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摘要
人文精神和科学素养的培养和物理教学之间应是密不可分、相互渗透、相互促进、相辅相成的关系。本文以“探究电流与电压、电阻关系”的实验教学为案例，剖析实验教学过程中培养学生人文精神和科学素养的具体做法。
关键词
人文精神 科学素养 实验 初中物理
初中物理实验教学的目的，不仅是培养学生的动手能力和创新能力，培养学生的人文精神和科学素养也非常重要。教育的任务是培养人，关注学生的发展，培养学生的科学观，引导学生的情感、态度、价值观的取向。《义务教育物理课程标准（2011年版）》要求中学物理实施探究式的教学模式，它不仅能使学生经历基本科学探究过程，体验构建知识过程，而且注重培养学生的人文精神和科学素养。下面以“探究电流与电压、电阻关系”的实验教学为例，探讨如何在物理探究实验教学中培养学生的人文精神和科学素养。
一、培养勇于探索、熱爱科学的人文精神
李政道说，要开创新路子，最关键的是你要能自己提出问题，能正确地提出问题，就是迈开了创新的第一步。历史上一些著名定律、原理的提出，往往有一些传奇式的故事，在引入新课时，教师可以给学生介绍一些科学家的故事，寻找一些有利于科学态度培养的情景。如这节课，教师可以给学生形象地介绍欧姆的故事：“1787年3月16日，欧姆诞生于德国一个贫穷而普通的锁匠家里……他在孤独和困难的环境中始终坚持不懈地努力，终于取得成果，找到了电流与电压、电阻的关系。那么它们之间是什么关系呢？相信200多年后的今天，我们并不缺乏资料和仪器，我们也一定能探究出它们之间的关系。”教师通过这段叙述，能激发学生在逆境中拼搏进取的动力，以此培养学生坚韧不拔的性格和不畏艰难、勇于探索、热爱科学的精神，并能培养学生自觉地将科学知识应用和服务于生产、生活的意识。
二、学会合理猜想
猜想的过程是学生思维发散的最活跃阶段，也是创新的开端，要求学生根据设置的问题情景进行合理的猜想，试着像科学家一样提出假设与猜想，设想可能的答案，并且要有根据。猜想是智慧和创新的源泉，哥德巴赫猜想像一颗皇冠上的明珠，引得许多科学家孜孜不倦、夜以继日地辛勤探索，所以应鼓励学生要有勇于猜想，大胆质疑，不迷信权威的科学态度。
学生分组讨论，教师适当提示。学生联系已学内容以及实验现象，猜想：电流与电压的大小有关，因为电压是形成电流的原因；电流与导体的电阻有关，因为电阻对电流有阻碍作用。教师对学生的回答给予肯定。最后，根据学生的个别回答，师生共同提出猜想：电路中的电流与电压、电阻两者有关。
猜想不是乱猜，而是需要根据已有知识和生活经验等进行合理合情的猜测，这里的合理合情，就是要帮助学生培养的一种科学素养。
三、学会甄别和创新
制订计划与设计实验是学生感到最困难的一个环节，又是非常有利于启迪学生心智的环节。制订计划和设计实验会使学生掌握实验的方法，明确收集数据的途径和方式，确定收集数据的范围，了解探索所需的器材以及建立分析数据的方法和思路。鼓励学生积极探索各种可行的方法，设计恰当的方案，为后面的探究奠定基础，培养勇于创新的科学精神。因电流与电压和电阻这两个变量有关，需采用控制变量的实验方法，即在电压一定时，电流与电阻有什么关系；在电阻一定时，电流与电压有什么关系，这样可以对学生进行科学实验方法的教育。
本节实验设计需要解决“如何改变电压”及“如何改变电阻”问题。
改变电压的方案：一是利用电压可调式电源改变电压；二是串联滑动变阻器。经查看器材，实验室未配备电压可调式电源，若利用改变干电池节数的方法改变电压，其电压改变不连续，经过深入思考，必然选择串联滑动变阻器这一方案。
