運(yùn)用物理對(duì)比實(shí)驗(yàn)思想激發(fā)學(xué)生核心素養(yǎng)

徐榮兵

【摘 ?要】 中學(xué)生對(duì)外界已經(jīng)具有一定的認(rèn)知能力和判斷能力，但帶有“閉鎖性”的心理特點(diǎn)，在教學(xué)中加強(qiáng)對(duì)比演示實(shí)驗(yàn)的應(yīng)用，通過(guò)創(chuàng)設(shè)直觀鮮明的問(wèn)題情境，引發(fā)學(xué)生的認(rèn)知沖突，可以揭示物理現(xiàn)象與原有經(jīng)驗(yàn)之間的矛盾，利用思維的批判性對(duì)原有經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行質(zhì)疑、批判，從而加強(qiáng)對(duì)新知識(shí)的理解和接受。

【關(guān)鍵詞】 物理教學(xué) ?對(duì)比實(shí)驗(yàn) ?核心素養(yǎng) ?培養(yǎng)方法

一、運(yùn)用對(duì)比實(shí)驗(yàn)激發(fā)學(xué)生的好奇心和求知欲，培養(yǎng)思維的靈活性

根據(jù)建構(gòu)主義理論，影響學(xué)生學(xué)習(xí)成效的最重要的因素是學(xué)生頭腦中的已有的知識(shí)水平。要培養(yǎng)學(xué)生的知識(shí)和技能、過(guò)程和方法、情感、態(tài)度和價(jià)值觀，教師應(yīng)充分利用好學(xué)生原有的知識(shí)結(jié)構(gòu)，找到學(xué)生原有知識(shí)的生長(zhǎng)點(diǎn)，激發(fā)學(xué)生的求知欲，通過(guò)觀察和研究，建立新知識(shí)，并融入原有知識(shí)中，形成新的知識(shí)體系。心理學(xué)認(rèn)為，興趣是產(chǎn)生動(dòng)機(jī)的重要條件。一些有趣的對(duì)比實(shí)驗(yàn)極易喚起學(xué)生的直覺(jué)興趣（好玩），從而逐步過(guò)渡到操作興趣（想動(dòng)手做一做）和認(rèn)知興趣（想知道為什么），因此學(xué)生的思維處于興奮狀態(tài)，易調(diào)動(dòng)非智力因素參與教學(xué)。

例如，講解牛頓第三定律的作用力與反作用力同時(shí)產(chǎn)生并方向相反時(shí)，準(zhǔn)備以下幾個(gè)器材：一輛用彈性發(fā)條提供運(yùn)動(dòng)能量的玩具小車，一張硬紙板，幾支圓柱形鉛筆，把硬紙板放在平行放置的鉛筆上，再把具有彈性勢(shì)能的小車放在硬紙板上，松手后就發(fā)現(xiàn)車向前運(yùn)動(dòng)的同時(shí)硬紙板快速向后飛出。追問(wèn)學(xué)生：你看到了什么現(xiàn)象？這個(gè)現(xiàn)象說(shuō)明了什么？

