初中物理实验中科学探究能力的培养

仲冬云

摘要：教师在平时的实验教学中，有意识地培养学生的创新意识，通过发散思维的训练，优化思维品质，引导学生进行批判性思维可以促使其在活动中能独立分析、明辨是非，从而激发学生蕴含的无限创造力。

关键词：提出问题的能力；发散思维能力；质疑能力；创新能力

中图分类号：G633.7文献标识码：A文章编号：1992-7711（2020）06-0122

现代教育强调发展学生核心素养，要求学生具备适应社会发展的品格和能力。因而物理教学应重在培养学生的动手能力及创新意识。著名物理学家杨振宁曾对中美两国中学生进行一番比较：中国学生学习非常刻苦，理论基础知识既丰富又扎实，并且很能善于考试，但普遍存在不善于发现问题、动手能力差等缺点。学生科学探究能力的培养不是靠教师单纯的讲解，而是学生在实验过程中逐步养成和发展的。下面，笔者结合自己的教学实践，阐述如何让学生的科学探究能力在物理教学中得到真正的培养和发展。

一、创设问题情境，培养学生提出问题的能力

爱因斯坦曾说过：“提出一个问题，往往比解决一个问题更重要。”因为解决问题也许只是数学上的或实验的一个技能，而提出新的问题，新的可能性，则需要有创造性的想象力。物理教师要努力培养学生的提问能力，一个平庸的教师只会向学生传达真理，而一个优秀的教师会教会学生发现真理的方法。

问题情境是指教师有意识地创设各种情境，使学生质疑问难。实验教学为学生创设了丰富的问题情境，激发学生去观察和思考。

在学习“空气的力量”这节课时，教师利用生活中的器材，精心设计物理实验（如图所示），图1可以轻松把水倒出，而图2中堵住茶壶盖上的小孔后水却倒不出来。通过这个小实验，学生可能会发现很多问题：水为什么倒不出来？为什么要设计这样一个小孔？茶壶盖上的小孔有什么用处？这样激发了学生的兴趣，增加物理的神秘感，从而启发了学生活跃的思维。

二、强化实验设计，训练学生发散思维能力

发散思维的训练，使思维打破常规，提高知识的深广度与灵活度，优化思维品质。为了培养学生的发散思维能力，必须抓好物理探究实验教学，重视智力开发，克服发散思维的思想障碍。我们探讨“如何测量液体的密度的方法”，以更好地培养学生的发散思维能力。

我们通常用的方法是：利用天平、量筒、待测液体、烧杯。

①用天平测出烧杯和液体的总质量m1；②将一部分液体倒入量筒中，读出量筒中液体体积V；③用天平测出烧杯和剩余液体的质量m2；④液体密度表达式ρ=（m1-m2）/V

我们还可以给学生提供这样两种方法。

其一，利用浮力：弹簧测力计、烧杯、水、待测液体、石块。

①用弹簧测力计测出石块重力G；②将石块挂在弹簧测力计下浸没水中记下示数F1；③将石块挂在弹簧测力计下浸没待测液体中记下示数F2；④液体密度表达式ρ=（G-F2）ρ水/（G-F1）

其二，利用压强：U型管压强计、烧杯、水、待测液体、刻度尺。

①将盛有水的U形压强计的金属盒放入某液体h1深处；

②压强计两管中液面高度差为h2；

③该液体密度为ρ=ρ水h2/h1。

三、拓展实验宽度，培养学生质疑能力

《中国学生发展核心素养》提出：学生的科学精神包括理性思维、批判质疑和勇于探究。批判性思维可以促使学生在活动中能独立分析，能引导学生明辨是非，寻求真理。物理实验思维的批判性表现为：敢于质疑实验结果或有关结论的错误，敢于对实验过程或方法做出评价。

我们通过“牛顿第一定律”感受批判性思维：亚里士多德认为“不受力而能够一直运动的物体是不存在的”。伽利略根据自己的观察和思考对这种观点提出质疑，让学生知道科学家们的理论并不都是对的，都在不断地修正。人类对事物的认识，也会受到时代的局限，如果没有批判性质疑，社会将停步不前。

在探究“阿基米德原理”的实验中：教材选取了如图4方案进行实验探究。有的小组学生在实验过程中向教师提出质疑：这个实验的步骤如果调整一下，既不会影响测量结果，还会让实验简单一些，不用重复操作一些步骤了，学生说把步骤中的a-b-c-d改为b-a-c-d，这样更合理。其实教学中我们也曾经探讨这个小组学生的质疑，但是这个小组学生不迷信教材，敢从实践中寻找真理。作为教师，我们应该感到欣慰，而对于学生本身，也是一次非常成功的探究，这又何尝不是一种收获。

四、优化实验教学，培养学生创新能力

初中学生在实验操作中基本都是按照教材规定好的实验步骤进行，学生实验只是依葫芦画瓢，根本不能领会实验原理和思想，这在很大程度上影响了学生创新能力的发展，也违背了我们让学生进行实验探究的初衷。这就要求教师在平时的实验教学中，有意识地培养学生的创新意识，将创意和方案转化为有形物品或对已有物品进行改进与优化，从而激发学生蕴含的无限创造力。

在学习“探究杠杆的平衡条件”一节时，教材使用如图5甲的直杠杆进行实验。但是这种设计往往让学生混淆力臂的概念，“力臂是支点到力的作用线的距离”，还是“力臂是支点到力的作用点的距离”？

我們将实验进行了优化：如图5乙从直杠杆过渡到弯杠杆，是本节设计的亮点。通过改进学生很快正确地理解了力臂概念，能比较容易地、直观地让学生得出杠杆的平衡条件。

物理实验使学生的科学探究能力得到真正的培养和发展，教师应该充分利用物理实验的教学功能，在教学中积极引导学生以实现能力的提升。

（作者单位：山东省邹城市第八中学273500）