指向?qū)W生科學(xué)素質(zhì)提升的初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)策略

摘 要 提高學(xué)生的科學(xué)素質(zhì)有助于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神，為他們未來(lái)的學(xué)習(xí)和職業(yè)生涯打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，為國(guó)家科技發(fā)展儲(chǔ)備力量。初中物理實(shí)驗(yàn)不僅是教學(xué)內(nèi)容的重要組成部分，也是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素質(zhì)的重要途徑。初中物理教師通過(guò)研究初中物理實(shí)驗(yàn)，設(shè)計(jì)高效的教學(xué)策略，能夠提升學(xué)生的科學(xué)素質(zhì)，培養(yǎng)具備創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力的人才。

關(guān)鍵詞 初中物理 科學(xué)素質(zhì) 實(shí)驗(yàn)教學(xué)

《全民科學(xué)素質(zhì)行動(dòng)規(guī)劃綱要（2021—2035年）》中指出：“提升科學(xué)素質(zhì)，對(duì)于公民樹(shù)立科學(xué)的世界觀(guān)和方法論，對(duì)于增強(qiáng)國(guó)家自主創(chuàng)新能力和文化軟實(shí)力、建設(shè)社會(huì)主義現(xiàn)代化強(qiáng)國(guó)，具有十分重要的意義?！睂W(xué)生科學(xué)素質(zhì)是指學(xué)生在科學(xué)知識(shí)、科學(xué)思維、科學(xué)技能和科學(xué)態(tài)度等方面所具備的能力和素養(yǎng)。提高學(xué)生的科學(xué)素質(zhì)有助于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神，促使學(xué)生形成良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣，為他們未來(lái)的學(xué)習(xí)和職業(yè)生涯打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。物理學(xué)科具有較強(qiáng)的實(shí)踐性、探索性和自主性。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，學(xué)生需要觀(guān)察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，能根據(jù)現(xiàn)象和結(jié)果掌握相關(guān)的物理原理和概念。因此，初中物理教師可以嘗試探索有效的實(shí)驗(yàn)教學(xué)路徑，豐富實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和形式，以提升學(xué)生的科學(xué)素質(zhì)。

一、開(kāi)拓實(shí)驗(yàn)資源

隨著信息化時(shí)代的發(fā)展和新版課程標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)布，原有的實(shí)驗(yàn)材料雖能滿(mǎn)足實(shí)驗(yàn)需求，但已無(wú)法滿(mǎn)足學(xué)生不斷發(fā)展的個(gè)性化需求，無(wú)法為學(xué)生提供豐富多彩的現(xiàn)實(shí)體驗(yàn)，不利于學(xué)生創(chuàng)新能力的提升。因此，學(xué)校、教師可根據(jù)具體實(shí)際，利用生活中的“瓶瓶罐罐”開(kāi)拓實(shí)驗(yàn)資源。比如，在講授“地磁場(chǎng)”的知識(shí)時(shí)，筆者讓學(xué)生尋找合適材料制作出一個(gè)空心的塑料球，或?qū)U棄的地球儀充分利用起來(lái)。然后，筆者讓學(xué)生在塑料球上標(biāo)記出南北極，模擬地球的南北極；再在塑料球內(nèi)部安裝一根條形磁體，調(diào)整條形磁體的位置使其具有一定角度，模擬地磁場(chǎng)中的磁偏角；再配合小磁針，畫(huà)出磁場(chǎng)分布，以此來(lái)分析和學(xué)習(xí)地磁場(chǎng)分布，讓學(xué)生親身參與到實(shí)驗(yàn)器材的制作過(guò)程之中，了解地磁場(chǎng)的分布規(guī)律。

此外，也可以利用科技館、少年宮、科研機(jī)構(gòu)、高等院校，以及鄉(xiāng)土資源等社會(huì)資源，建設(shè)樣態(tài)多元的實(shí)踐平臺(tái)，豐富實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。筆者所在學(xué)校會(huì)定期組織學(xué)生去一些科技館或高等院校進(jìn)行研學(xué)活動(dòng)。學(xué)生在科技館中領(lǐng)略到了科技發(fā)展帶給人類(lèi)的便利，又在高校科研實(shí)驗(yàn)室中體會(huì)到了科研人員在科技進(jìn)步背后默默付出的努力，增強(qiáng)了使命感和責(zé)任感，以及對(duì)科技發(fā)展全貌的理解。

