利用物理实验提升学生科学素养

【摘 要】本文通过鼓励学生自主动手做实验、让一个实验变成多个实验、引导学生分析实验等三种方法，探究如何利用物理实验提升学生的科学素养的问题。

【关键词】高中物理 实验教学 科学素养

【中图分类号】G 【文献标识码】A

【文章编号】0450-9889（2017）03B-0136-02

《普通高中物理新课程标准》要求进一步提高学生的科学素养，从知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观三个维度来培养学生，为学生终身发展、应对现代社会和未来发展的挑战奠定基础。这说明新课程标准越来越看重学生科学素养的培养，物理教师必须改变过去只注重知识讲解，只为了应付高考的教学方法，从根本上让学生爱上物理。

物理是一门自然基础学科，实验的重要性不言而喻，因此高中物理教师可以先通过物理实验来培养学生的科学素养，让学生在探究物理的过程中逐渐爱上物理。笔者结合多年的教学经验，总结了在实验教学中有效培养学生科学素养的三种教学方法。

一、鼓励学生自主动手做实验

实验教学是物理教学中的重要组成部分，在以往的实验教学过程中，不少教师都是采取“背实验”的方法，而学生也习惯了通过“做练习”的方式来巩固所学的知识，但是这种方式是非常不利于学生实验能力的提高，提升科学素养更无从谈起。因此教师在实验教学时，应该多多鼓励学生自主动手做实验。这样做可以让学生对所掌握知识融会贯通，更能让学生养成善于思考、勤于探究的良好学习习惯。

在探究弹力和弹簧伸长的关系时，课堂上，教师先把实验器材分发给学生，分别有：不同长度的弹簧若干根、直尺一把、钩码一盒、细绳、定滑轮。教师不做演示实验，让学生自己动手探究如何利用这些器材做一个严谨、完整的实验。

实验原理虽然简单，但还是有不少学生不能严谨、完整的做完实验。比如有的学生用同一个钩码测试了不同的弹簧，有的学生用同一根弹簧测试不同的钩码。这个实验的原理是：弹簧受到拉力会伸长，平衡时弹簧产生的弹力和外力大小相等，这样弹力的大小可以通过测定外力而得出，这个外力也就是悬挂着的钩码的质量；当弹簧平衡时，再用直尺测量弹簧被拉伸的长度。多测量几组数据，再用列表或者作图的方法对比探究出弹力和弹簧伸长的定量关系。但真正理解了实验原理，完整做完实验并记录下来的学生并不多。当有学生无法自主完成这个实验时，教师可以稍微对学生进行点拨，帮助学生顺利完成实验，切不可越俎代庖让学生“背实验”。

物理实验说简单又不简单，学生通过自主动手做实验学会观察现象、分析问题、解决问题，并能够从自主实验的过程中获得科学的实验方法以及事实就是的实验态度，这就是科学素养的精髓。

二、让一个实验变成多个实验

物理知识并不是孤立存在的，单元与单元之间的知识点是有关联的，因此教师在实验教学中要注意对教学内容做横向以及纵向延伸，要能让学生在通过一个实验就学会另外一个实验，最终将所学的知识连贯起来，并不断加以扩展，使得学生形成完整的知识体系。另外，在教学的整个过程中，教师要学会引导学生巩固所学知识，温故而知新。

比如在学习力学的实验操作中，教师可这样设计实验操作题：给学生提供的器材有两张白纸、锥子、小石块、烧杯、橡皮泥、塑料瓶和水，让学生利用其中一种或多种器材，分别完成一个指定实验，再设计一个与指定实验不同的力学实验。教师先指定学生利用锥子、橡皮泥这两种器材来探究影响压力的作用效果的因素。学生利用这两个器材做实验：用锥子尖的那头压橡皮泥时，凹陷明显，用锤子稍平整的一面压橡皮泥，凹陷并不明显，学生通过动手并观察，得出实验结论：压力的作用效果与作用力的面积相关。接下来，教师再本着一法多用的原则，让学生利用其他不同的器材探究力学的其他内容。

