初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中科學(xué)素養(yǎng)的培養(yǎng)策略

摘?要：物理是一門研究物質(zhì)、相互作用和運(yùn)動(dòng)規(guī)律的自然科學(xué)，是注重實(shí)驗(yàn)的自然科學(xué)基礎(chǔ)課程。物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)是物理教學(xué)的十分重要的環(huán)節(jié)，對(duì)落實(shí)物理課程目標(biāo)，培養(yǎng)和提高學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)有重要意義。物理實(shí)驗(yàn)幫助學(xué)生正確掌握物理概念及其原理，拓展科學(xué)探究能力，養(yǎng)成良好思維習(xí)慣，進(jìn)一步引導(dǎo)學(xué)生將物理所學(xué)的知識(shí)、技能與實(shí)踐相結(jié)合，逐步形成良好的物理核心素養(yǎng)，深化學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。本文圍繞物理實(shí)驗(yàn)、教師實(shí)驗(yàn)教學(xué)和科學(xué)素養(yǎng)這一主題，闡述物理實(shí)驗(yàn)在培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)方面的意義以及如何通過物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：物理實(shí)驗(yàn)意義;實(shí)驗(yàn)教學(xué);科學(xué)素養(yǎng)培養(yǎng)

物理實(shí)驗(yàn)是有目的、有計(jì)劃地運(yùn)用儀器、設(shè)備，在人為控制的條件下，使物理現(xiàn)象重現(xiàn)，從而進(jìn)行觀測(cè)，并獲取資料的一種科學(xué)研究方法，而物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)是物理教學(xué)中一個(gè)很重要的組成部分，有效開展物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)有利于學(xué)生直觀感受到物理現(xiàn)象，從而加深對(duì)物理的基本概念和原理的理解，訓(xùn)練學(xué)生科學(xué)探究的能力與水平，理論聯(lián)系實(shí)踐，逐步形成科學(xué)的態(tài)度和價(jià)值觀，學(xué)生探究實(shí)驗(yàn)的各個(gè)環(huán)節(jié)有助于提高實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Γ寣W(xué)生在實(shí)驗(yàn)中認(rèn)識(shí)尊重客觀數(shù)據(jù)的重要性，在實(shí)驗(yàn)的相互配合中發(fā)揚(yáng)交流合作精神，在收集、處理實(shí)驗(yàn)信息中培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度和科學(xué)精神等物理核心素養(yǎng)，而這些在接受知識(shí)過程中培養(yǎng)或提高的適應(yīng)社會(huì)發(fā)展和人類完善自身的科學(xué)知識(shí)、能力、意識(shí)、方法和品質(zhì)等物理核心素養(yǎng)恰好是科學(xué)素養(yǎng)的具體化和深化。

一、 物理實(shí)驗(yàn)在培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)上的意義

（一）物理實(shí)驗(yàn)?zāi)苡行Ъぐl(fā)起學(xué)生對(duì)物理的興趣，引發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理知識(shí)的熱情

初中生好動(dòng)、獵奇心強(qiáng)，注意力相對(duì)不定，而物理實(shí)驗(yàn)真實(shí)、形象、新奇、生動(dòng)，甚至出乎意料的一些實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，如在《兩種電荷》的教學(xué)引入時(shí)摩擦后的氣球可以使水流變彎曲、可以吸引輕質(zhì)易拉罐;瓶吞雞蛋、筷子提米、帕斯卡破桶實(shí)驗(yàn)、壓縮氣體做功使棉花燃燒起來、平面鏡教學(xué)中的澆不滅的火焰等一系列不可思議的物理現(xiàn)象，恰好可以引起他們一探究竟的濃厚興趣，利用具有移情作用的興趣，刺激學(xué)生求知欲望，激發(fā)學(xué)習(xí)物理追根究底的熱情，同時(shí)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象又有助于強(qiáng)化學(xué)生對(duì)物理知識(shí)的認(rèn)知，提高學(xué)生對(duì)物理學(xué)習(xí)的興趣等級(jí)，進(jìn)一步推動(dòng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的形成。

