聚焦物理實驗 培養(yǎng)學生科學態(tài)度與責任素養(yǎng)

文/趙丹丹

引 言

科學態(tài)度與責任素養(yǎng)是物理學科核心素養(yǎng)內(nèi)容維度的構成之一，是學生物理學習中所應具備的關鍵能力，同時也是教師在物理學科教學中重點培養(yǎng)學生的素養(yǎng)內(nèi)容之一。在學生科學態(tài)度與責任素養(yǎng)培養(yǎng)過程中，實驗是一種有趣且有效的手段。本文將圍繞實驗與學生的科學態(tài)度與責任素養(yǎng)能力培養(yǎng)展開探討。

一、物理實驗和科學態(tài)度與責任素養(yǎng)培養(yǎng)的關系

科學實驗是物理教材中的重要內(nèi)容。實驗的價值在于印證物理原理，探究物理現(xiàn)象，分析物理知識[1]。物理實驗和科學態(tài)度與責任素養(yǎng)培養(yǎng)之間的關系是密不可分、相互促進的。首先，物理實驗能夠幫助學生建立科學態(tài)度，即通過物理實驗設計、實驗操作、實驗現(xiàn)象分析來深化學生對其中物理知識的科學認知；其次，科學實驗能夠幫助學生掌握科學方法，建立對科學態(tài)度與責任素養(yǎng)的具象化認知。

二、新時期物理實驗中對科學態(tài)度與責任素養(yǎng)關注的情況

在新課程改革背景下，初中物理學科中的實驗無論在數(shù)量還是重要性方面都有所提高。對此，物理教師對物理學科的實驗給予了極大的關注。例如，教師將科學態(tài)度與責任素養(yǎng)的內(nèi)容納入物理實驗教學目標，并在具體的物理實驗中提醒學生、引導學生形成科學態(tài)度與責任素養(yǎng)。但是從科學態(tài)度與責任素養(yǎng)的培養(yǎng)效果來看，目前依然有較大的進步空間。教師需要進一步研究物理實驗，將科學態(tài)度與責任素養(yǎng)滲透到物理實驗的設計、組織、解析、評價和拓展中，讓學生潛移默化地形成科學態(tài)度與責任素養(yǎng)[2]。

三、基于科學態(tài)度與責任素養(yǎng)培養(yǎng)的物理實驗開展對策

（一）設計物理實驗，讓科學態(tài)度與責任素養(yǎng)培養(yǎng)生動化

合理設計的物理實驗是提高學生科學態(tài)度與責任素養(yǎng)培養(yǎng)效果的前提與基礎。換言之，一個能夠培養(yǎng)學生科學態(tài)度與責任素養(yǎng)的實驗都是需要完善設計的。這其中的內(nèi)涵是比較廣的，如物理實驗主題的選擇、物理實驗素材的選定、物理實驗過程的規(guī)劃、物理實驗展示的方法等，這些都是教師在設計物理實驗時需要掌握和關注的細節(jié)內(nèi)容[3]。同時，教師在設計物理實驗時，一方面要貼合所學的章節(jié)內(nèi)容和教學大綱的規(guī)定，即物理實驗要和所學章節(jié)中的物理知識、物理原理、物理現(xiàn)象密切相關，這樣才能夠發(fā)揮物理實驗的正向作用；另一方面要結合實際情況，如實驗素材要容易找尋、時間長度要合理、難度要適中、實驗安全性要高等，從而提高物理實驗的可操作性?？傊?，在設計物理實驗方面，教師一定要以科學態(tài)度與責任素養(yǎng)為導向，以物理實驗為載體，以學生為主體，充分發(fā)揮物理實驗在學生科學態(tài)度與責任素養(yǎng)培養(yǎng)中的價值和效用。

例如，在教學“汽化和液化”時，為了讓學生更生動、真實、具體地理解汽化和液化的內(nèi)涵，教師就可以設計相關物理實驗。汽化和液化是生活中常見的物理現(xiàn)象，基于調動學生的好奇心，降低學生對物理學習的排斥感，培養(yǎng)學生的科學態(tài)度與責任素養(yǎng)等目的考量，教師可以設計“水的沸騰”的物理實驗。

這一實驗取材方便（如紙板、溫度計、酒精燈、水等）、操作簡單（將燒杯注滿一定毫升的水之后放在鐵架臺上，并用酒精燈加熱燒杯底部）、實驗耗時短，而且實驗過程中的汽化、液化現(xiàn)象比較直觀（燒杯中的水被加熱沸騰之后就會出現(xiàn)汽化和液化現(xiàn)象），同時該實驗的危險性比較小，學生完全可以作為實驗操作主體參與其中。

