加强实验探究培养物理科学思维刍探
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作者:毛丽
摘 要：教师要转变教学方式，除了重视让学生掌握课本上的知识之外，还要加强实验探究，让学生积极参与到实验中，形成探究性学习方式，从而培养学生的物理科学思维。文章从实验的提出问题、进行假设、自主操作和形成结论的一般过程来介绍怎样进行实验探究，培养学生的物理科学思维。
关键词：实验探究;初中物理;物理科学思维;教学方式;动手操作能力;科学思维方式
中图分类号：G421;G633.7 文献标志码：A 文章编号：1008-3561（2019）29-0040-02
随着课程改革和教育事业的发展，物理教学越来越重视培养学生的实践能力。在物理教学过程中，实验应该成为教师开展教学工作的重要手段。教师要转变教学方式，除了重视让学生掌握课本上的知识之外，还要加强实验探究，让学生积极参与到实验中，形成探究性学习方式，从而培养学生的物理科学思维。实验探究可以让学生亲身实践，在实践过程中发现原理，获得科学性的知识，从而培养学生的动手操作能力和科学思维方式。本文从实验的提出问题、进行假设、自主操作和形成结论的一般过程来介绍怎样进行实验探究，培养学生的物理科学思维。
一、结合生活现象，提出问题
要进行实验探究，就必须先设置一定的问题，问题的设置要保证学生对其有探索的欲望。因此，教师在教学过程中应该结合学生的实际生活提出问题，并使问题能够激发学生的探究兴趣，进而促使学生积极、认真地开展实验探究。
例如，教学第十二章中的“动能和势能的转化”这一内容时，教师问学生：“同学们坐过过山车吗？坐过山车时有什么发现吗？”有的学生说：“它转下来的时候特别快，但是转到最上面时会停一下，感觉要掉下来一样。”教师解释并引导道：“人在最上面的时候，有一刻是静止的，这时它有一定的重力势能，其大小由物体所在的高度和质量决定，因此它的公式是：Ep=mgh。但是，转到最底下的时候它的高度就会变成0，根据公式它的重力势能也为0，那么这部分能量去哪了呢？难道消失了吗？”学生们对此纷纷讨论起来，有人说它肯定是消失了，因为没有了高度。有人说它还有一定的速度，所以就还有一定的能量，但是可能转化成别的能量了……学生们争执不下。接着，教师让学生们带着“重力势能究竟去哪里了”这个问题进行实验探究。学生们便利用教师事先准备好的实验道具开始动手实验，从实验中寻找答案。
在这节课中，教师通过联系学生的生活实际，利用他们经常玩耍的过山车引入这节课的知识，并且引导他们对势能的转化提出疑问，让他们根据这个问题展开实验探究，效果较好。可见，教师在教学过程中从生活现象入手，将物理知识与学生的实际生活联系起来，具有很好的教学效果。
二、鼓励大胆猜想，进行假设
提出问题之后，教师需要引导学生对问题进行思考并做出假设，促使学生在实验过程中验证所提出的假设是否正确，而不是迷茫地、没有目的地做实验。在这个阶段，教师应鼓励学生大胆猜想，为之后的实验探究做好铺垫。
例如，教学第十一章中的“杠杆”这一内容时，教师拿出一个杠杆，在两边长度不等的位置挂上质量不等的秤砣后，向学生解释道：“杠杆的两边，其中一边称作动力臂L1，这边挂的重物是动力F1;另一边则称作阻力臂L2，挂的重物为阻力F2。”接着，教学生如何测量。学生们掌握了测量方法之后，教师提出问题：“同学们请认真观察和思考，现在这个杠杆偏向一边，是不平衡的，怎样做才能使它平衡呢？”学生们开始观察并思考，发现动力臂L1比阻力臂L2长，但是阻力F2又比动力F1大，他们思考后，说道：“是不是L1=L2并且F1=F2就可以保持平衡呢？”教师说道：“两边的情况保持一致，就一定是平衡的，但是如何在两边不相等的情况下让杠杆保持平衡呢？”学生们思考一番后，提出假设，说道：“是不是让L1×F1=L2×F2就可以让杠杆保持平衡呢？”接着，教师让学生们开始实验探究，验证这个假设是否正确。
