思維沖突開啟高中物理實驗教學智慧之門

高中物理是一門以實驗為基礎的自然科學，實驗教學在高中物理教學中占據著舉足輕重的地位。筆者倡導高中物理實驗中的思維沖突教學，在預習中設置思維沖突，在實驗過程中創設思維沖突，讓學生在實驗結束后帶著思維沖突離開課堂，旨在通過實驗教學過程中創設或利用學生已有認知與新知識、新規律或新實驗情境的矛盾或不對稱，引導學生陷入一種認知不平衡狀態，激發學生的好奇心和動手探索欲望，促進學生積極思考、大膽質疑、動手探索并解決問題，從而提高學生的質疑批判精神、科學探究能力和創新思維能力。

設置思維沖突于預習，讓學生深度研究原理與方案

教師布置與實驗緊密相關的思考題，引發學生的思維沖突，讓學生做好實驗前的準備。如預習驗證機械能守恒定律實驗時，教師讓學生思考實驗設計是否需要天平測量物體的質量。因為沒有明確實驗方案中的研究對象是單個物體，還是多個物體組成的系統，所以不同學生設計的實驗方案對應的實驗原理不一樣，對應的實驗器材要求也不同。又如在預習“探究加速度與力、質量的關系”實驗時，教師讓學生思考哪些方案中，物體的加速度必須進行測量。學生在不同實驗方案對比中，不斷優化實驗設計方案。

這種在實驗預習階段設置的實驗設計思維沖突，不僅激發學生學習興趣和探究欲望，而且促進學生對實驗原理和實驗方案進行深度思考，進行規范科學設計，為實驗操作做好充分的準備。

實驗中創設思維沖突，讓學生主導實驗設計與操作

當實驗教學過程中的“偶發意外”與教學預設相沖突時，需要教師冷靜智慧面對，在解決沖突中引導學生尊重事實、尊重規律，在求真中成長?！芭及l意外”有的來自學生，有的來自教師，有的來自真正意外，有的來自教師創設意外。教師要充分利用一個個“意外”，把“意外”轉化為良好的教學契機。

分組實驗中的思維沖突，促進學生優化完善操作過程。以利用單擺測重力加速度的分組實驗為例，各小組出現了方法、認知不一致導致的思維沖突。比如擺長的測量，有學生認為測量后再懸掛，避免細繩因彈力作用伸長而不準確；有學生認為應先懸掛后測懸點到球心的距離，便于確定懸點。又如重力加速度g的測量誤差明顯過大，分析誤差產生原因時，有學生認為是懸掛點因擺動而松動，導致擺長跟測量值不符；有學生認為可能是小球質量分布不均勻，擺長需要測量從懸點到小球重心的距離。再如周期測量的計時起點問題，有學生認為需要從平衡位置開始計時，因為速度最大，而且有鐵架臺的豎直桿作為參照物，有學生認為應該從振幅位置開始計時，因為計數不容易出差錯等。思維沖突越尖銳，學生的思維越活躍，學生都為尋求最佳方案努力著，學習主動性被充分激發，他們不再是被動地接受知識，而是主動地去分析問題、解決問題。

演示實驗中的思維沖突，促進學生大膽質疑、積極探索并協助教師解決問題。如學習楞次定律時，教師以自導“魔術”進行課堂引入：準備兩根外形完全一樣的長細管，其中一根由塑料絕緣材料做成，另一根由鋁制材料做成，先讓磁體在塑料管口釋放，發現磁體迅速穿過長細管，然后教師施展“魔法”，讓磁體從鋁管管口釋放，磁體經過較長時間才緩緩穿過長細管。魔術化的實驗情境喚起了學生的高度注意，使學生產生強烈的探究欲望。倘若學生發現了兩管材料的差異，教師還可以準備一根在管壁割開一條豁口的鋁管，發現磁體又可以快速穿過長細管了。結課環節，教師引導學生揭秘課堂引入時的“魔術”原理，幫助學生再上一個新臺階。

演示實驗中的意外，往往也會帶來意想不到的教學效果。在一次全市公開課上，學校的詹老師正在用親手制作的電磁感應實驗器材，為大家精心演示個性化實驗。時間一秒一秒地過去，詹老師還在繼續緊張地調節。課堂瞬間安靜下來，連一根針掉在地上仿佛都能聽得見，學生的好奇心被調動起來了，大家全神貫注地觀看演示過程，想知道到底是出現了什么故障，也想出手解決。面對這一突發狀況，詹老師沒有選擇回避，而是趁機引導學生思考：如果實驗過程中器材出現故障，我們應該如何應對？詹老師冷靜地帶領學生一起分析排查，在全體聽課教師為詹老師捏一把汗時，一位學生在詹老師的引導下，發現一個焊點松動并解決了問題。這一“偶發意外”，不僅讓學生學會面對和解決實驗中的困惑，而且教會學生深刻理解物理實驗的科學嚴謹性。在評課環節，大家對這一“意外事故”的處理給予了高度評價，認為詹老師帶領學生發現并解決問題的過程是本節課最大的亮點。

這種切身體驗的求真實驗探究，哪怕是一點點突破，都可能讓學生終生難忘。因此，教師也可以精心創設一些偶發意外，通過偶發意外和常規教學的沖突，引領學生在真實的物理實驗情境中做真研究，為將來從事科學研究打下堅實的基礎。

實驗后進行思維拓展，讓學生帶著思維沖突離開課堂

實驗課完成后，教師結合學生課堂學習狀況進行思維拓展，讓學生思維不下課，帶著思維沖突離開課堂。如完成“探究變壓器原副線圈電壓與匝數的關系”的實驗課學習之后，學生掌握了電磁感應的相關規律，也熟知了變壓器的工作原理，教師可以參考人教版教材高中物理選擇性必修第二冊第42頁第2題作業，引導學生組成課外自主實驗探究小組，利用所學原理，借助拆開的匝數比較大的變壓器、幾根導線、開關和一節普通的干電池等器材，進行課外通斷電自感體驗：學生甲兩手分別拿捏副線圈接出的兩個導線（拿捏處的導線是沒有絕緣材料包裹的裸導線），學生乙在原線圈、電池和開關串聯電路中對開關進行先閉合，穩定后再斷開。實踐表明，閉合時學生甲沒有什么感覺，斷開瞬間卻會給學生乙留下終生難忘的印象。在深究原因的基礎上，教師還可以引導學生尋找斷電自感在生活中的應用，如燃氣灶點火裝置、汽車的啟動等，幫助學生感受物理就在我們身邊。學生自主把實驗器材簡單、操作方便的實驗延伸到課外，既增強學生物理實驗學習的樂趣，更加深學生對物理規律和實驗原理的理解。

無論是實驗前的預習、實驗后的拓展，還是實驗中的演示實驗、分組實驗，教師經常會遇到各種意料之中或意料之外的思維沖突，這些思維沖突導致物理實驗無法按照預設進行，考驗教師的教育智慧，并照亮了學生的思維探究之路，開啟了高中物理實驗教學智慧之門。真實的科學實驗過程，往往伴隨著并不完美的過程或結果，如果教師引導得當，往往帶來意外的驚喜。如果師生共同找到了思維沖突的根本所在，實驗探究可以繼續深入開展，如果暫時無法解決出現的思維沖突，也會為學生埋下了思考、質疑和鉆研的種子。