聚焦物理实验培养学生科学态度与责任素养

摘 要：实验是检验物理原理、探究物理现象、分析物理知识的主要方式之一，也是物理学科学习与研究的重要手段。通过严谨科学的实验，学生能够通过实验现象触及深层次的物理学科知识原理，进而培养自身严谨科学的态度和科学研究能力。基于物理实验和科学态度与责任素养之间的密切关联，文章主要分析物理实验和科学态度与责任素养培养之间的关系、新时期物理实验中对科学态度与责任素养关注的情况，并基于科学态度与责任素养培养的物理实验开展对策，以深挖物理实验价值，帮助学生形成科学态度与责任素养。

关键词：物理实验;科学态度;核心素养

中图分类号：G427                                文献标识码：A                                       文章编号：2097-1737（2022）30-0022-03

引  言

科学态度与责任素养是物理学科核心素养内容维度的构成之一，是学生物理学习中所应具备的关键能力，同时也是教师在物理学科教学中重点培养学生的素养内容之一。在学生科学态度与责任素养培养过程中，实验是一种有趣且有效的手段。本文将围绕实验与学生的科学态度与责任素养能力培养展开探讨。

一、物理实验和科学态度与责任素养培养的关系

科学实验是物理教材中的重要内容。实验的价值在于印证物理原理，探究物理现象，分析物理知识[1]。物理实验和科学态度与责任素养培养之间的关系是密不可分、相互促进的。首先，物理实验能够帮助学生建立科学态度，即通过物理实验设计、实验操作、实验现象分析来深化学生对其中物理知识的科学认知;其次，科学实验能够帮助学生掌握科学方法，建立对科学态度与责任素养的具象化认知。

二、新时期物理实验中对科学态度与责任素养关注的情况

在新课程改革背景下，初中物理学科中的实验无论在数量还是重要性方面都有所提高。对此，物理教师对物理学科的实验给予了极大的关注。例如，教师将科学态度与责任素养的内容纳入物理实验教学目标，并在具体的物理实验中提醒学生、引导学生形成科学态度与责任素养。但是从科学态度与责任素养的培养效果来看，目前依然有较大的进步空间。教师需要进一步研究物理实验，将科学态度与责任素养渗透到物理实验的设计、组织、解析、评价和拓展中，让学生潜移默化地形成科学态度与责任素养[2]。

三、基于科学态度与责任素养培养的物理实验开展对策

（一）设计物理实验，让科学态度与责任素养培养生动化

合理设计的物理实验是提高学生科学态度与责任素养培养效果的前提与基础。换言之，一个能够培养学生科学态度与责任素养的实验都是需要完善设计的。这其中的内涵是比较广的，如物理实验主题的选择、物理实验素材的选定、物理实验过程的规划、物理实验展示的方法等，这些都是教师在设计物理实验时需要掌握和关注的细节内容[3]。同时，教师在设计物理实验时，一方面要贴合所学的章节内容和教学大纲的规定，即物理实验要和所学章节中的物理知识、物理原理、物理现象密切相关，这样才能够发挥物理实验的正向作用;另一方面要结合实际情况，如实验素材要容易找寻、时间长度要合理、难度要适中、实验安全性要高等，从而提高物理实验的可操作性。总之，在设计物理实验方面，教师一定要以科学态度与责任素养为导向，以物理实验为载体，以学生为主体，充分发挥物理实验在学生科学态度与责任素养培养中的价值和效用。

例如，在教学“汽化和液化”时，为了让学生更生动、真实、具体地理解汽化和液化的内涵，教师就可以设计相关物理实验。汽化和液化是生活中常见的物理现象，基于调动学生的好奇心，降低学生对物理学习的排斥感，培养学生的科学态度与责任素养等目的考量，教师可以设计“水的沸腾”的物理实验。

这一实验取材方便（如纸板、温度计、酒精灯、水等）、操作简单（将烧杯注满一定毫升的水之后放在铁架台上，并用酒精灯加热烧杯底部）、实验耗时短，而且实验过程中的汽化、液化现象比较直观（烧杯中的水被加热沸腾之后就会出现汽化和液化现象），同时该实验的危险性比较小，学生完全可以作为实验操作主体参与其中。

