在實驗中引導學生感悟物理

周雪亞

摘要：本文從物理學科以實驗為基礎的特點出發，提出物理學是一門在實驗基礎上進行感悟學習的學科，表象是感悟物理的基礎，探究是感悟物理的主要方式，構建物理模型是感悟物理的核心，想象是感悟物理的翅膀。讓學生在實驗中感悟物理，在物理學習的過程中培養學生的感悟能力，是物理教育的重要任務。通過感悟，讓學生真正理解物理，使物理知識入腦入心，使物理方法、物理思想進入到意識領域，從而產生物理靈感，激發學生的創新思維。

關鍵詞：實驗；感悟；學生

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：A 文章編號：1992-7711（2016）05-0089

新課程倡導的學習方式，就是把學習過程中的發現、探究、研究等認識活動突顯出來，使學習過程更多地成為學生發現問題、提出問題、分析問題、解決問題的過程，而不是一個被動吸收知識、記憶、反復練習強化的過程。現代學習方式強調體驗性，其實質在于感悟。感悟使學生進入生命領域，因為有了感悟，知識的學習不再是僅僅屬于認知、理性范疇，它已經擴展到情感、人格等領域，從而使學習過程不僅是增長知識的過程，同時也是身心和人格健全與發展的過程。創新人才的智慧內核是具有很強的感悟能力，而物理學是一門以實驗為基礎，對感悟要求很高的學科，讓學生在實驗中感悟物理，在物理學習的過程中培養學生的感悟能力，是物理教育的重要任務。通過感悟，讓學生真正理解物理，使物理知識入腦入心，使物理方法、物理思想進入到意識領域，從而產生物理靈感，激發學生的創新思維。

一、實驗中的表象是感悟物理的基礎

感悟物理的基礎在于豐富的物理表象。目前，中學生長期生活在被水泥墻封閉的空間，很少領略大自然的風光，缺乏與客觀世界的直接對話，學習物理的悟性在不斷減弱。追究原因，就是沒有豐富的物理表象。

實驗是物理學的基礎，實驗也應該成為學生形成正確物理表象的重要基礎。學生具備了從事實驗的能力，會懂得如何通過觀察、測量和有計劃的實驗活動去認識自然、發現自然的規律，驗證猜想和假設。實驗的過程蘊含了豐富的科學思想和科學方法，既包括了操作技能技巧和處理實際問題的本領，又包括了思辨性的猜想和假設、邏輯的思考和論證，準確測量和數據分析，嚴密的推理和清晰的表述討論是一種比較全面的綜合能力。

1. 演示實驗激發學生思維沖突

在課堂教學中，物理實驗是豐富學生物理表象的主要手段。教師的課堂演示實驗要盡可能使學生產生視覺感悟，讓學生在觀察中感悟物理。如“自由落體運動”教學中關于“重物體比輕物體下落快”這一問題，教師不要急著否定，可以設計演示實驗：

