“妙”設(shè)實驗發(fā)展學(xué)生物理思維能力探研

張煜

摘 要：教師通過設(shè)計不同類型物理實驗，可以從不同方面鍛煉學(xué)生思維能力，提升學(xué)生物理核心素養(yǎng)。教師可開展如下實驗培養(yǎng)學(xué)生物理思維能力：“意外”實驗，發(fā)展分析思維；“隱藏”實驗，發(fā)展逆向思維；“對比”實驗，發(fā)展邏輯思維。

關(guān)鍵詞：物理教學(xué)；物理實驗；思維能力；核心素養(yǎng)

中圖分類號：G421；G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1008-3561（2018）29-0038-01

物理是一門實踐性很強(qiáng)的學(xué)科，實驗的操作在教學(xué)體系中占有很大的比例，實驗教學(xué)對于發(fā)展學(xué)生物理思維能力具有重要意義。通過設(shè)計不同類型的實驗，可以從不同方面鍛煉學(xué)生的物理思維能力，提升學(xué)生的物理核心素養(yǎng)。因此，物理教師必須重視開展實驗教學(xué)，不斷探索積極有效的實驗教學(xué)方法，幫助學(xué)生提升物理思維能力。

一、“意外”實驗，發(fā)展分析思維

“意外”實驗就是指實驗操作過程中出現(xiàn)令學(xué)生感到意外的現(xiàn)象或結(jié)果的實驗。教師通過設(shè)計“意外”實驗，可以有效激發(fā)學(xué)生進(jìn)行物理實驗操作的興趣，引發(fā)學(xué)生的思考、質(zhì)疑及分析，進(jìn)而鍛煉學(xué)生的批判性思維，促進(jìn)學(xué)生思維發(fā)展。因此，在物理實驗教學(xué)過程中，教師可以制造一些“意外”，引導(dǎo)學(xué)生分析思考，發(fā)展學(xué)生的分析思維。例如，教學(xué)高中物理人教版必修一“自由落體運(yùn)動”時，教師可組織學(xué)生利用打點(diǎn)計時器進(jìn)行重力加速度g的測定。對于重力加速度g的值，學(xué)生們并不陌生，但實驗后得出的結(jié)論與g=9.8m/s2有一定的差距，這讓學(xué)生一度懷疑自己的實驗步驟出現(xiàn)了錯誤。看到學(xué)生們的困惑，教師便對學(xué)生說：“你們的實驗操作并沒有出錯，只是一些外在因素使數(shù)據(jù)出現(xiàn)了誤差，那么這些外在因素是什么呢？”教師的話音落下后，學(xué)生便與組內(nèi)成員開始了積極的討論。有學(xué)生考慮了打點(diǎn)計時器的原因，有學(xué)生考慮了紙條上取點(diǎn)的原因。最后教師讓學(xué)生們把自己考慮的因素寫到黑板上：1）打點(diǎn)計時器會對紙條產(chǎn)生阻力，從而使測得的重力加速度g的值偏小；2）打點(diǎn)計時器剛開始打下的點(diǎn)不規(guī)則，在計算重力加速度時要挑選比較均勻的地方，盡量減少誤差。

教師通過設(shè)計“意外”實驗，能夠提高學(xué)生學(xué)習(xí)物理實驗的興趣，糾正學(xué)生對物理知識的錯誤認(rèn)識。同時，“意外”實驗還能調(diào)動學(xué)生思維的積極性，促進(jìn)學(xué)生物理思維能力的發(fā)展。

二、“隱藏”實驗，發(fā)展逆向思維

“隱藏”實驗就是指教師在實驗過程中將部分或全部實驗器材隱藏起來，讓學(xué)生在不知道需要使用什么器材的情況下進(jìn)行實驗。這樣的實驗，一則可以激起學(xué)生的興趣，促使學(xué)生更好地開展實驗，二則可以讓學(xué)生帶著疑問進(jìn)行實驗，從而促使學(xué)生不斷思考、大膽想象，發(fā)展學(xué)生的思維能力。因此，教師可開展一些“隱藏”實驗，使學(xué)生學(xué)會逆向思考，發(fā)展學(xué)生的逆向思維。例如，教學(xué)高中物理人教版必修一“摩擦力”時，教師可讓學(xué)生進(jìn)行實驗“探究滑動摩擦力的影響因素”的操作。在此實驗中，教師可采取“隱藏”實驗教學(xué)法，不給學(xué)生提供實驗道具，學(xué)生要想完成實驗就必須自主思考實驗步驟，以及實驗中需要用到的材料。在學(xué)生們做實驗的過程中，教師進(jìn)行了巡視，其中一組學(xué)生給教師的印象最為深刻。他們的實驗操作分為兩個階段。第一階段：利用彈簧拉力器使出固定的力拉物體，然后改變物體滑動的平面，使物體前后運(yùn)動的平面粗糙程度不同；第二階段：同樣利用彈簧拉力器使出固定的力拉物體，不同的是沒有更改物體的滑動平面，而是在物體上增加重物，然后拉動物體使其運(yùn)動。每個階段都需要記錄通過相同位移X的時間T，通過時間T的長短來判斷摩擦力F的大小。

開展“隱藏”實驗，可以讓學(xué)生高效掌握實驗內(nèi)容，真正達(dá)到實驗教學(xué)的目的。而且，“隱藏”實驗還可以使學(xué)生學(xué)會逆向思考，提高學(xué)生的逆向思維能力。

三、“對比”實驗，發(fā)展邏輯思維

“對比”實驗是物理學(xué)習(xí)過程中經(jīng)常用到的實驗方法之一。通過“對比”實驗，學(xué)生可以較為輕松地發(fā)現(xiàn)一些物理本質(zhì)及其規(guī)律。對于中學(xué)生而言，此實驗方法可以鍛煉他們的觀察分析能力、思考探究能力，從而促進(jìn)他們邏輯思維的發(fā)展。因此，教師應(yīng)針對具體的教學(xué)課題組織學(xué)生開展一些“對比”實驗，發(fā)展學(xué)生的邏輯思維。例如，教學(xué)高中物理人教版必修二“探究平拋運(yùn)動的規(guī)律”時，教師可讓學(xué)生進(jìn)行“平拋運(yùn)動”的實驗，并且讓他們對平拋運(yùn)動的軌跡進(jìn)行測繪。由于各種各樣的原因，實驗中難免會存在誤差，所以學(xué)生們會對“平拋運(yùn)動的加速度在垂直軸上的分量為重力加速度”這一結(jié)論存在疑問。為消除學(xué)生的疑問，教師可給學(xué)生進(jìn)行“對比”實驗的演示：教師左右兩手各拿一個小球，兩個小球完全相同，然后右手的小球水平拋出，同時左手松開小球，讓其做自由落體運(yùn)動，讓學(xué)生觀察兩個小球的落地時間差是否為0。

在“對比”實驗過程中，學(xué)生可以通過不斷對比來分析問題，思考探索答案，得出實驗結(jié)論。“對比”實驗?zāi)軌蝈憻拰W(xué)生的邏輯思維，促進(jìn)學(xué)生思維能力的發(fā)展。

總之，實驗在物理教學(xué)中有著不可替代的作用，它可以有效幫助學(xué)生提升物理思維能力，提高學(xué)生的物理核心素養(yǎng)。當(dāng)然，物理思維能力的發(fā)展不是一蹴而就的事情，需要教師和學(xué)生經(jīng)過長期的努力才能夠?qū)崿F(xiàn)。

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