（二）通過設(shè)計(jì)物理實(shí)驗(yàn)并進(jìn)行試驗(yàn)?zāi)茉鰪?qiáng)學(xué)生的自信心，磨煉學(xué)生的意志，讓學(xué)生體驗(yàn)成功的喜悅，有利于提高學(xué)生的科學(xué)品質(zhì)

學(xué)生想要根據(jù)所學(xué)的物理知識(shí)和技能，親自參與實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，為獲得實(shí)驗(yàn)的成功，學(xué)生必然要利用自己所學(xué)的相關(guān)知識(shí)，閱讀相關(guān)的資料，從而提高了學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力，同時(shí)也可以讓學(xué)生所學(xué)的物理知識(shí)和技能在現(xiàn)實(shí)得到實(shí)踐，加深理解。實(shí)驗(yàn)過程中，通過學(xué)生親自實(shí)驗(yàn)獲取的直觀的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，可以更清楚地理解抽象的物質(zhì)知識(shí)，更好地掌握物理基本知識(shí)和原理。學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中，通過組裝實(shí)驗(yàn)器材，甚至自制器材，如自制電動(dòng)機(jī)、簡(jiǎn)易溫度計(jì)、簡(jiǎn)易投影儀、望遠(yuǎn)鏡、潛水艇等，動(dòng)手操作實(shí)驗(yàn)儀器，可以充分進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手操作能力;學(xué)生利用所掌握的物理知識(shí)和實(shí)驗(yàn)技能，不斷改進(jìn)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，在實(shí)驗(yàn)中完善、實(shí)踐自己的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，學(xué)生的物理基礎(chǔ)知識(shí)和技能在自己設(shè)計(jì)的物理實(shí)驗(yàn)中不斷完善和提升，在自己設(shè)計(jì)的物理實(shí)驗(yàn)中取得成功，感受成功快感，形成了對(duì)學(xué)生自信心的強(qiáng)大鼓勵(lì);當(dāng)然，學(xué)生也不可避免由于各種因素，在實(shí)驗(yàn)中收獲實(shí)驗(yàn)失敗的痛苦（如在探究海波和石蠟的熔化特點(diǎn)時(shí)一不小心就會(huì)觀察不到，或在自制電動(dòng)機(jī)時(shí)，線圈始終無法轉(zhuǎn)動(dòng)），也可讓學(xué)生在失敗中學(xué)會(huì)尋找失敗的原因，學(xué)會(huì)總結(jié)反思，在挫折中收獲成功的經(jīng)驗(yàn)，增強(qiáng)學(xué)生的意志，而這正是學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)所包括的三大方面（知識(shí)和技能、過程和方法、情感態(tài)度和價(jià)值觀）中情感、價(jià)值觀的重要體現(xiàn)。

（三）物理實(shí)驗(yàn)?zāi)芘囵B(yǎng)求真務(wù)實(shí)的科學(xué)態(tài)度和科學(xué)精神，養(yǎng)成良好的科學(xué)習(xí)慣，提高科學(xué)素養(yǎng)

物理實(shí)驗(yàn)是一個(gè)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)探究過程，在實(shí)驗(yàn)中要想獲得實(shí)驗(yàn)成功，必須從設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、收集記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)到整理實(shí)驗(yàn)儀器等科學(xué)探究的細(xì)節(jié)，一步一步做起，注重觀察細(xì)節(jié)，養(yǎng)成有條不紊的做事的良好習(xí)慣。同時(shí)學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)可以開闊自己的思維和眼界，不斷強(qiáng)化改進(jìn)實(shí)驗(yàn)的意識(shí)和創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的精神，鼓勵(lì)學(xué)生利用已有的物理知識(shí)，學(xué)習(xí)科學(xué)方法，獲取關(guān)于改進(jìn)物理實(shí)驗(yàn)的直觀經(jīng)驗(yàn)，增強(qiáng)解決實(shí)際問題的能力，而這正是學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)所包括的三大方面（知識(shí)和技能、過程和方法、情感態(tài)度和價(jià)值觀）中的過程與方法的重要體現(xiàn)，真正踐行從物理走向生活，促進(jìn)學(xué)生創(chuàng)新精神這一科學(xué)素養(yǎng)的培養(yǎng)。

