在實(shí)驗(yàn)中引導(dǎo)學(xué)生感悟物理

周雪亞

摘要：本文從物理學(xué)科以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的特點(diǎn)出發(fā)，提出物理學(xué)是一門在實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上進(jìn)行感悟?qū)W習(xí)的學(xué)科，表象是感悟物理的基礎(chǔ)，探究是感悟物理的主要方式，構(gòu)建物理模型是感悟物理的核心，想象是感悟物理的翅膀。讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中感悟物理，在物理學(xué)習(xí)的過(guò)程中培養(yǎng)學(xué)生的感悟能力，是物理教育的重要任務(wù)。通過(guò)感悟，讓學(xué)生真正理解物理，使物理知識(shí)入腦入心，使物理方法、物理思想進(jìn)入到意識(shí)領(lǐng)域，從而產(chǎn)生物理靈感，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維。

關(guān)鍵詞：實(shí)驗(yàn)；感悟；學(xué)生

中圖分類號(hào)：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1992-7711（2016）05-0089

新課程倡導(dǎo)的學(xué)習(xí)方式，就是把學(xué)習(xí)過(guò)程中的發(fā)現(xiàn)、探究、研究等認(rèn)識(shí)活動(dòng)突顯出來(lái)，使學(xué)習(xí)過(guò)程更多地成為學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、提出問(wèn)題、分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的過(guò)程，而不是一個(gè)被動(dòng)吸收知識(shí)、記憶、反復(fù)練習(xí)強(qiáng)化的過(guò)程?，F(xiàn)代學(xué)習(xí)方式強(qiáng)調(diào)體驗(yàn)性，其實(shí)質(zhì)在于感悟。感悟使學(xué)生進(jìn)入生命領(lǐng)域，因?yàn)橛辛烁形颍R(shí)的學(xué)習(xí)不再是僅僅屬于認(rèn)知、理性范疇，它已經(jīng)擴(kuò)展到情感、人格等領(lǐng)域，從而使學(xué)習(xí)過(guò)程不僅是增長(zhǎng)知識(shí)的過(guò)程，同時(shí)也是身心和人格健全與發(fā)展的過(guò)程。創(chuàng)新人才的智慧內(nèi)核是具有很強(qiáng)的感悟能力，而物理學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，對(duì)感悟要求很高的學(xué)科，讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中感悟物理，在物理學(xué)習(xí)的過(guò)程中培養(yǎng)學(xué)生的感悟能力，是物理教育的重要任務(wù)。通過(guò)感悟，讓學(xué)生真正理解物理，使物理知識(shí)入腦入心，使物理方法、物理思想進(jìn)入到意識(shí)領(lǐng)域，從而產(chǎn)生物理靈感，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維。

一、實(shí)驗(yàn)中的表象是感悟物理的基礎(chǔ)

感悟物理的基礎(chǔ)在于豐富的物理表象。目前，中學(xué)生長(zhǎng)期生活在被水泥墻封閉的空間，很少領(lǐng)略大自然的風(fēng)光，缺乏與客觀世界的直接對(duì)話，學(xué)習(xí)物理的悟性在不斷減弱。追究原因，就是沒有豐富的物理表象。

實(shí)驗(yàn)是物理學(xué)的基礎(chǔ)，實(shí)驗(yàn)也應(yīng)該成為學(xué)生形成正確物理表象的重要基礎(chǔ)。學(xué)生具備了從事實(shí)驗(yàn)的能力，會(huì)懂得如何通過(guò)觀察、測(cè)量和有計(jì)劃的實(shí)驗(yàn)活動(dòng)去認(rèn)識(shí)自然、發(fā)現(xiàn)自然的規(guī)律，驗(yàn)證猜想和假設(shè)。實(shí)驗(yàn)的過(guò)程蘊(yùn)含了豐富的科學(xué)思想和科學(xué)方法，既包括了操作技能技巧和處理實(shí)際問(wèn)題的本領(lǐng)，又包括了思辨性的猜想和假設(shè)、邏輯的思考和論證，準(zhǔn)確測(cè)量和數(shù)據(jù)分析，嚴(yán)密的推理和清晰的表述討論是一種比較全面的綜合能力。

1. 演示實(shí)驗(yàn)激發(fā)學(xué)生思維沖突

在課堂教學(xué)中，物理實(shí)驗(yàn)是豐富學(xué)生物理表象的主要手段。教師的課堂演示實(shí)驗(yàn)要盡可能使學(xué)生產(chǎn)生視覺感悟，讓學(xué)生在觀察中感悟物理。如“自由落體運(yùn)動(dòng)”教學(xué)中關(guān)于“重物體比輕物體下落快”這一問(wèn)題，教師不要急著否定，可以設(shè)計(jì)演示實(shí)驗(yàn)：

