邏輯思維在物理實驗教學(xué)中的應(yīng)用

岳衛(wèi)東

摘要：本文就如何在初中物理實驗教學(xué)中發(fā)揮學(xué)生的邏輯思維能力，提高物理實驗教學(xué)的效率提出了自己的看法和具體做法。

關(guān)鍵詞：邏輯思維；物理；實驗教學(xué)

實驗教學(xué)是物理教學(xué)的重要組成部分，是落實物理課程目標，全面提高學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的重要途徑。實驗教學(xué)具有多維的課程目標，除了學(xué)習(xí)知識、訓(xùn)練技能以外，物理實驗教學(xué)還在發(fā)展實驗?zāi)芰?、提高科學(xué)素養(yǎng)方向發(fā)揮重要作用。應(yīng)讓學(xué)生通過設(shè)計實驗、收集和分析實驗數(shù)據(jù)等自主活動來提高實驗?zāi)芰Γ辉谡J真收集、處理實驗信息中培養(yǎng)嚴謹?shù)目茖W(xué)態(tài)度和科學(xué)精神等。實驗教學(xué)本身要求科學(xué)思維具有嚴密的邏輯性，從某種意義上講，邏輯思維能力是一名學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的重要標志。邏輯思維方法是分析和解決物理問題的關(guān)鍵，認真分析研究邏輯思維方法對物理實驗教學(xué)的指導(dǎo)作用，選擇恰當?shù)倪壿嬎季S方法，將會提高物理實驗教學(xué)的效率。比較與分類，分析與綜合，歸納與演繹是邏輯思維的基本方法。下面我就如何在物理實驗教學(xué)中發(fā)揮學(xué)生的邏輯思維能力談?wù)勛约旱木唧w做法。

一、通過對比實驗發(fā)現(xiàn)新事物

對比是找出事物之間的不同點和共同點的思維方法，通過事物間相同特征或不同特征的比較，揭示事物的本質(zhì)和區(qū)別。在物理實驗教學(xué)中，對比的目的主要是揭示兩種事物的不同特征，但在對比的過程中我們還會發(fā)現(xiàn)新的事物。

大氣壓強這一概念，對初中學(xué)生來說是比較抽象的。在“體驗大氣壓強的存在”教學(xué)時，為了證明大氣壓的存在，教學(xué)中我設(shè)計了兩個對比性實驗，每做一個實驗，都引導(dǎo)學(xué)生觀察現(xiàn)象，思考問題，分析問題，得出結(jié)論。第一個實驗是用一張硬紙片蓋住玻璃杯口，用右手拿著玻璃杯，左手壓住硬紙片，將玻璃杯口朝下，松開左手，讓學(xué)生觀察發(fā)生的現(xiàn)象，根據(jù)紙片的受力情況分析紙片為什么向下掉。第二個實驗是用一張硬紙片蓋住裝滿水的玻璃杯口，進行與實驗一同樣的操作，讓學(xué)生思考與實驗一同樣的問題。學(xué)生自然會想到厚紙片不會掉下來時因為受到一個向上的作用力，這個作用力只能是大氣產(chǎn)生的，由此可見，大氣對硬紙片產(chǎn)生了壓強。

二、運用對比性實驗導(dǎo)出物理規(guī)律

對于學(xué)生易于形成片面認識的物理規(guī)律，設(shè)計針對性強的對比性實驗，可以幫助學(xué)生完成認識上的飛躍。在做“探究二力平衡的條件”演示實驗時，先讓學(xué)生仔細觀察并讀出卡片保持靜止時兩邊吊盤里砝碼的重力，并向?qū)W生提出探索性問題：“二力在什么條件下才會平衡？”學(xué)生往往得出片面的結(jié)論：“二力平衡條件是二力的大小相等，方向相反?！边@時引導(dǎo)學(xué)生再仔細觀察如下兩個有針對性的對比實驗。①兩個力大小相等，方向相反，分別作用在兩個物體上（即用兩個卡片拼合在一起代替原來的卡片）；②兩力大小相等，方向相反，作用在同一個物體（卡片）上，但兩力的作用線不在同一條直線上。通過這兩個實驗，學(xué)生自己否定了原先的片面論斷，從而得出科學(xué)的結(jié)論：“作用在一個物體上的兩個力，如果在同一條直線上，大小相等，方向相反，這兩個力就平衡”。