二、將演示實(shí)驗(yàn)可視化

在初中物理教學(xué)中，演示實(shí)驗(yàn)是提升課堂教學(xué)效率，加深學(xué)生對(duì)物理知識(shí)理解的有效手段?？梢暬难菔緦?shí)驗(yàn)可以讓實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象更加直觀(guān)，原理呈現(xiàn)更加明了。教師在教學(xué)過(guò)程中將演示實(shí)驗(yàn)可視化，能夠激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，調(diào)動(dòng)學(xué)生動(dòng)手操作的欲望。

比如，筆者在講授“比熱容”的概念時(shí)，利用沙子、小石子、小草、水等自制模型模擬了城市和郊區(qū)環(huán)境，旨在讓學(xué)生更好地理解比熱容的概念。模擬環(huán)境分為三個(gè)區(qū)域，筆者利用沙子和小石子等模擬城市環(huán)境，用小草等綠色植物模擬郊區(qū)環(huán)境，用水模擬湖泊或者河流。同時(shí)，筆者在三個(gè)區(qū)域的上方各放置一個(gè)白熾燈模擬光照，并在三個(gè)區(qū)域都放置了溫度計(jì)，測(cè)量并記錄其溫度變化。根據(jù)測(cè)量結(jié)果，學(xué)生能夠直觀(guān)地觀(guān)察不同區(qū)域溫度的變化，“城市”環(huán)境溫度變化較快，“湖泊或者河流”環(huán)境溫度變化較慢，以此更好地理解“比熱容”的概念。

可視化實(shí)驗(yàn)?zāi)軌驅(qū)⒊橄蟮母拍钷D(zhuǎn)化為直觀(guān)的數(shù)據(jù)或者圖像，幫助學(xué)生更好地理解復(fù)雜的科學(xué)概念。模擬實(shí)驗(yàn)則可以模擬真實(shí)世界的場(chǎng)景，讓學(xué)生在安全的環(huán)境中進(jìn)行“實(shí)驗(yàn)”，加深了學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解。教師在教學(xué)過(guò)程中將可視化實(shí)驗(yàn)和模擬實(shí)驗(yàn)結(jié)合起來(lái)，不僅有助于提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率，還能培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力、創(chuàng)新思維和問(wèn)題解決能力，是一種行之有效的教學(xué)方式。

三、引導(dǎo)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中思考

物理實(shí)驗(yàn)是一項(xiàng)啟發(fā)學(xué)生思維的綜合性教學(xué)活動(dòng)，具有較強(qiáng)的趣味性、開(kāi)放性和新穎性，能夠充分調(diào)動(dòng)學(xué)生感官，刺激學(xué)生的視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、嗅覺(jué)等，激發(fā)學(xué)生的興趣，啟發(fā)學(xué)生思考。初中物理教師應(yīng)強(qiáng)化在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中對(duì)學(xué)生的思維引導(dǎo)，促使學(xué)生積極主動(dòng)地思考、探究和反思，避免學(xué)生機(jī)械地操作，鍛煉學(xué)生的動(dòng)手能力以及實(shí)驗(yàn)探究能力。

筆者帶領(lǐng)學(xué)生在探究蘇科版物理教材八（上）“凸透鏡成像的規(guī)律”這一實(shí)驗(yàn)時(shí)，先用多媒體播放“投影儀與照相機(jī)成像原理”的視頻，讓學(xué)生思考兩者所成的像的區(qū)別，讓學(xué)生了解凸透鏡在生活中的用途；然后，筆者讓學(xué)生觀(guān)察實(shí)驗(yàn)器材，并戴上手套觸摸不同焦距的凸透鏡，感受不同焦距透鏡的區(qū)別；最后以問(wèn)題串的形式引導(dǎo)學(xué)生思考：

1.我們應(yīng)該怎樣測(cè)量凸透鏡的焦距？

2.尺寸相同、焦距不同的凸透鏡有什么區(qū)別？

3.焦距相同的凸透鏡所成像的大小是否一定相同？

4.怎樣才能在光屏上呈現(xiàn)清晰的像？

5.如何區(qū)分實(shí)像和虛像？

……

教師在設(shè)計(jì)問(wèn)題串時(shí)，應(yīng)由簡(jiǎn)到難，逐步指向課程目標(biāo)，以培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素質(zhì)為核心。學(xué)生在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的同時(shí)，也在不斷地思考和分析。這個(gè)過(guò)程有助于學(xué)生形成批判性思維，提高實(shí)驗(yàn)技能，加深對(duì)科學(xué)原理的理解。

