初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中科學(xué)思維探析

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【摘要】科學(xué)思維是影響教學(xué)活動(dòng)的后續(xù)推進(jìn)的第一要素，在初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)，客觀實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象與抽象理論知識(shí)相互配合，共同構(gòu)成了學(xué)生認(rèn)知物理知識(shí)的基本框架。要進(jìn)一步開(kāi)發(fā)物理教學(xué)的育人價(jià)值，教師必須做好科學(xué)思維的培養(yǎng)，使學(xué)生形成推導(dǎo)、質(zhì)疑、總結(jié)等素養(yǎng)。本文對(duì)初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中如何培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維進(jìn)行探析。

【關(guān)鍵詞】科學(xué)思維；初中物理；實(shí)驗(yàn)教學(xué)；培養(yǎng)策略

結(jié)合現(xiàn)階段的教學(xué)活動(dòng)來(lái)看，科學(xué)思維的培養(yǎng)必須遵循以下三大原則：注重教學(xué)活動(dòng)的緊密邏輯，實(shí)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(yīng)用；注重邏輯與歷史的一致，確保理論與實(shí)踐高度協(xié)調(diào)。在物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動(dòng)中，科學(xué)思維表現(xiàn)為求知、求真、求異等素養(yǎng)，借由多元實(shí)驗(yàn)計(jì)劃培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維，才能使物理教學(xué)活動(dòng)發(fā)揮出更大的作用。

一、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，培養(yǎng)科學(xué)探究思維

要使學(xué)生在初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動(dòng)中形成出色的科學(xué)思維，教師必須對(duì)教學(xué)方法進(jìn)行調(diào)整。強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動(dòng)的自主性、開(kāi)放性、科學(xué)性，為學(xué)生提供探究、積累、創(chuàng)造的機(jī)會(huì)，才能進(jìn)一步開(kāi)發(fā)學(xué)生的物理科學(xué)思維。從物理教學(xué)的基本要求來(lái)看，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動(dòng)中，學(xué)生所采取的實(shí)驗(yàn)方案、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與教師的實(shí)驗(yàn)計(jì)劃完全一致，學(xué)生的獨(dú)立意識(shí)、自由思想無(wú)法表現(xiàn)出來(lái)，其嚴(yán)重缺乏獨(dú)立探究的良好意識(shí)。在后續(xù)的教學(xué)活動(dòng)中，也無(wú)法形成自主探究、深入探究的科學(xué)思維。教師應(yīng)該在物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動(dòng)中引入“甩手掌柜”思想，要求學(xué)生對(duì)自己負(fù)責(zé)，獨(dú)立設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，以此來(lái)培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究思維，使學(xué)生在探究、反思的過(guò)程中學(xué)習(xí)物理知識(shí)。以蘇科版初中物理八年級(jí)上冊(cè)《聲音的特征》的教學(xué)為例，圍繞教材內(nèi)容，學(xué)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(guò)振動(dòng)產(chǎn)生等知識(shí)。教師可要求學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，證明有關(guān)觀點(diǎn)，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究思維。在這一過(guò)程中，學(xué)生首先對(duì)聲音的特點(diǎn)進(jìn)行選擇，然后確定實(shí)驗(yàn)方案與實(shí)驗(yàn)器材，在開(kāi)展實(shí)驗(yàn)的同時(shí)記錄實(shí)驗(yàn)結(jié)果，思考實(shí)驗(yàn)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(xué)生利用塑料軟管、注射器進(jìn)行證明：在日常生活中，聲音通過(guò)空氣進(jìn)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(shuō)話，測(cè)試學(xué)生還是能夠聽(tīng)到聲音，證明聲音能夠在固體中進(jìn)行傳播。圍繞聲音的不同特質(zhì)，學(xué)生確定了不同的實(shí)驗(yàn)方案，得出了相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)成果。鼓勵(lì)學(xué)生獨(dú)立探究，培養(yǎng)其科學(xué)探究思維，在幫助學(xué)生形成物理素養(yǎng)的同時(shí)，更能夠深入挖掘?qū)W生的科學(xué)意識(shí)。

二、開(kāi)展實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，培養(yǎng)科學(xué)操作思維

