初中物理实验中培养学生科学精神的策略分析

仵亚锋

（庆城县白马初级中学,甘肃 庆阳 745110）

初中八年级开设物理课，而物理是一门以实验为基础的自然科学，所以大量物理知识的学习、物理规律的发现都是建立在实验基础上的。物理课的教学中有大量的实验，包括演示实验和学生分组实验，还有学生的一些课外实验，这些实验占教学比重很大，学生正处于求知欲最旺盛的阶段，对实验非常感兴趣，所以物理教学中做好实验非常重要。而学生作为课堂的主体，他们对于实验现象的观察、记录和实验结论的得出是最直接的。但学生正处于成长阶段，对于这些实验现象和实验结论并不能完全做到客观正确，所以需要教师的正确指导。因此笔者认为在物理实验中对学生科学精神的培养就非常重要。下面笔者以八九年级物理教材中的一些物理实验教学为例，谈谈初中物理实验教学中培养学生科学精神的策略。

一、什么是科学精神

那么科学精神是什么呢？由江西高校出版社出版，叶福云编著的图书《科学精神是什么》中指出科学精神是反映科学发展内在要求并体现在科学工作者身上的一种精神状态。它是现实的，见之于人们的行为之中；又是模糊的，很难用术语准确界定。而笔者非常赞同作者的观点，所以科学精神是一种精神状态，对于学生来说就是要培养他们学习、研究、探索科学知识的情感态度、理性思考能力和创新精神。而六大学生核心素养之一的“文化基础”中的“科学精神”也指出，科学精神主要是学生在学习、理解、运用科学知识和技能等方面形成的价值标准、思维方式和行为表现，具体包括理性思维、批判质疑、勇于探究等基本要点。因此科学精神是学生探求科学知识最基本的素养之一，而物理作为以实验为基础的自然科学，就必须要把培养学生的科学精神放在首位。

二、如何培养学生在物理实验中的科学精神

（一）培养学生对物理实验的兴趣

爱因斯坦说过：“热爱是最好的老师。”这句话对任何行业都是适用的，如果对一件事情没有兴趣，被别人逼着去做的话，怎么能做好呢？所以教师要培养学生对物理实验的兴趣。因为中学生正处于成长阶段，对知识的渴求是无止境的，他们对物理和化学等自然科学本来就是很感兴趣的，所以教师在学生感兴趣的基础上稍加培养即可。

比如在八年级上册物理课本中《声现象》一章教学中关于音调的变化学习中，可以让学生在课外做一个小实验：找七个相同的玻璃杯放一排，从左到右在七个杯子里倒水，水量依次增多，然后用筷子分别敲击这七个杯子就可以听到不同的音调了。如果是对音乐感兴趣的同学就可以很容易听出音调是由高到低依次排列，适当调整杯子里的水量，就可以简单地演奏乐曲了。通过这个简单的小实验，学生会觉得物理和生活很接近，而且物理实验是很有趣的，物理知识可以应用到生活中去，增加了他们学习物理的兴趣，更增加了他们动手做物理实验的兴趣。还有八年级下册物理课本中《物体的浮沉条件及应用》这一节中有个“盐水浮鸡蛋”的实验，此实验可操作性很强，每个学生回家后都可以自己做。教师可以提前布置这个小任务，在上课时让同学们互相变流，最终可能有些同学做成功了，有些同学没有做成功。教师在课堂上再演示一遍，学生们会发现在将生鸡蛋放入水中之后，鸡蛋会沉到水底，而在水中逐渐加入盐并搅拌，慢慢地鸡蛋会悬浮起来，这个现象很有趣。而经过教师的引导和分析，学生会得出结论：是因为随着盐水密度的增大，盐水对鸡蛋的浮力也在增大，当盐水的密度大于鸡蛋的密度时，鸡蛋就会漂浮起来。这个实验不仅有趣而且让学生的知识得到了拓展，因此会增强他们在今后学习中的动手实验能力，从而对学习物理课更感兴趣。

由此可见，培养学生对物理实验的兴趣有时可以从一个很小很简单的实验入手，让学生感觉到在求知的路上要注重细节，注重细节会有更多的发现和有趣的现象。

（二）培养学生在实验中的探索与创新能力

笔者觉得要培养学生在实验中的探索与创新能力，就必须让学生重视实验。在课堂演示实验中一般以教师为主题，学生作为旁观者没有直接参与，这点不利于学生探索与创新能力的培养。如果将演示实验改变为学生自行参与的探索性实验，让学生充分地参与进去，发挥其主体作用，就有利于学生在实验中探索与创新。

