例談探究教學的思維品質培養

高萬志

（東山第一中學，福建東山363400）

例談探究教學的思維品質培養

高萬志

（東山第一中學，福建東山363400）

通過挖掘現行教材的探究教學資源，嘗試提高學生思維的準確性、靈活性和數學遷移應用性等品質。實例分析物理探究教學，從中發現和探索培養思維品質的途徑與方法。發揮探究教學的特殊功能，激發學生學習物理的興趣，推進學生綜合素養的不斷發展，挖掘教材的資源，完成好提高高中學業水平的目標。

思維品質；實驗探究；素養

筆者在使用司南版進行高中物理教學過程中，發現教材編寫者安排了大量的《實驗與探究》和《迷你實驗》，這為物理探究教學提供了重要的課程資源，也成為了培養學生思維能力的教學載體。探究教學是培養學生思維能力的重要途徑，在激發學生學好物理的興趣基礎上，進而培養學生對知識建構、再次發現、探索的學習習慣，激勵學生的勇于探索精神，使學生在實驗操作和實驗探研過程中獲得知識、發展技能，從而培育了思維品質。

一、夯實理解、提高思維的準確性

理解是解決物理問題的基礎，也是提高思維能力準確性的關鍵。理解能力也是高中學習過程中學生必須具備的基本能力和基本素養。理解物理知識的方法很多，在探究教學過程中，幫助學生夯實理解物理知識是一種很好的方法之一，要在探究教學中強化學生的理解能力的訓練，從而提高物理思維的品質。

【例1】實驗《紙片和硬幣下落得一樣快嗎》

實驗1：一手拿小紙片，另一手拿硬幣，雙手舉至相同高度，然后同時松手，由靜止開始下落，看看紙片與硬幣誰先落地。

觀察結果：硬幣先落地。

實驗2：將紙片和硬幣放進玻璃管，抽出管內的空氣，將玻璃管倒立過來，觀察紙片和硬幣下落的情形。

觀察結果：在真空中，硬幣和紙片下落快慢一樣。

【透析與理解】：由實驗1觀察到的現象，學生會錯誤認為，重的物體下落快。硬幣和紙片下落過程中，受到重力和空氣阻力，由于紙片受到阻力比硬幣大，所以紙片下落慢；實驗2在真空中，兩者均不受空氣阻力，只受重力，兩者下落一樣快，且與重力大小無關。

在理解的基礎上，通過對比，不難歸納出自由落體的條件是：物體只受重力作用，從靜止開始下落的運動。物體若除受重力外，還受其它力作用，在空中下落的運動就不是自由落體運動。物體若只受重力，但不是從靜止開始運動，也不是自由落體運動。

學生對物理知識的理解，容易受生活中一些不完整的感性認識影響，導至對物理現象做出不正確的判斷，進而對物理知識理解錯誤。教學中應多做一些實驗，進行探究，多理解，多比較，幫助學生掌握正確理解物理知識的方法，實現從感性認識到理性認識的飛躍。建立在理解物理知識的基礎上促進物理思維準確性的提高。

二、加強分析，促進思維的靈活性

高中物理教學實踐中，分析能力是思維能力的基礎，也是推進器，特別從近年來物理高考試題發現越來越重視物理分析能力的考查，而其中的實驗儀器選擇、實驗方法的設計分析能力正是近年物理高考的重點考查能力之一，充分利用實驗，培養學生的分析能力，促進思維的靈活性值得我們探討。

【例2】檢測一個標稱值為5Ω的滑動變阻器。可供使用的器材如下：

A.待測滑動變阻器Rx，全電阻約5Ω（電阻絲繞制緊密，匝數清晰可數）

B.電流表A1，量程0.6A，內阻約0.6Ω

C.電流表A2，量程3A，內阻約0.12Ω

E.電壓表V1，量程15V，內阻約15kΩ

F.電壓表V2，量程3V，內阻約3kΩ

G.直流電源E，電動勢3V，內電阻不計

H.游標卡尺

I.毫米刻度尺

J.開關S、導線若干

問：（1）用伏安法測定Rx的全電阻值，所選電流表為（填“A1”或“A2”），所選電壓表為（填“V1”或“V2”）。

（2）畫出測量電路的原理圖。

（3）為了進一步測量滑動變阻器電阻絲的電阻率，需要測量電阻絲的直徑和總長度，在不破壞變阻器的前提下，請設計一個實驗方案，寫出所需器材及操作步驟，并給出直徑和總長度的表達式。

