初中物理实验教学中科学思维探析

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【摘要】科学思维是影响教学活动的后续推进的第一要素，在初中物理实验教学环节，客观实验现象与抽象理论知识相互配合，共同构成了学生认知物理知识的基本框架。要进一步开发物理教学的育人价值，教师必须做好科学思维的培养，使学生形成推导、质疑、总结等素养。本文对初中物理实验教学中如何培养学生的科学思维进行探析。

【关键词】科学思维；初中物理；实验教学；培养策略

结合现阶段的教学活动来看，科学思维的培养必须遵循以下三大原则：注重教学活动的紧密逻辑，实现归纳和演绎的统一；注重辩证分析方法和综合分析方法的应用；注重逻辑与历史的一致，确保理论与实践高度协调。在物理实验教学活动中，科学思维表现为求知、求真、求异等素养，借由多元实验计划培养学生的科学思维，才能使物理教学活动发挥出更大的作用。

一、设计实验方案，培养科学探究思维

要使学生在初中物理实验教学活动中形成出色的科学思维，教师必须对教学方法进行调整。强调实验教学活动的自主性、开放性、科学性，为学生提供探究、积累、创造的机会，才能进一步开发学生的物理科学思维。从物理教学的基本要求来看，在实验教学活动中，学生所采取的实验方案、实验内容与教师的实验计划完全一致，学生的独立意识、自由思想无法表现出来，其严重缺乏独立探究的良好意识。在后续的教学活动中，也无法形成自主探究、深入探究的科学思维。教师应该在物理实验教学活动中引入“甩手掌柜”思想，要求学生对自己负责，独立设计实验方案，以此来培养学生的科学探究思维，使学生在探究、反思的过程中学习物理知识。以苏科版初中物理八年级上册《声音的特征》的教学为例，围绕教材内容，学生了解到声音能够在不同的介质中传播、声音具有穿透力、声音通过振动产生等知识。教师可要求学生设计实验，证明有关观点，培养学生的科学探究思维。在这一过程中，学生首先对声音的特点进行选择，然后确定实验方案与实验器材，在开展实验的同时记录实验结果，思考实验结论是否成立。以“声音能够在不同的介质中传播”的证明为例，学生利用塑料软管、注射器进行证明：在日常生活中，声音通过空气进行传播；但在用注射器抽光塑料软管内的空气之后，在塑料管的另一端说话，测试学生还是能够听到声音，证明声音能够在固体中进行传播。围绕声音的不同特质，学生确定了不同的实验方案，得出了相应的实验成果。鼓励学生独立探究，培养其科学探究思维，在帮助学生形成物理素养的同时，更能够深入挖掘学生的科学意识。

二、开展实验活动，培养科学操作思维

部分物理实验所涉及到的实验材料与实验现象比较复杂，在教学指导活动中，学生需要学习多种实验知识，实验流程繁琐。故此，为了保障正常的教学进度，部分教师选择将实验剔除，借由语言叙述描述实验现象。在这种情况下，学生无法观察到客观的实验现象，对于教师所给出的真理依旧“存疑”。要培养学生的科学思维，必须强调物理实验教学的真实性特点，在教学活动中引导学生开展实验，才能为学生科学思维的萌发创造条件。对于一些较为复杂、繁琐的实验，教师更应该对其进行保留，锻炼学生的实验操作能力，使其形成科学思维。以苏科版初中物理八年级上册《透镜》的教学为例，教师可要求学生利用凸透镜、凹透镜和平面镜分别进行实验，根据不同的实验结果分析透镜的特点。学生对实验方案进行设计，并对实验细节进行规划：为探究三种透镜的特点，应该保持光源、光的入射角度、光到透镜的距离等要素完全一致，避免因人为操作而产生的误差问题。对于实验现象，可在透镜的后方、前方分别放置黑色卡纸，观察光的变化。实验发现，平面镜的前方卡纸上出现了光柱，证明平面镜反射光；凸透镜后形成了小光点，证明凸透镜汇聚了光；在凹透镜后，卡纸上出现了较大的光圈，凹透镜发散光的特点被记录下来。在实验的过程中，为了保障实验结果的精准、科学，学生对实验操作过程进行控制，然后得出实验结论。对实验误差、实验现象等要素进行强调，帮助学生确定实验内容，能够使学生获得更为丰富的实操经验，进而逐步培养自身的科学思维。