二、運(yùn)用對(duì)比演示實(shí)驗(yàn)創(chuàng)設(shè)物理情景，培養(yǎng)思維的發(fā)散性

通過(guò)創(chuàng)設(shè)直觀鮮明的問(wèn)題情境，引發(fā)學(xué)生的認(rèn)知沖突，動(dòng)搖學(xué)生已有的認(rèn)知結(jié)構(gòu)的平衡狀態(tài)，產(chǎn)生疑惑，激發(fā)探索欲望、喚起學(xué)生思維的能動(dòng)性，樂(lè)于發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、提出問(wèn)題。如通過(guò)實(shí)驗(yàn)或教學(xué)媒體展現(xiàn)物理現(xiàn)象創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情境;通過(guò)日常觀念和科學(xué)概念矛盾引出問(wèn)題情境;由舊知識(shí)的拓展引出新問(wèn)題情境等。通過(guò)反思性學(xué)習(xí)學(xué)生對(duì)已經(jīng)構(gòu)建的高中物理知識(shí)體系進(jìn)行了修改、完善，不斷地實(shí)現(xiàn)了對(duì)所學(xué)知識(shí)的前后融通、活化與內(nèi)化，達(dá)到“學(xué)會(huì)知識(shí)”的目的;通過(guò)反思性學(xué)習(xí)消除了由學(xué)生自身消極因素造成的物理創(chuàng)造思維障礙（如思維定勢(shì)、以偏蓋全、重結(jié)果忽過(guò)程、不敢超越常規(guī)、前概念的影響等），改進(jìn)了思維習(xí)慣，優(yōu)化了思維品質(zhì)，提高了思維監(jiān)控和調(diào)整能力，也提高了運(yùn)用所學(xué)知識(shí)綜合分析、解決實(shí)際問(wèn)題的能力，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)了“學(xué)會(huì)學(xué)習(xí)”的目標(biāo)。實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，教學(xué)中實(shí)驗(yàn)不在于多，而在于實(shí)驗(yàn)?zāi)芊裾娴臓縿?dòng)學(xué)生的思維，即實(shí)驗(yàn)?zāi)芊褡寣W(xué)生直面錯(cuò)誤概念，引發(fā)認(rèn)知沖突。

在進(jìn)行“自感”的教學(xué)中，自感現(xiàn)象不易觀察到，可采用“千人震”演示。先用四節(jié)干電池串聯(lián)，問(wèn)學(xué)生：有沒(méi)有人敢用手直接同時(shí)接觸電源的兩極？

學(xué)生平時(shí)經(jīng)常接觸電池，知道沒(méi)有危險(xiǎn)，但聽(tīng)老師這么一說(shuō)，又有點(diǎn)猶豫，有幾個(gè)大膽的學(xué)生上臺(tái)來(lái)測(cè)試，結(jié)果沒(méi)有任何不舒服的感覺(jué)，高中學(xué)生明白36V是安全電壓，當(dāng)然4節(jié)干電池奈何不了他們。這種情景的建立是后續(xù)教學(xué)的必要鋪墊下。

老師接著問(wèn)：如右圖所示，把一個(gè)日光燈的整流器L與四節(jié)干電池、開(kāi)光連接成如圖所示的電路，其中在開(kāi)關(guān)兩側(cè)再接出兩條線a、b，如果讓哪位同學(xué)兩只手分別同時(shí)接觸a、b時(shí)，先合上開(kāi)關(guān)，再打開(kāi)開(kāi)關(guān)，那又會(huì)有什么感覺(jué)呢？

有前面實(shí)驗(yàn)的鋪墊，很多同學(xué)已經(jīng)深信不疑4節(jié)干電池很安全，紛紛要求上講臺(tái)做測(cè)試。測(cè)試開(kāi)始：讓測(cè)試學(xué)生雙手同時(shí)接觸a、b，合上開(kāi)關(guān)，問(wèn)學(xué)生：有沒(méi)有觸電的感覺(jué)？然后告訴全體學(xué)生如果我現(xiàn)在打開(kāi)開(kāi)關(guān)會(huì)有什么奇跡發(fā)生呢？學(xué)生依然泰然自若，老師說(shuō)：現(xiàn)在讓大家見(jiàn)證奇跡的時(shí)刻到了，然后打開(kāi)開(kāi)關(guān)。瞬間被測(cè)試同學(xué)叫著跳了起來(lái)、并用力甩出電線a、b，下面所有同學(xué)被這突如其來(lái)的現(xiàn)象深深吸引，這種教學(xué)情景激發(fā)了學(xué)生強(qiáng)烈的求知欲，再進(jìn)行自感知識(shí)的教學(xué)，就會(huì)水到渠成。然后再邀請(qǐng)七八個(gè)同學(xué)手拉手再一次共同體會(huì)自感的實(shí)驗(yàn)，七八個(gè)同學(xué)的感受更進(jìn)一步加深學(xué)生對(duì)自感現(xiàn)象的認(rèn)同感。學(xué)生在這種情境中自然就會(huì)想了解為什么會(huì)有如此高的電壓？它是怎樣產(chǎn)生的？產(chǎn)生需要什么條件？

