初中物理實驗中培養學生科學精神的策略分析

仵亞鋒

（慶城縣白馬初級中學,甘肅 慶陽 745110）

初中八年級開設物理課，而物理是一門以實驗為基礎的自然科學，所以大量物理知識的學習、物理規律的發現都是建立在實驗基礎上的。物理課的教學中有大量的實驗，包括演示實驗和學生分組實驗，還有學生的一些課外實驗，這些實驗占教學比重很大，學生正處于求知欲最旺盛的階段，對實驗非常感興趣，所以物理教學中做好實驗非常重要。而學生作為課堂的主體，他們對于實驗現象的觀察、記錄和實驗結論的得出是最直接的。但學生正處于成長階段，對于這些實驗現象和實驗結論并不能完全做到客觀正確，所以需要教師的正確指導。因此筆者認為在物理實驗中對學生科學精神的培養就非常重要。下面筆者以八九年級物理教材中的一些物理實驗教學為例，談談初中物理實驗教學中培養學生科學精神的策略。

一、什么是科學精神

那么科學精神是什么呢？由江西高校出版社出版，葉福云編著的圖書《科學精神是什么》中指出科學精神是反映科學發展內在要求并體現在科學工作者身上的一種精神狀態。它是現實的，見之于人們的行為之中；又是模糊的，很難用術語準確界定。而筆者非常贊同作者的觀點，所以科學精神是一種精神狀態，對于學生來說就是要培養他們學習、研究、探索科學知識的情感態度、理性思考能力和創新精神。而六大學生核心素養之一的“文化基礎”中的“科學精神”也指出，科學精神主要是學生在學習、理解、運用科學知識和技能等方面形成的價值標準、思維方式和行為表現，具體包括理性思維、批判質疑、勇于探究等基本要點。因此科學精神是學生探求科學知識最基本的素養之一，而物理作為以實驗為基礎的自然科學，就必須要把培養學生的科學精神放在首位。

二、如何培養學生在物理實驗中的科學精神

（一）培養學生對物理實驗的興趣

愛因斯坦說過：“熱愛是最好的老師。”這句話對任何行業都是適用的，如果對一件事情沒有興趣，被別人逼著去做的話，怎么能做好呢？所以教師要培養學生對物理實驗的興趣。因為中學生正處于成長階段，對知識的渴求是無止境的，他們對物理和化學等自然科學本來就是很感興趣的，所以教師在學生感興趣的基礎上稍加培養即可。

比如在八年級上冊物理課本中《聲現象》一章教學中關于音調的變化學習中，可以讓學生在課外做一個小實驗：找七個相同的玻璃杯放一排，從左到右在七個杯子里倒水，水量依次增多，然后用筷子分別敲擊這七個杯子就可以聽到不同的音調了。如果是對音樂感興趣的同學就可以很容易聽出音調是由高到低依次排列，適當調整杯子里的水量，就可以簡單地演奏樂曲了。通過這個簡單的小實驗，學生會覺得物理和生活很接近，而且物理實驗是很有趣的，物理知識可以應用到生活中去，增加了他們學習物理的興趣，更增加了他們動手做物理實驗的興趣。還有八年級下冊物理課本中《物體的浮沉條件及應用》這一節中有個“鹽水浮雞蛋”的實驗，此實驗可操作性很強，每個學生回家后都可以自己做。教師可以提前布置這個小任務，在上課時讓同學們互相變流，最終可能有些同學做成功了，有些同學沒有做成功。教師在課堂上再演示一遍，學生們會發現在將生雞蛋放入水中之后，雞蛋會沉到水底，而在水中逐漸加入鹽并攪拌，慢慢地雞蛋會懸浮起來，這個現象很有趣。而經過教師的引導和分析，學生會得出結論：是因為隨著鹽水密度的增大，鹽水對雞蛋的浮力也在增大，當鹽水的密度大于雞蛋的密度時，雞蛋就會漂浮起來。這個實驗不僅有趣而且讓學生的知識得到了拓展，因此會增強他們在今后學習中的動手實驗能力，從而對學習物理課更感興趣。

由此可見，培養學生對物理實驗的興趣有時可以從一個很小很簡單的實驗入手，讓學生感覺到在求知的路上要注重細節，注重細節會有更多的發現和有趣的現象。

（二）培養學生在實驗中的探索與創新能力

筆者覺得要培養學生在實驗中的探索與創新能力，就必須讓學生重視實驗。在課堂演示實驗中一般以教師為主題，學生作為旁觀者沒有直接參與，這點不利于學生探索與創新能力的培養。如果將演示實驗改變為學生自行參與的探索性實驗，讓學生充分地參與進去，發揮其主體作用，就有利于學生在實驗中探索與創新。