物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的組織形式，通常包括物理演示實(shí)驗(yàn)、學(xué)生實(shí)驗(yàn)、教師隨堂實(shí)驗(yàn)，這也是物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)最重要的三種方式。演示實(shí)驗(yàn)主要由老師在課堂上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，有時(shí)也讓學(xué)生參與演示配合教師完成，教師可以采用物理模型演示、視頻播放演示及模擬教具演示、自制教具演示、利用AI數(shù)字化模擬演示、仿真物理實(shí)驗(yàn)室等App進(jìn)行計(jì)算機(jī)輔助課堂演示，如演示大氣壓存在時(shí)教師可以演示“紙片托水”，可以利用FLASH動(dòng)畫模擬馬德堡半球?qū)嶒?yàn)等。學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)探究主要是在教師的指導(dǎo)下，在實(shí)驗(yàn)室或特定的物理教室以獨(dú)立或小組方式配合操作完成物理實(shí)驗(yàn)。而隨堂實(shí)驗(yàn)是教師邊教學(xué)邊指導(dǎo)學(xué)生實(shí)驗(yàn)，既非演示實(shí)驗(yàn)也區(qū)別于學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)，在創(chuàng)設(shè)情境上更加靈活。那么教師如何在物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中培養(yǎng)科學(xué)素養(yǎng)？

二、 物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的策略

（一）針對(duì)不同的物理教學(xué)內(nèi)容、目的、對(duì)象選擇不同的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式

在日常的物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師應(yīng)該深入鉆研教材，利用現(xiàn)有的知識(shí)水平和教學(xué)條件，通過演示實(shí)驗(yàn)讓更多生動(dòng)有趣的物理實(shí)驗(yàn)出現(xiàn)在物理課堂，提高學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣;同時(shí)教師還可利用現(xiàn)有物理儀器改進(jìn)實(shí)驗(yàn)，在實(shí)驗(yàn)方式上求創(chuàng)新，盡可能多讓學(xué)生親自動(dòng)手實(shí)驗(yàn)，變演示實(shí)驗(yàn)為學(xué)生實(shí)驗(yàn)，如利用學(xué)生自備的飲料瓶或廢棄的塑料藥瓶等讓學(xué)生親身去感受浮力的存在，在創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的同時(shí)也對(duì)學(xué)生進(jìn)行環(huán)保教育，通過這樣的體驗(yàn)取得直接的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，達(dá)成學(xué)生情感態(tài)度價(jià)值觀三方面的收獲，從而加強(qiáng)對(duì)科學(xué)（science）、技術(shù)（technology）、社會(huì)（society）三者（STS）關(guān)系這一科學(xué)素養(yǎng)的其中一個(gè)核心因素的理解。

（二）改變物理實(shí)驗(yàn)傳統(tǒng)教學(xué)觀念，完善物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)行為

以前的物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)課，教師總會(huì)要求學(xué)生在實(shí)驗(yàn)前提前預(yù)習(xí)教材，依據(jù)課本上內(nèi)容及實(shí)驗(yàn)要求提前準(zhǔn)備好實(shí)驗(yàn)報(bào)告，不斷強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)步驟和操作要點(diǎn)，要求學(xué)生嚴(yán)格按規(guī)定步驟，規(guī)范操作，在課堂上教師還提前按部就班的演示一遍，要求學(xué)生直接模仿教師的操作進(jìn)行實(shí)驗(yàn);實(shí)驗(yàn)中還不忘強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)的紀(jì)律，要求學(xué)生在實(shí)驗(yàn)時(shí)小心操作，不互相交流走動(dòng)，如測(cè)量密度實(shí)驗(yàn)、歐姆定律實(shí)驗(yàn)等中規(guī)中矩地給學(xué)生所有必需的實(shí)驗(yàn)器材或者給學(xué)生獨(dú)有的器材讓學(xué)生連思考都不用思考，直接進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。這樣的物理實(shí)驗(yàn)，用器材、規(guī)則和實(shí)驗(yàn)步驟綁住了學(xué)生的思維和創(chuàng)新。如果要培養(yǎng)和提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，作為物理實(shí)驗(yàn)老師就應(yīng)該要讓自己徹底解脫出來，轉(zhuǎn)變觀念，改變教學(xué)行為，當(dāng)好實(shí)驗(yàn)教學(xué)的組織者、觀察員、建議者、指導(dǎo)者甚至是當(dāng)一個(gè)給學(xué)生實(shí)驗(yàn)制造障礙的麻煩制造者（故意設(shè)置障礙如在伏安法測(cè)電阻實(shí)驗(yàn)時(shí)故意不提供電流表或電壓表，或者故意要求其中的電壓表或電流表的量程損壞，無法使用，測(cè)密度時(shí)故意只提供給學(xué)生天平或者量筒等），真正讓學(xué)生成為物理實(shí)驗(yàn)的主人，指導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用親歷實(shí)驗(yàn)，更多地讓學(xué)生自己通過觀察大膽嘗試，描述和分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，解決遇見的問題，得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論;提倡交流合作，大膽猜想假設(shè)改進(jìn)實(shí)驗(yàn)，通過學(xué)生的經(jīng)歷和體驗(yàn)物理實(shí)驗(yàn)，開拓思維，激發(fā)潛能和創(chuàng)造性，實(shí)現(xiàn)其科學(xué)素養(yǎng)的培養(yǎng)和提高。

