提升学生实验探究能力·培养学生物理学科素养

苏明泽

摘  要：实验探究是物理教学的重要途径，采用“创设情境-问题引导-自主探究-拓展延伸”的物理课堂教学模式，一定程度上发挥了学生的主观能动性。笔者以八年级教材中《压强》为课例研究载体，逐步优化设计思路，通过小游戏创设情境激发学生的学习兴趣，提出问题引导学生思考设计实验过程，引导学生自主进行实验探究，构建知识体系，渗透物理研究方法。使学生在轻松、愉悦、开放的氛围中学习物理知识，提高科学素养。

关键词：创设情境;问题引导;自主探究;小组合作

一、选题背景

在义务教育物理新课程标准中明确指出，科学探究式教学有利于提高学生的科学素养。在探究过程中，教师要注重培养科学态度和科学精神。在具体的实验教学工作中，调查现有中学物理实验条件和实验课堂教学活动一线教师都不太满意，八年级学生自主实验探究的能力有待提高。当然，物理探究实验教学的最大障碍是实验时间太少、学生真正独立动手操作机会不多。因此，课堂中教师需要根据探究实验教学的目标和内容，在教学中创设良好的教育环境和氛围，精心设置问题情景，有计划性、针对性、启发性地提问，激发学生主动参与实验的欲望，进而培养学生创造性思维，使学生在轻松、愉悦、开放的氛围中学习物理知识，提高科学素养。

二、创设情境

环节一：师生共同完成小游戏：通过小游戏《压不爆的气球》，引发学生思考气球没被压破的原因，激发学生学习和探究的兴趣，从而引入新课。

该环节的设计意图：通过小游戏环节能激发学生的学习热情，把注意力集中在课堂上。

环节二：提供三张生活中的常见有关压力的产生及应用的场景，引导学生从压力的方向、压力的大小、压力的作用效果（使物体产生形变）三要素来认识压力，并给出压力的概念。

该环节的设计意图：充分利用学生的原认知，适时纠正学生的错误认识。通过让学生观察归纳得出压力的定义、产生条件、方向、大小。

三、问题引导

通过画压力示意图及两个问题的讨论，学生可以由浅入深地，从感性到理性，从生活经验上升到物理的角度认识和理解压力的概念。让学生合作交流、思考讨论，逐渐加深对压力的认识。并进行如下两个小活动：

活动一：让学生用两只手的手指尖按压笔的两端，感受指尖有什么不同。

活动二：对一个气球用手掌和手指按压，用不同的压力按压，观察气球发生了哪些变化。

设计意图：根据这些问题情境，帮助学生提出压力的作用效果与哪些因素有关？并进行猜想。

四、自主探究

1.提出问题：压力的作用效果跟什么因素有关？

2.猜想：压力的作用效果可能跟压力的大小、压力的作用面积等有关。

根据对问题的猜想，各小组先讨论后，自行设计实验方案，自主选择实验器材，和老师交流论证，然后进行探究实验，并由学生归纳总结出实验结论。

设计意图：充分考查学生对控制变量法的掌握情况和设计实验的能力，这种开放式教学有助于学生思维的拓展和迁移。

3.设计实验

（1）实验器材：小桌子，碎泡沫，细沙，塑料薄膜，钩码若干。

（2）实验目的：研究压力的作用效果与压力和压力的受力面积之间的关系。

（3）实验方法和步骤：采用控制变量法进行研究。

①在受力面积相同的情况下，研究压力与压力的作用效果的关系。

a.把使小桌子的四脚朝下压在碎泡沫塑料上，观察压力的作用效果，即此时桌子四脚陷入碎泡沫塑料里的深度。

b.在桌子上加上一个钩码，观察此时桌子四脚陷入泡沫塑料里的深度，并与a的陷入情况对比。

②在压力相同的情况下，研究压力的受力面积与压力的作用效果的关系。

c.使桌面朝下并在桌子上加上一个钩码，观察此时桌面陷入泡沫塑料里的深度，并与b的陷入情况对比。

4.进行实验：学生自行设计表格，并将实数据填入表中。

如果已知桌子重为G桌，钩码重为G码，桌子脚总面积为S脚，桌面的面积为S面。

5.分析与论证。

分析：在受力面积相同的情况下，压力越大，凹陷程度越大即压力的作用效果越明显。在压力相同的情况下，压力的受力面积小，凹陷程度越小压力的作用效果越明显。

结论：压力的作用效果与压力和压力的受力面积有关。压力越大，压力的受力面积小，则压力的作用效果越明显。

6.评估与交流。

师问：通过这个实验，你掌握哪一种研究问题的方法？

生答：我掌握了用“控制变量法”研究问题。当研究的问题有三个或三个量以上之间的关系时，采用控制变量法分别研究两个量之间的单一关系，可以使研究的问题得以简化。

7.设置问题活动，让学生在上面实验的基础上深入思考，自己动脑构建压强的概念。学以致用，诠释物理来源于生活又应用于生活的真谛。

五、拓展延伸

物理来源于生活，又应用于生活之中。本节知识在生活中应用很广泛，如为什么各种刀、斧、切削等工具都需要磨得很薄？为什么钉子、针、锯齿等尖端需要加工得很尖？为什么刹车时必须用大力握住车闸刹车效果更明显？为什么高楼大厦的墙基很宽？坦克、载重汽车装有很大的轮子，铁轨下铺上枕木，滑雪時穿上滑雪板，在烂泥地上铺木板？现代建筑中，采用空心砖有什么优势？这些生活中的例子需要引导学生去观察发现，努力思考其中蕴含的物理知识。

六、总结与反思

采用“创设情境-问题引导-自主探究-拓展延伸”的物理课堂教学模式，充分发挥了学生的主观能动性。通过小游戏创设问题情境，引导学生发现问题，学会思考，然后自主设计探究实验，并逐步优化实验过程。通过小组合作讨论交流实验心得体会，引导学生自主进行实验探究，构建知识体系，渗透物理研究方法。使学生在轻松、愉悦、开放的氛围中学习物理知识，提高科学素养。

通过比较归纳法让学生掌握影响压强的因素及改变压强的方法，这样摆脱传统的以老师为中心教学方法，把课堂充分还给学生，做到理论与实践相结合，所学即所用，加强学生对本节知识点的掌握与运用。

参考文献：

[1]教学论视野下的物理教学设计[J].解世雄.福建论坛（社科教育版）.2008（06）