比如驗證電流磁效應的實驗，讓學生自己親手做，他們會發現通電導線離小磁針的遠近不同，小磁針的偏轉角度也不同，通過改變電流方向和電流的強弱都會發現小磁針偏轉不一樣。學生根據這些現象就會思考：通電導線產生的磁場大小與哪些因素有關？其實這點已經超出了本實驗的研究范圍，但是學生能提出這個問題就說明他們探索能力很強。

還有前面提到過的“鹽水浮雞蛋”的實驗中，實驗要求使用新鮮的雞蛋做實驗，但是每個同學家里的雞蛋并不一定都是新鮮的，所以把雞蛋放入清水中時雞蛋會出現不同的沉浮狀態，有的橫著沉底，有的斜著沉底，還有的會豎著沉底。學生這時可能不明白這是什么原因，教師可以適當提示是因為雞蛋的新鮮程度不同，這時就會有一部分同學想到生物課上學過的是因為雞蛋中氣室是隨著時間慢慢增大到一定程度的，所以新鮮的雞蛋中氣室很小，幾乎沒有，隨著存放時間延長氣室也在逐漸增大。因此橫著沉底的雞蛋是很新鮮的雞蛋，豎著沉底的雞蛋就不新鮮了。這個實驗中又因為食鹽在水中的溶解度有限，可能會出現已經放入了很多食鹽，通過攪拌直至溶液飽和雞蛋還沒有上浮的情況，那么學生自己通過更進一步地探索會發現，如果用熱水做這個實驗會很容易成功，因為熱水能溶解更多的鹽，讓鹽水的密度更大。如果學生能夠研究透徹這個問題，那么他會很有成就感，這個實驗充分鍛煉了學生的探索能力，同時也有一定的創新性。

（三）培養學生理性思考的科學精神

培養學生理性思考的科學精神，就是要讓學生敢于質疑，合理地質疑。要得出相對正確的結論，需要以大量的客觀事實為依據，需要大量的實踐檢驗，實踐是檢驗真理的唯一標準。科學崇尚理性，堅持科學思考。對學生而言，培養學生的理性精神主要體現為培養學生的邏輯思維能力。科學探究離不開嚴密的邏輯思維。對于許多物理實驗中實驗結論的得出都是在演示實驗或分組實驗之后，在教師的指導下總結出來的。但是初中物理中研究的范圍小，有些實驗現象已經不能用初中物理知識解釋了，所以就會出現學生對一些物理實驗現象的質疑。

比如在學習“摩擦力”這節之后的練習題中有道題目：把一個杯子握在手中，增大手對杯子的握力，摩擦力會發生什么變化？這時候學生會得出兩個結論，第一種觀點認為摩擦力增大了，因為手握杯子的力增大了，相當于增大了壓力，因而摩擦力變大了。第二種觀點認為摩擦力沒有變，因為根據二力平衡分析，豎直方向上存在兩個力，一個向下的重力，一個向上的摩擦力，重力沒有變，所以摩擦力也不變。此時有堅持第一種觀點的同學會質疑，明明增大了握杯子的力，摩擦力應該增大的，但重力和向上的摩擦力確實是一對平衡力，好像出現矛盾了。學生的質疑是正確合理的，因為初中物理在摩擦力這節里只講了影響滑動摩擦力的兩個因素，一個是壓力大小，一個是接觸面的粗糙程度。而這里手握杯子產生的是靜摩擦力，不是滑動摩擦力，靜摩擦力的大小與壓力無關，把這點給學生解釋清楚學生就能明白了。這里應該表揚質疑的同學，因為他們考慮問題比較全面，讓他們在以后的學生中繼續保持這個合理的質疑，就能培養學生理性思考的科學精神。

（四）引導學生形成自主探究

物理學習是一個較艱難的學習過程，若教師能夠通過物理實驗教學讓學生產生物理學習自主性實現學生自主探究，那么就更加有利于學生科學精神的培養。學生主觀能動性被激發，能夠通過物理實驗對物理學習產生興趣，主動投身于物理學習之中去，能夠運用自身知識解決物理問題，這樣就可以實現學生物理思維和能力提升。從目前各個地區初中物理教學來看，學校會因為教學進度、教學資源的限制，先在課堂上傳授理論知識，然后把四五節課的實驗內容積攢到一起，然后再帶領學生統一進入實驗室進行實驗操作。但是由于知識遺忘、實驗進程過快等因素，學生根本無法通過一節課四五個實驗的教學方式有效吸收物理實驗知識，而且由于操作設備較少的原因，會使得部分學生根本無法參與到實驗環節之中來。針對以上情況，教師可以在物理實驗教學之中先合理安排時間和教學進度，讓學生實驗課不用進行得那么緊湊，在實驗之前也可以加入一些自主探究環節，除正常實驗內容以外，教師可以先提出一些自主探究問題，讓學生們帶著問題進行實驗。例如，學生在學習歐姆定律或一些理論性比較強的知識時，可以先由教師講解理論部分，學生在充分了解理論內容之后，可以讓其自主創設一些有關于這一理論的實驗。教師在這一過程中扮演的角色應該是引導者和點撥者，通過引導讓學生們有一個大體設計方向，在學生設計遇到瓶頸時作出點撥，拓寬學生研究思維，最終自主創設實驗的成功完成能夠帶給學生極大成就感和滿足感，以此提升學生自主探究積極性，也能進一步開拓學生實驗思維。由此可見，初中物理實驗教學應該重視學生自主探究過程，并給學生充分空間發揮想象，才能夠使學生具有物理學習自主能力，為后續科學精神養成奠定了堅實基礎。