（二）參與物理實驗，讓科學態(tài)度與責任素養(yǎng)培養(yǎng)趣味化

教師組織和實施物理實驗的目的是以物理實驗為媒介，指導學生更深入地理解物理現(xiàn)象、物理原理等，因此物理實驗的參與對象和主體必然是學生[4]。只有充分把握學生中心論，讓學生全程參與到物理實驗中，學生的物理實驗能力、科學研究能力、科學態(tài)度、科學知識等才能夠得到有效培養(yǎng)。因此，在物理實驗中，教師一定要注重調動學生的參與積極性。首先，在物理實驗的設計環(huán)節(jié)，教師要重視對學生意見、創(chuàng)意的征求，以豐富物理實驗的創(chuàng)設內(nèi)容。其次，在具體的物理實驗操作方面，學生更要參與其中，在物理實驗中探索物理知識的奧秘，印證物理原理?；诖?，學生的科學態(tài)度與責任素養(yǎng)將得到有效的培養(yǎng)。在學生參與物理實驗的過程中，教師的作用是組織、指導和啟發(fā)。其中，組織指的是確保整個物理實驗過程有序進行；指導指的是做好物理實驗步驟和環(huán)節(jié)的銜接，并為遇到實驗困難或困惑的學生提供答疑服務；啟發(fā)指的是教師要以科學態(tài)度與責任素養(yǎng)為導向來喚起學生對物理實驗的深入體驗和感知，如哪個實驗環(huán)節(jié)印證了科學方法、哪個實驗環(huán)節(jié)是科學知識的體現(xiàn)等，這些都是教師要做的工作。

例如，在教學“觀察光的傳播途徑”時，教師結合學生的反饋——喜歡簡單、直觀、趣味性的物理實驗，和有關本節(jié)光傳播途徑的相關物理知識，就可以設計與組織有關光傳播的物理實驗。即準備激光筆、玻璃磚（或具有一定厚度的均勻玻璃塊）、玻璃水槽三個實驗設備。這三種器材比較容易獲得，而且不具備危險性，操作簡單，學生完全可以參與進來。在具體實驗的過程中，教師為學生劃分實驗小組，并為每個小組配備一套實驗設備，并要求每個小組都要親身嘗試操作。具體的操作過程如下：學生打開激光筆，觀察激光筆的光線在空氣中的傳播途徑，并進行記錄。通過上述三種介質的論證，學生可以總結和提煉其中的物理科學原理。

（三）剖析物理實驗，讓科學態(tài)度與責任素養(yǎng)培養(yǎng)深入化

初中階段的物理實驗已經(jīng)具備了一定的難度系數(shù)，而且實驗現(xiàn)象比較具象，在實驗現(xiàn)象與現(xiàn)象背后的科學原理、科學方法等關聯(lián)時，需要學生具備一定的科學分析能力、歸納總結能力、信息提取能力、科學推測能力和科學思考能力等，但不少學生是不具備這些能力的。這就需要教師對物理實驗做好剖析，即幫助學生深入分析物理實驗，揭開物理實驗背后的物理原理、物理基礎知識等[5]。在具體剖析物理實驗過程中，教師要做的主要工作是和學生進行互動，在互動中促進學生科學態(tài)度與責任素養(yǎng)的形成。教師可以通過問題互動、游戲互動、示范法、實操互動等多種方式和學生進行溝通，幫助學生成為物理實驗的“主人”，讓學生逐步學會通過物理實驗現(xiàn)象分析其背后的物理理論知識，鍛煉科學探究能力，形成科學認知態(tài)度，掌握科學理解方法。培養(yǎng)學生的科學態(tài)度與責任素養(yǎng)并非一朝一夕可以實現(xiàn)，而是需要教師和學生不斷努力，即教師要長期性、持續(xù)性地對學生進行指導，而學生也要不斷地跟隨教師的腳步多分析、多探究，在長期反復的實驗分析中形成科學態(tài)度與責任素養(yǎng)。

例如，在教學“液體的壓強”時，教師就可以通過帶領學生剖析物理實驗，以加強對學生科學態(tài)度與責任素養(yǎng)的培養(yǎng)。該實驗主要用到的器材是兩端開口的玻璃圓筒、側壁開口的玻璃圓筒、橡皮膜、壓強計、水、鹽水、玻璃棒等。在實驗過程中，教師要指導學生做好物理實驗的剖析，如“液體的壓強方向有哪些？”“液體內(nèi)部有沒有壓強？”“加入鹽水的液體壓強和單純水的壓強是否一樣呢？”等。這些科學探究性的問題都是實驗中學生要研究的“任務”。教師需要和學生進行溝通和互動，使學生的科學態(tài)度與責任素養(yǎng)得到有效培養(yǎng)。