改变电阻的方案更多：串联定值电阻然后更换定值电阻、串联小灯泡、串联电阻箱等。先否定串联小灯泡的方案，是因为它的阻值未知，并且当电压改变时，灯丝温度变化会导致灯丝电阻变化，不利于采用控制变量法。其他两个方案均可行，但用电阻箱能更为方便改变电阻。
学生根据桌面上的器材进行选择，并考虑仪器的规格、型号、量程和实验的安全性等因素。学生在不知不觉中就能将理论联系实际，并根据实际情况，优化仪器组合，以现有的仪器进行实验和科学探究，培养了勤俭节约的优良品德。学生通过制订计划与设计实验不仅能培养理论联系实际的科学态度，还能培养勇于克服困难的科学精神和积极创新的意识。
四、培养团队意识和实事求是的科学态度
实验前要分组，组内的分工要明确，注意发挥每个学生在探究活动中的作用，做到每个人都有任务，与组内成员之间又有合作。在连接电路时，开关要断开，以防电路发生短路；滑动变阻器调到最大阻值处，以防电路中电流过大烧坏元件；电流表和电压表要注意选择恰当的量程，电流从正接线柱流进，从负接线柱流出，电流表要串联在电路中，电压表要并联在电阻两侧等，以此对学生进行保护实验器材、爱护公共财产的良好品德和习惯的教育，同时进行严肃认真、遵守操作规则的科学态度教育。
在实验时教师要指导学生分析电路连接过程中出现的故障，积极寻找原因，帮助他们克服困难，排除故障；若在读取电压表和电流表的数值时，数据出现较大误差，学生要认真寻找原因，及时纠正，不能捏造数据，培养学生科学严谨、实事求是的科学观。学生在求异、探索中趋于有序，既培养了独立操作能力，又培养了团队精神；既发展了思维能力，又开发了创造能力。
五、掌握严谨的科学语言
通过实验学生获得上述数据，运用科学方法对得到的数据进行分析与论证，揭示现象和规律相互转化的对立统一的规律。分析数据时，教师要提醒学生注意“电阻一定”的前提，强调要尊重科学，以事实为依据，养成一丝不苟的科学态度。有部分学生在总结电流与电压关系时，不能准确地总结到“成正比”的定量关系，可以用作图的方法把表格中的数据转化成图像，从而准确、直观地反映电流与电压的关系。部分学生还可能把实验结论的因果关系弄错，比如说成“电阻与电流成反比”，这里需要认真理清这种说法错误的原因。得出结论的过程是培养学生获取信息、处理信息的科学技能，也是培养学生勇于钻研、积极探索、坚韧不拔的科学精神。学生自己发现这些数据之间的规律，得出结论的过程，是学生发展创造性思维的过程。
六、注重交流与反思
针对学生实验过程中出现的问题，讨论：
（1）移动滑片时，若一个表示数变大，另一个表示数却变小，实验出现了什么错误？
（2）有同学的实验数据中，电流与电阻并不成反比，是什么原因导致的？
（3）有的同学电流表没示数，电压表有示数，实验电路出现什么故障？
（4）探究电流与电阻关系时，某组换上一个大的定值电阻，无论怎样移动滑片都不能使电压表示数回到原来的值，有哪些可能的原因？
让学生反思实验过程中存在的问题，如：设计是否合理、操作有无失误、数据是否可靠、结论是否正确等，培养学生勇于发现错误和疏漏、尊重客观规律的科学态度，同时能发展学生的批判性思维；通过交流，学生敢于放弃自己的错误观念，能采纳别人正确的意见，从而学会交流与协作，具有相互学习的优良品德和团队合作精神。可以说，交流与反思，是科学进步的源泉和不竭动力。
欧姆经过十几年坚持不懈的努力才总结了这一伟大的定律，学生从心灵深处产生对科学工作者坚韧不拔、锲而不舍的顽强探索精神的敬佩，这对培养学生的人文精神和科学素养会起到积极的作用。而人文精神和科学素养的培养是物理教学工作的灵魂。中学物理探究实验的教学能使学生在自主的状态下进入现实的体验过程，并让学生的心情和情感在这个过程中产生强烈的震撼，进而自觉反思，获得醍醐灌顶的顿悟，使思想与灵魂在科学知识的学习中得以升华。这种学生用心灵和情感的体验换来的觉醒，要比空洞说教更具有实效性和长效性。
