在探究性實驗中培養(yǎng)物理學(xué)科素養(yǎng)

【摘 要】探究性試驗是一種鍛煉學(xué)生思維能力的試驗，它可以開發(fā)學(xué)生思維，培養(yǎng)學(xué)生的思維能力，讓學(xué)生以客觀理性的態(tài)度去看待問題，同時還可以提升學(xué)生的實踐能力，讓學(xué)生深入理解相關(guān)知識，更好地提升學(xué)生的物理學(xué)科素養(yǎng)。本文以“摩擦力”的教學(xué)為例，主要探究了在探究性實驗中培養(yǎng)物理學(xué)科素養(yǎng)的策略。

【關(guān)鍵詞】探究性實驗;學(xué)科素養(yǎng);初中物理;摩擦力

【中圖分類號】G633.7? 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A? 【文章編號】1671-8437（2021）22-0092-02

物理的科學(xué)思維要求學(xué)生具有構(gòu)建模型、科學(xué)推理、科學(xué)論證等能力。為更好地培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)科思維，教師可以結(jié)合一定的物理實驗，讓學(xué)生在實驗操作中體會物理學(xué)科的內(nèi)涵與特質(zhì)，逐步培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維能力和物理綜合素養(yǎng)。

1? ?觀察演示實驗，發(fā)現(xiàn)問題

物理演示實驗是最基本的實驗，它可以幫助學(xué)生直觀地感受物理知識。教師可以通過物理演示實驗來引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)物理問題，這樣能夠豐富課程教學(xué)內(nèi)容，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，促使學(xué)生更加積極地學(xué)習(xí)物理[1]。

如摩擦力探究性實驗中，教師會發(fā)現(xiàn)部分學(xué)生對摩擦力的概念及作用沒有掌握清楚，他們很難理解摩擦力是如何出現(xiàn)的，是如何起作用的。對此，教師可以引導(dǎo)學(xué)生一起觀察摩擦力的演示實驗。學(xué)生通過演示實驗最先會發(fā)現(xiàn)這樣的現(xiàn)象：斜坡上的小木塊從一定的高度下滑時會自行停止，但是不同斜坡上小木塊停止的位置不一樣。有的學(xué)生還會發(fā)現(xiàn)：相同條件下，不一樣的木塊停止的位置不一樣。細(xì)心的同學(xué)會提出“木塊為什么會停止”這個基本的問題。這樣，通過演示實驗學(xué)生就能將與摩擦力有關(guān)的問題梳理出來，同時其好奇心也能被調(diào)動起來，能使其全身心投入到物理知識的學(xué)習(xí)中。通過這樣的互動，學(xué)生對物理的認(rèn)知就不在是淺顯的，而是結(jié)合了具體內(nèi)容、形象生動的，學(xué)生也會更加熱愛物理學(xué)習(xí)，這樣的教學(xué)方式有利于學(xué)生轉(zhuǎn)變學(xué)習(xí)思維，使學(xué)生主動去探尋物理知識，而不是被動接受，進(jìn)而達(dá)到提升學(xué)生學(xué)科素養(yǎng)和學(xué)習(xí)效率的目標(biāo)。

物理演示實驗除了激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性外，還可以生動有趣的展示物理知識，讓學(xué)生切身感受物理知識的魅力，并對這些知識產(chǎn)生疑問，引導(dǎo)學(xué)生主動去探索和驗證，這樣學(xué)生的物理實驗?zāi)芰臀锢碛^念都會有很大提升。

2? ?聯(lián)系實際生活，提出猜想

生活中處處蘊藏著物理知識，教師可以聯(lián)系實際生活中的例子來引導(dǎo)學(xué)生，讓學(xué)生主動提出猜想，分析為什么會有這樣的現(xiàn)象，這些現(xiàn)象的背后又蘊藏著哪些物理知識。這樣，學(xué)生對物理的認(rèn)知會更加深入[2]。

在摩擦力的探究性實驗中，教師發(fā)現(xiàn)有的學(xué)生通過演示實驗對摩擦力有了一個較為清晰的認(rèn)知，但依然不清楚摩擦力跟什么因素有關(guān)，更不知道如何驗證。對此，教師可以列舉生活中的現(xiàn)象，通過解釋相關(guān)現(xiàn)象的原理來幫助學(xué)生理解摩擦力的相關(guān)知識。教師可以提示學(xué)生關(guān)注生活，“同學(xué)們喝的飲料塑料瓶蓋上有一些豎紋;冬天下雪的時候，汽車會安裝防滑鏈;同學(xué)們上學(xué)騎的自行車輪胎上有花紋，而輪胎里面安裝了滾動軸承”等。學(xué)生經(jīng)過自主探索就能發(fā)現(xiàn)：生活中人們多是通過增加接觸面的粗糙程度來增加摩擦力;而體育運動中的冰壺運動則是減少接觸面的粗糙程度來減少摩擦力。這樣學(xué)生自己會形成對摩擦力的認(rèn)知，從而能提出合理的猜想：摩擦力與物體的接觸面有關(guān)，接觸面越光滑，摩擦力越小。這樣學(xué)生就會提出相應(yīng)的假設(shè)來進(jìn)驗證自己的猜想。

除了讓學(xué)生通過聯(lián)系實際生活加深對物理的認(rèn)知以外，教師還可以引導(dǎo)學(xué)生把物理知識運用于實際生活。同時，這種學(xué)習(xí)方法也可以提升學(xué)生的邏輯思維能力，讓學(xué)生在扎實的知識基礎(chǔ)上學(xué)以致用。

