落實(shí)實(shí)驗(yàn)探究，活躍物理思維

雷曉玲

【內(nèi)容摘要】物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)是高中物理課堂的重要組成部分，也是培養(yǎng)學(xué)生思維能力的關(guān)鍵實(shí)施手段。物理實(shí)驗(yàn)與物理思維兩者相輔相成，在高中物理教學(xué)中都有著十分重要的地位。文章選取多種物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)手段，闡述了其在教學(xué)活動(dòng)中的運(yùn)用以及對(duì)物理思維的影響。

【關(guān)鍵詞】實(shí)驗(yàn)探究? 高中物理? 實(shí)驗(yàn)教學(xué)

前言

物理學(xué)科是一門集抽象性與實(shí)用性為一體的基礎(chǔ)學(xué)科，它蘊(yùn)含著深?yuàn)W的科學(xué)內(nèi)涵，也蘊(yùn)藏著生活中非常普遍的現(xiàn)象原理。隨著新課改的不斷推進(jìn)，物理學(xué)科的教學(xué)目標(biāo)更加傾向于學(xué)生思維能力以及應(yīng)用能力的培養(yǎng)。尤其是在高中階段，學(xué)生面臨繁重的課業(yè)壓力，同時(shí)也面臨著培養(yǎng)社會(huì)化素質(zhì)的要求，而物理實(shí)驗(yàn)是學(xué)生深入理解理論知識(shí)、提升實(shí)踐應(yīng)用能力的重要手段，可以廣泛應(yīng)用于物理課堂的教學(xué)環(huán)節(jié)。

一、物理思維與物理實(shí)驗(yàn)之間的聯(lián)系

物理實(shí)驗(yàn)是目前高中物理教學(xué)過程中常用的教學(xué)手段，它是以物理理論為基礎(chǔ)，通過各種實(shí)驗(yàn)方式或手段，在觀察和探究的基礎(chǔ)上，對(duì)物質(zhì)世界或自然規(guī)律進(jìn)行探索的活動(dòng)。而物理思維是人腦對(duì)于客觀事物中展現(xiàn)的物理現(xiàn)象所形成的一種精煉、深入以及相互關(guān)聯(lián)的反應(yīng)狀態(tài)，是一種抽象而又立體的感覺和認(rèn)知。

物理思維的形成有賴于現(xiàn)實(shí)實(shí)踐的探索，在探索中總結(jié)分析，探尋客觀事物或現(xiàn)象的本質(zhì)特征，繼而在頭腦中繼續(xù)加工，形成對(duì)于事物規(guī)律的直觀的、理性的認(rèn)知。物理實(shí)驗(yàn)是物理思維形成和完善的必經(jīng)環(huán)節(jié)，沒有物理實(shí)驗(yàn)的支持，物理思維就只能建立在空泛的理論基礎(chǔ)上，無法形成立體豐富的思維宮殿。

同樣，物理實(shí)驗(yàn)的有效開展也依賴于物理思維的完善程度，全面的物理思維是成功驗(yàn)證物理理論或探索物理原理的助推因素。物理思維不僅涵蓋思維的寬度，還包括思維的廣度和深度，是一個(gè)三維立體的概念，物理思維能夠從多角度引導(dǎo)物理實(shí)驗(yàn)的實(shí)施與推動(dòng)，將物理實(shí)驗(yàn)引向可能的寬泛面、深度面，從而促進(jìn)物理實(shí)驗(yàn)更加合理有效的開展。

“實(shí)踐是檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)”，物理實(shí)驗(yàn)是檢驗(yàn)物理的重要方法，通過不斷的物理實(shí)驗(yàn)，能夠檢驗(yàn)物理理論的真實(shí)與正確性，從而引導(dǎo)物理思維的發(fā)展，而思維的不斷提升，亦能促進(jìn)物理實(shí)驗(yàn)的有效實(shí)施，物理實(shí)驗(yàn)與物理思維相輔相成，對(duì)高中物理課程的學(xué)習(xí)有著十分重要的促進(jìn)作用。

二、依托物理思維，有效實(shí)施物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)策略

物理是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的自然科學(xué)。高中物理教學(xué)過程不僅是物質(zhì)基本結(jié)構(gòu)、相互作用、運(yùn)動(dòng)規(guī)律的研究過程，也是物理實(shí)驗(yàn)手段和思維方法的研究過程。教師在日常教學(xué)中，不僅要注重理論知識(shí)的傳導(dǎo)，還要以實(shí)驗(yàn)推動(dòng)物理思維的培養(yǎng)，落實(shí)實(shí)驗(yàn)探究手段，全面地活躍物理思維，幫助學(xué)生建立良好的科學(xué)思維體系。

