開展思維性實驗，知道物理深度學習

◇ 山東 薛 猛

思維性實驗是一種鍛煉學生思維能力的實驗，它可以幫助學生更好地發展自身的思維能力，開發學生的思維寬度，讓學生以批判性的思維去看待問題，同時還可以提升學生的實踐能力，幫助學生深度學習.

1 巧設認知沖突，調動情感

教師在教學過程中要靈活運用學生的原有認知，巧妙地設計認知沖突，以此來調動學生的好奇心以及深入研究的沖動，使學生在認知沖突引導下，對學習的知識展開深度的思考，了解認知沖突的原因.例如，在教學“科學驗證：機械能守恒定律”的時候，我們會發現有些學生對機械能的理解并不深刻.為了讓學生有充分的興趣去了解機械能，對機械能有足夠的認知，教師可以通過實例調動學生的興趣：在機械能守恒的情況下，永動機是否能夠存在? 學生通過現實的認知會想到永動機的創設是不現實的，其中的損耗是不可避免的，那么為什么會出現機械能守恒定律呢?通過這樣的問題引入教學，學生自然而然會去思考和分析問題.機械能守恒定律指的是運動物體的動能和勢能相互轉化，但是機械能的總量保持不變，也就是Ek0＋Ep0＝Ek1＋Ep1.學生在認知沖突的影響下，會集中注意力思考為何出現這種情況，從而使思維能力得到鍛煉，對知識也會有更深刻的理解.

教師巧妙設計的認知沖突是一個很好的展開點，方便教師對后續教學內容進行鋪墊，讓學生以飽滿的精神面對新的知識，這樣學生也更容易學習新的知識，快速形成對知識的理解和認知.

2 批判反思，使知識得到內化和升華

學生在明確了認知沖突產生的原因后，還要對知識進行批判性學習，通過批判反思來理解知識的內涵，從而使知識得到內化和升華，進而轉換為自身的知識底蘊，這樣學生既較好地理解了知識，也充分地消化和吸收了知識.例如，在教學“科學驗證：機械能守恒定律”的時候，教師會發現很多學生雖然了解和學習了機械能守恒定律，但是并沒有進行自我總結和反思.針對這一點教師可以讓學生自主探究機械能守恒定律，引導學生通過創建模型進行思考：一個質量為10g的小球自然下落時，它的動能是逐漸增加的，而它的勢能是逐漸減少的，那么減少的這部分勢能是不是就是增加的動能呢? 學生通過原理分析，設計實驗過程，選擇實驗儀器，進行實驗探究.有些學生選擇打點計時器進行探究，通過對紙帶的研究會發現：小球的速度可以得到，那么小球的動能變化量就會得知；始末位置確定，那么小球的重力勢能變化量也會得知.二者進行比較就可以得出相應的結論，從而對機械能守恒定律進行驗證.學生通過探究過程實現了知識的理解和吸收，形成深度學習.

學生批判性地學習知識有助于學生理性思維的發展，學生將一個完整的知識點揉碎和展開的過程，也是對知識進行全方位分析的過程.這樣學生對于知識的認知就不再局限于表面，而是從更深的層次對知識進行了解，從而更好地掌握知識.

3 聯系生活實際，實現知識的遷移和應用

學生在掌握了新的知識之后通常處于一種較為興奮的狀態，為了幫助學生更好地鞏固所掌握的知識，教師可以將知識與實際生活聯系起來，借機鍛煉學生的實踐能力，讓學生通過實際生活更好地掌握知識.例如，在教學“科學驗證：機械能守恒定律”的時候，學生雖然很好地理解了機械能守恒定律，但是對于機械能守恒定律的應用并不是特別熟練.針對這一點教師可以通過實際生活來鍛煉學生對機械能守恒定律的應用.時鐘里面的鐘擺可以看作一個簡易的擺動模型，小球質量為m，擺長為L，最大偏角為60°，如果阻力可以忽略，小球機械能守恒，那么小球在最低點的速度是多少? 學生會利用機械能守恒定律進行計算：如果最低點為零勢能點，那么球擺到最高點的機械能即為小球的重力勢能，也就是mg(L－Lcos60°)＝mgL/2，而最低點的機械能就是小球的動能，根據機械能守恒定律得到小球最低點動能也為mgL，然后根據動能公式就可以得到小球的速度.通過這樣的鍛煉，學生對知識的應用能力會有很大的提升.

深度學習更加注重學生的應用能力，聯系生活的問題就是一塊很好的試金石，學生可以通過生活問題來提升自身的應用能力，更好地把控自身對知識的理解程度；教師也可以通過生活問題來了解學生的學習結果，彌補學生的不足.

思維性實驗既可以鍛煉學生的思維，也可以提升學生的應用能力，還可以幫助學生進行深度學習，教師在教學過程中應加強學生對學習內容的理解，讓學生以愉悅的心情學習物理，進而達到深度學習的目的.