【分析與思考】根據題目提供數據和電學知識，通過計算分析：

①電流表、電壓表的選取分析

因為需要測定Rx的全電阻值，估算最大電流I=U/ R=3/5=0.6A，小于電流表A2滿偏值的1/3，故電流表選電流表A1，又因為電源的電動勢為3V，電壓表與電流表選取原則相同，故電壓表選V2。

②電流表內外接法選擇分析

RV/Rx=3000/5=600，Rx/RA=5/0.6=8.3，比較可知RV遠大于Rx，故應采用電流表外接法。

滑動變阻器限流式分壓式選擇分析：

因為滑動變阻器R約為20Ω而Rx為5Ω，故滑動變阻器R可接成限流式，也可接成分壓式。

電路原理圖（略）

③需要的器材——游標卡尺

主要操作步驟：

數出變阻器線圈纏繞匝數n

用游標卡尺測量變阻器部分的外徑D1和瓷管部分的內徑D2，可得電阻絲的直徑為d=（D1-D2）/2

重復測量三次，求出電阻絲直徑和總長度的平均值。

可見，解題過程需要從分析到綜合，從綜合到分析，全面而靈活地作“綜合性分析”。只有通過分析與思考，才有可能促進思維靈活性的發展，從而提高中學生物理思維的品質。

三、數學遷移、凸現思維的應用性

善于把數學的知識與能力遷移到物理問題情境中，是高中教學務必培養的素養。我們不斷嘗試著把數學知識中的圖象、函數關系式、幾何知識等數學知識，遷移應用到分析和解決物理問題中，不斷體現思維的應用性。

【例3】《探究：加速度與力、質量的關系》實驗中，保持鉤碼質量不變（合外力不變），改變小車質量m，探究：加速度與質量的關系，分別測得小車的加速度a與對應的質量m數據如下表：

根據上表數據，分析得出F不變時，a與m的關系。

方法一、用數學分析法

得出合外力不變，加速度與質量成反比。

方法二、用數學圖象與函數法

建立如圖所示的坐標軸，根據表中數據描點，把各點連接起來，得到如圖所示的圖象，由圖象可得，a與1/ m成正比，即a與m成反比。

【歸納與遷移】學生們通過預習課本，聯想到書本上的另外的實驗方法，關于數據處理，當質量不變時，應該以加速度之比作為橫軸，力之比作為縱軸，當力不變時加速度之比為橫軸，質量之比為縱軸并擬合曲線，從而得出其探究規律。

通過數學遷移讓學生看出當質量不變時加速度與力成正比，當力不變時加速度與質量倒數成正比。然后總結這堂課所采用的實驗方法及分析過程，加強了數學思維的應用性，把數學能力遷移到物理實驗探究中，同時也充分發揮想象力和動手能力。

總之，加強思維品質提高的途徑是多種多樣的，筆者嘗試著從理解、分析、數學遷移的角度，來提高思維的準確性、靈活性與應用性，激發和發揮探究教學的特殊功能，激發學生學習物理的興趣，推進學生綜合素養的不斷發展，挖掘教材的資源，完成好高中學業水平。

［1］張俊.關于中學物理探究教學策略之思考［J］.物理教師，2010（10）.

［2］林東檳.物理探究教學中培養猜想與假設能力的策略［J］.實驗教學與儀器，2013（4）.

［3］史獻計.物理探究教學中的“問題”［J］.教育觀察（中下旬刊），2013（7）.

（責任編輯：詹國榮）