1.情境模擬實(shí)驗(yàn)，強(qiáng)化邏輯思維

情境模擬實(shí)驗(yàn)是集情境創(chuàng)設(shè)與過程演示為一體的實(shí)驗(yàn)手段，創(chuàng)設(shè)多樣的、趣味性的教學(xué)情境，能夠提升學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，同時(shí)在情境展示的過程中開展物理實(shí)驗(yàn)過程演示，以理論性的內(nèi)容觸發(fā)實(shí)驗(yàn)演示的結(jié)論探尋，學(xué)生在情境與演示的雙重影響中，能夠豐富思維脈絡(luò)，在不斷的歸納與總結(jié)中逐步加強(qiáng)自身的邏輯思維能力。因此教師在日常教學(xué)中可以充分運(yùn)用情境模擬實(shí)驗(yàn)，以活躍的、極具吸引力的實(shí)驗(yàn)手段，改善學(xué)生思維模式，提升學(xué)生思維能力。

以人教版高中物理《平拋運(yùn)動(dòng)》教學(xué)內(nèi)容為例，平拋運(yùn)動(dòng)及自由落體運(yùn)動(dòng)是日常生活中非常常見的情境，教師在實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)可以改單純的演示實(shí)驗(yàn)為情境模擬演示實(shí)驗(yàn)，首先創(chuàng)設(shè)一個(gè)有趣的教學(xué)情境，即讓學(xué)生分組猜測(cè)自由下落的小球和平拋的小球哪個(gè)先落地，而后以比賽情境安排學(xué)生分組探究，其中有的學(xué)生負(fù)責(zé)記錄小球下落的時(shí)間，有的學(xué)生記錄小球下落的路線以及觀察小球下落的位置等，通過多次的實(shí)驗(yàn)和分析，各個(gè)小組會(huì)產(chǎn)生不同的或相似的結(jié)論，有的小組可能會(huì)發(fā)現(xiàn)兩個(gè)小球幾乎同時(shí)著地，而有的可能會(huì)發(fā)現(xiàn)著地有先后，但差別十分微小。而后教師再以多媒體演示平拋運(yùn)動(dòng)與自由落體運(yùn)動(dòng)的實(shí)際場(chǎng)景，讓學(xué)生對(duì)于理論有個(gè)直觀又形象的感受。在有趣的情境模擬實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生通過討論與自發(fā)探究，不僅能夠逐步發(fā)現(xiàn)平拋運(yùn)動(dòng)與自由落體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，還能夠逐步細(xì)化和豐富自己的思維，學(xué)會(huì)歸納和總結(jié)，強(qiáng)化邏輯思維能力。

2.多元化實(shí)驗(yàn)，促進(jìn)發(fā)散性思維

多元化實(shí)驗(yàn)是激發(fā)學(xué)生多樣思維的重要方式，多元化實(shí)驗(yàn)可以以同一個(gè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果為目標(biāo)，由學(xué)生分組選取不同方式開展實(shí)驗(yàn)探究過程，也可以以同樣的方式選取不同的實(shí)驗(yàn)載體，對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行科學(xué)探究。在探究的過程中，學(xué)生需要全面地去分析解決各類問題，極大地促進(jìn)了學(xué)生發(fā)散性思維的形成和發(fā)展。教師在日常教學(xué)中要靈活運(yùn)用多元化實(shí)驗(yàn)教學(xué)，以多樣靈活的實(shí)驗(yàn)手段，引導(dǎo)學(xué)生開展物理理論的探究，助力發(fā)散性思維的形成。

以高中物理《自由落體運(yùn)動(dòng)》教學(xué)為例，在學(xué)習(xí)自由落體運(yùn)動(dòng)相關(guān)理論之前，對(duì)于“兩個(gè)鐵球同時(shí)著地”的現(xiàn)象可能會(huì)引發(fā)很多質(zhì)疑，學(xué)生也會(huì)產(chǎn)生諸多疑惑，教師應(yīng)當(dāng)利用學(xué)生的質(zhì)疑思想，開展多元化的實(shí)驗(yàn)，探究物理現(xiàn)象的本質(zhì)。比如教師鼓勵(lì)學(xué)生改變鐵球的大小后再開展自由落體實(shí)驗(yàn)，學(xué)生會(huì)發(fā)現(xiàn)鐵球仍然同時(shí)著地，如果換成兩塊尖銳的石頭，也會(huì)得到相同的結(jié)果。此時(shí)，教師再鼓勵(lì)學(xué)生將自由落體的實(shí)驗(yàn)材料換成不同的羽毛或其他較輕的物質(zhì)，分別在有空氣環(huán)境下自由掉落或在真空環(huán)境下自由掉落，通過實(shí)驗(yàn)?zāi)軌虬l(fā)現(xiàn)真空環(huán)境下是同時(shí)著地的，而正常環(huán)境下落地有先后。通過這樣的多元化實(shí)驗(yàn)，從各個(gè)不同角度出發(fā)進(jìn)行探究，學(xué)生能夠多方位的思考問題，逐步輻射廣闊的思維領(lǐng)域，不斷促進(jìn)發(fā)散性思維的形成。

