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关于高中物理实验教学中培养学生科学素养
[摘 要]《普通高中物理课程标准》指出,“高中物理课程旨在进一步提高学生的科学素养,高中物理课程一定要突出物理学科特点,发挥实验在物理教学中的重要作用”.本文旨在结合高中生的认知特点和物理实验的特性探讨如何在高中物理实验教学中培养学生的科学素养.
[关键词]科学质疑素养 科学实践素养和科学量化素养 科学猜想素养和科学探究素养
[中图分类号] G633.7
[文献标识码]A
[文章编号]1992-7711(2017)06-110-01
“今日之物理,明日之技术”,从智能手机、ipad到“神十”天空对接、量子通信卫星,无不说明：物理重要,物理有用.《普通高中物理课程标准》指出,“高中物理课程旨在进一步提高学生的科学素养,从知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观三个方面培养学生,为学生终身发展、应对现代社会和未来发展的挑战奠定基础”,并明确指出,高中物理课程一定要“突出物理学科特点,发挥实验在物理教学中的重要作用”.
物理课要有“物理味”,就要做到有“物”有“理”,格物致知,因此要发挥物理实验功能,使物理教学真正成为有源之水、有本之木.物理学是以实验为基础的学科,做实验是学生学习物理知识、探索物理规律和体验物理乐趣的重要途径.利用高中物理中丰富的实验资源培养学生的科学素养是一条非常理想的有效途径.本文旨在结合高中生的认知特点和物理实验的特性探讨如何在高中物理实验教学中培养学生的科学素养.
物理实验的普遍性和实践性,决定了科学素养渗透的重要性.在物理实验教学除了调动学生的主动参与兴趣和提高学生严谨细致的操作素养外,还要根据各种不同类型物理实验特点有计划地渗透更全面的科学素养.高中物理学生实验大致可分为三种：验证性实验、测量性实验、探究性实验.
一、巧用验证性实验培养学生的科学质疑素养
高中阶段的学生已经有了一定的基础科学知识,但是他们都处于人生观的成长期.好奇和质疑是学生学习过程中的两大特色.如何培养学生大胆的科学质疑素养？这一直是传统教学中没有解决的难题.巧妙运用验证性实验的特点就能很好地解决这一问题.验证性实验就是用实验来验证理论.高中物理学生实验中的《验证力的平行四边形定则》、《验证机械能守恒定律》、《验证动量守恒定律》等三个实验均为验证性实验.平行四边形定则、机械能守恒定律、动量守恒定律是高中物理中最重要的规律.也是师生们解决物理难题时常用的法宝.如何使学生们能够心服口服地相信这些陌生的结论？如何使学生们能够放心大胆地运用这些结论？既然这些规律的准确性是毋庸置疑的,其重要地位是不可撼动的,那么它们肯定是千锤百炼、久经考验的真理.若允许学生们怀疑这些规律正确性,利用他们的好奇心和怀疑心理及时地进行调动和引导,就能培养学生的大胆科学质疑素养.譬如把《验证力的平行四边形定则》改换成力合成时难道真的符合平行四边形定则么？把《验证机械能守恒定律》改换成机械能守恒定律真的存在么？把《验证动量守恒定律》改换成动量守恒的条件真的是系统所受合外力为零么？在一连串的质疑中,学生已经不再拘泥于课本实验的目的,他们自己设计步骤,进行观察、操作和记录,最后通过对比得出结论.在这一实验过程学生亲身感受探索中的困难和探索成功后的喜悦,能进一步促使学生形成从容耐心的学习习惯.
二、妙用测量性实验培养学生的科学实践素养和科学量化素养
高中阶段的学生都处于科学价值观的成长期.“格物致知”是整个物理学科的核心内容.“学以致用”是学生学习的最大动力来源.两者相结合就能培养学生的科学实践素养和科学量化素养.高中物理学生实验中的测量性实验正好为此提供了有效的途径.测量性实验的实验原理均为相关物理公式的直接运用或引申应用.通过做测量性实验使学生认识到物理中的理论和实际应用是不可分割的有机整体,实践以理论作指导,实践是理论的实际价值的体现.由此促使学生的科学价值观的形成.如表格所示.
另外,测量性实验都是学生通过实验得到一些精准的数据来得出最后结论的.通过五个测量性实验的学习研究可培养学生的科学量化的素养.
三、着重于探究性实验培养学生的科学猜想素养和科学探究素养
新课程下的物理实验更加注重培养学生的科学探究方法和科学探究素养.探究性实验就是用实验来探究未知的结论.学生在未知结论时,教师一定要引导学生大胆假设合理猜想,让他们采取有效的实验步骤,让学生细心体会理论和实际的联系.在探索过程中,学生不仅能从实验中探究结论,此过程往往给学生带来情感效应,促使学生由短暂的好奇转化为稳定的探索.这一类实验可以更好地使学生学到科学探究方法,并从中得到思维和能力的发展,从而更好地提高他们的科学探究素养.高中物理学生实验中的探究性实验包括探究匀变速直线运动的规律、探究平抛物体运动的规律、探索弹力和弹簧伸长的关系等.研究匀变速直线运动时教师可先让学生预测运动物体的位移、速度和时间的关系.譬如正比、反比、一次函数、二次函数等按先易后难的顺序进行合理假设与推测.再采用控制变量法进行探究.以此来培养学生掌握探究问题的基本步骤和基本方法,并在今后的教学中逐渐渗透这一思想,培养学生的科学探究素养.
总之,通过高中物理实验教学不但让学生学习科学研究方法,同时也要在实验中培养学生的科学态度.只有掌握物理科学探究方法,提高中学生的科学素养,才能够适应社会经济和现代科学技术的高速发展.
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