物理实验教学中学生科学素养的培养

舒杰

摘要：明确新课程标准中学生核心素养体系下科学素养的内涵，依托科学素养的培养要求，对物理实验教学中选取实验对象、创设实验问题、完善可视化实验过程、引导学生参与实验等实验环节步骤进行综合设置。结合物理实验教学特征，对引导兴趣、直观化、情境化的实验特征能够激发学生主动探索未知热情、逐渐增进运用实验进行逻辑分析的实证意识进行培养，不断提升学生的科学素养水平。

关键词：物理实验;教学;科学素养;引导

物理学科的教学工作任务是将物理知识教学与物理核心素养培养相互结合，其中物理核心素养包含学生对于物理的正确观念、在物理学习过程中能够产生对待事物的科学思维、能够养成对于未知事物的科学探究动力以及建立起正确的科学态度形成科学责任感四个方面。相比于理论知识教学，物理课程体系还需要将缤纷多彩的物理世界呈现给学生，学生通过感知、联想，建立起对于物理知识的认同，产生兴趣，才能够自觉地参与到物理学习当中来，自发地进行自身科学世界观的完善，为形成科学素养奠定基础。

一、物理学科中的科学素养

科学素养是物理核心素养培养当中的内容外延，是相较于物理核心素养更为宏观的人的综合思想素质。目前学术领域对于科学素养的理论体系主要遵循美国“2061”计划，即认定科学素养需要包含对于自然界的熟悉与掌握、能够应用科学与技术的手段方法、能够建立起科学原理概念的认知、具有事物判断的科学思维能力、运用科学知识和思维来进行人与社会问题的处理等多个环节。从特征上来看，知识掌握、科学思维以及科学体系的运用，与我国新课程标准对于物理核心素养的要求相一致，物理教学工作所培养的物理核心素养的本质，实际上就是帮助学生不断提高科学素养，锻炼并完善其科学应用能力。

二、基于科学素养培养的物理实验教学实践

物理实验教学是物理教学过程中较为常用的一种教学手段，教师通过物理实验的方式，进行更为直观的物理学原理的呈现。同時学生能够亲身参与到物理实验当中，自主感知物理理论的现实含义。在教师引领之下，学生还能够结合物理实验成果，进行问题思考。对于提升学生的科学素养而言帮助巨大。

（一）巧妙选择物理实验的对象

实验教学通常与物理课堂理论教学相结合，在教学计划中，教师通常需要先进行理论介绍，再借助实验演示手段进行理论验证。同时大部分实验内容与日常生活紧密关联，学生能够在生活当中掌握一定的物理规律。基于这两点，物理实验教学开展之前，学生通常会建立一个知识“前概念”，这个概念通常是模糊不清的，部分学生的概念正确，在后续的实验观摩参与中，能够加固概念印象;部分学生的概念错误，则需要教师在实验引导过程中利用一定的教学手法，帮助学生进行概念的重塑。

事实上，错误的模糊前概念更多来源于学生对于日常生活中的物理现象观察不足所导致的，学生很难将抽象的物理概念与日常生活中具象的物理现象进行机密连接。因此教师需要进行实验对象的巧妙筛选，一方面，要结合理论教学，针对学生前概念的认知掌握情况，对学生是否形成正确的物理观念进行了解，进而为不同物理知识掌握情况的学生制定相对应的教学方案;另一方面，物理实验的内容应当尽可能地与学生的日常生活进行贴合，在材料选择、实验过程设计方面，突出生活化和趣味性。学生既能够从中感受到物理规律带来事物改变的新奇体验，同时也能够与自身生活场景进行联系，激发学生联想思维，潜移默化地引导学生形成对于未知事物的探索精神。例如在光的传播与折射中实验中，教师在选取实验对象时，就必须考虑如何与生活场景相联系，同时将光在不同介质中的折射进行最为直观的呈现。教师可以采用水杯中放置钢笔的方式，引导学生对钢笔水内和外侧有何种不同进行观察，同时引导学生自主参与到实验当中来。

（二）合理创设实验问题

物理实验教学不仅仅是进行物理规律的实验展示，教师还需要以问题导入为基本逻辑，通过创设问题的方式，引领学生在实验过程中进行物理理论验证、物理规律发现，并最终解决问题。受限于学生物理知识掌握程度，教师在实验问题的创设中，需要同时体现真实性和阶梯型两个特征。真实性特征主要是指物理问题应当能够联系实际，学生在了解问题时不会产生陌生感和疏离感。这样的问题与学生的真实物理体验和生活情境紧密相关，使学生能够更好地理解问题诉求;阶梯型是指问题的设置要具有梯度，采用层层递进的方式，由易至难，留给学生思维缓冲的空间。例如在摩擦力课程的实验中，教师选用小车模型对汽车所处的不同运动轨道进行运动过程展示。其中一个轨道为不平整的模板轨道、另一个轨道为小车专用的金属轨道。在实验之前，教师应当组织学生对不同材料可能产生的摩擦力大小进行思考，引导学生结合生活情境来给出答案。随后，在实验进行过程中，教师适时提出造成小车运动出现不同速度的原因、那种轨道对于小车运动更有好处等问题进行提问。通过开始简易的问题，帮助学生树立信心。伴随问题难度的逐渐加深，学生需要迎接更为艰巨的挑战，进而培养学生敢于至面困难的科学精神。需要注意的是，问题的难度推进不能思维跨度过大，避免学生因产生畏难情绪而放弃思考。

（三）呈现可视化的实验现象

实验教学与理论教学最大差别在于实验教学能够将物理理论的客观表现以最为直观具象、可视化的方式呈现在学生面前。对于一些较为复杂的实验，教师可以在演示之前进行多次实验预演，保证各个实验环节操作精准，提高实验的成功率。在实验过程中，为了能够使每一名学生都能够观察到实验过程和实验现象，教师还可以利用多媒体设备，对实验过程进行屏幕投影，避免部分学生因距离较远、人数较多无法近距离观察实验过程。

（四）增强学生的实验参与性

“绝知此事要躬行”，亲身参与对于知识的理解更为透彻。传统实验教学通常是教师演示、学生观摩。为了能够增进学生对于物理现象的理解能力，实验教学应当将学生参与的实验活动作为主体，为学生打造自主探知、自我总结、形成认同的物理学习环境氛围。对于教学系统来说，可以通过开放学校实验室、打造家庭实验两种方式来进行创新。首先，在保障安全、教师参与指导的环境下，物理实验室可以通过申请的方式对学生开放，教师根据申请情况，提前进行实验准备，为学生讲解规章制度和实验仪器使用方法，全程监督，保障学生的实验安全。家庭物理实验是一种建议的课外实验，对于具备条件的家庭，教师可以在保证安全性的前提下为学生提供家庭实验环境布置的指导，方便学生在家庭业余时间，针对不理解的物理问题，通过亲身实验的方式，进行探索解决。

三、讨论与总结

从物理实验教学开展情况来看，物理实验教学具有生活化、趣味性、参与度等几个方面的重要特征。对于科学素养的培养来说，学生既需要掌握丰厚的物理知识，同时要具备科学解决问题的思维和探索求知的动力。物理实验教学借助拉近物理与生活的距离、增强学生的参与热情以及为学生提供亲身参与操作等方式，为学生提高科学素养奠定了一定基础。直观有效的物理实验教学方式，能够为培养学生的科学素养提供助力。

参考文献

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