初中物理實(shí)驗(yàn)中科學(xué)探究能力的培養(yǎng)

仲冬云

摘要：教師在平時(shí)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，有意識地培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識，通過發(fā)散思維的訓(xùn)練，優(yōu)化思維品質(zhì)，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行批判性思維可以促使其在活動(dòng)中能獨(dú)立分析、明辨是非，從而激發(fā)學(xué)生蘊(yùn)含的無限創(chuàng)造力。

關(guān)鍵詞：提出問題的能力；發(fā)散思維能力；質(zhì)疑能力；創(chuàng)新能力

中圖分類號：G633.7文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1992-7711（2020）06-0122

現(xiàn)代教育強(qiáng)調(diào)發(fā)展學(xué)生核心素養(yǎng)，要求學(xué)生具備適應(yīng)社會(huì)發(fā)展的品格和能力。因而物理教學(xué)應(yīng)重在培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力及創(chuàng)新意識。著名物理學(xué)家楊振寧曾對中美兩國中學(xué)生進(jìn)行一番比較：中國學(xué)生學(xué)習(xí)非常刻苦，理論基礎(chǔ)知識既豐富又扎實(shí)，并且很能善于考試，但普遍存在不善于發(fā)現(xiàn)問題、動(dòng)手能力差等缺點(diǎn)。學(xué)生科學(xué)探究能力的培養(yǎng)不是靠教師單純的講解，而是學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中逐步養(yǎng)成和發(fā)展的。下面，筆者結(jié)合自己的教學(xué)實(shí)踐，闡述如何讓學(xué)生的科學(xué)探究能力在物理教學(xué)中得到真正的培養(yǎng)和發(fā)展。

一、創(chuàng)設(shè)問題情境，培養(yǎng)學(xué)生提出問題的能力

愛因斯坦曾說過：“提出一個(gè)問題，往往比解決一個(gè)問題更重要。”因?yàn)榻鉀Q問題也許只是數(shù)學(xué)上的或?qū)嶒?yàn)的一個(gè)技能，而提出新的問題，新的可能性，則需要有創(chuàng)造性的想象力。物理教師要努力培養(yǎng)學(xué)生的提問能力，一個(gè)平庸的教師只會(huì)向?qū)W生傳達(dá)真理，而一個(gè)優(yōu)秀的教師會(huì)教會(huì)學(xué)生發(fā)現(xiàn)真理的方法。

問題情境是指教師有意識地創(chuàng)設(shè)各種情境，使學(xué)生質(zhì)疑問難。實(shí)驗(yàn)教學(xué)為學(xué)生創(chuàng)設(shè)了豐富的問題情境，激發(fā)學(xué)生去觀察和思考。

在學(xué)習(xí)“空氣的力量”這節(jié)課時(shí)，教師利用生活中的器材，精心設(shè)計(jì)物理實(shí)驗(yàn)（如圖所示），圖1可以輕松把水倒出，而圖2中堵住茶壺蓋上的小孔后水卻倒不出來。通過這個(gè)小實(shí)驗(yàn)，學(xué)生可能會(huì)發(fā)現(xiàn)很多問題：水為什么倒不出來？為什么要設(shè)計(jì)這樣一個(gè)小孔？茶壺蓋上的小孔有什么用處？這樣激發(fā)了學(xué)生的興趣，增加物理的神秘感，從而啟發(fā)了學(xué)生活躍的思維。

二、強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，訓(xùn)練學(xué)生發(fā)散思維能力

發(fā)散思維的訓(xùn)練，使思維打破常規(guī)，提高知識的深廣度與靈活度，優(yōu)化思維品質(zhì)。為了培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)散思維能力，必須抓好物理探究實(shí)驗(yàn)教學(xué)，重視智力開發(fā)，克服發(fā)散思維的思想障礙。我們探討“如何測量液體的密度的方法”，以更好地培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)散思維能力。

我們通常用的方法是：利用天平、量筒、待測液體、燒杯。

①用天平測出燒杯和液體的總質(zhì)量m1；②將一部分液體倒入量筒中，讀出量筒中液體體積V；③用天平測出燒杯和剩余液體的質(zhì)量m2；④液體密度表達(dá)式ρ=（m1-m2）/V

我們還可以給學(xué)生提供這樣兩種方法。

其一，利用浮力：彈簧測力計(jì)、燒杯、水、待測液體、石塊。

①用彈簧測力計(jì)測出石塊重力G；②將石塊掛在彈簧測力計(jì)下浸沒水中記下示數(shù)F1；③將石塊掛在彈簧測力計(jì)下浸沒待測液體中記下示數(shù)F2；④液體密度表達(dá)式ρ=（G-F2）ρ水/（G-F1）

