在物理实验教学中培养学生的科学探究素养

张建明

摘 要：科学探究是物理学科核心素养的一个方面，科学探究既是学生的学习目标，又是重要的教学方式，在物理实验中培养学生的探究能力既符合科学发展的规律，也符合物理学科的特点，是培养学生探究能力的一条重要途径。本文从演示实验，学生实验，设计性实验，课外实验等四个方面对探究能力的培养进行探讨。

关键词：科学探究素养 物理实验 教学过程 培养

《中国学生发展核心素养》指出：学生发展核心素养主要指学生应具备的，能够适应终身发展和社会发展需要的必备品格和关键能力。物理学科核心素养主要由“物理概念”“科学思维”“科学探究”“科学态度与责任”四个方面构成。科学探究是物理课程的重要内容，是学生的学习目标，又是重要的教学方式之一，它将学习重心从过分强调知识的传承和积累向知识的探究过程转化，从学生被动接受知识向主动获取知识转化，通过经历科学探究过程，学习物理知识与技能、体验科学探究的乐趣、培养的科学探究能力、实事求是的科学态度和敢于创新的探索精神。

物理学是一门以实验为基础的学科，在实验中不断探究总结，又是推动其发展的一个重要手段。物理实验是物理教学的重要内容，在培养学生的科学思维、探究能力、科学态度和科学精神方面具有特殊的地位。纵观物理学史，物理学的任何一项伟大的发明和发现，都是一个对未知世界不断探究的过程。所以在物理实验中培养学生的探究能力既符合科学发展的规律，也符合物理学科的特点。是培养学生科学探究素养的一条重要途径。

一、在演示实验教学中培养学生的科学探究素养

演示实验贯穿于物理教学中，为概念的提出、规律的得出、模型的建立提供了感性认识和探索工具，在演示实验教学中，教师可通过创设科学探究的教学情景，引导学生运用理论思维分析、指导、处理演示实验提出问题、设计实验、提出假设、分析实验故障原因、探索新知识，从而培养学生的科学探究素养。在演示实验的过程中，教师要避免直接把结论灌输给学生，而是要给学生提供分析问题所需的物理情境、物理过程、观察实验现象等，使他们获得“亲自得出研究结论”的探究机会，在实施探究行为的过程中发展能力。

例如在“影响动能大小的因素”演示实验的设计中： 先引导学生通过演示及类比伽利略著名的“比萨斜塔实验”得到两个结论：同一个钢球，原来的位置越高，滚到斜面下端时速度越大；质量不同的钢球，原来的位置相同，滚到斜面下端时的速度相同。再在演示主要内容时回顾做功的两个必要因素，引导学生观察每次实验时木块被推离原位的远近，得出“木块被推得越远，钢球做功越多”的结论。最后结合能的有关规律：“一个物体能够做的功越多，表示这个物体的能量越大”，便于得到动能大小与物体质量、运动速度的关系。这样设计后，既可以消除学生对实验中运用的两个结论的疑窦，使学生养成科学地分析物理现象的良好习惯，又可以培养学生有条理地分析、解释物理现象的能力，洞察物理现象中内含的物理本质的观察思考能力和严谨而又合乎认知特点及逻辑的表达能力。

二、在分组实验中培养学生运用理论思维指导科学探究的素养

传统学生分组实验教学中，强调学生熟记实验过程，模仿实验操作的教学模式，而缺乏在实验中进行理论思维的教学，结果学生常死记硬背实验原理、实验步骤，实验应变能力差。在学生实验教学中，教师应引导学生运用理论思维把握实验的各个环节，从理性上深刻理解实验，培养学生运用理论思维指导物理实验的能力。

如在“用天平和量筒测量盐水密度”实验中，对于两种做法：①先称烧杯和盐水的总质量m1，倒出一部分盐水入量筒中测出体积V，再称烧杯中剩下的盐水和烧杯的总质量m2，得出盐水的质量m=m1-m2；②先称空烧杯的质量m1，再称倒入盐水后盐水和烧杯的总质量m2，得出盐水的质量m= m2 - m1，然后将盐水倒入量筒中测出体积V。组织学生进行讨论，分析后得出这两种方法在理论上都是可以的，但在第二种方法中，在将杯中盐水倒入量筒测体积时，由于烧杯底和壁还沾有盐水，使测得的体积小于烧杯中原有盐水的体积，会造成较大的误差。经过理论思维的分析，认识到两种做法的区别，从而逐步培养学生运用理论思维指导科学探究的能力。

三、利用设计性实验培养学生的科学探究素养

在抓好演示实验和分组实验的同时，要努力开拓实验教学的新构想，探索设计性实验教学的新路子。设计物理实验不仅需要灵活、综合地运用所学的物理以及相关学科的知识和技能，还需要学生：查阅资料，设计实验原理和实验方法；根据实验要求，正确选择实验仪器；设计独特的实验构思；独立进行实验操作。设计性实验可分为以下三类：一是测量某一物理量的实验；二是探讨研究和应用的实验；三是研究测量方法的实验。因而利用设计性实验能有效地培养学生解决物理问题的能力和探索能力，对学生进行科学方法教育，形成科学素养。

四、在课外小制作实验中培养学生的科学探究素养

课外实验要求把课内学习的知识和日常生活的实际相联系，需要学生在课外自己设计，自己寻找仪器，自己动手实验或自己制作作品。课外实验从设计到最后实施，整个过程都为学生探究能力的培养提供了广阔的空间。

如在“水火箭的制作”过程中，学生不仅要掌握水火箭的飞行原理，而且要设计水火箭的外型，以便于水火箭达到最佳的飞行效果。整个过程都是学生利用已有知识对未知世界探索的过程，是培养学生探究素养的好途径。

总之，在物理实验教学中培养学生的科学探究素养，方式方法多种多样，但目的是一样的，就是通过实验教学提高学生解决实际问题的能力。因此，我们在实验教学过程中一定要为学生创造一种灵活、有助于科学探究的学习环境，为学生提供充足的科学探究时间、空间和学习资源，给学生每一个科学探究的机会，使学生得到全面的发展。

参考文献

[1]《中国学生发展核心素养》正式發布 [EB/OL]http：//www.sohu.com/a/114389183_100928. 2016-9-14

[2]中华人民共和国教育部. 普通高中物理课程标准（实验）[S].北京：人民教育出版社，2003endprint