三、精解实验流程，培养科学互动思维

科学思维来源于教材与教学活动。在培养学生科学思维的过程中，教师既要为学生预留独立思考的空间，又要帮助学生构建良好的互动关系，借助个人灵感、团体协作的相互配合，激发学生的科学思维。在初中物理实验过程中，学生的实验方案不同、得出的实验结果不同，最终得出的实验结论也不尽相同。当教师引导学生围绕有关实验开展互动时，学生的实验经验互相交流，将转化为新的学习灵感。在实验教学环节，可对实验流程进行精细讲解，要求学生以小组为单位，分别给出实验方案，确定实验细节。以苏科版初中物理八年级下册《气体的压强》的教学为例，在设计实验的过程中，学生可能会产生意见上的分歧：部分学生认为，气体是不存在压强的，因为气体的质量、密度极低，所产生的压强可以忽略不计。部分学生则根据实验提出反对意见：准备打气筒与气球，当不断对打气筒打气时，气球不断碰撞，最后炸裂，因为气球的内部压强大于外部压强，气体的压强撑破了气球。学生则认为，排气管受到了力产生气体，是这种“力”撑破了气球。学生持有不同的意见，对实验流程进行重新规划，根据“气体的压强”这一话题提出新的实验方案。在互动的过程中，部分学生的观点是错误的，其将压强、力等概念混淆起来，导致给出了错误的结论。但作为学生的引导者，教师应避免直接给出结论，而是要引导学生在争论、证明的过程中主动反思错误。借由互动，学生的观点互相碰撞，学生在推敲个人观点的同时检验他人的意见，科学思维正在逐步提升。

四、反思实验成果，培养科学归纳思维

物理实验不应该仅在某一单元的教学活动中发挥作用，在实验教学环节，学生所积累的经验、操作都应该成为未来的物理学习灵感。发挥物理实验“承上启下”的作用，才能进一步开发物理实验的教学管理价值。在尝试借助物理实验培养学生的科学思维的过程中，教师必须带领学生及时回顾以往的实验流程，积累实验经验，完成科学思维的培养任务。以苏科版初中物理八年级上册《光的直线传播》的教学为例，直线传播是光的基本特质，但对于“直线”这一概念，学生可能会产生疑问，认为光存在曲线传播现象，教师可尝试利用平面镜开展实验教学活动，引导学生设计实验方案。结合《光的色彩、颜色》板块的有关实验，学生会对实验现象、物理知识进行讲解：当光被透镜分散之后，分散出来的各色光依旧呈直线状态，可以说，光是沿直线传播的；部分学生则认为，是透镜改变了光的传播状态，与光相互作用的材料不同，光的入射角度也不同。结合推理，学生配合平面镜、凸透镜等材料开展物理实验。在实验的过程中，对光的入射方向、反射方向、光穿过镜面之后的方向进行测量、记录，研究发现，光只存在被汇聚、被发散的基本特点，在镜面处于同一平面的情况下，光确实是沿直线进行传播的。当物理实验活动进入瓶颈时，教师可结合以往的实验经验帮助学生分析相关知识，鼓励学生归纳实验结论，在落实教学工作的同时，学生的科学思维将随着实验经验同步增长。

五、归纳实验结果，培养科学类比思维

物理板块的教学知识存在着一定的相似性，培养学生的科学类比思维，使学生学会举一反三，能够加快学生吸收物理知识的速度，提高实验教学活动的科学性。在培养学生科学思维的过程中，教师应对物理实验的相似性特点投入足够的关注，借由多个实验验明同一主题，提高学生的物理学习兴趣。以苏科版初中物理八年级下册《力、弹力》的教学为例，学生认为，弹力是物体在弹起时所受到的力，在下落的过程中，物体本身具有的力已经传导给了大地，由此，物体本身是不具有力的，弹力来源于接触面。在实验教学活动中，学生的实验目的以“证明弹力不存在”为目标。教师可结合不同的材料引导学生进行实验，在实验中推导科学结论：准备体积完全相等的铁球与橡胶球，在同样的高度使其自由落地，实验结果表明，铁球并不会有弹起的现象，但橡胶球能够反复做弹跳运动。结合材质、受力等因素，学生提出：物体是会受到弹力的，物体的材质是导致其受到弹力的重要因素，材质不同，弹力大小不同，物体也就存在弹起与不弹起之间的区别。结合这一实验结论，学生开始尝试设计新的实验方案：物体的弹力是存在差异的，但对于不同材质的物体，其弹力是否仅受到自身材质的影响？接触面的弹性、接触时的瞬间作用力，这些因素会不会对弹力的最终现象产生影响？在提出实验方案的同时，教师为学生准备铁球、橡胶球、木板、弹力网等材料，引导学生控制实验中的变量，结合自己的理论发起进一步的实验探究活动。借由循序渐进的实验活动，学生在新的实验结果中获得灵感，然后为科学思维的发展创造条件。总之，科学思维包含归纳、实操、分析、求知等多种重要素质，培养学生的科学思维，对于学生的顺利发展、教学活动的顺利落实有着不可忽视的重要意义。教师可对实验教学活动进行优化，借由自主设计、小组合作、归纳反思、实验精解等渠道重新规划教学活动，开发学生的智力与能力，使其在犯错、改正、尝试、积累的过程中获得物理学习经验，为科学思维的发展提供助力。

【参考文献】

[1]范雯菲.基于学科素养的初中物理实验教学策略浅析[J].考试周刊，2021（08）：125-126.

[2]张炳发.初中物理教学中如何培养学生的科学思维[J].文理导航（中旬），2020（07）：49-50.

作者:王晓静 单位:常州外国语学校