（三）通過學(xué)生參與物理實(shí)驗(yàn)的全過程，創(chuàng)新物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)境

第一，教師可以通過讓學(xué)生全程參與物理實(shí)驗(yàn)前的準(zhǔn)備以及實(shí)驗(yàn)后的實(shí)驗(yàn)整理，讓他們通過自己的動(dòng)手鍛煉感受實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備的艱辛和整理實(shí)驗(yàn)器材的不易，體驗(yàn)獲得勞動(dòng)成果過程中的心酸與快樂，給學(xué)生帶來滿足感和成就感，培養(yǎng)學(xué)生的情感價(jià)值觀。

第二，充分挖掘?qū)W生的想象力、創(chuàng)造力，在不同的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中盡可能留有余地，放手讓學(xué)生大膽創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)，去遇見問題，解決問題。

第三，鍛煉學(xué)生的動(dòng)手操作能力，讓學(xué)生在物理實(shí)驗(yàn)中擺脫教條的負(fù)擔(dān)，盡可能讓學(xué)生多自制教具，讓學(xué)生享受動(dòng)手的快樂，既發(fā)展學(xué)生的個(gè)性，又培養(yǎng)和發(fā)展學(xué)生對(duì)物理的興趣。

第四，教師要主動(dòng)保持學(xué)生學(xué)習(xí)的熱情，多用激勵(lì)性、探究性語言，營(yíng)造良好的實(shí)驗(yàn)氛圍，創(chuàng)造良好的物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)課堂。

第五，運(yùn)用現(xiàn)代教育技術(shù)，優(yōu)化物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)。信息化背景下的現(xiàn)代教育技術(shù)如數(shù)字化信息系統(tǒng)（DIS）實(shí)驗(yàn)室可以簡(jiǎn)化實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的采集過程，在處理數(shù)據(jù)和分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果比傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)儀器要形象生動(dòng)得多，利用電流、電壓、力、溫度等的傳感器代替?zhèn)鹘y(tǒng)的安培表、伏特表、彈簧測(cè)力計(jì)、溫度計(jì)，不僅擴(kuò)大了測(cè)量范圍，簡(jiǎn)化了數(shù)據(jù)處理的流程，提高了測(cè)量精度和速度，還加大了物理實(shí)驗(yàn)研究問題，而將智慧課堂模擬技術(shù)、AI技術(shù)引入物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)，能使學(xué)生更生動(dòng)直觀地觀察到實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，掌握實(shí)驗(yàn)基本技能得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論。

總之，科學(xué)素養(yǎng)教育是學(xué)生整體素質(zhì)的重要組成部分，通過物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)，不但能有效調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)物理熱情和主動(dòng)性，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，使學(xué)生物理知識(shí)、科學(xué)探究的能力和科學(xué)品質(zhì)得到提升，充分說明利用物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)的重要途徑。

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作者簡(jiǎn)介：蔡發(fā)財(cái)，福建省漳州市，漳州市玉蘭學(xué)校。