實驗教學中調(diào)整思維跨度的實踐與思考

倪志峰+周梁琴

摘 要：物理教學要圍繞培養(yǎng)學生思維而展開，而實驗是最能培養(yǎng)學生思維的方式和手段.但是實驗教學中思維跨度的設(shè)置往往過大或者過小.實驗教學中如何將思維跨度設(shè)置合適呢？例舉了實驗猜想階段，實驗器材引入，實驗方案選擇，實驗結(jié)論推得，實驗解題中思維跨度調(diào)整的策略.

關(guān)鍵詞：思維跨度；實驗教學；調(diào)整策略

作者簡介：倪志峰（1980- ），男，江蘇無錫人，大學本科，中學一級教師，研究方向：實驗教學；

周梁琴（1981- ），女，江蘇蘇州人，大學本科，中學一級教師，研究方向：教材教法.

1 引言

實驗是物理的基礎(chǔ)，而思維又是實驗的靈魂.物理教學應(yīng)該以實驗為抓手，圍繞思維的培養(yǎng)而展開，在實驗教學中提升學生的思維能力與品質(zhì).但是在現(xiàn)在的實驗教學中出現(xiàn)了兩種現(xiàn)象：一是：將實驗教學平原牧馬，完全的撒開，課堂開放到漫無邊際，思維跨度設(shè)置過大；二是：將實驗的完整教學過程切割為若干小段，教師循循善誘的教，學生按部就班的學，思維跨度過小.

2 思維跨度設(shè)置問題表現(xiàn)及實質(zhì)分析

案例1 探究電流與電阻關(guān)系的實驗時，某生獲得了表1數(shù)據(jù).數(shù)據(jù)并沒有很好滿足：電壓一定時，電流與電阻成反比的結(jié)論.于是教師提問：是什么原因造成表1 數(shù)據(jù).教師的本意是希望學生通過思考，分析出是因為采用了圖1的電路圖，即電流表內(nèi)接了.進而推出，正因為是電流表，電壓表測量對象，導(dǎo)致了實驗數(shù)據(jù)的偏差.而學生的回答大多是說該生的實驗錯誤或者籠統(tǒng)的說是實驗誤差而不知其本質(zhì)原因.教學并沒有向教師希望的方向發(fā)展，這個精彩的課堂生成價值沒有得到充分的挖掘.究其原因是教師設(shè)置的思維跨度過大.

課堂思維跨度設(shè)置過大，就是教師忽視了學生的知識現(xiàn)狀，過高的估計了學生的認知能力.教師簡單的認為設(shè)置思維跨度大，就能培養(yǎng)學生的思維能力.而現(xiàn)實卻是學生不明白教師的意圖，不清楚該往哪個方向思考.學生在物理課堂沒有學習的方向感，感到迷茫與痛苦.

案例2 在體驗“天平的使用”過程中，某教師例舉出了如下的問題：（1）使用天平時，應(yīng)將天平放在.（2）調(diào)節(jié)天平時，應(yīng)先將游碼移至，再調(diào)節(jié)橫梁上的，使指針對準分度盤中央的刻度線.（3）測量時，物體放在，砝碼放在.測量結(jié)果等于.教師設(shè)計問題串的本意是為了檢驗學生使用天平的效果.但是這樣的問題串，學生單純通過閱讀書本既可得到答案，思維跨度極小.

“小步距，填空式”，是初中物理教學課堂中常見的.其思維設(shè)置跨度過小，實質(zhì)是教師為了完成既定的教學內(nèi)容和目標，沒有給學生一定的思維空間.教師的教學過于功利.上課的預(yù)設(shè)性太強，課堂在教師的逐步鋪墊之下，課堂幾乎沒有所謂的“意外”即課堂生成.看似是教師帶領(lǐng)學生很好的完成了教學的任務(wù)，提高了課堂的效率.但實際上學生處于不積極思考狀態(tài)，其思維是惰性的.對學生知識體系的建構(gòu)，對思維能力的提升幾乎沒有作用.究其原因是實驗教學的過程中學生沒有真正參與其中，缺乏很好的思維訓(xùn)練過程.

3 調(diào)整合適思維跨度的總體方針及具體策略

筆者通過實踐得出：大跨度引入，以激發(fā)學生思維.而后根據(jù)學生的實時反饋，逐步降低跨度，尋找到適合所教學生的思維跨度，是比較切實可行的方法.在實驗教學不同場景中，調(diào)整思維跨度的時候，使用到了以下一些具體的策略：

3.1 實驗“猜想”：增大感性直觀材料，降低抽象程度

案例3 在探究“二力平衡條件”的實驗時，如果任由學生猜想，太過于空洞抽象，思維的跨度過大；但如果學生根據(jù)書本結(jié)論作出猜想，則思維跨度過小.那如何引導(dǎo)學生做出合理的猜想呢，同時思維跨度是合適的呢？可以首先展示多組物體處于二力平衡的圖片（勻速直線運動和靜止），對圖片中的物體進行受力分析，在受力圖中找共同特點，據(jù)此作出猜想.將實實在在的東西擺在學生的面前，在感性材料的幫助下，降低了抽象程度.學生才可能做出合理的猜想.

初中學生的思維正由形象思維向抽象思維轉(zhuǎn)變，但是很多的時候還是必須要借助于感性的材料.在必要的時候，借助于感性材料來調(diào)整思維跨度不失為一個可行的策略.

