初中物理實驗教學中科學思維探析

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【摘要】科學思維是影響教學活動的后續(xù)推進的第一要素，在初中物理實驗教學環(huán)節(jié)，客觀實驗現(xiàn)象與抽象理論知識相互配合，共同構(gòu)成了學生認知物理知識的基本框架。要進一步開發(fā)物理教學的育人價值，教師必須做好科學思維的培養(yǎng)，使學生形成推導、質(zhì)疑、總結(jié)等素養(yǎng)。本文對初中物理實驗教學中如何培養(yǎng)學生的科學思維進行探析。

【關(guān)鍵詞】科學思維；初中物理；實驗教學；培養(yǎng)策略

結(jié)合現(xiàn)階段的教學活動來看，科學思維的培養(yǎng)必須遵循以下三大原則：注重教學活動的緊密邏輯，實現(xiàn)歸納和演繹的統(tǒng)一；注重辯證分析方法和綜合分析方法的應用；注重邏輯與歷史的一致，確保理論與實踐高度協(xié)調(diào)。在物理實驗教學活動中，科學思維表現(xiàn)為求知、求真、求異等素養(yǎng)，借由多元實驗計劃培養(yǎng)學生的科學思維，才能使物理教學活動發(fā)揮出更大的作用。

一、設(shè)計實驗方案，培養(yǎng)科學探究思維

要使學生在初中物理實驗教學活動中形成出色的科學思維，教師必須對教學方法進行調(diào)整。強調(diào)實驗教學活動的自主性、開放性、科學性，為學生提供探究、積累、創(chuàng)造的機會，才能進一步開發(fā)學生的物理科學思維。從物理教學的基本要求來看，在實驗教學活動中，學生所采取的實驗方案、實驗內(nèi)容與教師的實驗計劃完全一致，學生的獨立意識、自由思想無法表現(xiàn)出來，其嚴重缺乏獨立探究的良好意識。在后續(xù)的教學活動中，也無法形成自主探究、深入探究的科學思維。教師應該在物理實驗教學活動中引入“甩手掌柜”思想，要求學生對自己負責，獨立設(shè)計實驗方案，以此來培養(yǎng)學生的科學探究思維，使學生在探究、反思的過程中學習物理知識。以蘇科版初中物理八年級上冊《聲音的特征》的教學為例，圍繞教材內(nèi)容，學生了解到聲音能夠在不同的介質(zhì)中傳播、聲音具有穿透力、聲音通過振動產(chǎn)生等知識。教師可要求學生設(shè)計實驗，證明有關(guān)觀點，培養(yǎng)學生的科學探究思維。在這一過程中，學生首先對聲音的特點進行選擇，然后確定實驗方案與實驗器材，在開展實驗的同時記錄實驗結(jié)果，思考實驗結(jié)論是否成立。以“聲音能夠在不同的介質(zhì)中傳播”的證明為例，學生利用塑料軟管、注射器進行證明：在日常生活中，聲音通過空氣進行傳播；但在用注射器抽光塑料軟管內(nèi)的空氣之后，在塑料管的另一端說話，測試學生還是能夠聽到聲音，證明聲音能夠在固體中進行傳播。圍繞聲音的不同特質(zhì)，學生確定了不同的實驗方案，得出了相應的實驗成果。鼓勵學生獨立探究，培養(yǎng)其科學探究思維，在幫助學生形成物理素養(yǎng)的同時，更能夠深入挖掘?qū)W生的科學意識。