（作者单位：江苏省泰兴市济川初级中学）
人文精神和科学素养的培养和物理教学之间应是密不可分、相互渗透、相互促进、相辅相成的关系。本文以“探究电流与电压、电阻关系”的实验教学为案例，剖析实验教学过程中培养学生人文精神和科学素养的具体做法。
关键词
人文精神 科学素养 实验 初中物理
初中物理实验教学的目的，不仅是培养学生的动手能力和创新能力，培养学生的人文精神和科学素养也非常重要。教育的任务是培养人，关注学生的发展，培养学生的科学观，引导学生的情感、态度、价值观的取向。《义务教育物理课程标准（2011年版）》要求中学物理实施探究式的教学模式，它不仅能使学生经历基本科学探究过程，体验构建知识过程，而且注重培养学生的人文精神和科学素养。下面以“探究电流与电压、电阻关系”的实验教学为例，探讨如何在物理探究实验教学中培养学生的人文精神和科学素养。
一、培养勇于探索、熱爱科学的人文精神
李政道说，要开创新路子，最关键的是你要能自己提出问题，能正确地提出问题，就是迈开了创新的第一步。历史上一些著名定律、原理的提出，往往有一些传奇式的故事，在引入新课时，教师可以给学生介绍一些科学家的故事，寻找一些有利于科学态度培养的情景。如这节课，教师可以给学生形象地介绍欧姆的故事：“1787年3月16日，欧姆诞生于德国一个贫穷而普通的锁匠家里……他在孤独和困难的环境中始终坚持不懈地努力，终于取得成果，找到了电流与电压、电阻的关系。那么它们之间是什么关系呢？相信200多年后的今天，我们并不缺乏资料和仪器，我们也一定能探究出它们之间的关系。”教师通过这段叙述，能激发学生在逆境中拼搏进取的动力，以此培养学生坚韧不拔的性格和不畏艰难、勇于探索、热爱科学的精神，并能培养学生自觉地将科学知识应用和服务于生产、生活的意识。
二、学会合理猜想
猜想的过程是学生思维发散的最活跃阶段，也是创新的开端，要求学生根据设置的问题情景进行合理的猜想，试着像科学家一样提出假设与猜想，设想可能的答案，并且要有根据。猜想是智慧和创新的源泉，哥德巴赫猜想像一颗皇冠上的明珠，引得许多科学家孜孜不倦、夜以继日地辛勤探索，所以应鼓励学生要有勇于猜想，大胆质疑，不迷信权威的科学态度。
学生分组讨论，教师适当提示。学生联系已学内容以及实验现象，猜想：电流与电压的大小有关，因为电压是形成电流的原因；电流与导体的电阻有关，因为电阻对电流有阻碍作用。教师对学生的回答给予肯定。最后，根据学生的个别回答，师生共同提出猜想：电路中的电流与电压、电阻两者有关。
猜想不是乱猜，而是需要根据已有知识和生活经验等进行合理合情的猜测，这里的合理合情，就是要帮助学生培养的一种科学素养。
三、学会甄别和创新
制订计划与设计实验是学生感到最困难的一个环节，又是非常有利于启迪学生心智的环节。制订计划和设计实验会使学生掌握实验的方法，明确收集数据的途径和方式，确定收集数据的范围，了解探索所需的器材以及建立分析数据的方法和思路。鼓励学生积极探索各种可行的方法，设计恰当的方案，为后面的探究奠定基础，培养勇于创新的科学精神。因电流与电压和电阻这两个变量有关，需采用控制变量的实验方法，即在电压一定时，电流与电阻有什么关系；在电阻一定时，电流与电压有什么关系，这样可以对学生进行科学实验方法的教育。
本节实验设计需要解决“如何改变电压”及“如何改变电阻”问题。
改变电压的方案：一是利用电压可调式电源改变电压；二是串联滑动变阻器。经查看器材，实验室未配备电压可调式电源，若利用改变干电池节数的方法改变电压，其电压改变不连续，经过深入思考，必然选择串联滑动变阻器这一方案。
改变电阻的方案更多：串联定值电阻然后更换定值电阻、串联小灯泡、串联电阻箱等。先否定串联小灯泡的方案，是因为它的阻值未知，并且当电压改变时，灯丝温度变化会导致灯丝电阻变化，不利于采用控制变量法。其他两个方案均可行，但用电阻箱能更为方便改变电阻。