3.2 實驗器材引入：設(shè)置合理的問題鏈，提供階梯

案例4 在引出“滑動變阻器”的教學時.按照課本的方案：連接電路圖，改變小燈泡的亮度，給出滑動變阻器.思維跨度極小.但是如果直接將滑動變阻器給出，學生會感覺突兀，思維跨度過大.如何調(diào)整思維跨度呢？首先安排學生活動：設(shè)計一個調(diào)光燈.器材：小燈泡，電池，開關(guān)，導(dǎo)線，一根較長的鉛筆芯.在學生現(xiàn)有的能力基礎(chǔ)上，學生很容易完成設(shè)計.然后教師給出問題鏈：（1）燈泡的亮度變化不是很明顯，如何改進？（2）課桌空間不夠，無法擺放很長的筆芯，如何處理？（3）在將電阻絲替代筆芯之后，繞起來后，電阻絲與電阻絲之間會出現(xiàn)短路.如何防止呢？（4）劃片與電阻絲之間被絕緣層絕緣后，如何處理？通過問題鏈的設(shè)置，使得學生積極思考，滑動變阻器就在師生一系列“問—答”中逐步完善成型，當教師把滑動變阻器展示在學生面前的時候，學生會真正的體會到滑動變阻器為什么是這樣的結(jié)構(gòu).這樣的教學，學生既有動手的體驗，又有動腦的思維過程.思維跨度是合適的，提升了學生思維的品質(zhì).

很多時候教師以自己的角度出發(fā)，想當然的認為學生可以，應(yīng)該，能夠.而忽視了學生真實的能力.

3.3 實驗方案選擇：借助相似問題，啟發(fā)思維

案例5 在“測量一枚回形針的質(zhì)量”實驗時.由于學生對微小物體的測量方法，不是很熟悉.學生很難迅速想到“測多算少”的思想方法，思維跨度過大.教師在給學生一定的思考時間后，如果能夠重提測量一張紙的厚度的問題.借助于相似問題，進行思維啟發(fā).就可以調(diào)整學生思維的跨度.

在教學過程中教師特別需要拿捏好留給學生的思考時間，既讓學生動腦又不會冷場，浪費課堂寶貴的時間.

3.4 實驗結(jié)論獲得：數(shù)形結(jié)合，形象展示，體驗獲得結(jié)論endprint

案例6 實驗的重要一環(huán)是：根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，推得結(jié)論.但是在很多時候，實驗結(jié)論并非是學生“推”出來的，而是純粹的復(fù)述書本上已知結(jié)論.獲得結(jié)論過程中，學生實際上思維是惰性的，思維的跨度極小.教師無從知道，學生是否有完整的思維推演過程.所以教師應(yīng)該讓學生推得實驗結(jié)論的過程顯性化.在研究電流與電阻關(guān)系的實驗中.得到一系列的數(shù)據(jù)之后，如何能夠獲得完整的結(jié)論？描點作圖，將數(shù)據(jù)作圖像處理.當數(shù)據(jù)在I-R圖像中以雙曲線的一支呈現(xiàn)出來，學生運用已有的數(shù)學知識，推出結(jié)論.筆者認為：反比例的雙曲線并不是很完美，尤其是數(shù)據(jù)比較少的時候.筆者嘗試讓學生做出了I-1/R圖像，圖像是一根通過原點的直線，學生很容易理解I與1/R是正比關(guān)系，也即I與R時反比例關(guān)系.通過作圖，從圖像中找數(shù)據(jù)之間的定量關(guān)系.

數(shù)形結(jié)合，使得學生的思維過程呈現(xiàn)在教師的面前.教師可以清楚的知道學生對于結(jié)論的獲得是經(jīng)歷過了思維活動的.思維跨度的設(shè)置是合適的.

3.5 實驗解題中的案例：大跨度引入，再作特殊化探索，從特殊推一般

案例7 實驗輔助解題，是物理解題的特色之一.例題：將一阻值為20Ω定值電阻，與0～50Ω的滑動變阻器串聯(lián)，定值電阻的電功率在滑片由小到大的滑動過程中，其變化規(guī)律是什么？本題的解法有很多.直接用數(shù)學推出解析式進行解題，思維跨度過大.筆者的策略是讓學生動手實驗，用實驗解題.在實驗過程中選取幾個特殊的電阻值，分別測出對應(yīng)的電流，電壓值計算出電功率.以此觀察定值電阻的電功率總體變化的特點.然后在學生進入積極思維狀態(tài)的時候，再利用解析法處理，推出表達式，繪制完整的變化圖像.

由特殊值找到規(guī)律，使得學生有了一個明確的方向，然后做一般值的推導(dǎo)，降低了思維的跨度.

4 總結(jié)

實驗教學中思維跨度設(shè)置的問題，根本原因在于教師.（1）是教師對所教的學生的認知現(xiàn)狀沒有一個全面清晰的認識.（2）是教師沒有把握好所授內(nèi)容的難易程度.（3）是教師對實驗中學生可能采用的思想方法的掌握的熟練程度沒有了然于心.

5 反思

實驗教學中思維跨度的設(shè)置，關(guān)鍵在于“合適”.而“合適”的標準是什么呢？首先是需要關(guān)注教學對象即學生的思維能力現(xiàn)狀.問題跨度的設(shè)置應(yīng)以最近發(fā)展區(qū)的上限略高為標準設(shè)置.其次應(yīng)考慮教師意圖，并非所有的實驗或問題對提升思維品質(zhì)都有所幫助，值得花費上課寶貴的時間.但是對于有價值的實驗或者問題，教師也要敢于給學生足夠的自由度.再次需要考慮“合適”是一個動態(tài)的生成，并不是一成不變的.因時因人設(shè)置問題的跨度.而最為關(guān)鍵是了解學生.也就是教師應(yīng)該轉(zhuǎn)換視角，以學生的能力現(xiàn)狀作為思維跨度設(shè)置的起點.依據(jù)學生的發(fā)展狀態(tài)，去調(diào)整適合所教學生的思維跨度.endprint