高中物理实验中的科学观念引导方式探索

郭 燕

(江苏省南通第一中学 226000)

在高中物理课程标准之中，非常清晰地指出了本学科对于学生的核心素养要求，其中包含有基本物理观念，以及与之相关的科学思维、探究及情感态度内容，学生需要在据此形成科学的探索意识，在实验中进行充分的观察和思考，猜想与假设，并形成合理化探究方案，借助有效的方法对信息进行分析和处理等.然而仅就目前情况来看，高中物理实验教学的情况并不能令人满意，如果想要让学生更具科学观念，教师一定要有条不紊地推动实验教学改革，采取知识迁移、过程调整及目标优化等手段，确保实验教学效果与学生科学观念相结合，使学生得到更大的收获.

一、在知识迁移中发现物理科学内涵

物理科学内涵有区别于其他学科的独特之处，更加强调物理相关概念与规律等在思维之中的总结与提炼.对于物理实验教学来说，过程中所包含的内容很广，如教师前期的讲解和演示，学生的实验计划及动手操作等，在整个过程中，学生将逐步产生独立的结论，并在充分理解与消化后成为自身物理观念的一部分.应该说，这是一个典型的知识迁移过程，教师所要做的是帮助学生更有效地完成知识迁移，并保证物理科学内涵的有机融入.现以打点计时器对速度进行测量的实验说明此问题，这个实验难度并不大，但对于学生核心素养的培养至为关键.在实验开始之前，教师可以和学生共同梳理初中时期已经接触过的磁场知识，再向学生说明不同类型打点计数器的用法.要求学生明确当利用电磁式打点计时器过程中，需要将打点计时器同交流电源相接，使电流方向对磁场方向造成影响，达到振片带动振针振动的效果，纸上打点的预期目标将得以实现.同时，教师应当让学生领会打点计时器在实验研究中的重要意义.当学生完成这个相对简单的实验之后，会对打点计时器所涉及的原理及其具体使用方法有所体会，这可以给后续借助打点计时器对物体加速度进行测量等实验奠定坚实.总的说来，教师对学生的实验进行基于知识迁移的引导，可以让学生对这部分知识点更有效而深入的吸收，使之迅速消化，成为知识体系之中一部分.

二、在过程调整后养成科学思维方法

其次，教师还应当和学生一道进行实验过程的调整，也就是实地探究实验的演变过程，使学生产生更加科学的思维方法.物理学科核心素养之中，科学思维应当处在首位，其在物理实验教学时，重要性也相当突出.我们普遍认为：科学思维是基于物理专业视角，对客观事物进行深入探索的思维，它更容易让事物的本质属性以及发展规律呈现在研究者面前，这是一种以经验和事实为基础的理想化思维，可以让分析、研究、综合推理以及逻辑论证等形式内化为自身的一种认知方式，最终可以达到提出创造性见解的效果.在高中物理教材中，涉及到了牛顿第一定律实验，这种类型的实验对于学生在实验过程调整后养成科学思维方法极具代表性.比如教师首先对伽利略所做的探索过程进行说明，指出伽利略利用观察和探究的形式做出推断，“如果不存在摩擦阻力的话，那么小球将持续运动下去”，这样的推断同古希腊哲学家亚里士多德的观点相互矛盾.接下来，使学生对原有的结论提出质疑，养成其勤学善思的科学思维.最后要求学生进入到实验状态，根据教材中的提示设计并完成斜面实验，在实验演变过程中得到最终的结论：物体如果进行运动，无需借助力加以维持.整个实验指导及演变过程中，学生的科学思维方法将逐步深入，最终形成积极探究和实验创新的良好心理习惯.

三、在目标优化下关注科学探究形式

高中生科学观念的形成，不但需要自身思维的调整，而且还要有科学探究形式与之相配合，从而真正改变学生实验学习方式，将其主体地位突显出来.对于高中物理教师来讲，一定要接受这一理念，并从目标优化的角度出发，使学生在探究中自觉训练科学观念.比如以实验方式探索加速度同力和质量的关系，属于高中生要做的重要探究性实验.对于这个实验，教材中仅指出了基本目标，但却没能对实验仪器如何使用、实验过程如何操作等具体目标付之阙如，要求学生以自主探究的方式得到.在进行到这一实验时，教师应当对本次实验的目标向学生讲解清楚，给学生的自主实验设计过程奠定基础.这样学生便可以基于“在物体质量出现改变的时候，加速度会怎样变化”的疑问，对实验进行具体设计.而实验时如何对物体加速度加以测量属于重难点内容，在教师的提示下，学生可以借助打点计数器、小车、砝码盘、纸带一类工具，完成物体加速度测量的目标，并按照要求绘制形成小车加速度同质量之间关系的曲线.当曲线绘制完成之后，将更清晰地看到关系图像的特点，而依然无法直观看到a同m之间的关系.这时教师依然要发挥出目标引导功能，和学生一同对图像性质加以分析，让学生借助数学思维猜想的办法，弄清楚a同1/m之间的内在关联，并形成与之相对应的图像，从而得到结论：加速度a同质量m之间属于反比关系.实验过程中，目标变得更加清晰，遵循了科学探究的原则，分步骤地引导学生参与，使学生感受变量控制方法、图像绘制方法等，学生的观察能力、思维能力、分析能力、协作交流能力得到同步锻炼，科学观念更是得到了有效提升.

在高中物理教学过程中，实验教学的意义不言自明，对于学生核心素养培养尤其是科学观念形成起着决定性作用.在实验时，学生关注科学探究.而考虑到如今的物理实验教学现实情况，教师需要对此类课程采取更为关切的态度，发挥出自身主导功能，引领学生主动参与到课堂中来，以更积极的态度与教师共同推动知识迁移、过程调整及目标优化等工作，促进课堂的深化改革.