二、開展實驗活動，培養(yǎng)科學操作思維

部分物理實驗所涉及到的實驗材料與實驗現(xiàn)象比較復雜，在教學指導活動中，學生需要學習多種實驗知識，實驗流程繁瑣。故此，為了保障正常的教學進度，部分教師選擇將實驗剔除，借由語言敘述描述實驗現(xiàn)象。在這種情況下，學生無法觀察到客觀的實驗現(xiàn)象，對于教師所給出的真理依舊“存疑”。要培養(yǎng)學生的科學思維，必須強調(diào)物理實驗教學的真實性特點，在教學活動中引導學生開展實驗，才能為學生科學思維的萌發(fā)創(chuàng)造條件。對于一些較為復雜、繁瑣的實驗，教師更應該對其進行保留，鍛煉學生的實驗操作能力，使其形成科學思維。以蘇科版初中物理八年級上冊《透鏡》的教學為例，教師可要求學生利用凸透鏡、凹透鏡和平面鏡分別進行實驗，根據(jù)不同的實驗結(jié)果分析透鏡的特點。學生對實驗方案進行設(shè)計，并對實驗細節(jié)進行規(guī)劃：為探究三種透鏡的特點，應該保持光源、光的入射角度、光到透鏡的距離等要素完全一致，避免因人為操作而產(chǎn)生的誤差問題。對于實驗現(xiàn)象，可在透鏡的后方、前方分別放置黑色卡紙，觀察光的變化。實驗發(fā)現(xiàn)，平面鏡的前方卡紙上出現(xiàn)了光柱，證明平面鏡反射光；凸透鏡后形成了小光點，證明凸透鏡匯聚了光；在凹透鏡后，卡紙上出現(xiàn)了較大的光圈，凹透鏡發(fā)散光的特點被記錄下來。在實驗的過程中，為了保障實驗結(jié)果的精準、科學，學生對實驗操作過程進行控制，然后得出實驗結(jié)論。對實驗誤差、實驗現(xiàn)象等要素進行強調(diào)，幫助學生確定實驗內(nèi)容，能夠使學生獲得更為豐富的實操經(jīng)驗，進而逐步培養(yǎng)自身的科學思維。

三、精解實驗流程，培養(yǎng)科學互動思維

科學思維來源于教材與教學活動。在培養(yǎng)學生科學思維的過程中，教師既要為學生預留獨立思考的空間，又要幫助學生構(gòu)建良好的互動關(guān)系，借助個人靈感、團體協(xié)作的相互配合，激發(fā)學生的科學思維。在初中物理實驗過程中，學生的實驗方案不同、得出的實驗結(jié)果不同，最終得出的實驗結(jié)論也不盡相同。當教師引導學生圍繞有關(guān)實驗開展互動時，學生的實驗經(jīng)驗互相交流，將轉(zhuǎn)化為新的學習靈感。在實驗教學環(huán)節(jié)，可對實驗流程進行精細講解，要求學生以小組為單位，分別給出實驗方案，確定實驗細節(jié)。以蘇科版初中物理八年級下冊《氣體的壓強》的教學為例，在設(shè)計實驗的過程中，學生可能會產(chǎn)生意見上的分歧：部分學生認為，氣體是不存在壓強的，因為氣體的質(zhì)量、密度極低，所產(chǎn)生的壓強可以忽略不計。部分學生則根據(jù)實驗提出反對意見：準備打氣筒與氣球，當不斷對打氣筒打氣時，氣球不斷碰撞，最后炸裂，因為氣球的內(nèi)部壓強大于外部壓強，氣體的壓強撐破了氣球。學生則認為，排氣管受到了力產(chǎn)生氣體，是這種“力”撐破了氣球。學生持有不同的意見，對實驗流程進行重新規(guī)劃，根據(jù)“氣體的壓強”這一話題提出新的實驗方案。在互動的過程中，部分學生的觀點是錯誤的，其將壓強、力等概念混淆起來，導致給出了錯誤的結(jié)論。但作為學生的引導者，教師應避免直接給出結(jié)論，而是要引導學生在爭論、證明的過程中主動反思錯誤。借由互動，學生的觀點互相碰撞，學生在推敲個人觀點的同時檢驗他人的意見，科學思維正在逐步提升。