（1）一張小紙片和一支粉筆頭同時從同高處下落，哪個先落地？

現象：粉筆先落地。

感覺：重的物體先落地。（與生活表象一致）

（2）把小紙片揉成團和粉筆頭同時從同高處下落，再重做實驗？

現象：兩者差不多同時落地。

感覺：物體下落快慢不是由重量決定。（與生活表象沖突）

（3）把小紙片揉成團和完全相同的紙片同時從同高處下落，再重做實驗。

現象：紙團先落地。

感覺：物體下落快慢與空氣阻力有關。（透過生活表象分析問題實質）

通過演示實驗豐富了物理表象使學生在觀察中感悟，對物理現象有更深刻地認識和分析，從而得到正確的結論。

2. 學生實驗挖掘學生物理潛能

學生實驗是豐富物理表象的好機會，在學生實驗中盡可能使學生產生觸覺感悟。在學生實驗中，教師不要過多地講解實驗原理、實驗步驟，應多留給學生動腦動手的時間。要求學生根據問題作出實驗假設與猜想，設計實驗步驟，進行驗證與推理，在動手動腦中感悟物理。筆者在高考復習教學中，十分重視從不同的角度選做實驗。在電學實驗的復習時，桌上放較多的實驗器材，如：電源、電壓表、電流表、滑動變阻器、電阻箱、定值電阻、電阻絲、小燈泡、電鍵等。請學生根據這些器材，設計多種測量電路進行實驗，盡可能減少誤差。可設計伏安法測電阻，伏安法測電源電動勢和內電阻，伏安法測小燈泡功率，測電壓表內阻，測金屬導線電阻率等。給學生以足夠的思考時間，在實驗器材的重組過程中讓學生豐富物理表象，感悟實驗原理、實驗方法、實驗思想，培養學生的創新思維。

二、實驗探究是感悟物理的主要方式

感悟是在探究思考的基礎上發生的，而探究的基本途徑是開展實驗。新課程改革的亮點之一：在教材編寫上安排了許多探究性實驗，突出學生的探究性學習，讓學生在探究中感悟，在感悟中探究，從而發展學生的悟感。創設情景，促使探究，在物理知識的新課教學中，讓學生享受“發現”的樂趣。如在課堂教學中，每當引出課題之后，教師不要急于把自己的思維過程以及得出的結論直接捅給學生，而要給學生必要的探究思維時間，使得他們對物理結論的判斷，產生于經歷必要的探究過程之后。

1. 實驗探究感悟物理概念

物理概念是從大量的物理現象和過程中抽象出來的，這深刻地反映了事物的共同特征和本質屬性，概念是濃縮了的知識點，如果簡單地將概念定義拋給學生，他們將“消化不良”。因此，在概念教學中，就應著力把概念的形成過程和運用過程完整、生動地讓學生獲得感悟，采取創設情景→假設猜想→實驗觀察→分析比較→聯想對比→概括定義的探究教學模式，使概念教學有血有肉，清晰豐滿。如向心力概念教學：

（1）情景設疑，提出問題

課前布置學生親身體驗：在粗糙地面跑步轉彎時身體會自然擺出什么樣姿勢？

（2）假設猜想，提出課題

課堂中先討論分析回答（1）問，并進一步提出：假如地面十分濕滑，必須怎么辦？

和學生一起分析并點明課題：物體做圓周運動的條件是什么？

（3）實驗探究，引出概念

指導學生親自做繩子系小球旋轉的實驗，提出問題？

①你牽繩的手有什么感覺？

②如果增大或減少小球的線速度，手的感覺有什么變化？

③如果松手，會發生什么現象？

④小球做勻速圓周運動受到哪些力的作用？合外力是哪個？這個力起什么作用？

然后，小組討論交流，概括物體做勻速圓周運動的條件，引出向心力的概念：維持物體做勻速圓周運動需要一個指向圓心的力的作用，這個力叫向心力。

2. 實驗探究感悟物理規律

物理規律是反映物理概念之間的一種必然聯系，是濃縮的“知識鏈”，不能急于將結論端給學生，應引起學生積極參與物理規律的發現和推理過程，這在現行高考物理題中已充分體現。正如愛因斯坦所說：“對真理的探求比對真理的占有更可貴。”如在講楞次定律時，設計一種實驗情景，讓上端固定一根彈簧的條形磁鐵豎直穿過接有一只LED燈的閉合線圈，然后進行兩步操作：（1）不閉合線圈，發現磁鐵上下振動很久。（2）閉合線圈，發現磁鐵很快停止振動，并在振動過程中LED燈閃亮。引導學生分析：①閉合線圈磁鐵很快停止振動，說明感應電流的磁場阻礙引起感應電流的磁通量的變化。②振動過程中LED燈閃亮，說明機械能轉化為電能，使學生進一步領悟愣次定律中“阻礙”一詞的本質含義是能的轉化，讓他們的思維活動在廣闊的時空中充分展開。