比如验证电流磁效应的实验，让学生自己亲手做，他们会发现通电导线离小磁针的远近不同，小磁针的偏转角度也不同，通过改变电流方向和电流的强弱都会发现小磁针偏转不一样。学生根据这些现象就会思考：通电导线产生的磁场大小与哪些因素有关？其实这点已经超出了本实验的研究范围，但是学生能提出这个问题就说明他们探索能力很强。

还有前面提到过的“盐水浮鸡蛋”的实验中，实验要求使用新鲜的鸡蛋做实验，但是每个同学家里的鸡蛋并不一定都是新鲜的，所以把鸡蛋放入清水中时鸡蛋会出现不同的沉浮状态，有的横着沉底，有的斜着沉底，还有的会竖着沉底。学生这时可能不明白这是什么原因，教师可以适当提示是因为鸡蛋的新鲜程度不同，这时就会有一部分同学想到生物课上学过的是因为鸡蛋中气室是随着时间慢慢增大到一定程度的，所以新鲜的鸡蛋中气室很小，几乎没有，随着存放时间延长气室也在逐渐增大。因此横着沉底的鸡蛋是很新鲜的鸡蛋，竖着沉底的鸡蛋就不新鲜了。这个实验中又因为食盐在水中的溶解度有限，可能会出现已经放入了很多食盐，通过搅拌直至溶液饱和鸡蛋还没有上浮的情况，那么学生自己通过更进一步地探索会发现，如果用热水做这个实验会很容易成功，因为热水能溶解更多的盐，让盐水的密度更大。如果学生能够研究透彻这个问题，那么他会很有成就感，这个实验充分锻炼了学生的探索能力，同时也有一定的创新性。

（三）培养学生理性思考的科学精神

培养学生理性思考的科学精神，就是要让学生敢于质疑，合理地质疑。要得出相对正确的结论，需要以大量的客观事实为依据，需要大量的实践检验，实践是检验真理的唯一标准。科学崇尚理性，坚持科学思考。对学生而言，培养学生的理性精神主要体现为培养学生的逻辑思维能力。科学探究离不开严密的逻辑思维。对于许多物理实验中实验结论的得出都是在演示实验或分组实验之后，在教师的指导下总结出来的。但是初中物理中研究的范围小，有些实验现象已经不能用初中物理知识解释了，所以就会出现学生对一些物理实验现象的质疑。

比如在学习“摩擦力”这节之后的练习题中有道题目：把一个杯子握在手中，增大手对杯子的握力，摩擦力会发生什么变化？这时候学生会得出两个结论，第一种观点认为摩擦力增大了，因为手握杯子的力增大了，相当于增大了压力，因而摩擦力变大了。第二种观点认为摩擦力没有变，因为根据二力平衡分析，竖直方向上存在两个力，一个向下的重力，一个向上的摩擦力，重力没有变，所以摩擦力也不变。此时有坚持第一种观点的同学会质疑，明明增大了握杯子的力，摩擦力应该增大的，但重力和向上的摩擦力确实是一对平衡力，好像出现矛盾了。学生的质疑是正确合理的，因为初中物理在摩擦力这节里只讲了影响滑动摩擦力的两个因素，一个是压力大小，一个是接触面的粗糙程度。而这里手握杯子产生的是静摩擦力，不是滑动摩擦力，静摩擦力的大小与压力无关，把这点给学生解释清楚学生就能明白了。这里应该表扬质疑的同学，因为他们考虑问题比较全面，让他们在以后的学生中继续保持这个合理的质疑，就能培养学生理性思考的科学精神。

（四）引导学生形成自主探究

物理学习是一个较艰难的学习过程，若教师能够通过物理实验教学让学生产生物理学习自主性实现学生自主探究，那么就更加有利于学生科学精神的培养。学生主观能动性被激发，能够通过物理实验对物理学习产生兴趣，主动投身于物理学习之中去，能够运用自身知识解决物理问题，这样就可以实现学生物理思维和能力提升。从目前各个地区初中物理教学来看，学校会因为教学进度、教学资源的限制，先在课堂上传授理论知识，然后把四五节课的实验内容积攒到一起，然后再带领学生统一进入实验室进行实验操作。但是由于知识遗忘、实验进程过快等因素，学生根本无法通过一节课四五个实验的教学方式有效吸收物理实验知识，而且由于操作设备较少的原因，会使得部分学生根本无法参与到实验环节之中来。针对以上情况，教师可以在物理实验教学之中先合理安排时间和教学进度，让学生实验课不用进行得那么紧凑，在实验之前也可以加入一些自主探究环节，除正常实验内容以外，教师可以先提出一些自主探究问题，让学生们带着问题进行实验。例如，学生在学习欧姆定律或一些理论性比较强的知识时，可以先由教师讲解理论部分，学生在充分了解理论内容之后，可以让其自主创设一些有关于这一理论的实验。教师在这一过程中扮演的角色应该是引导者和点拨者，通过引导让学生们有一个大体设计方向，在学生设计遇到瓶颈时作出点拨，拓宽学生研究思维，最终自主创设实验的成功完成能够带给学生极大成就感和满足感，以此提升学生自主探究积极性，也能进一步开拓学生实验思维。由此可见，初中物理实验教学应该重视学生自主探究过程，并给学生充分空间发挥想象，才能够使学生具有物理学习自主能力，为后续科学精神养成奠定了坚实基础。