三、運(yùn)用對(duì)比演示揭示物理的本質(zhì)規(guī)律，培養(yǎng)思維的發(fā)散性

認(rèn)知主義學(xué)習(xí)理論認(rèn)為：人的認(rèn)知是外部刺激和主體內(nèi)部心理過(guò)程相互作用的結(jié)果。當(dāng)外部刺激與認(rèn)知主體已有認(rèn)知結(jié)構(gòu)產(chǎn)生矛盾沖突時(shí)就會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的反思性探究欲望。所以教師根據(jù)高考的要求與意圖給學(xué)生一定量的外部刺激，即創(chuàng)設(shè)反思情景，以強(qiáng)化學(xué)生的反思意識(shí)。反思性學(xué)習(xí)的整個(gè)過(guò)程是學(xué)生自主活動(dòng)的過(guò)程。它以追求自身學(xué)習(xí)的合理性為動(dòng)力，進(jìn)行主動(dòng)的、自覺(jué)的、積極的探究。學(xué)生既是演員，又是導(dǎo)演，自始至終都是真正的主人。它通過(guò)自我認(rèn)識(shí)、自我分析、自我評(píng)價(jià)、獲得自我體驗(yàn)。學(xué)生在建立物理概念過(guò)程中，往往要借助于感性材料，尤其能產(chǎn)生對(duì)比思維沖突的感性材料，容易激發(fā)學(xué)生思維的探究性，對(duì)比實(shí)驗(yàn)?zāi)転閷W(xué)生創(chuàng)造一個(gè)獲得感性材料、認(rèn)識(shí)物理規(guī)律的環(huán)境。主要操作流程是：讓學(xué)生先作出判斷，然后再用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，當(dāng)實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象出乎學(xué)生的意料時(shí)，直覺(jué)的判斷與實(shí)驗(yàn)事實(shí)之間的強(qiáng)烈對(duì)比，必然引發(fā)學(xué)生去積極思考。

抽象的物理知識(shí)學(xué)生能理解、難體會(huì)，往往讓學(xué)生有無(wú)痛搔癢的感覺(jué)，學(xué)生無(wú)法發(fā)現(xiàn)物理規(guī)律的本質(zhì)，往往在了解物理規(guī)律上采用記憶的方法，讓物理規(guī)律呈現(xiàn)出片面化、模糊化特征，只有讓學(xué)生有親身感受才能有利于教學(xué)的開(kāi)展。

在“慣性”知識(shí)教學(xué)中，學(xué)生難于理解任何物體具有保持原來(lái)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的性質(zhì)，往往只是簡(jiǎn)單的模仿解釋生活現(xiàn)象。

因此，通過(guò)不同物理?xiàng)l件的變化，讓學(xué)生去發(fā)現(xiàn)物理現(xiàn)象和規(guī)律，從而掌握物理現(xiàn)象的本質(zhì)。教師設(shè)計(jì)情境讓學(xué)生體會(huì)物理感受，參與課堂教學(xué)，讓學(xué)生成為概念學(xué)習(xí)的主人，讓學(xué)生真正參與到概念的建構(gòu)過(guò)程中來(lái)，才是提高效率的關(guān)鍵。大量做題無(wú)法讓學(xué)生體會(huì)到學(xué)習(xí)物理的快樂(lè)，更無(wú)法提高物理能力，速成的東西只能曇花一現(xiàn)。恰當(dāng)?shù)剡\(yùn)用對(duì)比演示實(shí)驗(yàn)，可以把知識(shí)技能的學(xué)習(xí)和發(fā)展學(xué)生的觀察能力、抽象思維能力、思維創(chuàng)造能力以及科學(xué)態(tài)度有機(jī)結(jié)合起來(lái)，可以逐步提高學(xué)生觀察問(wèn)題、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。充分開(kāi)發(fā)對(duì)比演示實(shí)驗(yàn)，會(huì)讓物理教學(xué)更具生動(dòng)性、趣味性，使學(xué)生從畏學(xué)變?yōu)闃?lè)學(xué)。