三、聯(lián)想實驗現(xiàn)象，體驗新事物的存在

對看不見、摸不著的物質(zhì)，通過引導(dǎo)學(xué)生分析在實驗中出現(xiàn)的奇特現(xiàn)象，感受新物質(zhì)的存在。在引入紅外線的概念時，如果直接告訴學(xué)生紅外線的存在，學(xué)生會很難理解，甚至認為無中生有。我們可以在“光的色散”實驗的基礎(chǔ)上，在肉眼看起來沒有任何物質(zhì)的紅光外側(cè)位置上放一支溫度計，結(jié)果發(fā)現(xiàn)溫度計的示數(shù)很快上升。從溫度計的示數(shù)很快上升這種現(xiàn)象我們聯(lián)想到紅光外側(cè)位置上應(yīng)該存在某種肉眼看不見的物質(zhì)，由于它位于紅光外側(cè)位置上，就根據(jù)它的位置命名為紅外線。

四、分析與總結(jié)物理模型，降低實驗探究的難度

物理器材的原理和結(jié)構(gòu)決定了器材的使用方法。在物理儀器和器材的使用方法教學(xué)中，理解儀器的原理和結(jié)構(gòu)可以降低實驗探究的難度，加強學(xué)生對器材使用方法、使用規(guī)則的理解。在“探究滑動變阻器的使用方法”的實驗教學(xué)時，首先要給學(xué)生分析滑動變阻器的結(jié)構(gòu)和原理，然后引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)原理分析接入A、B接線柱時，無論向哪移動滑片A、B間的都不發(fā)生變化；接入C、D接線柱時，無論向哪移動滑片接的都是一根金屬桿（相對于一根導(dǎo)線），C、D間的電阻絲長度也不可能發(fā)生變化。只有一個接線柱接在電阻絲上，另一個接線柱接在金屬桿上，移動滑片時電阻絲長度才能發(fā)生變化。接著讓學(xué)生分析下接線柱選A時電阻值的變化規(guī)律，下接線柱選B時電阻值的變化規(guī)律，從而得出結(jié)論：滑動變阻器的接線柱選擇應(yīng)該“一下一上”，電阻值的變化規(guī)律是由下接線柱決定的。顯然，培養(yǎng)學(xué)生使用基本儀器的技能，必須要注意把掌握儀器的方法與儀器的原理結(jié)合起來，這樣既有利于鞏固基礎(chǔ)知識，又能幫助學(xué)生理解為什么這樣使用儀器。

五、利用邏輯推理進行理想實驗

進行理想實驗的過程，同時也是運用邏輯思維進行高度科學(xué)抽象的過程。理想實驗是一種創(chuàng)造性的思維活動，是科學(xué)實驗的補充和跨越。在“探究阻力對物體運動的影響”的實驗中，學(xué)生已經(jīng)觀察到小車受到的阻力越小，小車運動的路程越長。接著引導(dǎo)學(xué)生進行邏輯推理：如果小車在絕對光滑的水平面上運動，即受到的阻力等于零，小車將怎樣運動？小車運動的路程將無限長，沿著直線一直運動下去，它的速度不會發(fā)生變化（做勻速直線運動）。

六、運用逆向思維，提出新問題

有許多把事物反轉(zhuǎn)一下或把順序調(diào)換一下就解決了停滯不前的問題的事例。比如，1820年奧斯特發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應(yīng)，法拉第利用逆向法，終于在1831年實現(xiàn)了“磁轉(zhuǎn)化為電”。牛頓根據(jù)開普勒提出的行星運動三大定律，經(jīng)過逆向思維，從而提出“行星為什么這樣運動”，通過嚴密的推理論證、分析歸納，找到了天體運動的原因，總結(jié)出了的萬有引力定律。物理學(xué)家的逆向思維活動的獨特和新穎，使他們創(chuàng)造活動成為物理學(xué)發(fā)展史上璀璨明珠。在實際實驗教學(xué)過程中，我們不妨模仿科學(xué)家使用過的逆向思維提出新問題，激發(fā)學(xué)生進行實驗探究的興趣。

（作者單位：陜西省勉縣新街子鎮(zhèn)九年制學(xué)校724205）