（1）一張小紙片和一支粉筆頭同時(shí)從同高處下落，哪個(gè)先落地？

現(xiàn)象：粉筆先落地。

感覺：重的物體先落地。（與生活表象一致）

（2）把小紙片揉成團(tuán)和粉筆頭同時(shí)從同高處下落，再重做實(shí)驗(yàn)？

現(xiàn)象：兩者差不多同時(shí)落地。

感覺：物體下落快慢不是由重量決定。（與生活表象沖突）

（3）把小紙片揉成團(tuán)和完全相同的紙片同時(shí)從同高處下落，再重做實(shí)驗(yàn)。

現(xiàn)象：紙團(tuán)先落地。

感覺：物體下落快慢與空氣阻力有關(guān)。（透過(guò)生活表象分析問(wèn)題實(shí)質(zhì)）

通過(guò)演示實(shí)驗(yàn)豐富了物理表象使學(xué)生在觀察中感悟，對(duì)物理現(xiàn)象有更深刻地認(rèn)識(shí)和分析，從而得到正確的結(jié)論。

2. 學(xué)生實(shí)驗(yàn)挖掘?qū)W生物理潛能

學(xué)生實(shí)驗(yàn)是豐富物理表象的好機(jī)會(huì)，在學(xué)生實(shí)驗(yàn)中盡可能使學(xué)生產(chǎn)生觸覺感悟。在學(xué)生實(shí)驗(yàn)中，教師不要過(guò)多地講解實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)步驟，應(yīng)多留給學(xué)生動(dòng)腦動(dòng)手的時(shí)間。要求學(xué)生根據(jù)問(wèn)題作出實(shí)驗(yàn)假設(shè)與猜想，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟，進(jìn)行驗(yàn)證與推理，在動(dòng)手動(dòng)腦中感悟物理。筆者在高考復(fù)習(xí)教學(xué)中，十分重視從不同的角度選做實(shí)驗(yàn)。在電學(xué)實(shí)驗(yàn)的復(fù)習(xí)時(shí)，桌上放較多的實(shí)驗(yàn)器材，如：電源、電壓表、電流表、滑動(dòng)變阻器、電阻箱、定值電阻、電阻絲、小燈泡、電鍵等。請(qǐng)學(xué)生根據(jù)這些器材，設(shè)計(jì)多種測(cè)量電路進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，盡可能減少誤差?？稍O(shè)計(jì)伏安法測(cè)電阻，伏安法測(cè)電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻，伏安法測(cè)小燈泡功率，測(cè)電壓表內(nèi)阻，測(cè)金屬導(dǎo)線電阻率等。給學(xué)生以足夠的思考時(shí)間，在實(shí)驗(yàn)器材的重組過(guò)程中讓學(xué)生豐富物理表象，感悟?qū)嶒?yàn)原理、實(shí)驗(yàn)方法、實(shí)驗(yàn)思想，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維。

二、實(shí)驗(yàn)探究是感悟物理的主要方式

感悟是在探究思考的基礎(chǔ)上發(fā)生的，而探究的基本途徑是開展實(shí)驗(yàn)。新課程改革的亮點(diǎn)之一：在教材編寫上安排了許多探究性實(shí)驗(yàn)，突出學(xué)生的探究性學(xué)習(xí)，讓學(xué)生在探究中感悟，在感悟中探究，從而發(fā)展學(xué)生的悟感。創(chuàng)設(shè)情景，促使探究，在物理知識(shí)的新課教學(xué)中，讓學(xué)生享受“發(fā)現(xiàn)”的樂(lè)趣。如在課堂教學(xué)中，每當(dāng)引出課題之后，教師不要急于把自己的思維過(guò)程以及得出的結(jié)論直接捅給學(xué)生，而要給學(xué)生必要的探究思維時(shí)間，使得他們對(duì)物理結(jié)論的判斷，產(chǎn)生于經(jīng)歷必要的探究過(guò)程之后。

1. 實(shí)驗(yàn)探究感悟物理概念

物理概念是從大量的物理現(xiàn)象和過(guò)程中抽象出來(lái)的，這深刻地反映了事物的共同特征和本質(zhì)屬性，概念是濃縮了的知識(shí)點(diǎn)，如果簡(jiǎn)單地將概念定義拋給學(xué)生，他們將“消化不良”。因此，在概念教學(xué)中，就應(yīng)著力把概念的形成過(guò)程和運(yùn)用過(guò)程完整、生動(dòng)地讓學(xué)生獲得感悟，采取創(chuàng)設(shè)情景→假設(shè)猜想→實(shí)驗(yàn)觀察→分析比較→聯(lián)想對(duì)比→概括定義的探究教學(xué)模式，使概念教學(xué)有血有肉，清晰豐滿。如向心力概念教學(xué)：

