在物理实验中追求科学素养的培养

在物理实验中追求科学素养的培养无棣县第二实验学校张振彬文章摘要:在初中物理实验教学中如何培养学生的科学素养？如何培养学生的创新意识、创新精神和实践能力？本人根据自身长期的物理教学实践，结合目前实验教学现状，根据《物理课程标准》的要求，进行了大胆的实践和探索、从而摸索出一整套方式方法，并且取得了一定的成效。关键词：科学素养教学方法创新能力创新意识初中年龄段的学生精力充沛、活泼好动、勇于探索、求知欲和好奇心强，具有很强的创新潜能；物理是一门以观察和实验为基础的自然科学，实验教学能为学生正确认识事物及客观规律提供事实依据，又能培养学生观察现象、分析问题、解决问题的能力，同时以其生动的魅力和丰富的内涵为学生发挥创造潜能提供独特的科学素养培养环境。因此物理实验教学环节应成为培养学生科学素养的重要教育资源，如何开发利用好这块资源开展创新教育，是我们初中物理教师应探索的课题。下面是本人在近几年初中物理实验教学中培养学生科学素养所进行的一些尝试。一、以教师的科学素养来培养学生的科学素养教师是教学活动的组织者，教师的观念、能力、素养直接影响教学活动的实施，直接关系到教学活动的实效。因此，在物理实验教学中培养学生的科学素养，教师首先要转变教育观念，提高自身的科学素养。新课程标准在物理物实验教中尤其重视科学探究，让学生经历科学探究过程，学习科学探究方法，培养学生的科学探究精神、实践能力、创新意识。现行教材中的“探究”、“想想做做”、“动手动脑学物理”等，具体实验步骤、方法文字表达较少，甚至只有一幅漫画或插图，看似实验内容少了，要求低了，而实质是为我们的创新留足了空间，这有利于拓展课程资源，创造性的开展物理实验教学。因此教师不能为完成教学任务而做实验，也不要仅仅局限于物理教科书中的实验，更不应在黑板上讲实验、学生看实验、背实验，而要积极创造实验条件，让学生多动手、多体验，主动发现问题、提出问题、研究并解决问题。当然实验教学可以在课上，也可以在课外；可以使用现有实验室的器材，也可以自备自制甚至可以使用日常生活中的物品，应有“坛坛罐罐当仪器，拼拼凑凑做实验”的意识。教师对物理实验这种满腔热忱的态度和在实验中表现出的创新精神、科学素养，必然会潜移默化地调动学的创新情感，培养学生的科学素养。同时教师教师要处处以身作则，以理服人，以自己突出的科学素养感染人。另一方面，要严格要求学生，对一些涉及科学素养培养的行为和品质要有规章，以规章教育约束学生，使他们逐步形成讲科学的习惯。例如，在演示实验中不小心将一根玻璃管掉在地上被摔碎，教师往往会有几种态度：（1）视而不见，再拿一根继续演示；（2）用脚踢到一边或拿扫帚胡乱扫到一边；（3）将碎片小心捡起，并彻底清扫。不同的做法，对学生的行为教育和科学品质的培养效果显然不同。二、改进物理实验教学方法，培养学生的科学素养1、注重实验探究，在探究过程中寻求创新，引领学生的科学素养过去物理实验时，教师总是让学生预先知道实验的目的、原理以及最后的实验结论，要求学生背熟实验步骤后才能用固定的实验器材按部就班地进行实验，学生根本不考虑为何要这样做。在素质教育与新课程标准实施的今天，探究实验越来越被人们重视，这种探究实验的一般程序是:“发现问题→提出假设→设计并进行实验→记录实验现象、数据→分析归纳、获得结论→评估与交流”。与验证实验相比,它的优点是能激发学生的学习兴趣、能锻炼学生的各方面能力、培养学生的性格品质，更能提高学生的科学素养和创新精神。新人教版初中物理教材中探究实验已明显增加，而且我认为演示实验、小实验等都可挖掘一些探究的要素。所以教师在进行实验教学以前，要多下一番苦功夫，想方设法将实验设计为探索性实验，有意识地创设一种探究的氛围，扩大探究空间和思维空间，并能在学生探究过程中寻找创新的突破口。例如，在探究《声音的响度与什么因素有关》这一实验时，我先提出问题让学生猜想并说出猜想的依据，然后放手让学生去结合书上给出的实验设计方案完成实验并让学生思考几个问题：①音叉的振幅不易观察，我们通过什么方法能比较出其振幅的大小？②这一实验中我们应观察什么？如何记录实验现象？③你还能设计哪些不同实验进一步来探究这个问题？最后同学们很好完成了本探究实验，并设计出了几种新的探究方案，而且还学到了一种科学的方法“转换法”——观察乒乓球弹起的幅度来推理不易观察的音叉振幅。因此，用物理实验教学不能仅仅停留在实验的层面上，要创造性地去探索和发现以引领学生的科学素养。2、依托生活经验，巧用身边之创新实验，拓展学生的科学素养物理也是一门与生活实际紧密联系的科学。它渗透在日常生活的各个方面，如走路、骑车、照镜子……这些看起来随意的日常生活，其实都包含着许多物理知识，这为学生学习物理提供了大量的生活经验背景。在物理实验教学中，如果能巧妙地运用学生身边的一些学习、生活用品甚至自己的身体等进行实验，它比“正规实验”更富有亲切感，更贴近学生的生活实际，从而激发学生的学习兴趣，唤起学生的学习动机，深刻理解所学的知识。