部分物理實(shí)驗(yàn)所涉及到的實(shí)驗(yàn)材料與實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象比較復(fù)雜，在教學(xué)指導(dǎo)活動(dòng)中，學(xué)生需要學(xué)習(xí)多種實(shí)驗(yàn)知識(shí)，實(shí)驗(yàn)流程繁瑣。故此，為了保障正常的教學(xué)進(jìn)度，部分教師選擇將實(shí)驗(yàn)剔除，借由語(yǔ)言敘述描述實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。在這種情況下，學(xué)生無(wú)法觀察到客觀的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，對(duì)于教師所給出的真理依舊“存疑”。要培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維，必須強(qiáng)調(diào)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的真實(shí)性特點(diǎn)，在教學(xué)活動(dòng)中引導(dǎo)學(xué)生開(kāi)展實(shí)驗(yàn)，才能為學(xué)生科學(xué)思維的萌發(fā)創(chuàng)造條件。對(duì)于一些較為復(fù)雜、繁瑣的實(shí)驗(yàn)，教師更應(yīng)該對(duì)其進(jìn)行保留，鍛煉學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作能力，使其形成科學(xué)思維。以蘇科版初中物理八年級(jí)上冊(cè)《透鏡》的教學(xué)為例，教師可要求學(xué)生利用凸透鏡、凹透鏡和平面鏡分別進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，根據(jù)不同的實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析透鏡的特點(diǎn)。學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行設(shè)計(jì)，并對(duì)實(shí)驗(yàn)細(xì)節(jié)進(jìn)行規(guī)劃：為探究三種透鏡的特點(diǎn)，應(yīng)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(wèn)題。對(duì)于實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)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(diǎn)，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(diǎn)被記錄下來(lái)。在實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中，為了保障實(shí)驗(yàn)結(jié)果的精準(zhǔn)、科學(xué)，學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程進(jìn)行控制，然后得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論。對(duì)實(shí)驗(yàn)誤差、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象等要素進(jìn)行強(qiáng)調(diào)，幫助學(xué)生確定實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，能夠使學(xué)生獲得更為豐富的實(shí)操經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)而逐步培養(yǎng)自身的科學(xué)思維。

三、精解實(shí)驗(yàn)流程，培養(yǎng)科學(xué)互動(dòng)思維

科學(xué)思維來(lái)源于教材與教學(xué)活動(dòng)。在培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維的過(guò)程中，教師既要為學(xué)生預(yù)留獨(dú)立思考的空間，又要幫助學(xué)生構(gòu)建良好的互動(dòng)關(guān)系，借助個(gè)人靈感、團(tuán)體協(xié)作的相互配合，激發(fā)學(xué)生的科學(xué)思維。在初中物理實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，學(xué)生的實(shí)驗(yàn)方案不同、得出的實(shí)驗(yàn)結(jié)果不同，最終得出的實(shí)驗(yàn)結(jié)論也不盡相同。當(dāng)教師引導(dǎo)學(xué)生圍繞有關(guān)實(shí)驗(yàn)開(kāi)展互動(dòng)時(shí)，學(xué)生的實(shí)驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)互相交流，將轉(zhuǎn)化為新的學(xué)習(xí)靈感。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)，可對(duì)實(shí)驗(yàn)流程進(jìn)行精細(xì)講解，要求學(xué)生以小組為單位，分別給出實(shí)驗(yàn)方案，確定實(shí)驗(yàn)細(xì)節(jié)。以蘇科版初中物理八年級(jí)下冊(cè)《氣體的壓強(qiáng)》的教學(xué)為例，在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中，學(xué)生可能會(huì)產(chǎn)生意見(jiàn)上的分歧：部分學(xué)生認(rèn)為，氣體是不存在壓強(qiáng)的，因?yàn)闅怏w的質(zhì)量、密度極低，所產(chǎn)生的壓強(qiáng)可以忽略不計(jì)。部分學(xué)生則根據(jù)實(shí)驗(yàn)提出反對(duì)意見(jiàn)：準(zhǔn)備打氣筒與氣球，當(dāng)不斷對(duì)打氣筒打氣時(shí)，氣球不斷碰撞，最后炸裂，因?yàn)闅馇虻膬?nèi)部壓強(qiáng)大于外部壓強(qiáng)，氣體的壓強(qiáng)撐破了氣球。學(xué)生則認(rèn)為，排氣管受到了力產(chǎn)生氣體，是這種“力”撐破了氣球。學(xué)生持有不同的意見(jiàn)，對(duì)實(shí)驗(yàn)流程進(jìn)行重新規(guī)劃，根據(jù)“氣體的壓強(qiáng)”這一話題提出新的實(shí)驗(yàn)方案。在互動(dòng)的過(guò)程中，部分學(xué)生的觀點(diǎn)是錯(cuò)誤的，其將壓強(qiáng)、力等概念混淆起來(lái)，導(dǎo)致給出了錯(cuò)誤的結(jié)論。但作為學(xué)生的引導(dǎo)者，教師應(yīng)避免直接給出結(jié)論，而是要引導(dǎo)學(xué)生在爭(zhēng)論、證明的過(guò)程中主動(dòng)反思錯(cuò)誤。借由互動(dòng)，學(xué)生的觀點(diǎn)互相碰撞，學(xué)生在推敲個(gè)人觀點(diǎn)的同時(shí)檢驗(yàn)他人的意見(jiàn)，科學(xué)思維正在逐步提升。

