初中物理實驗中科學探究能力的培養(yǎng)

仲冬云

摘要：教師在平時的實驗教學中，有意識地培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識，通過發(fā)散思維的訓練，優(yōu)化思維品質(zhì)，引導學生進行批判性思維可以促使其在活動中能獨立分析、明辨是非，從而激發(fā)學生蘊含的無限創(chuàng)造力。

關(guān)鍵詞：提出問題的能力；發(fā)散思維能力；質(zhì)疑能力；創(chuàng)新能力

中圖分類號：G633.7文獻標識碼：A文章編號：1992-7711（2020）06-0122

現(xiàn)代教育強調(diào)發(fā)展學生核心素養(yǎng)，要求學生具備適應社會發(fā)展的品格和能力。因而物理教學應重在培養(yǎng)學生的動手能力及創(chuàng)新意識。著名物理學家楊振寧曾對中美兩國中學生進行一番比較：中國學生學習非常刻苦，理論基礎知識既豐富又扎實，并且很能善于考試，但普遍存在不善于發(fā)現(xiàn)問題、動手能力差等缺點。學生科學探究能力的培養(yǎng)不是靠教師單純的講解，而是學生在實驗過程中逐步養(yǎng)成和發(fā)展的。下面，筆者結(jié)合自己的教學實踐，闡述如何讓學生的科學探究能力在物理教學中得到真正的培養(yǎng)和發(fā)展。

一、創(chuàng)設問題情境，培養(yǎng)學生提出問題的能力

愛因斯坦曾說過：“提出一個問題，往往比解決一個問題更重要?！币驗榻鉀Q問題也許只是數(shù)學上的或?qū)嶒灥囊粋€技能，而提出新的問題，新的可能性，則需要有創(chuàng)造性的想象力。物理教師要努力培養(yǎng)學生的提問能力，一個平庸的教師只會向?qū)W生傳達真理，而一個優(yōu)秀的教師會教會學生發(fā)現(xiàn)真理的方法。

問題情境是指教師有意識地創(chuàng)設各種情境，使學生質(zhì)疑問難。實驗教學為學生創(chuàng)設了豐富的問題情境，激發(fā)學生去觀察和思考。

在學習“空氣的力量”這節(jié)課時，教師利用生活中的器材，精心設計物理實驗（如圖所示），圖1可以輕松把水倒出，而圖2中堵住茶壺蓋上的小孔后水卻倒不出來。通過這個小實驗，學生可能會發(fā)現(xiàn)很多問題：水為什么倒不出來？為什么要設計這樣一個小孔？茶壺蓋上的小孔有什么用處？這樣激發(fā)了學生的興趣，增加物理的神秘感，從而啟發(fā)了學生活躍的思維。

二、強化實驗設計，訓練學生發(fā)散思維能力

發(fā)散思維的訓練，使思維打破常規(guī)，提高知識的深廣度與靈活度，優(yōu)化思維品質(zhì)。為了培養(yǎng)學生的發(fā)散思維能力，必須抓好物理探究實驗教學，重視智力開發(fā)，克服發(fā)散思維的思想障礙。我們探討“如何測量液體的密度的方法”，以更好地培養(yǎng)學生的發(fā)散思維能力。

我們通常用的方法是：利用天平、量筒、待測液體、燒杯。

①用天平測出燒杯和液體的總質(zhì)量m1；②將一部分液體倒入量筒中，讀出量筒中液體體積V；③用天平測出燒杯和剩余液體的質(zhì)量m2；④液體密度表達式ρ=（m1-m2）/V

我們還可以給學生提供這樣兩種方法。

其一，利用浮力：彈簧測力計、燒杯、水、待測液體、石塊。

①用彈簧測力計測出石塊重力G；②將石塊掛在彈簧測力計下浸沒水中記下示數(shù)F1；③將石塊掛在彈簧測力計下浸沒待測液體中記下示數(shù)F2；④液體密度表達式ρ=（G-F2）ρ水/（G-F1）

其二，利用壓強：U型管壓強計、燒杯、水、待測液體、刻度尺。

①將盛有水的U形壓強計的金屬盒放入某液體h1深處；

②壓強計兩管中液面高度差為h2；

③該液體密度為ρ=ρ水h2/h1。

三、拓展實驗寬度，培養(yǎng)學生質(zhì)疑能力

《中國學生發(fā)展核心素養(yǎng)》提出：學生的科學精神包括理性思維、批判質(zhì)疑和勇于探究。批判性思維可以促使學生在活動中能獨立分析，能引導學生明辨是非，尋求真理。物理實驗思維的批判性表現(xiàn)為：敢于質(zhì)疑實驗結(jié)果或有關(guān)結(jié)論的錯誤，敢于對實驗過程或方法做出評價。

我們通過“牛頓第一定律”感受批判性思維：亞里士多德認為“不受力而能夠一直運動的物體是不存在的”。伽利略根據(jù)自己的觀察和思考對這種觀點提出質(zhì)疑，讓學生知道科學家們的理論并不都是對的，都在不斷地修正。人類對事物的認識，也會受到時代的局限，如果沒有批判性質(zhì)疑，社會將停步不前。

在探究“阿基米德原理”的實驗中：教材選取了如圖4方案進行實驗探究。有的小組學生在實驗過程中向教師提出質(zhì)疑：這個實驗的步驟如果調(diào)整一下，既不會影響測量結(jié)果，還會讓實驗簡單一些，不用重復操作一些步驟了，學生說把步驟中的a-b-c-d改為b-a-c-d，這樣更合理。其實教學中我們也曾經(jīng)探討這個小組學生的質(zhì)疑，但是這個小組學生不迷信教材，敢從實踐中尋找真理。作為教師，我們應該感到欣慰，而對于學生本身，也是一次非常成功的探究，這又何嘗不是一種收獲。

四、優(yōu)化實驗教學，培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力

初中學生在實驗操作中基本都是按照教材規(guī)定好的實驗步驟進行，學生實驗只是依葫蘆畫瓢，根本不能領會實驗原理和思想，這在很大程度上影響了學生創(chuàng)新能力的發(fā)展，也違背了我們讓學生進行實驗探究的初衷。這就要求教師在平時的實驗教學中，有意識地培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識，將創(chuàng)意和方案轉(zhuǎn)化為有形物品或?qū)σ延形锲愤M行改進與優(yōu)化，從而激發(fā)學生蘊含的無限創(chuàng)造力。

在學習“探究杠桿的平衡條件”一節(jié)時，教材使用如圖5甲的直杠桿進行實驗。但是這種設計往往讓學生混淆力臂的概念，“力臂是支點到力的作用線的距離”，還是“力臂是支點到力的作用點的距離”？

我們將實驗進行了優(yōu)化：如圖5乙從直杠桿過渡到彎杠桿，是本節(jié)設計的亮點。通過改進學生很快正確地理解了力臂概念，能比較容易地、直觀地讓學生得出杠桿的平衡條件。

物理實驗使學生的科學探究能力得到真正的培養(yǎng)和發(fā)展，教師應該充分利用物理實驗的教學功能，在教學中積極引導學生以實現(xiàn)能力的提升。

（作者單位：山東省鄒城市第八中學273500）