◎代曉峰

物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的策略

◎代曉峰

物理是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的科學(xué)，實(shí)驗(yàn)教學(xué)既是對(duì)前人科學(xué)研究的驗(yàn)證，也是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的重要平臺(tái)。在實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生可以通過(guò)對(duì)物理現(xiàn)象的觀察、對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的采集，然后通過(guò)對(duì)現(xiàn)象的分析、對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理以及實(shí)驗(yàn)誤差的分析，歸納、抽象、概括、總結(jié)出實(shí)驗(yàn)結(jié)果。在實(shí)驗(yàn)事實(shí)的基礎(chǔ)上，得到自身從未認(rèn)識(shí)到的規(guī)律，這同樣是科學(xué)研究的一種創(chuàng)新。因此，我們物理教師要更新實(shí)驗(yàn)教學(xué)思路，通過(guò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。在本文中，筆者就把自己的一些做法與同行分享。

物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)；學(xué)生；科學(xué)素養(yǎng)；培養(yǎng)策略

一、引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會(huì)觀察、敢于質(zhì)疑

觀察是實(shí)驗(yàn)的第一步，也是創(chuàng)新的前提。沒(méi)有對(duì)客觀事物的認(rèn)識(shí)是談不上創(chuàng)新的。我們?cè)趯?shí)驗(yàn)教學(xué)中首先應(yīng)該使學(xué)生知道：所謂觀察就是要有目的地辨明實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的主要特征，注意發(fā)現(xiàn)產(chǎn)生該現(xiàn)象的條件；其次，通過(guò)分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象產(chǎn)生的原因，探索事物發(fā)展規(guī)律。

在教學(xué)中，應(yīng)該讓學(xué)生知道，觀察是科學(xué)方法中提取大量事實(shí)的第一步，也是我們要進(jìn)行任何創(chuàng)造和超越的第一步，是最基本的科學(xué)素養(yǎng)。我們所需要的不僅僅是觀察到的現(xiàn)象，更重要的是觀察這個(gè)活動(dòng)本身，引導(dǎo)學(xué)生討論觀察的方法、觀察時(shí)注意的問(wèn)題。

在講解光的衍射時(shí)，一開(kāi)始用單色光照射大孔，在光屏上看到一個(gè)圓形的亮斑。逐漸減小孔的直徑，亮斑逐漸增大。但孔非常小時(shí)，屏幕上出現(xiàn)了明暗相間的圓環(huán)?？梢蕴崾究吹讲煌默F(xiàn)象是由不同的原因引起的，但是具體到哪些原因，應(yīng)該由學(xué)生通過(guò)多次實(shí)驗(yàn)去探究，而不是教師在黑板上把各種條件羅列出來(lái)，再提供給學(xué)生實(shí)驗(yàn)。那樣做實(shí)際限制了學(xué)生的思維，是不利于學(xué)生形成創(chuàng)新思維的。在引導(dǎo)學(xué)生仔細(xì)觀察上述現(xiàn)象的基礎(chǔ)上，然后分析每一種現(xiàn)象產(chǎn)生的條件，通過(guò)分析、歸納、概括出產(chǎn)生衍射的條件是：當(dāng)孔或縫的大小與入射光的波長(zhǎng)差不多，或者比入射光的波長(zhǎng)小得多時(shí)，才能觀察到明顯的衍射現(xiàn)象。

在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師還應(yīng)該把質(zhì)疑、解疑作為實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程的重要組成部分。鼓勵(lì)學(xué)生大膽提出問(wèn)題，并敢于質(zhì)疑，完善課本中實(shí)驗(yàn)的原理與實(shí)驗(yàn)過(guò)程，并尋找減小實(shí)驗(yàn)誤差的方法和途徑。同時(shí)，教師對(duì)學(xué)生的獨(dú)特見(jiàn)解應(yīng)予以重視，鼓勵(lì)大家共同分析探討其獨(dú)到之處。這樣，通過(guò)不斷的訓(xùn)練，逐步培養(yǎng)學(xué)生敢于質(zhì)疑、勇于開(kāi)拓創(chuàng)新的精神。

二、貼近生活，師生共同改進(jìn)實(shí)驗(yàn)

在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師要經(jīng)常補(bǔ)充和更新實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，使實(shí)驗(yàn)常新，使實(shí)驗(yàn)向貼近生活、貼近新科技方面發(fā)展，拉近物理實(shí)驗(yàn)和現(xiàn)代生活的距離。教師和學(xué)生可以共同研究，選用生活中常見(jiàn)的材料做實(shí)驗(yàn)，使實(shí)驗(yàn)富有親切感、新奇感、熟知感。例如，在講解聲波的干涉時(shí)，可以在大操場(chǎng)的兩邊各放一個(gè)喇叭，然后播放歌曲。讓學(xué)生繞著操場(chǎng)走一圈，會(huì)發(fā)現(xiàn)有的地方聲音強(qiáng)、有的地方聲音弱。在此基礎(chǔ)上，引導(dǎo)學(xué)生分析得出：這是由于聲波的干涉引起的。