有的学生选择使用锥子和灌有水的塑料瓶来探究液体压强和深度的关系，在塑料瓶上扎几个不同深度的小孔，水射出的远近不同，也就说明了液体内部压强和深度有关。有的学生利用烧杯、一张白纸以及小石块和水进行实验，先用烧杯盛一些水，在杯子上盖上白纸，再在白纸上放上小石块，快速拉动白纸，观察小石块是否跟随白纸一起被拉动。最终，白纸因为受力就会由静止变为运动，但小石块由于惯性要保持原来静止的状态，就不会随白纸运动出去。

通过学生的自主动手探究，关于力学的知识点就被学生一点点串起来，教师及时抓住这一闪光点，和学生一起总结力学的内容，更能加深学生对力学的理解和记忆。

三、引导学生分析实验

物理这门学科是以实验为基础的学科，实验能够调动学生的学习积极性，增加动手能力，教师运用好实验教W，还能有效地提升学生的科学素养。但是光会做实验还不够，学生必须得在做的过程中对课本上概念性的东西综合理解、分析，通过实验加深对知识的理解。因此，教师在实验教学的过程中，还要注重引导学生分析实验。

对于高中物理来说，力学实验主要有：匀速直线运动实验、胡克定律实验（也就是前面所提到的弹簧变形与弹力的关系）、力的合成实验、抛物体的实验、动量守恒实验、机械能守恒实验和重力加速度实验等七种。不管是哪一种实验，在进行实验之前，教师都必须让学生提前对即将要做的实验进行预习，包括实验原理，实验所需要的各种器材装备，实验的步骤以及实验记录的整理。在实验的过程中，教师还要有意识的向学生讲解不同的实验方法，如比较法、替代法、积累法等，以培养学生的科学素养。

还是以力学实验为例。在教学重力加速度实验时，教师可先在课前布置思考作业：用打点器测重力加速度时是先开电源还是先放重物？实验时所用的打点计时器有哪两种？他们的工作电压分别是多少？打点频率和打点间隔又是多少？让学生带着这些问题先预习课本。上课时，在实验开始之前，教师再布置思考问题：地球表面上重力加速度的特点是什么？你如何通过实验测定物体的重力加速度？接下来，让学生自主操作实验，最后根据实验处理数据时，尽量用上所有的实验数据。实验结束，让学生自己分析思考，这个实验能够得出怎样的推论？经过学生的课前预习以及自主动手实验，加上实验之前教师提出的问题，学生很快就得出推论。

此外，分析实验还能让学生学会思考并寻找实验的替代品，以此开发学生的实验能力，提升科学素养。如用旧可乐瓶做气体膨胀做功实验。取一无色透明大可乐瓶、一个与瓶口相配的橡皮塞、一个从废旧的自行车内胎上取下的气门芯，在橡皮塞上钻一孔并将气门芯插入瓶塞中。演示时，在瓶内滴几滴酒精，用橡皮塞塞住瓶口使它不漏气，但塞子不要塞得过紧，以防打气时压强过高使瓶子爆裂。用铁架台将瓶子固定，最好用一个无色尼龙丝网袋套住瓶子以确保安全。用打气筒从气门芯向瓶内打气，当气压足够大时，塞子从瓶口冲出，此时瓶内充满白雾，从而说明压缩气体膨胀对外做功，使瓶内气体内能减小、温度降低，因此瓶内部分酒精蒸气和水蒸气液化成雾状。

实践证明，通过以上三种教学方法，学生对于实验的兴趣越来越浓厚，动手操作实验的能力也越来越好，甚至能主动思考并自己制作小实验以验证一些物理的原理。科学素养的本意不正是如此吗？科学素养的培养并非一朝一夕就能完成的，学生的科学素养要提升，教师同样不能落后，只有教师不断地提升自身的科学素养，才能以高效优质的课堂提升学生的科学素养。

（责编 韦 力）