四、反思實驗成果，培養(yǎng)科學歸納思維

物理實驗不應該僅在某一單元的教學活動中發(fā)揮作用，在實驗教學環(huán)節(jié)，學生所積累的經(jīng)驗、操作都應該成為未來的物理學習靈感。發(fā)揮物理實驗“承上啟下”的作用，才能進一步開發(fā)物理實驗的教學管理價值。在嘗試借助物理實驗培養(yǎng)學生的科學思維的過程中，教師必須帶領(lǐng)學生及時回顧以往的實驗流程，積累實驗經(jīng)驗，完成科學思維的培養(yǎng)任務。以蘇科版初中物理八年級上冊《光的直線傳播》的教學為例，直線傳播是光的基本特質(zhì)，但對于“直線”這一概念，學生可能會產(chǎn)生疑問，認為光存在曲線傳播現(xiàn)象，教師可嘗試利用平面鏡開展實驗教學活動，引導學生設(shè)計實驗方案。結(jié)合《光的色彩、顏色》板塊的有關(guān)實驗，學生會對實驗現(xiàn)象、物理知識進行講解：當光被透鏡分散之后，分散出來的各色光依舊呈直線狀態(tài)，可以說，光是沿直線傳播的；部分學生則認為，是透鏡改變了光的傳播狀態(tài)，與光相互作用的材料不同，光的入射角度也不同。結(jié)合推理，學生配合平面鏡、凸透鏡等材料開展物理實驗。在實驗的過程中，對光的入射方向、反射方向、光穿過鏡面之后的方向進行測量、記錄，研究發(fā)現(xiàn)，光只存在被匯聚、被發(fā)散的基本特點，在鏡面處于同一平面的情況下，光確實是沿直線進行傳播的。當物理實驗活動進入瓶頸時，教師可結(jié)合以往的實驗經(jīng)驗幫助學生分析相關(guān)知識，鼓勵學生歸納實驗結(jié)論，在落實教學工作的同時，學生的科學思維將隨著實驗經(jīng)驗同步增長。

五、歸納實驗結(jié)果，培養(yǎng)科學類比思維

物理板塊的教學知識存在著一定的相似性，培養(yǎng)學生的科學類比思維，使學生學會舉一反三，能夠加快學生吸收物理知識的速度，提高實驗教學活動的科學性。在培養(yǎng)學生科學思維的過程中，教師應對物理實驗的相似性特點投入足夠的關(guān)注，借由多個實驗驗明同一主題，提高學生的物理學習興趣。以蘇科版初中物理八年級下冊《力、彈力》的教學為例，學生認為，彈力是物體在彈起時所受到的力，在下落的過程中，物體本身具有的力已經(jīng)傳導給了大地，由此，物體本身是不具有力的，彈力來源于接觸面。在實驗教學活動中，學生的實驗目的以“證明彈力不存在”為目標。教師可結(jié)合不同的材料引導學生進行實驗，在實驗中推導科學結(jié)論：準備體積完全相等的鐵球與橡膠球，在同樣的高度使其自由落地，實驗結(jié)果表明，鐵球并不會有彈起的現(xiàn)象，但橡膠球能夠反復做彈跳運動。結(jié)合材質(zhì)、受力等因素，學生提出：物體是會受到彈力的，物體的材質(zhì)是導致其受到彈力的重要因素，材質(zhì)不同，彈力大小不同，物體也就存在彈起與不彈起之間的區(qū)別。結(jié)合這一實驗結(jié)論，學生開始嘗試設(shè)計新的實驗方案：物體的彈力是存在差異的，但對于不同材質(zhì)的物體，其彈力是否僅受到自身材質(zhì)的影響？接觸面的彈性、接觸時的瞬間作用力，這些因素會不會對彈力的最終現(xiàn)象產(chǎn)生影響？在提出實驗方案的同時，教師為學生準備鐵球、橡膠球、木板、彈力網(wǎng)等材料，引導學生控制實驗中的變量，結(jié)合自己的理論發(fā)起進一步的實驗探究活動。借由循序漸進的實驗活動，學生在新的實驗結(jié)果中獲得靈感，然后為科學思維的發(fā)展創(chuàng)造條件。總之，科學思維包含歸納、實操、分析、求知等多種重要素質(zhì)，培養(yǎng)學生的科學思維，對于學生的順利發(fā)展、教學活動的順利落實有著不可忽視的重要意義。教師可對實驗教學活動進行優(yōu)化，借由自主設(shè)計、小組合作、歸納反思、實驗精解等渠道重新規(guī)劃教學活動，開發(fā)學生的智力與能力，使其在犯錯、改正、嘗試、積累的過程中獲得物理學習經(jīng)驗，為科學思維的發(fā)展提供助力。

【參考文獻】

[1]范雯菲.基于學科素養(yǎng)的初中物理實驗教學策略淺析[J].考試周刊，2021（08）：125-126.

[2]張炳發(fā).初中物理教學中如何培養(yǎng)學生的科學思維[J].文理導航（中旬），2020（07）：49-50.

作者:王曉靜 單位:常州外國語學校