物理探究實驗中學生思維能力培養的策略探析

【摘 要】初中生的思維處在形象思維向抽象思維過渡的階段，抽象思維屬于較高認知水平層次的心智活動，主要由分析、綜合與評價三個層次組成。在初中物理教學中，教師要在物理探究實驗中培養學生的思維能力。本文從探究情境、探究問題、探究實驗與思維建構等方面作了相關探析。

【關鍵詞】初中物理;探究實驗;思維能力;培養策略

【中圖分類號】G633.7? 【文獻標識碼】A? 【文章編號】1671-8437（2021）22-0110-02

隨著教學改革的不斷深化，學校課程教學的目標已經不再停留于對知識的理解、記憶與簡單應用，而是更加注重學生思維能力的發展，關注學生對學習問題的分析、綜合與評價[1]。因此，在初中物理課堂教學中，教師要從引領學生理解與應用物理知識出發培養學生的思維能力，逐漸提升學生的創造能力。那么，如何創設積極的探究情境，開展合理實驗，以促進學生思維能力的發展呢？筆者認為有以下幾點策略。

1? ?創設有效情境，激發學生的探究欲

在初中物理教學中，預設探究情境與問題是引發學生進行思維活動的重要手段，因此，教師要引導學生提出物理探究問題，為學生進行思維活動創造機會。教師可以借助學生經常見到的自然現象、科學實驗、魔術表演等來進行探究情境的創設，以激活學生對物理知識的探究欲，讓學生經歷知識分析與綜合的思維碰撞，進而促使學生參與物理探究活動。

如在“大氣壓強”這一課的教學中，教師就可以借助科學小實驗激發學生的探究熱情，引導學生進行思維活動。教師演示實驗：把一個透明的玻璃杯盛滿水，而后用硬紙片蓋住杯口，繼而用手按住硬紙片，快速地將玻璃杯杯底朝上，硬紙片沒有掉下來，杯中的水也沒有流出來。教師把杯子里的水倒掉大半，只留下一點兒，而后再用硬紙片蓋住杯口，再迅速將杯子倒過來，使杯口朝下，學生會發現水還是沒有流出來，紙片也沒有從杯口脫落。此時，學生十分驚訝，也非常興奮，自發生成了“紙片為什么不掉下來？”的探究問題，學生學習物理知識的興趣大增。

2? ?運用思維導圖，培養學生的分析與綜合思維

在物理課堂中運用思維導圖是教師常用的方法，教師借助思維導圖能夠讓學生有序地進行實驗操作、觀察現象、分析問題、綜合知識，能夠促進學生思維的發展，從而達到良好的教學效果。在實際教學中，教師可以讓學生自主繪制思維導圖，用詞語、短語、圖示、符號等將科學實驗或現象的發生、發展與結果按照邏輯順序建構起來，形成具有一定思維層次的圖文表述。

如在“大氣壓強”的教學中，教師可引導學生開展實驗現象的分析與綜合思考。現象1：將真空壓縮袋抽完氣，袋子被壓癟，在抽氣之前卻是鼓起的。現象2：馬德堡半球抽氣之前能夠輕松地拉開，抽氣之后用再大的力也很難將其拉開。教師帶領學生共同建構出思維導圖的引領流程，如圖1。

師：同學們，你們能夠按照上面的思維導圖對現象1進行合理的解釋嗎？

讓學生自主分析問題，依據文字與圖片信息獲取現象，逐漸生成若干個問題。以“為什么真空壓縮袋抽氣后被壓癟？”為主干問題進行思考。信息基礎是“壓縮袋原本是鼓起的”，做了“抽氣”，發生“壓縮袋被壓癟”。最終得出“為什么”——真空壓縮袋被抽氣后，氣壓變小，且小于壓縮袋外部的氣壓。

師：你能依據剛剛的思考，畫出關于現象1的思維導圖嗎？

學生獨立畫一畫，教師選擇比較準確的思維導圖進行展示，如圖2。

師：你們能夠用同樣的方法來解釋現象2嗎？

讓學生按照解釋現象1的路徑來解釋現象2。

在思維導圖的建構過程中，學生需要利用已有的科學知識儲備對新知識進行消化、篩選、分層與綜合，并進行合理的整合、反思與改進，達到系統化認知的合理建構。教師利用思維導圖可以更好地呈現分析問題、解決問題的完整思維過程，有利于對學生的思維活動進行引導。從教學層面來說，可以讓學生更加清晰地理解相關物理概念及其內涵、外延，促進學生分析能力、綜合能力的發展。通過繪制思維導圖，學生能將自己的思維進行可視化呈現，也可以向教師展示學生的學習成效，有利于學生思維能力的發展。

