試析如何在物理實驗中鼓勵學生大膽質疑

◆彭翠紅

(咸陽師范學院附屬中學)

學科核心素養指凸顯學科本質、具有獨特重要育人價值的素養。物理核心素養主要由“物理觀念”“科學思維”“科學探究”“科學態度與責任”等四個方面的要素構成。科學思維主要包括模型建構、科學推理、科學論證、質疑創新等。科學態度與責任表現之一是學生具有學習和研究物理的好奇心與求知欲，能主動與他人合作，實事求是，不迷信權威，能基于證據和推理發表自己的見解；基于此作為一線教育工作者要鼓勵學生不迷信權威，大膽質疑。我們在設計和開展教學時要以物理核心素養為導向，將物理觀念、科學思維、實驗探究、科學態度與責任等要求，至始至終貫穿在教學活動之中，使物理教學過程成為學生核心素養的形成過程。

例1.在學習分子間的作用力時，有一個較經典的實驗，將兩個鉛塊的底面削平、削干凈，然后緊緊地壓在一起，兩鉛塊就會結合起來，甚至下面吊一個鉤碼，都不能把它們拉開，如圖1所示，這個實驗說明了分子間存在相互作用的引力。

學生質疑會不會是大氣壓的作用把它們壓在了一起？

學生質疑很有道理，這樣設計實驗不排除大氣壓的作用，引導學生討論改進，如果能設法排除大氣壓的影響，不就能說明問題了。

經過充分討論，提出改進措施，如果把兩個已經粘在一起下面掛有鉤碼的鉛塊放進真空罩內，如果鉛塊還不分開就證明是由于分子間的作用力。

例2.在探究二力平衡條件時，同學們猜想：“相互平衡的兩個力大小相等、方向相反且作用在同一直線上”用到的器材有：小卡片、細線、兩個固定的定滑輪。在驗證兩個平衡力方向是否相反時，大多數參考資料出示的方法是，如圖2所示，把卡片向下拉，時兩個力的方向相同，松手后卡片會回到原來位置，從而說明，相互平衡的兩個力方向是相反的。

學生質疑，二力平衡受多個因素影響，研究平衡力是否方向相反，應該控制兩個力大小相同且在同一條直線上，上述實驗，顯然沒在同一直線上，即沒有控制變量。

討論改進實驗，使卡片兩端的線通過一側滑輪沿同一直線，發現卡片迅速朝一邊運動無法平衡。這樣控制了兩個力大小相同且在同一條直線上，科學的證明了相互平衡的兩個力方向相反。

例3.為了探究力能否使玻璃瓶發生形變，甲同學把圓柱形玻璃瓶裝滿水，然后用帶有細玻璃管的橡膠塞塞緊瓶口，組裝好的實驗裝置如圖3所示，細玻璃管上有刻度便于觀察細玻璃管內水面的變化。甲同學用力擠壓玻璃瓶壁，發現細玻璃管內水面上升了，于是得出結論：力可以使玻璃瓶發生形變。乙同學卻認為，可能由于手擠壓玻璃瓶時，瓶內水的溫度升高所致，因此不能說明力使玻璃瓶發生形變。

引導學生討論如何只利用上述器材，設計實驗證明力使玻璃瓶發生形變。

經過討論，排除力這一要素只改變溫度，讓乙同學輕輕摸住玻璃瓶外壁，過一段時間，如果觀察到水面保持不動，則乙同學的猜想是錯誤的。如果細玻璃管內水面上升，同學的猜想是正確的。

同學們進一步改進實驗，把裝置放在冷水中完成此實驗，或者給玻璃瓶外面包裹毛巾，再用力擠壓觀察細玻璃管內水面的變化，從而證明力使可以玻璃瓶發生形變。

不迷信權威、大膽質疑是學生科學態度與責任的表現，科學態度與責任屬于科學思維，科學思維是物理核心素養之一。教學中鼓勵學生大膽質疑、實事求是，提升學生的核心素養，從傳統的以知識為本的物理教學，轉變為培育核心素養為主的物理教育。