（五）鼓励实验联系生活

物理这一科目是一个比较抽象的学科，所以学生在学习过程中难免会遇到一些困难，但其实物理学习与生活之间的联系是所有学科之中最紧密的。为了将学习难度进一步降低，实现学生良好学习，教师可以在实验教学中更多结合生活实际并创设出一些较有趣的实验活动，使实验氛围活跃起来，就可以进一步激发学生物理实验兴趣以及科学精神的培养。但教师在实验教学时一定要注意要将实验内容和生活实际做到充分紧密连接，不要让学生有过于牵强之感，否则会影响教学效果、影响物理学习。在初中物理实验中声、光、电三部分与生活实际联系最紧密，教师可以以此为切入口将实验与实际相结合。例如，在进行“声音的传播”这一课学习时，实验重点是进行关于声音传播条件的研究学习，教师可以通过用格尺在桌面一端进行敲击，让一名学生把耳朵贴在桌面另一端，看看学生能不能听到敲击声的方式；还可以使用将收音机放在一个玻璃罩内，然后缓缓将玻璃罩内空气抽出来再放进去，让学生们听一听收音机声音变化这种方式，根据这两个实验得出的结论，让学生们对于声音传播需要哪些条件展开讨论，然后再根据传播条件让学生展开关于生活中声音传播的自主实验设计，类似这样的将课程内容与实际生活联系在一起的趣味性实验教学能够进一步加强实验教学效果，也能够使学生产生更深层次的思考。在未来物理学习中学生也能够顺延实验联系生活的学习思路，在生活中也能发现更多物理现象。随着时间的推移，学生会减少对于物理学习恐惧感而逐渐爱上学习物理，对物理实验学习兴趣度提升，才能使学生拥有更加强大的科学精神。

（六）引导学生养成良好科学态度

学生科学精神的形成离不开严谨、认真科学态度的养成，在物理实验教学过程之中，教师应该将科学态度培养作为重要教学目标。但是良好科学态度的养成绝对不是短时间内可以实现的，因此，教师不仅仅只需要在日常物理实验教学中重视学生科学态度，还要建立一个长期、完善且具有实效的培养体系，并将它融入日常教学之中。为实现这一养成目标，教师在实验选择时可以选择一些代表性强、研究意义大的实验，在实验进行过程之中让学生对于每一个实验步骤都做出思考，并研究出这样操作涉及的物理知识，在实验中要求每一个学生实验操作都必须规范，不能够出现跳步骤、简化实验过程等情况出现，且要求学生对实验数据进行详细记录。例如，在进行“液体内部压强影响因素”这一实验时，金属盒子浸入水中并出现不同程度的上下浮动时，U 型管内部液面会随着金属盒浸入水中深浅程度而产生高度差；若金属盒浸入深浅不变，只改变金属盒的方向，发现U型管内也会相应出现高度差；若是直接将清水替换为盐水，U 型管内依然会出现液面高度差。在进行此实验时，教师可以让学生充分改变实验条件，做出对比试验，完整记录数据后结合实验结果和自身物理知识，思考是什么因素导致了U型管内压强发生改变，这样完整实验过程能够充分发挥学生独立思考能力和动手实践能力，且能够培养学生良好科学态度。一方面，教师应该将学生科学态度培养作为一个长期教学目标。另一方面，教师应该根据这一目标落实好有效教学方法，最终实现教学目标让学生形成严谨、认真的科学精神。

因此，要在物理实验中培养学生的科学精神，就要让学生对物理实验感兴趣，在实验中培养他们的探索与创新能力以及在实验中培养学生理性思考的科学精神。这些能力可能学生一开始并不一定都具备，教师们要慢慢地在实验教学中培养，由量变引起质变，最终使学生具备在物理实验中的科学精神。