学生根据桌面上的器材进行选择，并考虑仪器的规格、型号、量程和实验的安全性等因素。学生在不知不觉中就能将理论联系实际，并根据实际情况，优化仪器组合，以现有的仪器进行实验和科学探究，培养了勤俭节约的优良品德。学生通过制订计划与设计实验不仅能培养理论联系实际的科学态度，还能培养勇于克服困难的科学精神和积极创新的意识。
四、培养团队意识和实事求是的科学态度
实验前要分组，组内的分工要明确，注意发挥每个学生在探究活动中的作用，做到每个人都有任务，与组内成员之间又有合作。在连接电路时，开关要断开，以防电路发生短路；滑动变阻器调到最大阻值处，以防电路中电流过大烧坏元件；电流表和电压表要注意选择恰当的量程，电流从正接线柱流进，从负接线柱流出，电流表要串联在电路中，电压表要并联在电阻两侧等，以此对学生进行保护实验器材、爱护公共财产的良好品德和习惯的教育，同时进行严肃认真、遵守操作规则的科学态度教育。
在实验时教师要指导学生分析电路连接过程中出现的故障，积极寻找原因，帮助他们克服困难，排除故障；若在读取电压表和电流表的数值时，数据出现较大误差，学生要认真寻找原因，及时纠正，不能捏造数据，培养学生科学严谨、实事求是的科学观。学生在求异、探索中趋于有序，既培养了独立操作能力，又培养了团队精神；既发展了思维能力，又开发了创造能力。
五、掌握严谨的科学语言
通过实验学生获得上述数据，运用科学方法对得到的数据进行分析与论证，揭示现象和规律相互转化的对立统一的规律。分析数据时，教师要提醒学生注意“电阻一定”的前提，强调要尊重科学，以事实为依据，养成一丝不苟的科学态度。有部分学生在总结电流与电压关系时，不能准确地总结到“成正比”的定量关系，可以用作图的方法把表格中的数据转化成图像，从而准确、直观地反映电流与电压的关系。部分学生还可能把实验结论的因果关系弄错，比如说成“电阻与电流成反比”，这里需要认真理清这种说法错误的原因。得出结论的过程是培养学生获取信息、处理信息的科学技能，也是培养学生勇于钻研、积极探索、坚韧不拔的科学精神。学生自己发现这些数据之间的规律，得出结论的过程，是学生发展创造性思维的过程。
六、注重交流与反思
针对学生实验过程中出现的问题，讨论：
（1）移动滑片时，若一个表示数变大，另一个表示数却变小，实验出现了什么错误？
（2）有同学的实验数据中，电流与电阻并不成反比，是什么原因导致的？
（3）有的同学电流表没示数，电压表有示数，实验电路出现什么故障？
（4）探究电流与电阻关系时，某组换上一个大的定值电阻，无论怎样移动滑片都不能使电压表示数回到原来的值，有哪些可能的原因？
让学生反思实验过程中存在的问题，如：设计是否合理、操作有无失误、数据是否可靠、结论是否正确等，培养学生勇于发现错误和疏漏、尊重客观规律的科学态度，同时能发展学生的批判性思维；通过交流，学生敢于放弃自己的错误观念，能采纳别人正确的意见，从而学会交流与协作，具有相互学习的优良品德和团队合作精神。可以说，交流与反思，是科学进步的源泉和不竭动力。
欧姆经过十几年坚持不懈的努力才总结了这一伟大的定律，学生从心灵深处产生对科学工作者坚韧不拔、锲而不舍的顽强探索精神的敬佩，这对培养学生的人文精神和科学素养会起到积极的作用。而人文精神和科学素养的培养是物理教学工作的灵魂。中学物理探究实验的教学能使学生在自主的状态下进入现实的体验过程，并让学生的心情和情感在这个过程中产生强烈的震撼，进而自觉反思，获得醍醐灌顶的顿悟，使思想与灵魂在科学知识的学习中得以升华。这种学生用心灵和情感的体验换来的觉醒，要比空洞说教更具有实效性和长效性。
（作者单位：江苏省泰兴市济川初级中学）