高中物理實驗中的科學觀念引導方式探索

郭 燕

(江蘇省南通第一中學 226000)

在高中物理課程標準之中，非常清晰地指出了本學科對于學生的核心素養(yǎng)要求，其中包含有基本物理觀念，以及與之相關的科學思維、探究及情感態(tài)度內容，學生需要在據(jù)此形成科學的探索意識，在實驗中進行充分的觀察和思考，猜想與假設，并形成合理化探究方案，借助有效的方法對信息進行分析和處理等.然而僅就目前情況來看，高中物理實驗教學的情況并不能令人滿意，如果想要讓學生更具科學觀念，教師一定要有條不紊地推動實驗教學改革，采取知識遷移、過程調整及目標優(yōu)化等手段，確保實驗教學效果與學生科學觀念相結合，使學生得到更大的收獲.

一、在知識遷移中發(fā)現(xiàn)物理科學內涵

物理科學內涵有區(qū)別于其他學科的獨特之處，更加強調物理相關概念與規(guī)律等在思維之中的總結與提煉.對于物理實驗教學來說，過程中所包含的內容很廣，如教師前期的講解和演示，學生的實驗計劃及動手操作等，在整個過程中，學生將逐步產生獨立的結論，并在充分理解與消化后成為自身物理觀念的一部分.應該說，這是一個典型的知識遷移過程，教師所要做的是幫助學生更有效地完成知識遷移，并保證物理科學內涵的有機融入.現(xiàn)以打點計時器對速度進行測量的實驗說明此問題，這個實驗難度并不大，但對于學生核心素養(yǎng)的培養(yǎng)至為關鍵.在實驗開始之前，教師可以和學生共同梳理初中時期已經接觸過的磁場知識，再向學生說明不同類型打點計數(shù)器的用法.要求學生明確當利用電磁式打點計時器過程中，需要將打點計時器同交流電源相接，使電流方向對磁場方向造成影響，達到振片帶動振針振動的效果，紙上打點的預期目標將得以實現(xiàn).同時，教師應當讓學生領會打點計時器在實驗研究中的重要意義.當學生完成這個相對簡單的實驗之后，會對打點計時器所涉及的原理及其具體使用方法有所體會，這可以給后續(xù)借助打點計時器對物體加速度進行測量等實驗奠定堅實.總的說來，教師對學生的實驗進行基于知識遷移的引導，可以讓學生對這部分知識點更有效而深入的吸收，使之迅速消化，成為知識體系之中一部分.

二、在過程調整后養(yǎng)成科學思維方法

其次，教師還應當和學生一道進行實驗過程的調整，也就是實地探究實驗的演變過程，使學生產生更加科學的思維方法.物理學科核心素養(yǎng)之中，科學思維應當處在首位，其在物理實驗教學時，重要性也相當突出.我們普遍認為：科學思維是基于物理專業(yè)視角，對客觀事物進行深入探索的思維，它更容易讓事物的本質屬性以及發(fā)展規(guī)律呈現(xiàn)在研究者面前，這是一種以經驗和事實為基礎的理想化思維，可以讓分析、研究、綜合推理以及邏輯論證等形式內化為自身的一種認知方式，最終可以達到提出創(chuàng)造性見解的效果.在高中物理教材中，涉及到了牛頓第一定律實驗，這種類型的實驗對于學生在實驗過程調整后養(yǎng)成科學思維方法極具代表性.比如教師首先對伽利略所做的探索過程進行說明，指出伽利略利用觀察和探究的形式做出推斷，“如果不存在摩擦阻力的話，那么小球將持續(xù)運動下去”，這樣的推斷同古希臘哲學家亞里士多德的觀點相互矛盾.接下來，使學生對原有的結論提出質疑，養(yǎng)成其勤學善思的科學思維.最后要求學生進入到實驗狀態(tài)，根據(jù)教材中的提示設計并完成斜面實驗，在實驗演變過程中得到最終的結論：物體如果進行運動，無需借助力加以維持.整個實驗指導及演變過程中，學生的科學思維方法將逐步深入，最終形成積極探究和實驗創(chuàng)新的良好心理習慣.

三、在目標優(yōu)化下關注科學探究形式

高中生科學觀念的形成，不但需要自身思維的調整，而且還要有科學探究形式與之相配合，從而真正改變學生實驗學習方式，將其主體地位突顯出來.對于高中物理教師來講，一定要接受這一理念，并從目標優(yōu)化的角度出發(fā)，使學生在探究中自覺訓練科學觀念.比如以實驗方式探索加速度同力和質量的關系，屬于高中生要做的重要探究性實驗.對于這個實驗，教材中僅指出了基本目標，但卻沒能對實驗儀器如何使用、實驗過程如何操作等具體目標付之闕如，要求學生以自主探究的方式得到.在進行到這一實驗時，教師應當對本次實驗的目標向學生講解清楚，給學生的自主實驗設計過程奠定基礎.這樣學生便可以基于“在物體質量出現(xiàn)改變的時候，加速度會怎樣變化”的疑問，對實驗進行具體設計.而實驗時如何對物體加速度加以測量屬于重難點內容，在教師的提示下，學生可以借助打點計數(shù)器、小車、砝碼盤、紙帶一類工具，完成物體加速度測量的目標，并按照要求繪制形成小車加速度同質量之間關系的曲線.當曲線繪制完成之后，將更清晰地看到關系圖像的特點，而依然無法直觀看到a同m之間的關系.這時教師依然要發(fā)揮出目標引導功能，和學生一同對圖像性質加以分析，讓學生借助數(shù)學思維猜想的辦法，弄清楚a同1/m之間的內在關聯(lián)，并形成與之相對應的圖像，從而得到結論：加速度a同質量m之間屬于反比關系.實驗過程中，目標變得更加清晰，遵循了科學探究的原則，分步驟地引導學生參與，使學生感受變量控制方法、圖像繪制方法等，學生的觀察能力、思維能力、分析能力、協(xié)作交流能力得到同步鍛煉，科學觀念更是得到了有效提升.

在高中物理教學過程中，實驗教學的意義不言自明，對于學生核心素養(yǎng)培養(yǎng)尤其是科學觀念形成起著決定性作用.在實驗時，學生關注科學探究.而考慮到如今的物理實驗教學現(xiàn)實情況，教師需要對此類課程采取更為關切的態(tài)度，發(fā)揮出自身主導功能，引領學生主動參與到課堂中來，以更積極的態(tài)度與教師共同推動知識遷移、過程調整及目標優(yōu)化等工作，促進課堂的深化改革.