在这节课中，教师先对杠杆中的力和力臂进行讲解，然后让学生仔细观察杠杆，一步步引导学生提出杠杆保持平衡的假设。教师在教学过程中引导学生进行观察、想象和思考，对实验进行假设，可以为之后的实验探究做好铺垫。
三、设计个性方案，自主操作
有了假设之后，就必须通过实验对假设进行验证，因为假设毕竟只是学生通过对问题的观察和想象得来的，不能代表真实情况。所以，教师应该引导学生针对假设设计相关实验方案，以保证实验能够顺利进行。在开展实验探究的过程中，教师要鼓励学生自主操作，实时记录实验数据。
例如，教学第十三章中的“电路”这一内容时，教师先带学生了解电路的基本框架，让学生了解电源、导线、开关和用电器这几部分共同构成一个闭合电路，其中电源提供电能，导线是输送电能的，用电器是消耗电能的，开关则控制着整个电路的接通或断开。随后，为了让学生了解电路中串联和并联的区别，教师带领学生们开展实验探究。实验设置了两个电路互为对照组，一个是串联，即一条导线上连接两个小灯泡且只有一个总开关。另一个则是并联，即总共有两条线，一条线上一个小灯泡，每条线都有开关而且有总开关。学生先将所有的开关闭合，这时所有的灯泡都是亮的，这保证了电路可以正常使用。接下来，教师让学生分别损坏串联和并联电路中的其中一个灯泡，并对其进行观察。操作后，学生发现串联电路中两个灯泡都灭了，并联电路中只有那个损坏的灯泡灭了，另一个灯泡还亮着。通过分析，学生们对这个实验总结如下：串联电路中的电器会相互影响，并联电路中各用电器互不影响。
在这节课中，教师帮助学生设计了实验的对照组，进行对比实验，让学生发现串联、并联电路之间的差别。教师在教学过程中应该引导学生自主实验，并学会觀察和记录实验现象，不要错过任何细节，这样才能得出正确的实验结论。
四、分析所得数据，形成结论 学生们在做完实验之后，会记录下所观察的实验现象以及在实验过程中得出的一系列资料和数据。这时，教师应该引导学生分析这些资料和数据，利用这些资料验证之前的假设是否正确，从而得出科学的实验结论。
例如，教学第十三章中的“电压”这一内容时，考虑到学生如果能够了解串、并联电路中电压的区别，就能够很好地区分串、并联这一情况，教师先教学生如何使用电压表测量电压，然后组织学生进行实验探究。在实验中，教师分别设置了将两个灯泡进行串联的电路和将两个灯泡进行并联的电路。然后，教师让学生们测量电源两端的电压U以及灯泡两端的电压U1和U2。学生们所测量的数据如下：串联电路中U1=4V，U2=2V，U=6V;并联电路中U1=6V，U2=6V，U=6V。接着，教师让学生们分析这些数据之间有什么关系。学生們分析并交流了一会儿后，惊奇地说道：“串联电路中的总电压等于两个灯泡电压之和，即U=U1+U2=4V+2V=6V，而并联电路中的总电压和两个灯泡之间的电压相等，即U=U1=U2=6V。”于是，学生们做出如下总结：串联电路中的总电压等于各部分电压之和，而并联电路中的总电压与各支路电压相等。
在这节课中，教师通过组织学生开展实验，让学生自主对测得的实验数据进行分析，最终帮助学生得出有效结论。可见，教师在开展实验的过程中，不仅要鼓励学生认真观察实验现象，还要让学生认真分析他们在实验中获得的资料和数据，这样才能体现实验的价值所在。
物理作为一门自然科学，是人们从生活中总结出来的经验，教师不能简单地将这些经验灌输给学生，而应该让知识回归到生活中，应用到生活中。因此，物理教师应该积极开展实验探究活动，培养学生的实验观察能力，让学生在实验过程中去发现，去创新，去探索真理，从而提升学生的物理科学思维能力。
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