a所示）;③將裝有細(xì)沙的平底玻璃管放入盛有牛奶的燒杯中，豎立靜止后，在玻璃管上與牛奶表面相平處標(biāo)上記號(hào)，并用刻度尺測(cè)出記號(hào)到玻璃管底的距離h2（如圖3b所示）.

方法九

部分學(xué)生利用了浮力產(chǎn)生的原因，直接利用自制密度計(jì)的下端在水和牛奶中受到的液體壓強(qiáng)相等去推導(dǎo)牛奶的密度.

第5問將密度測(cè)量與浮力知識(shí)緊密結(jié)合，給學(xué)生一定的器材，讓學(xué)生自選器材設(shè)計(jì)合理的密度測(cè)量方法，整個(gè)題目設(shè)計(jì)難度適中，開放性強(qiáng)，梯度合理，層層深入，符合學(xué)生的認(rèn)知能力，既關(guān)注了實(shí)驗(yàn)探究的過程和方法，又將學(xué)生的質(zhì)疑、思維、推理能力的考查融于基本問題之中，不脫離初中物理教學(xué)實(shí)際，有利于學(xué)生創(chuàng)新思維的培養(yǎng).從試題的設(shè)計(jì)來看，旨在杜絕教師“講實(shí)驗(yàn)”、學(xué)生“背實(shí)驗(yàn)”的現(xiàn)象.因?yàn)橹锌紝?shí)驗(yàn)題強(qiáng)調(diào)理解，沒有現(xiàn)成的實(shí)驗(yàn)可“背”;學(xué)生只有真正做過實(shí)驗(yàn)，真正理解了實(shí)驗(yàn)原理，才能解答好實(shí)驗(yàn)題.實(shí)驗(yàn)是中考的重點(diǎn)和難點(diǎn)，也是形成學(xué)生各種能力的基礎(chǔ)，更是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的必由之路.

因此我們?cè)谄綍r(shí)的物理教學(xué)過程中一定要重視學(xué)生在物理實(shí)驗(yàn)、科學(xué)探究中的經(jīng)歷、體驗(yàn)和感悟，防止“背實(shí)驗(yàn)”“在黑板上做實(shí)驗(yàn)”、利用動(dòng)畫演實(shí)驗(yàn)等.對(duì)課程標(biāo)準(zhǔn)要求的20個(gè)“學(xué)生必做實(shí)驗(yàn)”進(jìn)行深入研究，一定要讓學(xué)生把握其實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹⒉僮饕?guī)范、能力培養(yǎng)要點(diǎn)等.同時(shí)設(shè)計(jì)一些與基礎(chǔ)知識(shí)緊密結(jié)合的、帶有一定探究性的實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生親自動(dòng)手操作.通過親自感知，加深學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的認(rèn)識(shí)和進(jìn)一步的理解，提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)探究能力，在學(xué)生掌握基本實(shí)驗(yàn)探究能力的同時(shí)，進(jìn)一步嘗試改進(jìn)與創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)方案.在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)，要注意引領(lǐng)學(xué)生形成良好的實(shí)驗(yàn)習(xí)慣，關(guān)注實(shí)驗(yàn)思想、實(shí)驗(yàn)方法的養(yǎng)成訓(xùn)練;注意創(chuàng)設(shè)適當(dāng)?shù)拈_放性問題情景，有意識(shí)引導(dǎo)學(xué)生從多個(gè)角度思考實(shí)驗(yàn)問題并做出分析判斷，從而培養(yǎng)學(xué)生的綜合實(shí)驗(yàn)?zāi)芰蛣?chuàng)新精神.讓實(shí)驗(yàn)探究真正成為培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的推進(jìn)劑.

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（收稿日期：2019-05-24）