（1）情景設(shè)疑，提出問(wèn)題

課前布置學(xué)生親身體驗(yàn)：在粗糙地面跑步轉(zhuǎn)彎時(shí)身體會(huì)自然擺出什么樣姿勢(shì)？

（2）假設(shè)猜想，提出課題

課堂中先討論分析回答（1）問(wèn)，并進(jìn)一步提出：假如地面十分濕滑，必須怎么辦？

和學(xué)生一起分析并點(diǎn)明課題：物體做圓周運(yùn)動(dòng)的條件是什么？

（3）實(shí)驗(yàn)探究，引出概念

指導(dǎo)學(xué)生親自做繩子系小球旋轉(zhuǎn)的實(shí)驗(yàn)，提出問(wèn)題？

①你牽繩的手有什么感覺？

②如果增大或減少小球的線速度，手的感覺有什么變化？

③如果松手，會(huì)發(fā)生什么現(xiàn)象？

④小球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)受到哪些力的作用？合外力是哪個(gè)？這個(gè)力起什么作用？

然后，小組討論交流，概括物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的條件，引出向心力的概念：維持物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)需要一個(gè)指向圓心的力的作用，這個(gè)力叫向心力。

2. 實(shí)驗(yàn)探究感悟物理規(guī)律

物理規(guī)律是反映物理概念之間的一種必然聯(lián)系，是濃縮的“知識(shí)鏈”，不能急于將結(jié)論端給學(xué)生，應(yīng)引起學(xué)生積極參與物理規(guī)律的發(fā)現(xiàn)和推理過(guò)程，這在現(xiàn)行高考物理題中已充分體現(xiàn)。正如愛因斯坦所說(shuō)：“對(duì)真理的探求比對(duì)真理的占有更可貴?！比缭谥v楞次定律時(shí)，設(shè)計(jì)一種實(shí)驗(yàn)情景，讓上端固定一根彈簧的條形磁鐵豎直穿過(guò)接有一只LED燈的閉合線圈，然后進(jìn)行兩步操作：（1）不閉合線圈，發(fā)現(xiàn)磁鐵上下振動(dòng)很久。（2）閉合線圈，發(fā)現(xiàn)磁鐵很快停止振動(dòng)，并在振動(dòng)過(guò)程中LED燈閃亮。引導(dǎo)學(xué)生分析：①閉合線圈磁鐵很快停止振動(dòng)，說(shuō)明感應(yīng)電流的磁場(chǎng)阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化。②振動(dòng)過(guò)程中LED燈閃亮，說(shuō)明機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，使學(xué)生進(jìn)一步領(lǐng)悟愣次定律中“阻礙”一詞的本質(zhì)含義是能的轉(zhuǎn)化，讓他們的思維活動(dòng)在廣闊的時(shí)空中充分展開。

三、構(gòu)建物理模型是感悟物理的核心

建模思維是學(xué)生發(fā)展的重要素質(zhì)之一。學(xué)生學(xué)習(xí)物理的過(guò)程，從某種意義上來(lái)說(shuō)也是構(gòu)建物理模型的過(guò)程，對(duì)物理的理解，大量的是對(duì)物理模型的理解。物理模型是人們對(duì)客觀事物觀察和實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上通過(guò)感悟而抽象出來(lái)的，物理模型是對(duì)實(shí)際問(wèn)題的簡(jiǎn)化，它從實(shí)際出發(fā)，撇開不考慮的，是與當(dāng)前考查的問(wèn)題無(wú)關(guān)的因素和當(dāng)前考查影響很小的次要因素，突出與問(wèn)題相關(guān)的主要因素，使其某方面的物理屬性和物理規(guī)律得到充分顯示，即形成物理模型。模型是理論知識(shí)的一種初級(jí)形式。做理論研究時(shí)，通常要從建構(gòu)模型入手，利用抽象、理想化、簡(jiǎn)化和類比等方法，把反映、研究對(duì)象的本質(zhì)特征抽象出來(lái)，構(gòu)成一個(gè)概念或?qū)嵨矬w系，即形成模型。理論的研究，實(shí)際上就是對(duì)模型的研究。同時(shí)，建立物理模型也是解決實(shí)際問(wèn)題的重要方法，對(duì)物理模型的構(gòu)建，理解與運(yùn)用，充分體現(xiàn)出一個(gè)學(xué)生對(duì)物理的感悟過(guò)程。如分子間引力和斥力的關(guān)系對(duì)學(xué)生來(lái)說(shuō)比較抽象難以理解。教學(xué)中可通過(guò)演示實(shí)驗(yàn)引入物理模型作類比：一彈簧兩端各一個(gè)小球，當(dāng)彈簧處于自然伸長(zhǎng)狀態(tài)時(shí)，相當(dāng)于分子處于平衡位置距離，此時(shí)引力等于斥力；當(dāng)拉長(zhǎng)彈簧時(shí)，相當(dāng)于分子距離大于平衡位置距離，此時(shí)引力大于斥力，表現(xiàn)為引力；當(dāng)壓縮彈簧時(shí)，相當(dāng)于分子距離小于平衡位置距離，此時(shí)引力小于斥力，表現(xiàn)為斥力。通過(guò)這一模型類比學(xué)生對(duì)分子間引力和斥力的關(guān)系有了感性認(rèn)知，能更深刻地感悟它們之間的內(nèi)在關(guān)系。

