培养实验探究能力 发展物理核心素养

吴 泊

(江苏省常熟市海虞中学，江苏常熟 215519)

引 言

实验探究是学生学习物理的一种非常重要的方法，物理学上的每一个概念或者定律都是在实验的基础上产生的。因此，实验对学生学习物理来说极其重要。通过实验，学生可以发现真理所在；同时，实验也可以帮助学生掌握基本技能，树立科学的精神品质，提高他们的动手能力以及观察能力[1]。因此，教师应该积极培养学生实验探究的能力。

一、控制变量法，发现影响因素

在初中物理实验中，最常用的方法就是控制变量法。在物理实验过程中，常常有多个变量影响某一个物理量的现象。如果不对这些影响变量进行控制，往往会影响实验效果，达不到实验的目的。因此，教师需要对其他影响因素进行控制，只允许其中一个因素改变，从而探究这个因素与物理量之间的关系。在初中的许多实验中，都需要用这个方法进行实验。所以，教师要积极培养学生使用这种方法进行实验探究的能力。

例如，笔者在教学苏科版初中物理八年级上册第二章“物态变化”的时候，就引导学生运用控制变量法进行实验。在探究“影响蒸发快慢的因素”这个问题时，学生知道影响因素一共有3个，分别是液体的温度、表面积和液体表面的空气流动速度。为了探究蒸发快慢与温度的关系，就必须保证其他两个影响因素不变。因此，笔者分别拿来了1盏酒精灯、1瓶酒精、2个相同的盘子等实验器具；并在两个相同的盘子中分别倒入同样多的酒精，然后将其中1个盘子放在燃烧的酒精灯上进行加热，另外1个盘子放在常温的空气中。2分钟之后，学生发现加热的盘子里的酒精所剩无几，而另一个盘子的酒精还有很多。之后，笔者让学生思考蒸发快慢与液体温度的关系，并进行总结。学生通过讨论，得出最终结论。在其他条件都相等的情况下，蒸发快慢与液体温度有关系：液体温度越高则蒸发得越快，否则蒸发得越慢。学生通过控制变量法进行实验，然后得出正确结论。

二、等效替代法，简化复杂问题

在物理实验过程中，往往会出现比较复杂的物理环境，影响学生做实验的积极性，不利于学生的学习。面对这种情况，教师可以引导学生利用等效替代法进行实验。即在保证实验效果不变的情况下，把复杂的物理过程转化成简单的、易于操作的物理过程研究实验[2]。这样可以将复杂的问题简单化，激发学生的学习热情，从而有更大的动力进行之后的实验，为最后的实验结果奠定良好的基础。

例如，笔者在教学苏科版初中物理九年级上册第十四章“欧姆定律”的时候，就引导学生用等效替代法简化问题。在一个实验中，需要串联两个电阻，分别是3Ω和5Ω，这样实验起来比较麻烦。那么笔者询问学生有没有简单的方法解决这个问题，将这2个电阻用1个电阻来表示。学生认真思考，并就近进行讨论，他们认为可以用一个8Ω的电阻替代这2个串联的电阻，这样可以让线路更简单。为了验证学生的看法，笔者引导学生进行实验，最终发现在其他条件均不发生改变的情况之下，这条支路上的电流并没有发生任何的改变。说明用1个8Ω的电阻可以完全替代串联的3Ω和5Ω的电阻，前者与后者对电流的阻碍作用效果是完全一样的。这样在电阻串联或者并联的情况下，引入串联或者并联电阻的等效电阻，可以简化实验问题，培养学生实验探究的能力。

通过利用等效替代法进行实验，学生的实验负担大大减轻，实验的速度也会大大提高，使实验效率事半功倍。因此，面对比较复杂的物理实验，教师可以引导学生用这种方法进行实验，进而发展他们的物理核心素养。

三、间接转换法，直观测量现象

在物理实验过程中，有很多现象是看不见摸不着的。为了使实验结果更准确，就需要学生采用各种方法将实验现象显示出来，间接转化法就是其中一种。此方法是用非常直观的方式去观察物理现象或者对其他的物理量进行测量，得出结论。间接转化法可以帮助学生更好地理解所学知识，让学习效率事半功倍。

例如，笔者在教学苏科版初中物理八年级上册第一章“声现象”的时候，就引导学生利用间接转换法进行实验。在讲解“声音是由物体的振动产生”这个知识点时，学生都比较茫然，对声音的产生原理不是很清楚，因为学生观察不到“振动”的过程。因此，笔者引导学生进行实验。笔者在上课时拿着1个音叉走进教室，并准备了1个乒乓球，用这个乒乓球的变化向学生展示声音的振动。笔者先敲击音叉，然后用乒乓球靠近音叉，学生发现乒乓球被弹开，因此发现了音叉的振动。

通过间接转化法进行实验，学生可以清晰看出平时看不见摸不着的实验现象，对测量现象进行直接观察，从而对物理知识的理解会更加深刻，为以后物理知识的学习奠定良好的基础。因此，面对有些情况，教师要积极引导学生利用间接转化法进行实验。

四、比较类推法，推测事物属性

物理知识比较抽象，对于学生来说，需要他们花费大量的时间对知识进行理解，学习负担很重，而且效率也很低下。如果这样下去，学生会逐渐对物理产生一种抵触的情绪，不再愿意学习物理。因此，教师要采取措施改变这种情况，可以利用比较类推法来进行教学。即把物理中的有关知识与学生生活中比较常见的事物联系在一起，或者与之前所学知识进行联系，帮助学生理解新知识，提高教学效率[3]。

例如，笔者在教学苏科版初中物理九年级上册第十三章“电路初探”的时候，就用比较类推法进行教学。在学习“电流”的属性时，由于电流是学生看不见摸不着的事物，比较抽象。学生对电流充满了好奇，但是又不知如何下手，不知道如何了解它。因此，笔者将学生日常生活中常见的水流与电流进行比较，让学生根据水流的属性推测电流的属性。笔者给学生举了水流的1个例子：在理想的水渠交叉点上，在单位时间内，流入的总的水量＝流出的总的水量。学生根据笔者的描述，推测出电流的属性：在电路的某个连接处，流入的电流总和就等于流出的电流总和，并用实验进行验证。通过这种方式，学生就对电流有了一定的了解。由于电流和水流有一定的相似之处，因此学生理解起来比较容易。

通过利用比较类推法进行教学，学生对于比较抽象的物理知识理解起来会更加容易，也会减少他们掌握知识所消耗的时间。因此，面对比较抽象的物理知识，教师要积极利用这种方法进行教学。

结 语

物理实验是学生学习物理知识的基础。在实验中，学生可以对物理有更加直观的体验，可以更直接地获得各种能力，有助于发展他们的物理核心素养。因此，教师在平时的教学中，要积极向学生渗透各种实验方法，在实验中培养他们的探究能力，促进他们不断发展。