如用铅笔和橡皮泥探究压力的作用效果，用雪碧瓶探究液体压强与深度关系，用乒乓球从地上弹起探究“能的转化”，甚至直接用学生的身体来完成一些实验，如：用嘴对手背“吹气”和用嘴对手背“哈气”分别探究“蒸发吸热”、“液化放热”；用两手掌相摩擦感觉发热可探究“做功可改变物体的内能”；用手掌分别轻压和紧压在桌面上并拖动可探究“滑动摩擦力与压力的关系”等，这样开展实验有利于使学生明白物理就在身边，物理与生活息息相关。而且通过这些课本上没有出现的器材来实验能启发学生的创新思维、培养学生的实践能力，调动学生的创新意识，拓展学生的科学素养。3、尽可能做到“一个物理规律可用多个实验来探究，一个或一套器材可探究多个物理规律”提升学生的科学素养如在探究“流体流速与压强”的关系时，我和同学们一起设计了这样几个实验：①硬币跳高②向两平行放置的纸中间吹气③用玻璃管向两靠近的乒乓球间吹气④将乒乓球压入漏斗内,用嘴向漏斗细口吹气⑤用一支两端开口的玻璃管，将其一端竖直插入有颜色的水中，再用另一支玻璃管向前一支玻璃管的上端水平吹气。这样通过多个实验探究同一个物理规律，不仅让学生感到通过探究所获得的结论是可靠的，更让同学们感到课本上的实验不是唯一的，可以用不同的器材、不同的实验方法进行实验，这样有利于发展学生的个性，活跃学生的思维，可以激发和满足不同层次学生的探索与创新欲望，使之达到不同层次创新能力培养的目标。同样在物理实验过程中，将同一器材尽可能地应用于不同实验之中，显示尽可能多的实验现象，发掘实验器材的新用途，也能实现创新。例如用钢锯条可以做许多实验：探究发声原因、音调跟频率的关系、响度跟振幅的关系、力使物体产生形变、磁化、光的直线传播、导电性能等等，这样的实验环境，能引导学生求异、求新，而不要拘泥于一种思维定势，能在实验中创出新意，提升学生的科学素养。4、开展形式多样的课外活动，拓展物理实验创新途径，丰富学生的科学素养为了从多方面培养学生探索物理的兴趣并增强学生的动手和实验创新能力，我还组织开展了形式多样、内容丰富的课活动，其中每学期根据所学物理知识针对性地开展研究性学习和综合实践活动是重要活动之一。如学习噪声后，我组织学生到工厂了解、体验噪声危害，分析噪声的产生原因，讨论减弱噪声的方法；学习能源的可持续利用后，及时组织学生走访了解了通常家庭的节电情况、太阳能热水器的普及情况，通过实验探究并提出了节电的措施，还制作了太阳能热水器等模型。我们还会根据教学内容及时组织学生在课外完成一些小制作比赛，如在学习声音的特性、生活中的透镜、重力等知识后，可布置学生自制哨子、模型照相机、制作不倒翁等小制作，这对于培养学生的创新思维能力、动手操作能力是很有帮助的，并要鼓励学生们合作性地创造和探究，充分调动学生刚刚起步的创新意识和创新精神。如学习了《汽化和液化》这节后有个有趣的小实验《纸锅烧水》叫学生课后做一做，有趣的实验便能激发学生的学习热情。又如，在学习了《信息的传递》后，可制作“土电话”并评比谁的做得精细，谁的通话效果好。像这样的小实验还很多，这些有趣的实验会像磁石一样深深地吸引着那些渴望的眼睛。此外还开展了别开生面的专题讲座、专题答辩会、科技信息讲座等活动。通过活动的开展，使学生在活动中动手又动脑，激发了斗志，磨练了意志，培养了自主探究、创新的意识和习惯、发展了学生创新的能力，丰富了学生的科学素养。三、利用物理实验史或典型物理实验事例，培养科学素养人教版新编教材初中《物理》中，对物理史上著名实验介绍有多处。如《科学之旅》中介绍了“伽利略对摆动的探究”从而发现“摆的等时性原理”并根据这个原理制作“机械摆钟”。对这些实验介绍，不仅向学生展示了科学发现、技术发明的过程，而且展示了科学家的创造思维和创新精神。我们要挖掘并发挥物理教材中实验史对创造教育的功能来对学生进行科学精神和创新意识的培养。另外，我还在适当的时机向学生介绍一些典型的物理实验事例来培养学生的创新意识和欲望。如在学习《凝固》后我及时向学生介绍了“姆潘巴”现象及其发现过程，同时又向学生介绍了中央电视台《走近科学》栏目的片段：上海某中学三位初中生在物理老师的指导下，经历几个月、做了上百次的实验，获得上万个数据，最后论证“姆潘巴”现象不存在。向学生介绍这些事例，一方面要求学生向坦桑尼亚中学生姆潘巴和上海的几个中学生学习，学习他们敢于质疑、不盲从权威、敢于用实验探究的精神，另一方面也利用了榜样的示范作用来激励学生的创新意识和创新精神，激发学生形成良好的科学品质。在物理实验教学中如何实现对学生科学素养的培养才刚刚起步，教师应解放思想，大胆尝试，积极探索创新，努力使物理实验教学真正成为培养学生创新精神和实践能力，大力提升学生科学素养的新天地。主要参考文献：1、《全日制义务教育物理课程标准》(实验稿)2、《教师如何走进新课程──课程专家与课程实施者的对话》李建平