（四）評價物理實驗，讓科學態(tài)度與責任素養(yǎng)培養(yǎng)創(chuàng)新化

評價是以物理實驗提升對學生科學態(tài)度與責任素養(yǎng)培養(yǎng)質量的重要環(huán)節(jié)和手段，也是教師快速總結教學經(jīng)驗，發(fā)現(xiàn)教學不足的“捷徑”[6]。在教學評價方面，教師可以通過多種方式來展開。如物理實驗教學中的課堂觀察與測評，教師可以圍繞學生的學習興趣情況、學習效果等來總結；也可以課后通過課堂錄像回顧、自我回顧等方式來思索整個課堂教學，包括科學態(tài)度與責任素養(yǎng)培養(yǎng)切入的角度是否恰當、學生對物理實驗是否感興趣、生活資源的運用是否有效果等。同時，在獲得教學總結后，教師要結合存在的問題，對后續(xù)的基于物理實驗教學的對學生科學態(tài)度與責任素養(yǎng)的培養(yǎng)策略做出優(yōu)化和整合，以發(fā)現(xiàn)其中的不足和問題。在評價過程中，教師需要引入多個主體，可以從不同角度獲得對基于科學態(tài)度與責任素養(yǎng)培養(yǎng)為導向的物理實驗教學的信息反饋，如學生與教師之間的互評、學生自評、學生與學生之間的互評等，這些都是反饋物理實驗效果的主體視角，對學生的科學態(tài)度與責任素養(yǎng)培養(yǎng)有促進作用。

例如，在“用電壓表測電壓”的實驗中，教師就可以對整個實驗進行評價。教師可以與學生溝通，了解學生是否能夠理解實驗現(xiàn)象，通過實驗現(xiàn)象能否發(fā)現(xiàn)其背后的物理結論。在評價過程中，教師可以讓每個實驗小組對課堂進行評價，如通過實驗小組的實驗記錄、實驗小組對有關“用電壓表測電壓”實驗測試題的答案正確率、實驗小組的口頭評價、隨機選擇學生進行口頭評價等方式，有效促進對學生科學態(tài)度和責任素養(yǎng)的培養(yǎng)。

（五）拓展物理實驗，讓科學態(tài)度與責任素養(yǎng)培養(yǎng)有效化

物理實驗是培養(yǎng)學生科學態(tài)度與責任素養(yǎng)的“寶庫”。在物理實驗操作結束后，教師依然可以對其進行知識拓展，以利用其“剩余價值”來提高對學生科學態(tài)度與責任素養(yǎng)的培養(yǎng)質量。物理實驗的拓展方式并沒有固定的程式要求，教師需要結合自身的經(jīng)驗和物理實驗類型、物理實驗主題進行拓展，以促進對學生科學態(tài)度的培養(yǎng)。具體來說，教師可以拓展作業(yè)形式，以書面作業(yè)的形式讓學生對整個物理實驗的關鍵內(nèi)容做探查和研究，以深化學生對科學態(tài)度與責任素養(yǎng)的理解。教師還可以延展實驗，讓學生在課下開展類似的實驗操作，以發(fā)散學生的創(chuàng)新思維和發(fā)散思維。教師可以延展實踐，指導學生將物理實驗知識應用于生活實踐中。這一方面可以加深學生對物理實驗的理解，另一方面可以提高學生的實踐能力。

例如，“分解太陽光”實驗旨在印證太陽光并非單純的一種光，而是由多種光色組成的。教師可以通過拓展物理實驗來更有效地培養(yǎng)學生的科學態(tài)度與責任素養(yǎng)。如在實驗結束后，教師可以讓學生利用課堂剩余的時間回顧整個實驗的過程，并寫出100～200 字的實驗心得，包括實驗的步驟、實驗結論、實驗啟發(fā)、實驗體驗等。這一方面加深了學生對“分解太陽光”的實驗印象，培養(yǎng)學生的分析能力、總結能力和科學方法的歸納能力；另一方面可以培養(yǎng)學生的反思能力，啟發(fā)學生對分解太陽光實驗進行創(chuàng)新探索。在課堂教學結束后，教師還可以為學生設計生活實踐拓展活動，指導學生利用課下的時間，利用水霧的折射原理分解太陽光，或利用三棱鏡來分解太陽光，制作漂亮的“人工彩虹”。這不但能夠增強學生對物理實驗的實操能力，而且能夠幫助學生在物理實驗與生活趣味探究中建立關聯(lián)，做到學以致用，發(fā)現(xiàn)生活中的物理知識。

結 語

總之，物理實驗是培養(yǎng)學生科學態(tài)度與責任素養(yǎng)的重要方法。教師在學生科學態(tài)度與責任素養(yǎng)的培養(yǎng)中，可以巧妙設計物理實驗，通過設計物理實驗、參與物理實驗、剖析物理實驗、評價物理實驗、拓展物理實驗，以實現(xiàn)科學態(tài)度與責任素養(yǎng)培養(yǎng)的趣味化、深入化、創(chuàng)新化、有效化，讓學生乘著物理實驗的“小舟”駛向“科學態(tài)度與責任素養(yǎng)”的彼岸。