四、反思實(shí)驗(yàn)成果，培養(yǎng)科學(xué)歸納思維

物理實(shí)驗(yàn)不應(yīng)該僅在某一單元的教學(xué)活動(dòng)中發(fā)揮作用，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)，學(xué)生所積累的經(jīng)驗(yàn)、操作都應(yīng)該成為未來(lái)的物理學(xué)習(xí)靈感。發(fā)揮物理實(shí)驗(yàn)“承上啟下”的作用，才能進(jìn)一步開(kāi)發(fā)物理實(shí)驗(yàn)的教學(xué)管理價(jià)值。在嘗試借助物理實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維的過(guò)程中，教師必須帶領(lǐng)學(xué)生及時(shí)回顧以往的實(shí)驗(yàn)流程，積累實(shí)驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)，完成科學(xué)思維的培養(yǎng)任務(wù)。以蘇科版初中物理八年級(jí)上冊(cè)《光的直線傳播》的教學(xué)為例，直線傳播是光的基本特質(zhì)，但對(duì)于“直線”這一概念，學(xué)生可能會(huì)產(chǎn)生疑問(wèn)，認(rèn)為光存在曲線傳播現(xiàn)象，教師可嘗試?yán)闷矫骁R開(kāi)展實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動(dòng)，引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案。結(jié)合《光的色彩、顏色》板塊的有關(guān)實(shí)驗(yàn)，學(xué)生會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、物理知識(shí)進(jìn)行講解：當(dāng)光被透鏡分散之后，分散出來(lái)的各色光依舊呈直線狀態(tài)，可以說(shuō)，光是沿直線傳播的；部分學(xué)生則認(rèn)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(xué)生配合平面鏡、凸透鏡等材料開(kāi)展物理實(shí)驗(yàn)。在實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中，對(duì)光的入射方向、反射方向、光穿過(guò)鏡面之后的方向進(jìn)行測(cè)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(diǎn)，在鏡面處于同一平面的情況下，光確實(shí)是沿直線進(jìn)行傳播的。當(dāng)物理實(shí)驗(yàn)活動(dòng)進(jìn)入瓶頸時(shí)，教師可結(jié)合以往的實(shí)驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)幫助學(xué)生分析相關(guān)知識(shí)，鼓勵(lì)學(xué)生歸納實(shí)驗(yàn)結(jié)論，在落實(shí)教學(xué)工作的同時(shí)，學(xué)生的科學(xué)思維將隨著實(shí)驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)同步增長(zhǎng)。

五、歸納實(shí)驗(yàn)結(jié)果，培養(yǎng)科學(xué)類(lèi)比思維

物理板塊的教學(xué)知識(shí)存在著一定的相似性，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)類(lèi)比思維，使學(xué)生學(xué)會(huì)舉一反三，能夠加快學(xué)生吸收物理知識(shí)的速度，提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動(dòng)的科學(xué)性。在培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維的過(guò)程中，教師應(yīng)對(duì)物理實(shí)驗(yàn)的相似性特點(diǎn)投入足夠的關(guān)注，借由多個(gè)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)明同一主題，提高學(xué)生的物理學(xué)習(xí)興趣。以蘇科版初中物理八年級(jí)下冊(cè)《力、彈力》的教學(xué)為例，學(xué)生認(rèn)為，彈力是物體在彈起時(shí)所受到的力，在下落的過(guò)程中，物體本身具有的力已經(jīng)傳導(dǎo)給了大地，由此，物體本身是不具有力的，彈力來(lái)源于接觸面。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動(dòng)中，學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊浴白C明彈力不存在”為目標(biāo)。教師可結(jié)合不同的材料引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，在實(shí)驗(yàn)中推導(dǎo)科學(xué)結(jié)論：準(zhǔn)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(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，鐵球并不會(huì)有彈起的現(xiàn)象，但橡膠球能夠反復(fù)做彈跳運(yùn)動(dòng)。結(jié)合材質(zhì)、受力等因素，學(xué)生提出：物體是會(huì)受到彈力的，物體的材質(zhì)是導(dǎo)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(shí)驗(yàn)結(jié)論，學(xué)生開(kāi)始嘗試設(shè)計(jì)新的實(shí)驗(yàn)方案：物體的彈力是存在差異的，但對(duì)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(shí)的瞬間作用力，這些因素會(huì)不會(huì)對(duì)彈力的最終現(xiàn)象產(chǎn)生影響？在提出實(shí)驗(yàn)方案的同時(shí)，教師為學(xué)生準(zhǔn)備鐵球、橡膠球、木板、彈力網(wǎng)等材料，引導(dǎo)學(xué)生控制實(shí)驗(yàn)中的變量，結(jié)合自己的理論發(fā)起進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)。借由循序漸進(jìn)的實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，學(xué)生在新的實(shí)驗(yàn)結(jié)果中獲得靈感，然后為科學(xué)思維的發(fā)展創(chuàng)造條件?？傊?，科學(xué)思維包含歸納、實(shí)操、分析、求知等多種重要素質(zhì)，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維，對(duì)于學(xué)生的順利發(fā)展、教學(xué)活動(dòng)的順利落實(shí)有著不可忽視的重要意義。教師可對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動(dòng)進(jìn)行優(yōu)化，借由自主設(shè)計(jì)、小組合作、歸納反思、實(shí)驗(yàn)精解等渠道重新規(guī)劃教學(xué)活動(dòng)，開(kāi)發(fā)學(xué)生的智力與能力，使其在犯錯(cuò)、改正、嘗試、積累的過(guò)程中獲得物理學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)，為科學(xué)思維的發(fā)展提供助力。

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作者:王曉靜 單位:常州外國(guó)語(yǔ)學(xué)校