四、實(shí)驗(yàn)中的想象是感悟物理的翅膀

感悟是一種深度學(xué)習(xí)，深入到靈魂深處的學(xué)習(xí)。要讓學(xué)生很好地感悟物理，就必須開發(fā)學(xué)生的想象力。1992年諾貝爾醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)得主埃德蒙·費(fèi)希爾在同濟(jì)大學(xué)演講臺(tái)上充滿激情地表達(dá)了自己的科學(xué)理念和對(duì)中國(guó)學(xué)生的期望，其中之一是：留點(diǎn)時(shí)間去想象。費(fèi)希爾給中國(guó)學(xué)生提出的最大忠告是“少學(xué)習(xí)，多思考”。他認(rèn)為科學(xué)的本質(zhì)和藝術(shù)是一樣的，需要直覺和想象力。而把太多信息塞入大腦，會(huì)讓學(xué)生沒有時(shí)間放松，沒有時(shí)間發(fā)展想象力?？茖W(xué)巨人愛因斯坦就已經(jīng)明確地告訴了人們：“想象力比知識(shí)更重要，因?yàn)橹R(shí)是有限的，而想象力概括著世界上的一切，推動(dòng)著進(jìn)步，而且是知識(shí)進(jìn)化的源泉?！苯處熢谡n堂上要多給學(xué)生想象的空間與時(shí)間。如，電場(chǎng)一節(jié)的教學(xué)，先讓學(xué)生觀察帶電體周圍不同位置上帶電小球的偏離情況，然后，讓學(xué)生想象帶電體周圍電場(chǎng)分布，在學(xué)生想象的基礎(chǔ)上再提出問(wèn)題，如何描述電場(chǎng)的分布？感悟電場(chǎng)的存在狀態(tài)。再介紹法拉第進(jìn)行想象研究的成果，用電場(chǎng)線描述電場(chǎng)。

以上僅談了在實(shí)驗(yàn)中感悟物理的四個(gè)重要方面，在實(shí)際的物理教學(xué)中，引導(dǎo)學(xué)生感悟物理方法與形式還很多，如：研究性學(xué)習(xí)是感悟物理的很好形式；利用圖像能使學(xué)生深刻地感悟物理的狀態(tài)變化與過(guò)程發(fā)展規(guī)律；給學(xué)生“說(shuō)物理”的時(shí)間與空間，“說(shuō)”比“聽”能更有效地感悟物理；情感是感悟物理的精神動(dòng)力，通過(guò)物理學(xué)中的人文精神教育，培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)科情感，能促使學(xué)生喜愛物理。感悟物理的途徑可以是視覺感悟、聽覺感悟、觸覺感悟等。感悟物理需要給學(xué)生創(chuàng)設(shè)合適的時(shí)空環(huán)境，過(guò)度的書面形式的習(xí)題訓(xùn)練，會(huì)損害學(xué)生對(duì)物理的感悟能力，這是當(dāng)前物理教學(xué)中值得注意的問(wèn)題。

物理學(xué)中的概念、規(guī)律、理論、模型，都是人們通過(guò)長(zhǎng)期的思考與研究，在感悟中發(fā)現(xiàn)的。因此，物理教學(xué)應(yīng)重視原始物理問(wèn)題的研究，引導(dǎo)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中感悟物理，開發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造力，這是物理教學(xué)的精髓所在。

（作者單位：浙江省仙居縣橫溪中學(xué) 317300）