（二）参与物理实验，让科学态度与责任素养培养趣味化

教师组织和实施物理实验的目的是以物理实验为媒介，指导学生更深入地理解物理现象、物理原理等，因此物理实验的参与对象和主体必然是学生[4]。只有充分把握学生中心论，让学生全程参与到物理实验中，学生的物理实验能力、科学研究能力、科学态度、科学知识等才能够得到有效培养。因此，在物理实验中，教师一定要注重调动学生的参与积极性。首先，在物理实验的設计环节，教师要重视对学生意见、创意的征求，以丰富物理实验的创设内容。其次，在具体的物理实验操作方面，学生更要参与其中，在物理实验中探索物理知识的奥秘，印证物理原理。基于此，学生的科学态度与责任素养将得到有效的培养。在学生参与物理实验的过程中，教师的作用是组织、指导和启发。其中，组织指的是确保整个物理实验过程有序进行;指导指的是做好物理实验步骤和环节的衔接，并为遇到实验困难或困惑的学生提供答疑服务;启发指的是教师要以科学态度与责任素养为导向来唤起学生对物理实验的深入体验和感知，如哪个实验环节印证了科学方法、哪个实验环节是科学知识的体现等，这些都是教师要做的工作。

例如，在教学“观察光的传播途径”时，教师结合学生的反馈——喜欢简单、直观、趣味性的物理实验，和有关本节光传播途径的相关物理知识，就可以设计与组织有关光传播的物理实验。即准备激光笔、玻璃砖（或具有一定厚度的均匀玻璃块）、玻璃水槽三个实验设备。这三种器材比较容易获得，而且不具备危险性，操作简单，学生完全可以参与进来。在具体实验的过程中，教师为学生划分实验小组，并为每个小组配备一套实验设备，并要求每个小组都要亲身尝试操作。具体的操作过程如下：学生打开激光笔，观察激光笔的光线在空气中的传播途径，并进行记录。通过上述三种介质的论证，学生可以总结和提炼其中的物理科学原理。

（三）剖析物理实验，让科学态度与责任素养培养深入化

初中阶段的物理实验已经具备了一定的难度系数，而且实验现象比较具象，在实验现象与现象背后的科学原理、科学方法等关联时，需要学生具备一定的科学分析能力、归纳总结能力、信息提取能力、科学推测能力和科学思考能力等，但不少学生是不具备这些能力的。这就需要教师对物理实验做好剖析，即帮助学生深入分析物理实验，揭开物理实验背后的物理原理、物理基础知识等[5]。在具体剖析物理实验过程中，教师要做的主要工作是和学生进行互动，在互动中促进学生科学态度与责任素养的形成。教师可以通过问题互动、游戏互动、示范法、实操互动等多种方式和学生进行沟通，帮助学生成为物理实验的“主人”，让学生逐步学会通过物理实验现象分析其背后的物理理论知识，锻炼科学探究能力，形成科学认知态度，掌握科学理解方法。培养学生的科学态度与责任素养并非一朝一夕可以实现，而是需要教师和学生不断努力，即教师要长期性、持续性地对学生进行指导，

而学生也要不断地跟随教师的脚步多分析、多探究，在长期反复的实验分析中形成科学态度与责任素养。

例如，在教学“液体的压强”时，教师就可以通过带领学生剖析物理实验，以加强对学生科学态度与责任素养的培养。该实验主要用到的器材是两端开口的玻璃圆筒、侧壁开口的玻璃圆筒、橡皮膜、压强计、水、盐水、玻璃棒等。在实验过程中，教师要指导学生做好物理实验的剖析，如“液体的压强方向有哪些？”“液体内部有没有压强？”“加入盐水的液体压强和单纯水的压强是否一样呢？”等。这些科学探究性的问题都是实验中学生要研究的“任务”。教师需要和学生进行沟通和互动，使学生的科学态度与责任素养得到有效培养。

（四）评价物理实验，让科学态度与责任素养培养创新化

评价是以物理实验提升对学生科学态度与责任素养培养质量的重要环节和手段，也是教师快速总结教学经验，发现教学不足的“捷径”[6]。在教学评价方面，教师可以通过多种方式来展开。如物理实验教学中的课堂观察与测评，教师可以围绕学生的学习兴趣情况、学习效果等来总结;也可以课后通过课堂录像回顾、自我回顾等方式来思索整个课堂教学，包括科学态度与责任素养培养切入的角度是否恰当、学生对物理实验是否感兴趣、生活资源的运用是否有效果等。同时，