3? ?問題引領，訓練學生的分析與綜合思維

美國教育家沃爾什曾經指出，優質提問能夠更好地集中學生的注意力，激發學生的思維，提高他們的認知水平，增強其學習的欲求。因而，在初中物理教學中，教師要把握問題的層次、難度以及精準程度，以更好地為學生建構訓練分析與綜合思維的平臺[2]。

如在“大氣壓強”的教學中，筆者在上文中提到的杯子實驗后提出這樣的問題：為什么硬紙片還沒有掉下來？這個問題不僅能吸引學生的注意力，也激起了學生的認知沖突。而后，教師可引導學生利用注射器進行大氣壓強的實驗。學生把液體壓強計與注射器針筒連通，并在針筒中裝入一定量的清水，然后用PVC塑料片緊緊蓋在針筒上，用手緊緊地按住塑料片，迅速地翻過來，塑料片竟然沒有掉下來。此時，與針筒連接的壓強計液面卻是明顯高于另外一側的，這就證明針筒里的氣壓的確低于外界的氣壓。筆者繼續提問：“為什么這時候針筒里的氣壓低于外界的氣壓呢？”這個問題有一定難度，筆者留給學生一定的思考時間，但沒有學生能夠回答出來。此時，筆者讓學生再次仔細地觀察實驗，問：“把針筒倒過來的一瞬間，你能發現什么呢？”很快有學生說：“有少量的水流了出來。”筆者繼續問：“少量的水流了出來，這會讓針筒里的氣壓有怎樣的變化呢？”以此引導學生準確表達出完整的思考過程，最終明確：由于塑料片緊緊蓋在了針筒上，一瞬間流出了一些水，然而針筒里的空氣質量及溫度卻沒有變化，所以針筒內的氣壓減小了。

有效的問題引領能讓所有學生都積極參與實驗的觀察、思考與交流活動，也訓練了學生的分析思維，促進了學生對物理知識的理解和內化。

4? ?反復實驗，實現學生思維能力的提升

在初中物理教學中，實驗是學生進行物理探究活動的重要構成要素，也是進行物理探究的主要形式。通過實驗，學生的學習能力才能得到更好的培養。

如在“大氣壓強”一課的實驗中，學生的思維與已有認知會形成沖突：玻璃杯中僅有一點兒水，蓋上了硬紙板，用手緊緊地按住并迅速地倒過來，硬紙板為什么還是沒有掉下來？絕大多數的學生都在想：平常我們將一個杯子盛滿水，迅速倒過來，水就迅速地流了出來。此時，把盛有少量水的杯子用硬紙板蓋住，迅速倒過來，硬紙板應該很快掉下來呀。玻璃杯里有水、空氣，玻璃杯外也有空氣，里面的水與空氣的重力應該大于外面同體積的空氣。但是，事實證明硬紙片就是沒有掉下來。這是什么原因呢？難道是玻璃杯里的氣壓比外面的氣壓還低，外面的氣壓大于硬紙板與玻璃杯里水、空氣的重力之和，所以沒有掉下來？此時，學生的思維認知遇到了矛盾。于是教師可進行“注射器針筒與液體壓強計相連

通”的實驗，學生即可觀察到真正的原因——大氣壓強的壓力作用。學生也能從直觀的觀察中分析、綜合、歸納出真正的科學原理，思維又得到了進一步發展。當然，在發現并獲得物理知識后，教師還應該鼓勵學生進行一定的學習交流，并對自己和同學的表現進行科學評價，以實現物理學習能力的提升。物理實驗是培養學生思維能力的直接方法與途徑，是學生思維能力提升的助推器，更是學生解決物理難題的“法寶”。

總之，物理教師要創新教學方式，給學生提供進行物理實驗的時間與空間，在物理實驗教學中，教師要用更為有效的問題激發學生的思維，引導學生經歷新舊知識的思維碰撞，不斷解決認知沖突，進而達成物理探究實驗的目標，培養學生的綜合學習能力。

【參考文獻】

[1]教育部.義務教育物理課程標準[M].北京：北京師范大學出版社，2011.

[2]樊蘭君.基于“物理學科核心素養”下的課堂教學思考[J].陜西教育（教學版），2017（Z1）.

【作者簡介】

陳強（1979～），男，漢族，福建福清人，本科，中學物理一級教師。研究方向：初中物理教學。