其二，利用壓強(qiáng)：U型管壓強(qiáng)計(jì)、燒杯、水、待測液體、刻度尺。

①將盛有水的U形壓強(qiáng)計(jì)的金屬盒放入某液體h1深處；

②壓強(qiáng)計(jì)兩管中液面高度差為h2；

③該液體密度為ρ=ρ水h2/h1。

三、拓展實(shí)驗(yàn)寬度，培養(yǎng)學(xué)生質(zhì)疑能力

《中國學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)》提出：學(xué)生的科學(xué)精神包括理性思維、批判質(zhì)疑和勇于探究。批判性思維可以促使學(xué)生在活動(dòng)中能獨(dú)立分析，能引導(dǎo)學(xué)生明辨是非，尋求真理。物理實(shí)驗(yàn)思維的批判性表現(xiàn)為：敢于質(zhì)疑實(shí)驗(yàn)結(jié)果或有關(guān)結(jié)論的錯(cuò)誤，敢于對實(shí)驗(yàn)過程或方法做出評價(jià)。

我們通過“牛頓第一定律”感受批判性思維：亞里士多德認(rèn)為“不受力而能夠一直運(yùn)動(dòng)的物體是不存在的”。伽利略根據(jù)自己的觀察和思考對這種觀點(diǎn)提出質(zhì)疑，讓學(xué)生知道科學(xué)家們的理論并不都是對的，都在不斷地修正。人類對事物的認(rèn)識，也會(huì)受到時(shí)代的局限，如果沒有批判性質(zhì)疑，社會(huì)將停步不前。

在探究“阿基米德原理”的實(shí)驗(yàn)中：教材選取了如圖4方案進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究。有的小組學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中向教師提出質(zhì)疑：這個(gè)實(shí)驗(yàn)的步驟如果調(diào)整一下，既不會(huì)影響測量結(jié)果，還會(huì)讓實(shí)驗(yàn)簡單一些，不用重復(fù)操作一些步驟了，學(xué)生說把步驟中的a-b-c-d改為b-a-c-d，這樣更合理。其實(shí)教學(xué)中我們也曾經(jīng)探討這個(gè)小組學(xué)生的質(zhì)疑，但是這個(gè)小組學(xué)生不迷信教材，敢從實(shí)踐中尋找真理。作為教師，我們應(yīng)該感到欣慰，而對于學(xué)生本身，也是一次非常成功的探究，這又何嘗不是一種收獲。

四、優(yōu)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力

初中學(xué)生在實(shí)驗(yàn)操作中基本都是按照教材規(guī)定好的實(shí)驗(yàn)步驟進(jìn)行，學(xué)生實(shí)驗(yàn)只是依葫蘆畫瓢，根本不能領(lǐng)會(huì)實(shí)驗(yàn)原理和思想，這在很大程度上影響了學(xué)生創(chuàng)新能力的發(fā)展，也違背了我們讓學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究的初衷。這就要求教師在平時(shí)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，有意識地培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識，將創(chuàng)意和方案轉(zhuǎn)化為有形物品或?qū)σ延形锲愤M(jìn)行改進(jìn)與優(yōu)化，從而激發(fā)學(xué)生蘊(yùn)含的無限創(chuàng)造力。

在學(xué)習(xí)“探究杠桿的平衡條件”一節(jié)時(shí)，教材使用如圖5甲的直杠桿進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。但是這種設(shè)計(jì)往往讓學(xué)生混淆力臂的概念，“力臂是支點(diǎn)到力的作用線的距離”，還是“力臂是支點(diǎn)到力的作用點(diǎn)的距離”？

我們將實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了優(yōu)化：如圖5乙從直杠桿過渡到彎杠桿，是本節(jié)設(shè)計(jì)的亮點(diǎn)。通過改進(jìn)學(xué)生很快正確地理解了力臂概念，能比較容易地、直觀地讓學(xué)生得出杠桿的平衡條件。

物理實(shí)驗(yàn)使學(xué)生的科學(xué)探究能力得到真正的培養(yǎng)和發(fā)展，教師應(yīng)該充分利用物理實(shí)驗(yàn)的教學(xué)功能，在教學(xué)中積極引導(dǎo)學(xué)生以實(shí)現(xiàn)能力的提升。

（作者單位：山東省鄒城市第八中學(xué)273500）