在获得教学总结后，教师要结合存在的问题，对后续的基于物理实验教学的对学生科学态度与责任素养的培养策略做出优化和整合，以发现其中的不足和问题。在评价过程中，教师需要引入多个主体，可以从不同角度获得对基于科学态度与责任素养培养为导向的物理实验教学的信息反馈，如学生与教师之间的互评、学生自评、学生与学生之间的互评等，这些都是反馈物理实验效果的主体视角，对学生的科学态度与责任素养培养有促进作用。

例如，在“用电压表测电压”的实验中，教师就可以对整个实验进行评价。教师可以与学生沟通，了解学生是否能够理解实验现象，通过实验现象能否发现其背后的物理结论。在评价过程中，教师可以让每个实验小组对课堂进行评价，如通过实验小组的实验记录、实验小组对有关“用电压表测电压”实验测试题的答案正确率、实验小组的口头评价、随机选择学生进行口头评价等方式，有效促进对学生科学态度和责任素养的培养。

（五）拓展物理实验，让科学态度与责任素养培养有效化

物理实验是培养学生科学态度与责任素养的“宝库”。在物理实验操作结束后，教师依然可以对其进行知识拓展，以利用其“剩余价值”来提高对学生科学态度与责任素养的培养质量。物理实验的拓展方式并没有固定的程式要求，教师需要结合自身的经验和物理实验类型、物理实验主题进行拓展，以促进对学生科学态度的培养。具体来说，教师可以拓展作业形式，以书面作业的形式让学生对整个物理实验的关键内容做探查和研究，以深化学生对科学态度与责任素养的理解。教师还可以延展实验，让学生在课下开展类似的实验操作，以发散学生的创新思维和发散思维。教师可以延展实践，指导学生将物理实验知识应用于生活实践中。这一方面可以加深学生对物理实验的理解，另一方面可以提高学生的实践能力。

例如，“分解太阳光”实验旨在印证太阳光并非单纯的一种光，而是由多种光色组成的。教师可以通过拓展物理实验来更有效地培养学生的科学态度与责任素养。如在实验结束后，教师可以让学生利用课堂剩余的时间回顾整个实验的过程，并写出100～200字的实验心得，包括实验的步骤、实验结论、实验启发、实验体验等。这一方面加深了学生对“分解太阳光”的实验印象，培养学生的分析能力、总结能力和科学方法的归纳能力;另一方面可以培养学生的反思能力，启发学生对分解太阳光实验进行创新探索。在课堂教学结束后，教师还可以为学生设计生活实践拓展活动，指导学生利用课下的时间，利用水雾的折射原理分解太阳光，或利用三棱镜来分解太阳光，制作漂亮的“人工彩虹”。这不但能够增强学生对物理实验的实操能力，而且能够帮助学生在物理实验与生活趣味探究中建立关联，做到学以致用，发现生活中的物理知识。

结  语

总之，物理实验是培养学生科学态度与责任素养的重要方法。教师在學生科学态度与责任素养的培养中，可以巧妙设计物理实验，通过设计物理实验、参与物理实验、剖析物理实验、评价物理实验、拓展物理实验，以实现科学态度与责任素养培养的趣味化、深入化、创新化、有效化，让学生乘着物理实验的“小舟”驶向“科学态度与责任素养”的彼岸。

[参考文献]

【1】邵富荣.强化物理实验教学提升核心素养能力[J].新课程（教师版），2019（10）：204.

【2】何芝华.落实物理实验教学 促进学生物理核心素养的提高[J].科学咨询（科技·管理），2019（01）：3.

【3】褚永强.初中物理实验教学中培养学生核心素养[J].中学课程辅导（教师教育），2020（17）：24.

【4】赵文平.落实物理实验教学 提高学生核心素养[J].数理化解题研究，2019（36）：51-52.

【5】刘红.基于核心素养视域下初中物理实验探究教学的策略[J].才智，2020（29）：57-58.

【6】魏继红.基于核心素养探析初中物理实验教学优化模式[J].学周刊，2021（09）：81-82.

作者简介：赵丹丹（1982.4-），女，江苏南通人，任教于南通市启秀市北初级中学，中学一级教师，本科学历，曾获“区骨干教师”称号。