培養實驗探究能力 發展物理核心素養

吳 泊

(江蘇省常熟市海虞中學，江蘇常熟 215519)

引 言

實驗探究是學生學習物理的一種非常重要的方法，物理學上的每一個概念或者定律都是在實驗的基礎上產生的。因此，實驗對學生學習物理來說極其重要。通過實驗，學生可以發現真理所在；同時，實驗也可以幫助學生掌握基本技能，樹立科學的精神品質，提高他們的動手能力以及觀察能力[1]。因此，教師應該積極培養學生實驗探究的能力。

一、控制變量法，發現影響因素

在初中物理實驗中，最常用的方法就是控制變量法。在物理實驗過程中，常常有多個變量影響某一個物理量的現象。如果不對這些影響變量進行控制，往往會影響實驗效果，達不到實驗的目的。因此，教師需要對其他影響因素進行控制，只允許其中一個因素改變，從而探究這個因素與物理量之間的關系。在初中的許多實驗中，都需要用這個方法進行實驗。所以，教師要積極培養學生使用這種方法進行實驗探究的能力。

例如，筆者在教學蘇科版初中物理八年級上冊第二章“物態變化”的時候，就引導學生運用控制變量法進行實驗。在探究“影響蒸發快慢的因素”這個問題時，學生知道影響因素一共有3個，分別是液體的溫度、表面積和液體表面的空氣流動速度。為了探究蒸發快慢與溫度的關系，就必須保證其他兩個影響因素不變。因此，筆者分別拿來了1盞酒精燈、1瓶酒精、2個相同的盤子等實驗器具；并在兩個相同的盤子中分別倒入同樣多的酒精，然后將其中1個盤子放在燃燒的酒精燈上進行加熱，另外1個盤子放在常溫的空氣中。2分鐘之后，學生發現加熱的盤子里的酒精所剩無幾，而另一個盤子的酒精還有很多。之后，筆者讓學生思考蒸發快慢與液體溫度的關系，并進行總結。學生通過討論，得出最終結論。在其他條件都相等的情況下，蒸發快慢與液體溫度有關系：液體溫度越高則蒸發得越快，否則蒸發得越慢。學生通過控制變量法進行實驗，然后得出正確結論。

二、等效替代法，簡化復雜問題

在物理實驗過程中，往往會出現比較復雜的物理環境，影響學生做實驗的積極性，不利于學生的學習。面對這種情況，教師可以引導學生利用等效替代法進行實驗。即在保證實驗效果不變的情況下，把復雜的物理過程轉化成簡單的、易于操作的物理過程研究實驗[2]。這樣可以將復雜的問題簡單化，激發學生的學習熱情，從而有更大的動力進行之后的實驗，為最后的實驗結果奠定良好的基礎。

例如，筆者在教學蘇科版初中物理九年級上冊第十四章“歐姆定律”的時候，就引導學生用等效替代法簡化問題。在一個實驗中，需要串聯兩個電阻，分別是3Ω和5Ω，這樣實驗起來比較麻煩。那么筆者詢問學生有沒有簡單的方法解決這個問題，將這2個電阻用1個電阻來表示。學生認真思考，并就近進行討論，他們認為可以用一個8Ω的電阻替代這2個串聯的電阻，這樣可以讓線路更簡單。為了驗證學生的看法，筆者引導學生進行實驗，最終發現在其他條件均不發生改變的情況之下，這條支路上的電流并沒有發生任何的改變。說明用1個8Ω的電阻可以完全替代串聯的3Ω和5Ω的電阻，前者與后者對電流的阻礙作用效果是完全一樣的。這樣在電阻串聯或者并聯的情況下，引入串聯或者并聯電阻的等效電阻，可以簡化實驗問題，培養學生實驗探究的能力。

通過利用等效替代法進行實驗，學生的實驗負擔大大減輕，實驗的速度也會大大提高，使實驗效率事半功倍。因此，面對比較復雜的物理實驗，教師可以引導學生用這種方法進行實驗，進而發展他們的物理核心素養。

三、間接轉換法，直觀測量現象

在物理實驗過程中，有很多現象是看不見摸不著的。為了使實驗結果更準確，就需要學生采用各種方法將實驗現象顯示出來，間接轉化法就是其中一種。此方法是用非常直觀的方式去觀察物理現象或者對其他的物理量進行測量，得出結論。間接轉化法可以幫助學生更好地理解所學知識，讓學習效率事半功倍。

例如，筆者在教學蘇科版初中物理八年級上冊第一章“聲現象”的時候，就引導學生利用間接轉換法進行實驗。在講解“聲音是由物體的振動產生”這個知識點時，學生都比較茫然，對聲音的產生原理不是很清楚，因為學生觀察不到“振動”的過程。因此，筆者引導學生進行實驗。筆者在上課時拿著1個音叉走進教室，并準備了1個乒乓球，用這個乒乓球的變化向學生展示聲音的振動。筆者先敲擊音叉，然后用乒乓球靠近音叉，學生發現乒乓球被彈開，因此發現了音叉的振動。

通過間接轉化法進行實驗，學生可以清晰看出平時看不見摸不著的實驗現象，對測量現象進行直接觀察，從而對物理知識的理解會更加深刻，為以后物理知識的學習奠定良好的基礎。因此，面對有些情況，教師要積極引導學生利用間接轉化法進行實驗。

四、比較類推法，推測事物屬性

物理知識比較抽象，對于學生來說，需要他們花費大量的時間對知識進行理解，學習負擔很重，而且效率也很低下。如果這樣下去，學生會逐漸對物理產生一種抵觸的情緒，不再愿意學習物理。因此，教師要采取措施改變這種情況，可以利用比較類推法來進行教學。即把物理中的有關知識與學生生活中比較常見的事物聯系在一起，或者與之前所學知識進行聯系，幫助學生理解新知識，提高教學效率[3]。

例如，筆者在教學蘇科版初中物理九年級上冊第十三章“電路初探”的時候，就用比較類推法進行教學。在學習“電流”的屬性時，由于電流是學生看不見摸不著的事物，比較抽象。學生對電流充滿了好奇，但是又不知如何下手，不知道如何了解它。因此，筆者將學生日常生活中常見的水流與電流進行比較，讓學生根據水流的屬性推測電流的屬性。筆者給學生舉了水流的1個例子：在理想的水渠交叉點上，在單位時間內，流入的總的水量＝流出的總的水量。學生根據筆者的描述，推測出電流的屬性：在電路的某個連接處，流入的電流總和就等于流出的電流總和，并用實驗進行驗證。通過這種方式，學生就對電流有了一定的了解。由于電流和水流有一定的相似之處，因此學生理解起來比較容易。

通過利用比較類推法進行教學，學生對于比較抽象的物理知識理解起來會更加容易，也會減少他們掌握知識所消耗的時間。因此，面對比較抽象的物理知識，教師要積極利用這種方法進行教學。

結 語

物理實驗是學生學習物理知識的基礎。在實驗中，學生可以對物理有更加直觀的體驗，可以更直接地獲得各種能力，有助于發展他們的物理核心素養。因此，教師在平時的教學中，要積極向學生滲透各種實驗方法，在實驗中培養他們的探究能力，促進他們不斷發展。