3? ?根據(jù)現(xiàn)有器材，設(shè)計實驗

學(xué)生提出合理猜想后，就可以根據(jù)現(xiàn)有的實驗器材設(shè)計實驗進(jìn)行驗證，通過分析和討論寫出完整的實驗步驟。這樣不僅可以讓學(xué)生學(xué)會自主實驗，更能培養(yǎng)學(xué)生良好的思維習(xí)慣和思維方式，培養(yǎng)其嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度。

在設(shè)計摩擦力的驗證實驗時，教師會發(fā)現(xiàn)一些學(xué)生能夠進(jìn)行合理猜想?yún)s無法自己設(shè)計一個驗證摩擦力大小的實驗。這是因為初中生的邏輯思維能力不強，且缺乏相關(guān)的實驗經(jīng)驗。為了強化學(xué)生的實驗?zāi)芰?，教師可以從演示實驗入手，讓學(xué)生觀察演示實驗來理清思路，分解實驗步驟，學(xué)會科學(xué)實驗的方法。學(xué)生通過觀察演示實驗?zāi)苊鞔_實驗器材、實驗過程、實驗?zāi)繕?biāo)及注意事項，進(jìn)而能夠模仿演示實驗設(shè)計出自己的驗證實驗：取三個表面光滑，形狀、體積、大小完全相等的小塊，在三塊除表面光滑程度之外其余條件完全相同的木板上滑行，觀察三個小塊的滑行情況，記錄實驗結(jié)果并分析討論。

這樣學(xué)生不僅能在自主設(shè)計物理實驗的過程中積累了實驗經(jīng)驗，更能在交流、實踐、試錯中形成縝密的邏輯思維，同時也可以切實感受物理實驗的魅力，能夠激發(fā)物理學(xué)習(xí)興趣，更好地學(xué)習(xí)物理。

4? ?抓住實驗偏差，深度探究

實驗在實際操作過程中可能會出現(xiàn)一些偏差，教師要讓學(xué)生在實驗過程中仔細(xì)觀察，及時發(fā)現(xiàn)其中的異常，然后組織學(xué)習(xí)小組進(jìn)行討論和探究，分析問題并提出解決方案。這樣學(xué)生對物理實驗的認(rèn)知會更加深入。

如摩擦力的探究性實驗會出現(xiàn)各種偏差現(xiàn)象，其中比較常見的有以下幾種：同一個木塊在同一塊木板上多次滑動，停止后滑行的距離差異過大;不同的木塊在不同的木板上滑行，停止后滑行的距離相等;同一個木塊在不同的木板上滑行，停止后滑行的距離相等。學(xué)生進(jìn)行深度探究后發(fā)現(xiàn)，由于實驗器材和實驗條件的簡單，導(dǎo)致木板傾斜的角度每次都會出現(xiàn)一定的偏差，進(jìn)而導(dǎo)致實驗出現(xiàn)各種異常。

通過這樣的深度探討，學(xué)生能領(lǐng)會物理實驗需要嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度，實驗的操作步驟必須嚴(yán)格按照要求進(jìn)行，同時也可以體會到物理學(xué)科的嚴(yán)謹(jǐn)態(tài)度和科學(xué)素養(yǎng)，提升學(xué)科素養(yǎng)。

5? ?分析數(shù)據(jù)現(xiàn)象，總結(jié)規(guī)律

在進(jìn)行探究性實驗之后，教師可以指導(dǎo)學(xué)生根據(jù)已有知識基礎(chǔ)對實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、探究和總結(jié)，找出其中蘊藏的物理原理。這樣學(xué)生的分析能力和邏輯思維能力會得到很好的鍛煉，同時也能鞏固物理知識，提升學(xué)科素養(yǎng)。

在完成摩擦力的探究性實驗以后，為了提高學(xué)生的歸納總結(jié)能力，教師可以讓學(xué)生以收集到的實驗數(shù)據(jù)和觀察到的實驗現(xiàn)象為依據(jù)，嘗試自主歸納摩擦力的相關(guān)規(guī)律。通過分析討論，學(xué)生會發(fā)現(xiàn)：相同的小木塊在傾斜角度相同的木板上滑行的距離不同。這是因為木板和木板之間是有差別的：有的木板摸上去比較光滑，而有的木板摸上去比較粗糙。這就表明摩擦力的大小與木板的粗糙程度有關(guān)，而這一結(jié)果延伸到物理中就是物體之間接觸面的粗糙程度能影響摩擦力的大小。物體之間接觸面粗糙程度越大的摩擦力越大，反之則小。對實驗數(shù)據(jù)和現(xiàn)象進(jìn)行分析、歸納進(jìn)而發(fā)現(xiàn)規(guī)律的過程是學(xué)生鍛煉自身的分析能力和邏輯思維的過程。通過分析探究，學(xué)生能夠掌握推導(dǎo)物理規(guī)律的基本方法，對物理知識的認(rèn)識也會更加深刻，自身的學(xué)科素養(yǎng)也會得到提升。

通過探究性實驗來培養(yǎng)學(xué)生的物理學(xué)科素養(yǎng)不僅不會引起學(xué)生對物理學(xué)習(xí)的反感，還可以通過實驗給學(xué)生帶來生動的物理學(xué)習(xí)體驗，激發(fā)學(xué)生對物理學(xué)習(xí)的興趣，讓學(xué)生通過實驗養(yǎng)成理性、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)思維，有利于提升學(xué)生的物理綜合素養(yǎng)。

【參考文獻(xiàn)】

[1]周新林.基于學(xué)生物理學(xué)科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)——初中物理實驗復(fù)習(xí)的實施方案[J].中學(xué)理科園地，2016（4）.

[2]王悅.基于物理學(xué)科核心素養(yǎng)下的初中物理實驗教學(xué)研究[J].中國校外教育，2020（6）.

【作者簡介】

謝飛（1983～），男，湖南寧鄉(xiāng)人，本科，中學(xué)一級教師。研究方向：初中物理。