對(duì)于那些由于儀器體積小、可見(jiàn)范圍小、可供觀察的現(xiàn)象有限或由于實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象過(guò)快、過(guò)慢、過(guò)微，學(xué)生難以觀察清楚的實(shí)驗(yàn)，教師可以采用高新技術(shù)和現(xiàn)代教學(xué)手段相結(jié)合進(jìn)行改造。例如，演示雙縫干涉實(shí)驗(yàn)時(shí)，過(guò)去教師先調(diào)好儀器，學(xué)生分組或輪流觀看，花時(shí)間多。有了多媒體技術(shù)，只需在講臺(tái)上把儀器調(diào)好，把視頻實(shí)物顯示器變焦鏡頭對(duì)準(zhǔn)雙縫干涉儀的目鏡調(diào)焦，就能在大屏幕上看到清晰的干涉條紋，既節(jié)省時(shí)間，清晰度高。

教師還可以將演示實(shí)驗(yàn)改為分組實(shí)驗(yàn)，便于學(xué)生觀察。例如，在講解探究感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件時(shí)，可以將實(shí)驗(yàn)儀器分發(fā)給每個(gè)小組，在小組實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，引導(dǎo)學(xué)生歸納出：當(dāng)通過(guò)閉合電路的磁通量發(fā)生變化時(shí)，閉合電路中就有感應(yīng)電流產(chǎn)生。

三、理解經(jīng)典實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思想，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的嘗試

在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，對(duì)于那些載入史冊(cè)的經(jīng)典實(shí)驗(yàn)，我們要盡量再現(xiàn)其精巧的設(shè)計(jì)、獨(dú)到的方法、深刻的分析。引導(dǎo)學(xué)生追溯物理學(xué)家思考、研究的源頭，從中汲取實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思想的營(yíng)養(yǎng)。

例如，伽利略對(duì)自由落體運(yùn)動(dòng)的研究，為什么選用斜面？看似信手拈來(lái)，其實(shí)獨(dú)具匠心，以此達(dá)到“沖淡重力、延長(zhǎng)時(shí)間”的目的，從而克服了當(dāng)時(shí)測(cè)量工具精度不高的局限。又如卡文迪許利用扭秤裝置，第一次測(cè)得了引力常量的值。為此，我們啟發(fā)學(xué)生領(lǐng)悟其中兩處最為精彩的設(shè)計(jì)：一是利用T形架將力轉(zhuǎn)換為力矩，使微小力的測(cè)量成為可能；二是利用反射光路增大偏角，有效地提高了測(cè)量的精度。

為了滿足學(xué)有余力學(xué)生的要求，應(yīng)拓寬學(xué)生的實(shí)驗(yàn)空間，為他們個(gè)性發(fā)展提供條件。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，我們要開(kāi)拓學(xué)生思維空間，引導(dǎo)學(xué)生從多角度探索和解決問(wèn)題。增加設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維、激發(fā)創(chuàng)新能力的有效途徑。對(duì)于教材中演示實(shí)驗(yàn)和分組實(shí)驗(yàn)，我們也要突出實(shí)驗(yàn)思想上的探索性，盡量再現(xiàn)實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)過(guò)程，多讓學(xué)生想想：為什么要這樣做，換種方法行不行？以此來(lái)啟發(fā)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維，讓學(xué)生領(lǐng)悟科學(xué)研究的方法，有利于創(chuàng)新精神的培養(yǎng)和創(chuàng)新能力的提高。

例如，在講解探究動(dòng)能定理的實(shí)驗(yàn)時(shí)，教師要引導(dǎo)學(xué)生利用實(shí)驗(yàn)室提供的器材，讓不同的小組選擇不同的器材，設(shè)計(jì)不同的實(shí)驗(yàn)步驟進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，然后交流、共享。在測(cè)定自由落體加速度加速度的實(shí)驗(yàn)中，教師要鼓勵(lì)學(xué)生設(shè)計(jì)不同的實(shí)驗(yàn)，選擇相應(yīng)的器材進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。這都是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)、創(chuàng)新精神的良好契機(jī)。

總之，科學(xué)素養(yǎng)的培養(yǎng)要滲透到物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的每一個(gè)環(huán)節(jié)。教師要引領(lǐng)學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)，不斷提高科學(xué)素養(yǎng)?？茖W(xué)素養(yǎng)作為新課程改革的主要亮點(diǎn)，教師要不斷地探索科學(xué)素養(yǎng)培養(yǎng)的有效途徑和方法。

(作者單位：山西省長(zhǎng)治市第十三中學(xué)校046000)

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1992-7711(2016)11-0126