論理想實驗在高中物理教學中的作用

牟小峰

摘 要：高中物理教學中，實驗是最主要的教育方式。高中物理教學中的很多理論、概念以及公式等都需要物理實驗的配合。而高中物理中的各種理論是否成立，也需要通過實驗來進行驗證。但是目前，很多高中物理教師在教學實踐中都會發(fā)現(xiàn)很多物理實驗是不能在現(xiàn)實生活中或者實驗室進行的，只能夠依靠人們對于知識的掌握進行嚴密的思維推理完成。這種思維的實驗被稱為“思想實驗”或者“理想實驗”。這里稱為理想實驗，這種實驗屬于一種實驗形式，僅僅體現(xiàn)在思維中，是具有隱蔽性的。

關鍵詞：理想實驗;高中物理教學;思維

理想實驗中具備現(xiàn)實實驗中的很多特點，與此同時又具有很多現(xiàn)實實驗中不具備的特點。在高中物理教學實踐中有很多理想實驗在應用。理想實驗的主要特征就是其具有一定的抽象性，這種抽象性導致在高中物理課程的教學中不能給學生帶來直觀的感受，增加了授課難度，也影響了學生對物理定律與概念的深入了解。不僅如此，關于理想實驗的高中物理教學中，很多教師都比較重視其結果，而忽略過程;重視知識，忽略方式。這有違理想實驗的最初宗旨，更得不到理想的效果。

一、理想實驗教學

具體來說，理想實驗包含兩部分，其一是合理科學想象力的發(fā)揮，把物理過程和物理情景浮現(xiàn)在大腦中，可以通過語言將這種情景描述出來，還有些較難實現(xiàn)的、太過理想化的情景。然后在推理引導理想實驗時，可以運用一些邏輯法為基礎，這樣得出的結論才不會偏離實際。因此，他們在遇到物理問題的同時，可以運用理想實驗進行解決。我們所說的高中物理認知結構是將物理知識結構放在學生的頭腦中，包含高中生對于物理世界的認識和理解。高中物理認知結構包含物理知識的儲備量、組織程度、頭腦中的表達方式。如果高中生對于物理知識掌握量不足，那么其基礎就會薄弱，從學習的角度來看，會導致物理認知結構知識的脫節(jié)，而新知識不能在舊知識的基礎上發(fā)展，對后續(xù)的學習造成不良影響，同時對學生思維水平的提高造成了阻礙。

二、消除高中生對理想實驗的神秘感

高中物理教師應該告訴學生，理想實驗和實物實驗都是一種實驗，兩者的共性就是都是需要建立在日常的經(jīng)驗與科學的理論知識的基礎上的，所以縱然理想實驗是一種理性的思辨，但是理想實驗并沒有完全脫離實際。比方說，想象很多的小球從空中的同一個點彈射出去，構成的圖案多種多樣，大家可以對其進行大膽的想象。這個問題就能夠通過理想實驗的思維推理得到正確答案。學生可以想象自己在做自由落體運動，拋出這些小球的同時，自己也在進行落體運動，這樣就能夠在想象的空間觀察到小球相對于自己射出的來自四面八方的直線運動，同時還能夠觀看到這些小球在空間里面構成的以自己為中心的球面圖案。在生活中，這種較感性化的理想實驗經(jīng)常出現(xiàn)，像節(jié)日空中燃放的煙火或碎火星，都能構成一個球面。

三、拓寬學生視野，啟迪學生智慧

在高中物理教學過程中，教師會經(jīng)常地介紹一些物理學家的豐功偉略，及講解有關知識點的思辨過程及方式，對于理想實驗，也可以結合教材中的學識，加深學生的理解，使學生更加積極地學習知識。像講到日心說、理想實驗斜面、天體交通規(guī)則、三大運動規(guī)律等等知識點時，都可以對其開發(fā)者如哥白尼、伽利略、開普勒的思想進行聯(lián)想并延伸。如此豐富了學生的學問，提高了他們對這些實驗的認知度。

四、借助示意圖幫助學生進行聯(lián)想

在整個理想實驗的過程中，是看不到實際的東西的，全部需要在頭腦中進行的，也不需要動手，只需要用頭腦進行高度的抽象的思維活動，這種高難度的思維活動經(jīng)常令學生感到無所適從。所以，高中物理教師可以考慮給學生提供一些示意圖幫助他們進行想象與聯(lián)想，其實，高中物理學家在進行理想實驗的時候，幾乎都要借助示意圖來說明實驗的過程與結果，比如說在進行伽利略的斜面實驗的時候，高中物理教師可以在講解的時候繪制示意圖幫助學生分析理想實驗中的每一個環(huán)節(jié)和問題。

五、適當介紹高中物理中的邏輯思維知識

反證法、悖論法在講解高中物理知識過程中，是經(jīng)常用到的，比如說兩塊磚頭疊在一起，從空中拋出，它們的電場線、磁感線都沒有相交，說明在拋物線的過程中，是沒有任何作用的，通過利用反證法講解了其中相關的知識;亞里士多德曾經(jīng)說過重物比輕物下落得更快，但是伽利略利用悖論的知識否認了這一觀點，驗證了其中的矛盾，由此幫助學生更進一步地對悖論知識做到了掌握并理解。

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編輯 溫雪蓮