（五）鼓勵實驗聯系生活

物理這一科目是一個比較抽象的學科，所以學生在學習過程中難免會遇到一些困難，但其實物理學習與生活之間的聯系是所有學科之中最緊密的。為了將學習難度進一步降低，實現學生良好學習，教師可以在實驗教學中更多結合生活實際并創設出一些較有趣的實驗活動，使實驗氛圍活躍起來，就可以進一步激發學生物理實驗興趣以及科學精神的培養。但教師在實驗教學時一定要注意要將實驗內容和生活實際做到充分緊密連接，不要讓學生有過于牽強之感，否則會影響教學效果、影響物理學習。在初中物理實驗中聲、光、電三部分與生活實際聯系最緊密，教師可以以此為切入口將實驗與實際相結合。例如，在進行“聲音的傳播”這一課學習時，實驗重點是進行關于聲音傳播條件的研究學習，教師可以通過用格尺在桌面一端進行敲擊，讓一名學生把耳朵貼在桌面另一端，看看學生能不能聽到敲擊聲的方式；還可以使用將收音機放在一個玻璃罩內，然后緩緩將玻璃罩內空氣抽出來再放進去，讓學生們聽一聽收音機聲音變化這種方式，根據這兩個實驗得出的結論，讓學生們對于聲音傳播需要哪些條件展開討論，然后再根據傳播條件讓學生展開關于生活中聲音傳播的自主實驗設計，類似這樣的將課程內容與實際生活聯系在一起的趣味性實驗教學能夠進一步加強實驗教學效果，也能夠使學生產生更深層次的思考。在未來物理學習中學生也能夠順延實驗聯系生活的學習思路，在生活中也能發現更多物理現象。隨著時間的推移，學生會減少對于物理學習恐懼感而逐漸愛上學習物理，對物理實驗學習興趣度提升，才能使學生擁有更加強大的科學精神。

（六）引導學生養成良好科學態度

學生科學精神的形成離不開嚴謹、認真科學態度的養成，在物理實驗教學過程之中，教師應該將科學態度培養作為重要教學目標。但是良好科學態度的養成絕對不是短時間內可以實現的，因此，教師不僅僅只需要在日常物理實驗教學中重視學生科學態度，還要建立一個長期、完善且具有實效的培養體系，并將它融入日常教學之中。為實現這一養成目標，教師在實驗選擇時可以選擇一些代表性強、研究意義大的實驗，在實驗進行過程之中讓學生對于每一個實驗步驟都做出思考，并研究出這樣操作涉及的物理知識，在實驗中要求每一個學生實驗操作都必須規范，不能夠出現跳步驟、簡化實驗過程等情況出現，且要求學生對實驗數據進行詳細記錄。例如，在進行“液體內部壓強影響因素”這一實驗時，金屬盒子浸入水中并出現不同程度的上下浮動時，U 型管內部液面會隨著金屬盒浸入水中深淺程度而產生高度差；若金屬盒浸入深淺不變，只改變金屬盒的方向，發現U型管內也會相應出現高度差；若是直接將清水替換為鹽水，U 型管內依然會出現液面高度差。在進行此實驗時，教師可以讓學生充分改變實驗條件，做出對比試驗，完整記錄數據后結合實驗結果和自身物理知識，思考是什么因素導致了U型管內壓強發生改變，這樣完整實驗過程能夠充分發揮學生獨立思考能力和動手實踐能力，且能夠培養學生良好科學態度。一方面，教師應該將學生科學態度培養作為一個長期教學目標。另一方面，教師應該根據這一目標落實好有效教學方法，最終實現教學目標讓學生形成嚴謹、認真的科學精神。

因此，要在物理實驗中培養學生的科學精神，就要讓學生對物理實驗感興趣，在實驗中培養他們的探索與創新能力以及在實驗中培養學生理性思考的科學精神。這些能力可能學生一開始并不一定都具備，教師們要慢慢地在實驗教學中培養，由量變引起質變，最終使學生具備在物理實驗中的科學精神。