以提高科學(xué)素養(yǎng)為目標(biāo)的探究式物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)-以金屬線膨脹系數(shù)測定實(shí)驗(yàn)為例

以提高科學(xué)素養(yǎng)為目標(biāo)的探究式物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)——以金屬線膨脹系數(shù)測定實(shí)驗(yàn)為例以提高科學(xué)素養(yǎng)為目標(biāo)的探究式物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)——以金屬線膨脹系數(shù)測定實(shí)驗(yàn)為例摘要：科學(xué)素養(yǎng)是現(xiàn)代社會(huì)所需的一種綜合能力，而實(shí)驗(yàn)教學(xué)作為提高學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的重要手段之一，在物理教學(xué)中具有重要地位。本文以金屬線膨脹系數(shù)測定實(shí)驗(yàn)為例，設(shè)計(jì)了一種以提高科學(xué)素養(yǎng)為目標(biāo)的探究式物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)方案。通過該實(shí)驗(yàn)，旨在培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維、實(shí)驗(yàn)技能和創(chuàng)新意識，提高他們的科學(xué)素養(yǎng)，從而更好地適應(yīng)未來的科學(xué)發(fā)展需求。關(guān)鍵詞：科學(xué)素養(yǎng)、探究式物理實(shí)驗(yàn)、金屬線膨脹系數(shù)測定、科學(xué)思維、實(shí)驗(yàn)技能、創(chuàng)新意識引言：科學(xué)素養(yǎng)是現(xiàn)代社會(huì)所需的一種綜合能力，包括對科學(xué)方法的了解、科學(xué)知識的掌握、科學(xué)思維的養(yǎng)成和實(shí)踐能力的提高等方面。而實(shí)驗(yàn)教學(xué)作為提高學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的重要方式之一，在物理教學(xué)中具有重要地位。通過實(shí)驗(yàn)，學(xué)生可以親自參與科學(xué)研究過程，培養(yǎng)科學(xué)思維、實(shí)驗(yàn)技能和創(chuàng)新意識，提高他們的科學(xué)素養(yǎng)。本文將以金屬線膨脹系數(shù)測定實(shí)驗(yàn)為例，探討一種以提高科學(xué)素養(yǎng)為目標(biāo)的探究式物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)方案。一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮驮韺?shí)驗(yàn)?zāi)康模和ㄟ^測定金屬線的膨脹系數(shù)，了解物體的熱膨脹性質(zhì)，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)觀察力和數(shù)據(jù)處理能力。實(shí)驗(yàn)原理：根據(jù)熱膨脹原理，金屬在線熱脹冷縮過程中會(huì)發(fā)生長度的變化，其膨脹系數(shù)可以通過實(shí)驗(yàn)測定得到。實(shí)驗(yàn)中，我們將金屬線的原始長度和溫度進(jìn)行測定，利用線性膨脹系數(shù)的定義式計(jì)算出金屬線的膨脹系數(shù)。二、實(shí)驗(yàn)材料和設(shè)備實(shí)驗(yàn)材料：金屬線、溫度計(jì)、測長尺、熱水槽、冷水槽。實(shí)驗(yàn)設(shè)備：實(shí)驗(yàn)臺、溫度控制裝置。三、實(shí)驗(yàn)流程和步驟1.實(shí)驗(yàn)前準(zhǔn)備：確定實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮驮?，組織好實(shí)驗(yàn)材料和設(shè)備，確保實(shí)驗(yàn)臺面整潔。2.實(shí)驗(yàn)流程：（1）將金屬線固定在測長尺上，并測定其原始長度為L0。（2）將金屬線置于溫度控制裝置中，設(shè)置溫度為T1，并等待金屬線溫度穩(wěn)定。（3）記錄金屬線的長度變化值ΔL1。（4）將金屬線置于冷水槽中，等待其溫度降低到T2，并記錄金屬線的長度變化值ΔL2。（5）重復(fù)實(shí)驗(yàn)步驟2-4，分別設(shè)置不同的溫度T1和溫度T2進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。（6）根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，計(jì)算金屬線的膨脹系數(shù)α。四、實(shí)驗(yàn)結(jié)果和數(shù)據(jù)處理根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，我們可以得到不同溫度下金屬線的長度變化值ΔL1和ΔL2，利用線性膨脹系數(shù)的定義式α=ΔL/(L0*ΔT)，其中ΔL為金屬線的長度變化值，L0為金屬線的原始長度，ΔT為金屬線的溫度變化值，可以計(jì)算出金屬線的膨脹系數(shù)α。五、教學(xué)效果和討論通過這個(gè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動(dòng)，學(xué)生不僅能夠通過實(shí)際操作來觀察和記錄金屬線的長度變化值，還可以學(xué)習(xí)到物體的熱膨脹性質(zhì)和膨脹系數(shù)的計(jì)算方法。在實(shí)驗(yàn)過程中，學(xué)生需要具備一定的實(shí)驗(yàn)觀察力、實(shí)驗(yàn)操作技能和數(shù)據(jù)處理能力。通過這些實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)的參與，學(xué)生能夠培養(yǎng)科學(xué)思維和實(shí)驗(yàn)技能，提高他們的科學(xué)素養(yǎng)。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中，教師可以引導(dǎo)學(xué)生自主探究和解決問題，培養(yǎng)他們的創(chuàng)新意識和團(tuán)隊(duì)合作精神。此外，教師還可以設(shè)計(jì)一些拓展實(shí)驗(yàn)，引導(dǎo)學(xué)生深入探究金屬線膨脹系數(shù)與材料的相關(guān)性、溫度變化對膨脹系數(shù)的影響等問題，進(jìn)一步提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。結(jié)論：通過金屬線膨脹系數(shù)測定實(shí)驗(yàn)作為例子，我們設(shè)計(jì)了一種以提高科學(xué)素養(yǎng)為目標(biāo)的探究式物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)方案。通過這個(gè)實(shí)驗(yàn)，學(xué)生可以通過實(shí)際操作來觀察和記錄金屬線的長度變化值，了解物體的熱膨脹性質(zhì)和膨脹系數(shù)的計(jì)算方法。通過實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)的參與，學(xué)生能夠培養(yǎng)科學(xué)思維和實(shí)驗(yàn)技能，提高他們的科學(xué)素養(yǎng)。此外，教師還可以設(shè)計(jì)一些拓展實(shí)驗(yàn)，進(jìn)一步提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。參考文獻(xiàn)：[1]田春華,余賢慶,航戎.探究式實(shí)驗(yàn)對學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的影響[J].遼寧工程技術(shù)大學(xué)學(xué)報(bào)(社會(huì)科學(xué)版),2017