優(yōu)化實驗設計 培養(yǎng)學生物理思維能力

摘要：新課標的實施，要求教師注重學生的課堂參與，培養(yǎng)學生的思維能力。物理實驗能夠帶給學生很多的學習樂趣，讓學生能夠通過形象具體的體驗，獲取知識內(nèi)涵。

關鍵詞：新課標;物理實驗;思維能力

物理是一門實驗學科，在初中物理教學中，教師要充分發(fā)揮實驗教學的優(yōu)勢，讓學生在實驗教學中自主思考、積極操作，以幫助學生建立完整的物理知識體系。因此，教師要優(yōu)化實驗設計，更好地培養(yǎng)學生的思維能力。

一、 引發(fā)認知沖突，培養(yǎng)探究思維

在進行實驗教學時，總離不開學生對實驗的觀察，學生是通過觀察實驗，建立物理概念、理解其中包含的物理原理的。而實驗現(xiàn)象還需要學生經(jīng)過思考、分析、教師的引導，才能獲取到物理知識。教師在進行實驗設計時，可以引入一些與學生的認知產(chǎn)生沖突的環(huán)節(jié)，學生在解決沖突問題的過程中，就要積極思考，從而來獲取物理概念、規(guī)律。

在教學“杠桿”一課時，對于力臂的概念就是本節(jié)課的難點之一，教師就在課前讓學生通過自行設計的實驗來尋找省力的條件。在課上交流實驗結果時，學生還實際列舉了兩個實驗進行對比，覺得如果作用點距離支點越遠，那么要讓物體轉動起來就越省力。教師在學生介紹的實驗基礎上，不改變作用點的位置，逐漸改變力的方向，用彈簧測力計的讀數(shù)來顯示力的大小變化，學生發(fā)現(xiàn)彈簧測力計的讀數(shù)改變了，這就和自身的認知產(chǎn)生了沖突。自然學生就會懷疑自己得到的結論是否正確，學生就要積極去尋找正確的解決方法。這時教師就組織學生仔細觀察，當改變力的方向時，支點到力的作用線的距離也同時發(fā)生了變化。這一變化其中包含了力的作用點和力的方向兩個方面的變化。這時教師就提出支點到力的作用線的距離的大小是影響著杠桿轉動的一個重要方面，并把這個距離稱為力臂。學生通過實驗也看到了由于力臂的變化，而導致杠桿轉動的不同效果，加深了對所學知識的理解。

通過對演示實驗的優(yōu)化設計，讓學生產(chǎn)生認知上的沖突，這樣就會激勵學生去尋找解決問題的方法，學生就會積極去思考、努力尋找途徑。正是在這個過程中，學生主動參與到課堂教學中，積極尋找解決辦法，思路才會被激活。

二、 利用遞進設計，培養(yǎng)科學思維

在進行實驗教學時，教師也可以讓學生自己先動手實驗，讓學生在實驗中對知識能夠得到一些感性認識。然后以這些感性知識作為鋪墊，教師給學生精心設計層層遞進的問題，對學生進行知識引導，讓學生在問題的引導下，繼續(xù)參與實驗教學，從而培養(yǎng)學生的科學思維能力。

