| 标题 | 基于学生科学思维培养的物理实验教学 |
| 范文 | 方碧烟 摘 要：实验和观察是研究物理的主要方法.物理教学离不开实验和观察，要让学生经历实验和观察的过程，培养学生的科学思维，提高学生物理学科核心素养.教学要以实验为载体，依据实验教学内容，培养学生科学推理能力、模型建构能力、科学论证能力、质疑创新能力. 关键词：实验教学；科学思维 科学思维和实验探究都是物理学科的核心素养之一，两者相辅相成，相得益彰.实验教学是科学思维的基础和重要载体，实验与观察过程，离不开运用科学的思维和方法进行分析和论证.只有不断开展实验教学，学生科学思维才能得以持续发展；也只有发展学生的科学思维能力，才能保证实验教学的不断升级和深化. 一、在实验教学中培养学生科学推理能力 物理教学要以实验为基础，以正确的逻辑法则为依据，对实验过程进行深入的抽象分析，培养学生的科学推理能力.如：初中物理《牛顿第一定律》的教学，研究阻力对运动影响，让学生观察一辆小车从斜面同一高度，由静止自由滑下，在光滑度不同的水平面上运动的情况.分析得出：小车在水平面上开始运动的速度相同，但小车在较光滑的水平面上做直线运动，通过的距离较大，速度减小的较慢.在此基础上，进一步引导学生进行合理的科学推理：如果小车在更光滑水平面上运动，其受到的阻力将更小，通过距离更大，速度减小的更慢.设想小车运动时不受阻力，小车的速度就不会减小，将沿原来的方向永远运动下去.从而总结牛顿第一定律的内容.学生掌握这种在实验事实基础上，进行合理的科学推理方法将受益终身.偉大的物理学家伽利略应用科学的推理方法，解决了物理史上的一个个难题，对物理学和科学的发展做出卓越的贡献. 二、在实验教学中培养学生模型建构能力 建立物理模型是物理研究的一种常用方法，在物理实验教学过程中，要不失时机通过具体的实验来帮助学生建立物理模型，使相关的实验得到简化，提高学生模型建构能力.如：在研究杠杆平衡条件的实验时，忽略杠杆因受力产生的形变，把杠杆当作无形变的理想化模型.同样在电学实验中，一般都没有考虑导线的电阻；把电流表近似当作是一根导线；把电压表当作开路处理，从而方便对实验电路的分析和研究.在光学实验中，引入“光线”模型，可方便分析光路，研究光的反射和折射现象.可见，实验教学中建立物理模型，可以使复杂的实际问题简单化；使抽象的物理问题、现象、过程形象直观化；使具体的问题普遍化.既可以培养学生的科学思维，又有利于提高学生通过实验研究物理问题的能力. 三、在实验教学中培养学生科学论证能力 实验归纳是科学论证的方法之一，在初中物理教学中，普遍运用直接从观察实验结果中分析、归纳、概括而总结出物理规律的论证方法. 例1 在“密度”的教学中，先让学生“探究同种物质的质量与体积的关系”，让学生通过对实验数据的分析得出：同种物质的质量与体积成正比，但质量与体积的比值是一定的.再让学生“测量同体积不同种物质的质量”，引导学生进一步分析、比较、抽象、概括，揭示密度的属性. 例2 在“探究凸透镜成像规律”的教学中，学生通过实验探究得出凸透镜成像规律，并记录在表格上.进一步引导学生通过分析归纳得出：1凸透镜可以成缩小、等大、放大的实像，也可以成放大的虚像；u=f是成实像和虚像的分界点，u=2f是成放大实像和缩小实像的分界点；2凸透镜成的实像，一定是倒立的，也一定在物体的异侧，凸透镜成的虚像，一定是正立的，也一定在物体的同侧；3在成实像时，物距逐渐变小，像距逐渐变大，所成的像也逐渐变大. 在物理实验教学中，引导学生运用分析、比较、抽象、概括的思维方法得出物理概念和规律，不仅能使学生明确建立物理概念、规律的事实依据，明确物理概念、规律的内涵，更重要的是发展学生的科学思维，掌握科学的论证方法. 四、在实验教学中培养学生质疑创新能力 学生实验过程，尤其是学生探究实验的过程，需要学生多种感官同时参与，开动脑筋积极思考，迸射思维火花.他们有异想天开的想法，不墨守成规，对教师、教材乃至于已有的实验方案、数据、结论等会产生怀疑，会自然有创新意识的流露.因此，物理教学要抓好实验教学，让学生在实验过程中去大胆地猜想、假设质疑，去寻找属于自己的解决问题的方法.使之过程更合理，数据更准确，操作更便捷，方案更优化，培养学生的创新意识和能力. 例3 用伏安法测定额定电压为U0的定值电阻元件的额定功率实验中（已知滑动变阻器的最大阻值为R0）.在学生完成根据P=UI原理测量之后，再让学生思考完成电流表（或电压表）坏了，在不增加实验器材的前提下，测定定值电阻元件的额定功率.要求画出实验电路图，简述主要实验步骤并写出额定功率表达式. 学生在教师的引导下，经过小组讨论，就电流表坏了这种情景，设计如图1所示实验电路，各小组共生成了三种不同的实验方案，给出三个表达式分别是：P额=U20（U2-U1）/U1R0、P额=2U20（U左-U中）/U中R0和P额=2U20（U中-U右）/（2U右-U中）R0. 就电压表坏了这种情景，设计如图2所示实验电路，各小组也共生成了三种不同的实验方案，给出三个表达式分别是：P额=U20（I2-I1）/I1R0、P额=2U20（I左-I中）/I中R0和P额=2U20（I中-I右）/（2I右-I中）R0.再组织小组交流，分享学生的创新成果. 例4 在测量液体密度时，为学生提供两种方案.第一种方案是：1用天平测出空瓶的质量m1，记录在表格中.2向瓶中倒入适量液体，测出瓶与液体的总质量m2，记录在表格中.3将瓶中液体倒入量筒中，测出液体的体积V，记录在表格中.第二种方案是：利用上述器材依次测出瓶和液体总质量M、倒入量筒中的液体体积V、瓶与瓶中剩余液体质量m.要求学生写出计算液体密度的表达式（用上述物理量符号表示）并比较以上两种实验方案的测量误差. 学生通过动手操作，亲身经历实验过程，不但使实验方案更优化、操作更便捷，而且能通过比较、分析得到减小实验误差的方法，使测量数据更准确，激发学生的创新意识. 总之，物理教学要认识到实验教学对培养学生科学思维的作用，抓住学生乐于实验、乐于探究的心理特点，积极创造条件让学生多做实验，激发探究欲望和创新意识，培养学生的科学思维方法，提高物理学科科学素养，为学生的可持续发展奠定基础. 参考文献： [1]义务教育《物理课程标准》[M]人民教育出版社2011. [2]义务教育教科书物理（八年级上、下册，九年级）[M]人民教育出版社. [3]王启腾物理建模思维及培养[J] 新课程研究（基础教育）， 2007（11）：113-116. [3]季志敏关注实验教学高效学习[J] 教育教学论坛， 2014（18）：104-105 |
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