四、完善實(shí)驗(yàn)過(guò)程

完整的實(shí)驗(yàn)過(guò)程能夠確保實(shí)驗(yàn)的嚴(yán)謹(jǐn)性和有效性，對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技能，提升學(xué)生科學(xué)素質(zhì)有著重要的意義。教師在開(kāi)展物理實(shí)驗(yàn)時(shí)，應(yīng)讓學(xué)生明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，?zhǔn)確記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，學(xué)會(huì)分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，并對(duì)學(xué)生的表現(xiàn)進(jìn)行評(píng)價(jià)。明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康挠兄趦?yōu)化實(shí)驗(yàn)步驟，提高實(shí)驗(yàn)效率；準(zhǔn)確記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)是實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的關(guān)鍵步驟，它確保了實(shí)驗(yàn)結(jié)果的可信度，同時(shí)也是培養(yǎng)科學(xué)素質(zhì)的重要環(huán)節(jié)；學(xué)會(huì)分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，有助于培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考能力，為他們未來(lái)的學(xué)習(xí)和生活打下基礎(chǔ)。同時(shí)，教學(xué)評(píng)價(jià)可以讓教師了解教學(xué)效果，調(diào)整教學(xué)策略，提高教學(xué)質(zhì)量。

例如，在探究“影響滑動(dòng)摩擦力大小的因素”這一實(shí)驗(yàn)時(shí)，筆者先讓學(xué)生根據(jù)生活經(jīng)驗(yàn)猜測(cè)滑動(dòng)摩擦力大小可能與哪些因素有關(guān)，然后根據(jù)猜想明確本次實(shí)驗(yàn)的目的：“驗(yàn)證滑動(dòng)摩擦力大小與壓力大小、接觸面粗糙程度、接觸面積等的關(guān)系?！睂?shí)驗(yàn)過(guò)程中，筆者不僅要觀(guān)察學(xué)生在操作上的不當(dāng)之處，及時(shí)給予引導(dǎo)，而且要觀(guān)察學(xué)生操作的熟練程度，對(duì)他們的動(dòng)手操作能力給予評(píng)價(jià)。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，筆者讓學(xué)生提交實(shí)驗(yàn)報(bào)告，報(bào)告內(nèi)容包括：實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹⒗L制的表格、記錄的數(shù)據(jù)，以及對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析等。根據(jù)學(xué)生提交的實(shí)驗(yàn)報(bào)告，筆者對(duì)表格是否規(guī)范，是否能夠準(zhǔn)確地記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，學(xué)生能否根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得出結(jié)論等做出判斷，以此評(píng)價(jià)學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握情況，以及數(shù)據(jù)分析能力和問(wèn)題解決的能力，再根據(jù)評(píng)價(jià)結(jié)果調(diào)整教學(xué)策略，以期提升學(xué)生綜合素質(zhì)。

由此可見(jiàn)，完整實(shí)驗(yàn)過(guò)程對(duì)學(xué)生科學(xué)素質(zhì)的培養(yǎng)具有深遠(yuǎn)意義，它不僅能鍛煉學(xué)生的操作技巧，還能讓學(xué)生養(yǎng)成準(zhǔn)確記錄數(shù)據(jù)的習(xí)慣，培養(yǎng)學(xué)生通過(guò)分析數(shù)據(jù)得出結(jié)論的能力。

提升學(xué)生的科學(xué)素質(zhì)對(duì)學(xué)生學(xué)業(yè)和未來(lái)職業(yè)的發(fā)展至關(guān)重要。初中物理教師應(yīng)積極創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué)理念，拓展實(shí)驗(yàn)資源，充分利用生活和社會(huì)資源，為學(xué)生提供能夠滿(mǎn)足其學(xué)習(xí)與發(fā)展需求的實(shí)踐性教學(xué)活動(dòng)；改善實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式，將演示實(shí)驗(yàn)可視化，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣；著眼于學(xué)生未來(lái)的發(fā)展，引導(dǎo)學(xué)生科學(xué)實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生能夠嚴(yán)謹(jǐn)高效地完成實(shí)驗(yàn)，提高其科學(xué)素質(zhì)。

（作者單位：江蘇省鹽城市明達(dá)初級(jí)中學(xué)）