三、構建物理模型是感悟物理的核心

建模思維是學生發展的重要素質之一。學生學習物理的過程，從某種意義上來說也是構建物理模型的過程，對物理的理解，大量的是對物理模型的理解。物理模型是人們對客觀事物觀察和實驗的基礎上通過感悟而抽象出來的，物理模型是對實際問題的簡化，它從實際出發，撇開不考慮的，是與當前考查的問題無關的因素和當前考查影響很小的次要因素，突出與問題相關的主要因素，使其某方面的物理屬性和物理規律得到充分顯示，即形成物理模型。模型是理論知識的一種初級形式。做理論研究時，通常要從建構模型入手，利用抽象、理想化、簡化和類比等方法，把反映、研究對象的本質特征抽象出來，構成一個概念或實物體系，即形成模型。理論的研究，實際上就是對模型的研究。同時，建立物理模型也是解決實際問題的重要方法，對物理模型的構建，理解與運用，充分體現出一個學生對物理的感悟過程。如分子間引力和斥力的關系對學生來說比較抽象難以理解。教學中可通過演示實驗引入物理模型作類比：一彈簧兩端各一個小球，當彈簧處于自然伸長狀態時，相當于分子處于平衡位置距離，此時引力等于斥力；當拉長彈簧時，相當于分子距離大于平衡位置距離，此時引力大于斥力，表現為引力；當壓縮彈簧時，相當于分子距離小于平衡位置距離，此時引力小于斥力，表現為斥力。通過這一模型類比學生對分子間引力和斥力的關系有了感性認知，能更深刻地感悟它們之間的內在關系。

四、實驗中的想象是感悟物理的翅膀

感悟是一種深度學習，深入到靈魂深處的學習。要讓學生很好地感悟物理，就必須開發學生的想象力。1992年諾貝爾醫學獎得主埃德蒙·費希爾在同濟大學演講臺上充滿激情地表達了自己的科學理念和對中國學生的期望，其中之一是：留點時間去想象。費希爾給中國學生提出的最大忠告是“少學習，多思考”。他認為科學的本質和藝術是一樣的，需要直覺和想象力。而把太多信息塞入大腦，會讓學生沒有時間放松，沒有時間發展想象力。科學巨人愛因斯坦就已經明確地告訴了人們：“想象力比知識更重要，因為知識是有限的，而想象力概括著世界上的一切，推動著進步，而且是知識進化的源泉。”教師在課堂上要多給學生想象的空間與時間。如，電場一節的教學，先讓學生觀察帶電體周圍不同位置上帶電小球的偏離情況，然后，讓學生想象帶電體周圍電場分布，在學生想象的基礎上再提出問題，如何描述電場的分布？感悟電場的存在狀態。再介紹法拉第進行想象研究的成果，用電場線描述電場。

以上僅談了在實驗中感悟物理的四個重要方面，在實際的物理教學中，引導學生感悟物理方法與形式還很多，如：研究性學習是感悟物理的很好形式；利用圖像能使學生深刻地感悟物理的狀態變化與過程發展規律；給學生“說物理”的時間與空間，“說”比“聽”能更有效地感悟物理；情感是感悟物理的精神動力，通過物理學中的人文精神教育，培養學生的學科情感，能促使學生喜愛物理。感悟物理的途徑可以是視覺感悟、聽覺感悟、觸覺感悟等。感悟物理需要給學生創設合適的時空環境，過度的書面形式的習題訓練，會損害學生對物理的感悟能力，這是當前物理教學中值得注意的問題。

物理學中的概念、規律、理論、模型，都是人們通過長期的思考與研究，在感悟中發現的。因此，物理教學應重視原始物理問題的研究，引導學生在實驗中感悟物理，開發學生的創造力，這是物理教學的精髓所在。

（作者單位：浙江省仙居縣橫溪中學 317300）