“妙”設(shè)實(shí)驗(yàn)發(fā)展學(xué)生物理思維能力探研

張煜

摘 要：教師通過(guò)設(shè)計(jì)不同類型物理實(shí)驗(yàn)，可以從不同方面鍛煉學(xué)生思維能力，提升學(xué)生物理核心素養(yǎng)。教師可開(kāi)展如下實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)學(xué)生物理思維能力：“意外”實(shí)驗(yàn)，發(fā)展分析思維；“隱藏”實(shí)驗(yàn)，發(fā)展逆向思維；“對(duì)比”實(shí)驗(yàn)，發(fā)展邏輯思維。

關(guān)鍵詞：物理教學(xué)；物理實(shí)驗(yàn)；思維能力；核心素養(yǎng)

中圖分類號(hào)：G421；G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1008-3561（2018）29-0038-01

物理是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的學(xué)科，實(shí)驗(yàn)的操作在教學(xué)體系中占有很大的比例，實(shí)驗(yàn)教學(xué)對(duì)于發(fā)展學(xué)生物理思維能力具有重要意義。通過(guò)設(shè)計(jì)不同類型的實(shí)驗(yàn)，可以從不同方面鍛煉學(xué)生的物理思維能力，提升學(xué)生的物理核心素養(yǎng)。因此，物理教師必須重視開(kāi)展實(shí)驗(yàn)教學(xué)，不斷探索積極有效的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法，幫助學(xué)生提升物理思維能力。

一、“意外”實(shí)驗(yàn)，發(fā)展分析思維

“意外”實(shí)驗(yàn)就是指實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程中出現(xiàn)令學(xué)生感到意外的現(xiàn)象或結(jié)果的實(shí)驗(yàn)。教師通過(guò)設(shè)計(jì)“意外”實(shí)驗(yàn)，可以有效激發(fā)學(xué)生進(jìn)行物理實(shí)驗(yàn)操作的興趣，引發(fā)學(xué)生的思考、質(zhì)疑及分析，進(jìn)而鍛煉學(xué)生的批判性思維，促進(jìn)學(xué)生思維發(fā)展。因此，在物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中，教師可以制造一些“意外”，引導(dǎo)學(xué)生分析思考，發(fā)展學(xué)生的分析思維。例如，教學(xué)高中物理人教版必修一“自由落體運(yùn)動(dòng)”時(shí)，教師可組織學(xué)生利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器進(jìn)行重力加速度g的測(cè)定。對(duì)于重力加速度g的值，學(xué)生們并不陌生，但實(shí)驗(yàn)后得出的結(jié)論與g=9.8m/s2有一定的差距，這讓學(xué)生一度懷疑自己的實(shí)驗(yàn)步驟出現(xiàn)了錯(cuò)誤。看到學(xué)生們的困惑，教師便對(duì)學(xué)生說(shuō)：“你們的實(shí)驗(yàn)操作并沒(méi)有出錯(cuò)，只是一些外在因素使數(shù)據(jù)出現(xiàn)了誤差，那么這些外在因素是什么呢？”教師的話音落下后，學(xué)生便與組內(nèi)成員開(kāi)始了積極的討論。有學(xué)生考慮了打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的原因，有學(xué)生考慮了紙條上取點(diǎn)的原因。最后教師讓學(xué)生們把自己考慮的因素寫(xiě)到黑板上：1）打點(diǎn)計(jì)時(shí)器會(huì)對(duì)紙條產(chǎn)生阻力，從而使測(cè)得的重力加速度g的值偏??；2）打點(diǎn)計(jì)時(shí)器剛開(kāi)始打下的點(diǎn)不規(guī)則，在計(jì)算重力加速度時(shí)要挑選比較均勻的地方，盡量減少誤差。

教師通過(guò)設(shè)計(jì)“意外”實(shí)驗(yàn)，能夠提高學(xué)生學(xué)習(xí)物理實(shí)驗(yàn)的興趣，糾正學(xué)生對(duì)物理知識(shí)的錯(cuò)誤認(rèn)識(shí)。同時(shí)，“意外”實(shí)驗(yàn)還能調(diào)動(dòng)學(xué)生思維的積極性，促進(jìn)學(xué)生物理思維能力的發(fā)展。

