開展研究性實驗 培養(yǎng)物理核心素養(yǎng)

趙建剛

(江蘇省灌云高級中學(xué) 222200)

研究性實驗作為物理實驗的一大種類，在教學(xué)活動中的拓展不僅可以幫助學(xué)生在物理實驗活動中提升實踐技能，更能發(fā)展學(xué)生的問題意識，培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng).下面，本文將從研究性實驗的基本步驟出發(fā)，就如何開展研究性實驗課堂、如何提升學(xué)生的核心素養(yǎng)提出幾點建議.

一、發(fā)揮想象，提出假設(shè)

探究性實驗可以讓同學(xué)們?nèi)硇奶剿饕粋€未知的問題，由于學(xué)生不知曉任何實驗結(jié)論，所以學(xué)生在實驗準(zhǔn)備階段提出假設(shè)的時候可以進(jìn)行邏輯思維和系統(tǒng)正式的雙重考慮.并且，在提出假設(shè)的時候同學(xué)們的想象能力和邏輯思維得到了最大程度的發(fā)揮，思維處于高度活躍狀態(tài)，可以幫助同學(xué)們互相學(xué)習(xí)，對于實驗內(nèi)容和意義進(jìn)行更為深入的思考，

例如在教學(xué)“探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系 ”這個實驗時，同學(xué)們需要探究的是彈簧的伸長和彈力之間的關(guān)系問題.它們之間的關(guān)系具體是什么樣子？會受到哪些因素的干預(yù)？同學(xué)們還需要準(zhǔn)備彈簧、毫米刻度尺、鐵架臺、鉤碼若干和坐標(biāo)紙等的器材.同學(xué)們在實驗的過程中發(fā)現(xiàn)，彈簧所掛重物應(yīng)當(dāng)從輕到重，否則一旦超出彈簧的彈性限度實驗就會很容易產(chǎn)生誤差.同學(xué)們針對影響因素提出的假設(shè)是彈簧的寬度和長度會影響到彈簧的勁度系數(shù)k，所以同學(xué)們針對這些假設(shè)找來了等長不等寬和等寬不等長的兩組彈簧分別進(jìn)行了實驗.結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在彈簧的材質(zhì)相同的情況下，彈簧的勁度系數(shù)沒有很大改變，與彈簧的長度和寬度沒有直接關(guān)系.但是同學(xué)們認(rèn)為實驗結(jié)果也可能跟實驗器材本身差值不大有關(guān)系.

教師在引導(dǎo)同學(xué)們提出假設(shè)的時候，其實相當(dāng)于應(yīng)用了任務(wù)型教學(xué)的思維，無形之中給同學(xué)們增加了一些拓展任務(wù)，并讓同學(xué)們思考這些任務(wù)的來龍去脈，從而在實驗過程中更加認(rèn)真地進(jìn)行思考，對于實驗進(jìn)行更為深入的挖掘，從而獲得一定的成就感.

二、動手操作，搜集數(shù)據(jù)

動手操作是研究性實驗的基本要求.同學(xué)們在動手操作的時候需要獲得、收集一定的數(shù)據(jù)來為研究性實驗結(jié)論提供基礎(chǔ).此外，對于數(shù)據(jù)的歸納和處理也是實驗的一大難點.在收集數(shù)據(jù)過程中，同學(xué)們需要對于實驗步驟反復(fù)考慮，即時調(diào)整，考量實驗數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和有效性，從而保證實驗的順利進(jìn)行.

例如在教學(xué)“描繪小電珠的伏安特性曲線”這個實驗時，同學(xué)們需要回顧和類比伏安法測電阻的實驗技巧.同學(xué)們需要準(zhǔn)備一個6V的電源、一個直流電壓表、一個直流電流表、一個滑動變阻器、4V、0.6A 和3.8V、0.3A的小燈泡等器材.在進(jìn)行實驗時，有些同學(xué)們對于實驗電路的熟悉程度還不是很高，所以會有錯誤的情況出現(xiàn).教師需要及時發(fā)現(xiàn)同學(xué)們的問題.在進(jìn)行實驗時，這個實驗最大的特點就是小燈泡的電阻是一個變量，需要同學(xué)們不斷測量反復(fù)讀數(shù)來測定.同學(xué)們根據(jù)實驗數(shù)據(jù)做出的U-I圖像是一條不規(guī)則的曲線.在處理實驗數(shù)據(jù)時，遠(yuǎn)離曲線趨勢的描點而可以視為無效數(shù)據(jù).

針對研究性實驗的實驗數(shù)據(jù)來說，同學(xué)們在假設(shè)和實驗設(shè)計階段做出的準(zhǔn)備活動中，也應(yīng)當(dāng)把實驗誤差和容易導(dǎo)致誤差的步驟考慮進(jìn)去，才能真正全面的完成一個實驗，深刻的理解新知的本質(zhì)，并且在進(jìn)行研究操作的過程中，同學(xué)們能夠?qū)嶋H操作實驗步驟中的要求，完善自我動手能力方面的欠缺，從而對實驗數(shù)據(jù)產(chǎn)生新的認(rèn)識.

三、歸類分析，形成結(jié)論

同學(xué)們在實驗過程中動手得到的實驗數(shù)據(jù)是實驗結(jié)果的基本形式.但是在研究型實驗中，同學(xué)們還需要通過具體比對和科學(xué)分析，經(jīng)過慎重考慮，考察實驗結(jié)果的有效性和可操作性，把實驗結(jié)果進(jìn)行歸納整理，從而歸類為不同類型的實驗結(jié)論.

研究性實驗的重心從實驗結(jié)果調(diào)整到了實驗過程.同學(xué)們在研究性實驗過程中發(fā)掘和探索的物理思維更為全面和具體.從實驗結(jié)果分析出的數(shù)據(jù)和結(jié)論，是對研究性實驗的詮釋和概括.只有同學(xué)們進(jìn)行了正確的數(shù)據(jù)分析，進(jìn)行了合理、全面的思考和討論，才能得出合理的實驗結(jié)論，真正體會到探研究型實驗的樂趣，從而在平時樂此不疲的投身新知的探究之中.

實驗是學(xué)生探知物理世界奧妙的階梯，是激活學(xué)生主動思考物理問題的重要途徑.對于高中學(xué)生而言，物理教學(xué)重視實驗課程的目的不僅在于培養(yǎng)同學(xué)們對于物理知識技能的應(yīng)用和實踐能力，更要在實驗教學(xué)中提升學(xué)生的研究本領(lǐng)，發(fā)展學(xué)生的物理素養(yǎng).研究性實驗在很大程度上幫助同學(xué)們展開了實驗知識技能的思維空間，打破了常規(guī)枯燥的物理課堂，幫助同學(xué)們從心理上接受物理教學(xué)的思維和模式，從而能夠發(fā)展同學(xué)們更為全面和深刻的物理思維.