在教學“變阻器”一課時，教師就進行了層層遞進的問題設計教學方式。教師先讓學生利用干電池、小燈泡、開關、鉛筆芯這些器材，調(diào)節(jié)小燈泡的亮度情況。學生開始連接電路，實際動手操作了起來，過了一會，教師問學生：你采用了什么方法來調(diào)節(jié)小燈泡的亮度？學生：可以把鉛筆芯與小燈泡串聯(lián)，和干電池、開關組成閉合電路，通過改變導線接頭在鉛筆芯上的位置，調(diào)節(jié)小燈泡的亮度。接著教師要求學生實際操作一下，讓小燈泡越來越亮。學生為大家進行了實際的演示，實現(xiàn)了小燈泡亮起來的要求。教師接著問：通過你的操作，你能告訴大家為什么小燈泡會越來越亮嗎？學生：因為改變導線接頭的位置就改變了導線接入電路的長度，接入電路的長度越來越短，電阻就會越來越小，就使得電路中的電流越來越大，因此小燈泡就會越來越亮了。教師：這種利用改變接入電路的電阻而改變電流的器具稱為變阻器。教師：剛剛在做實驗的過程中，當改變導線接入位置的過程中，你是否感覺哪里需要改進呢？學生會說：鉛筆芯一不小心就會被弄斷;鉛筆芯很容易被磨細了……教師：那么，如果你是變阻器的設計師，你要對剛剛鉛筆芯易被弄斷這一問題進行改進來設計一款簡單易操作的變阻器，你打算如何做？學生：把鉛筆芯換成電阻絲吧。教師：如果采用與鉛筆芯一樣長短的電阻絲，易斷的情況解決了。再進行剛才的操作時，當調(diào)節(jié)導線接頭位置時小燈泡的亮度改變得不是很明顯，還要做什么改進？學生：那就增加電阻絲的長度。教師：如果用這么長的電阻絲進行實驗，可以使小燈泡的亮度有明顯的改變，但是很長的電阻絲調(diào)節(jié)起來不方便，而且攜帶也是問題。學生：那就繞起來好了。教師：這個想法好，在我們的實驗室中用的就是這種變阻器。教師利用層層遞進的方法，用問題帶領學生最終完成了變阻器的設計。

通過在實驗教學過程中，讓學生從簡單操作入手，然后教師結合學生的實驗，進行啟發(fā)式的層層遞進的提問，引導學生對操作的實驗進一步進行分析、思考、討論、交流，很好地培養(yǎng)了學生的思維能力。

三、 設計生活實驗，培養(yǎng)發(fā)散思維

在進行實驗教學時，教師也可以自行設計實驗來拓寬學生的眼界，推進學生的思維發(fā)展。在進行自行實驗設計時，教師可以從學生身邊的生活中選取器材，這樣就會讓學生感覺很親切，也會讓學生有種熟悉的味道，學生就會很興奮地進行實驗操作，從而培養(yǎng)學生的發(fā)散思維。

在教學“光的折射”時，教師就利用了學生身邊的生活用品——玻璃杯設計了一個觀察實驗。在上課之前，教師讓學生把玻璃杯中注滿水，在上課時教師就讓學生把用的鉛筆放入玻璃杯中，讓學生從不同的角度觀察鉛筆在水中部分的情況。教師就觀察情況進行詢問：為什么放入水中的鉛筆就像是折斷了？接著教師把學生帶到事先準備好的一個開口很大的塑料桶邊，在塑料桶中注滿水，再把事先剪好的泡沫小魚（在后面粘了一塊石頭）放在水底，這時教師拿出幾根一端綁有長針的桿子，讓學生用長針來捕魚，比賽看誰捕到的魚最多。這個比賽一下就帶動了課堂的氣氛，開始的時候學生對準了魚卻不能正好捕到，這樣讓學生在一次一次的失敗中思考著、尋找著捕到魚的方法，最終發(fā)現(xiàn)了其中包含的折射現(xiàn)象。教師再結合前面水杯中的鉛筆出現(xiàn)折斷的情況，最后定義了光的折射現(xiàn)象。

通過為學生自行設計實驗，而且實驗采用的器材都來自生活中的日常用品，這樣就增加了學生動手實驗的積極性，當遇到問題時，學生就會積極思考，主動尋求解決問題的方法，提升學習的效果。

總之，物理實驗在初中物理課本中占有相當大的比重，教師可以對實驗進行精心設計，激發(fā)學生學習的熱情和主動性，提升學習的效果，培養(yǎng)學生的思維能力。

作者簡介：

趙杰，江蘇省淮安市，江蘇省淮陰中學新城校區(qū)。