二、“隱藏”實(shí)驗(yàn)，發(fā)展逆向思維

“隱藏”實(shí)驗(yàn)就是指教師在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中將部分或全部實(shí)驗(yàn)器材隱藏起來(lái)，讓學(xué)生在不知道需要使用什么器材的情況下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。這樣的實(shí)驗(yàn)，一則可以激起學(xué)生的興趣，促使學(xué)生更好地開(kāi)展實(shí)驗(yàn)，二則可以讓學(xué)生帶著疑問(wèn)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，從而促使學(xué)生不斷思考、大膽想象，發(fā)展學(xué)生的思維能力。因此，教師可開(kāi)展一些“隱藏”實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生學(xué)會(huì)逆向思考，發(fā)展學(xué)生的逆向思維。例如，教學(xué)高中物理人教版必修一“摩擦力”時(shí)，教師可讓學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)“探究滑動(dòng)摩擦力的影響因素”的操作。在此實(shí)驗(yàn)中，教師可采取“隱藏”實(shí)驗(yàn)教學(xué)法，不給學(xué)生提供實(shí)驗(yàn)道具，學(xué)生要想完成實(shí)驗(yàn)就必須自主思考實(shí)驗(yàn)步驟，以及實(shí)驗(yàn)中需要用到的材料。在學(xué)生們做實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中，教師進(jìn)行了巡視，其中一組學(xué)生給教師的印象最為深刻。他們的實(shí)驗(yàn)操作分為兩個(gè)階段。第一階段：利用彈簧拉力器使出固定的力拉物體，然后改變物體滑動(dòng)的平面，使物體前后運(yùn)動(dòng)的平面粗糙程度不同；第二階段：同樣利用彈簧拉力器使出固定的力拉物體，不同的是沒(méi)有更改物體的滑動(dòng)平面，而是在物體上增加重物，然后拉動(dòng)物體使其運(yùn)動(dòng)。每個(gè)階段都需要記錄通過(guò)相同位移X的時(shí)間T，通過(guò)時(shí)間T的長(zhǎng)短來(lái)判斷摩擦力F的大小。

開(kāi)展“隱藏”實(shí)驗(yàn)，可以讓學(xué)生高效掌握實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，真正達(dá)到實(shí)驗(yàn)教學(xué)的目的。而且，“隱藏”實(shí)驗(yàn)還可以使學(xué)生學(xué)會(huì)逆向思考，提高學(xué)生的逆向思維能力。

三、“對(duì)比”實(shí)驗(yàn)，發(fā)展邏輯思維

“對(duì)比”實(shí)驗(yàn)是物理學(xué)習(xí)過(guò)程中經(jīng)常用到的實(shí)驗(yàn)方法之一。通過(guò)“對(duì)比”實(shí)驗(yàn)，學(xué)生可以較為輕松地發(fā)現(xiàn)一些物理本質(zhì)及其規(guī)律。對(duì)于中學(xué)生而言，此實(shí)驗(yàn)方法可以鍛煉他們的觀察分析能力、思考探究能力，從而促進(jìn)他們邏輯思維的發(fā)展。因此，教師應(yīng)針對(duì)具體的教學(xué)課題組織學(xué)生開(kāi)展一些“對(duì)比”實(shí)驗(yàn)，發(fā)展學(xué)生的邏輯思維。例如，教學(xué)高中物理人教版必修二“探究平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律”時(shí)，教師可讓學(xué)生進(jìn)行“平拋運(yùn)動(dòng)”的實(shí)驗(yàn)，并且讓他們對(duì)平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡進(jìn)行測(cè)繪。由于各種各樣的原因，實(shí)驗(yàn)中難免會(huì)存在誤差，所以學(xué)生們會(huì)對(duì)“平拋運(yùn)動(dòng)的加速度在垂直軸上的分量為重力加速度”這一結(jié)論存在疑問(wèn)。為消除學(xué)生的疑問(wèn)，教師可給學(xué)生進(jìn)行“對(duì)比”實(shí)驗(yàn)的演示：教師左右兩手各拿一個(gè)小球，兩個(gè)小球完全相同，然后右手的小球水平拋出，同時(shí)左手松開(kāi)小球，讓其做自由落體運(yùn)動(dòng)，讓學(xué)生觀察兩個(gè)小球的落地時(shí)間差是否為0。

在“對(duì)比”實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，學(xué)生可以通過(guò)不斷對(duì)比來(lái)分析問(wèn)題，思考探索答案，得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論。“對(duì)比”實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蝈憻拰W(xué)生的邏輯思維，促進(jìn)學(xué)生思維能力的發(fā)展。

總之，實(shí)驗(yàn)在物理教學(xué)中有著不可替代的作用，它可以有效幫助學(xué)生提升物理思維能力，提高學(xué)生的物理核心素養(yǎng)。當(dāng)然，物理思維能力的發(fā)展不是一蹴而就的事情，需要教師和學(xué)生經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的努力才能夠?qū)崿F(xiàn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]謝敏華.淺談高中物理實(shí)驗(yàn)探究性教學(xué)——以《影響加速度的因素》的教學(xué)為例[J].物理教學(xué)探討，2009（05）.

[2]聞月豐，彭松林.探究“滑動(dòng)摩擦力大小的影響因素”的實(shí)驗(yàn)改進(jìn)[J].物理教學(xué)探討，2013（09）.

[3]李曉龍.探究平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律演示實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)[J].中學(xué)物理教學(xué)參考，2013（06）.