3.開放型實(shí)驗(yàn)，塑造創(chuàng)新性思維

開放型實(shí)驗(yàn)是近年來物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的創(chuàng)新手段，有別于傳統(tǒng)的按部就班的實(shí)驗(yàn)方式，開放型實(shí)驗(yàn)以實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ介_放和實(shí)驗(yàn)過程方法的創(chuàng)新為主要特征，塑造自由的實(shí)驗(yàn)過程。在開放型實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，留給學(xué)生獨(dú)立思考的環(huán)節(jié)很多，極有利于學(xué)生克服思維定勢(shì)，形成靈活多樣的思維方式，在靈活的思維方式中不斷觸發(fā)創(chuàng)新點(diǎn)。教師在日常教學(xué)中應(yīng)當(dāng)靈活運(yùn)用開放型實(shí)驗(yàn)教學(xué)手段，以合理的實(shí)驗(yàn)課題培養(yǎng)學(xué)生開放型實(shí)驗(yàn)探究能力，提升思維的創(chuàng)新性。

以高中物理《生活中的圓周運(yùn)動(dòng)》教學(xué)為例，教師可以引導(dǎo)學(xué)生開展開放型實(shí)驗(yàn)，如設(shè)置開放式的問題“鐵軌、高架橋等轉(zhuǎn)彎時(shí)路面是水平的還是傾斜的？”學(xué)生可能通過生活觀察發(fā)現(xiàn)鐵軌、橋面轉(zhuǎn)彎處都是傾斜的，而后教師可以激發(fā)學(xué)生去探索“為什么設(shè)置成傾斜的呢？”由學(xué)生分組開展實(shí)驗(yàn)探究，通過提出假設(shè)、驗(yàn)證、分析等方式，探究小組則能夠發(fā)現(xiàn)路面或鐵軌的傾斜角度設(shè)置與離心力和向心力有關(guān)，繼而引發(fā)學(xué)生對(duì)于力的探索和分析。開放型實(shí)驗(yàn)往往以開放式的問題作為切入點(diǎn)，激發(fā)學(xué)生自主探究和思考的能力，教師避免提前講述原理，而是讓學(xué)生自由思考、假設(shè)和論證，使得學(xué)生的思維受到最深層的沖擊，從而激發(fā)出創(chuàng)新點(diǎn)，塑造學(xué)生的創(chuàng)新性思維。

4.假設(shè)性實(shí)驗(yàn)，活躍極限思維

假設(shè)性實(shí)驗(yàn)是基于大膽假設(shè)的基礎(chǔ)上，結(jié)合已有的知識(shí)和理論，合理開展的探究性實(shí)驗(yàn)。假設(shè)性實(shí)驗(yàn)以一種“極限思維”方式開展實(shí)驗(yàn)探究，不僅能夠提升學(xué)生大膽研究科學(xué)的動(dòng)力，還能夠活躍大腦深層的極限思維領(lǐng)域，為物理學(xué)習(xí)增添創(chuàng)新的可能性。在日常教學(xué)中，教師可以引導(dǎo)學(xué)生合理開展假設(shè)性實(shí)驗(yàn)，以期活躍學(xué)生的物理思維。

例如再以高中物理《自由落體運(yùn)動(dòng)》教學(xué)為例，自由落體運(yùn)動(dòng)的條件是除了重力作用外不存在其他的阻力影響，然而現(xiàn)實(shí)條件下很難達(dá)到這樣的實(shí)驗(yàn)要求，教師可以鼓勵(lì)學(xué)生采取極限思維，加重物體的重量來最大限度的減少阻力的影響，同時(shí)可以采用不同材質(zhì)的物體在不同介質(zhì)中開展自由落體實(shí)驗(yàn)，如水銀、水里和空氣。學(xué)生就能發(fā)現(xiàn)在物體體積相同的情況下，下落的速度差別與介質(zhì)的密度相關(guān)，密度越小速度差別越小，進(jìn)而采用極限思維，可以提出假設(shè)，在真空中自由落體速度相同，不存在差別，然后引導(dǎo)學(xué)生開展相關(guān)的探究實(shí)驗(yàn)，則能夠論證和理解物理原理。通過極限思維來開展假設(shè)性實(shí)驗(yàn)，鼓勵(lì)學(xué)生大膽假設(shè)，能夠不斷深化學(xué)生的思維，讓學(xué)生的思維更加深刻和廣闊。

5.實(shí)踐型實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)應(yīng)用性思維

實(shí)踐型實(shí)驗(yàn)要求物理實(shí)驗(yàn)要以生活實(shí)際為基礎(chǔ)，以解決實(shí)際問題為要求，由學(xué)生實(shí)施自主探究實(shí)驗(yàn)。實(shí)踐性實(shí)驗(yàn)將物理理論與實(shí)際生活緊密聯(lián)系，強(qiáng)化了學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的思想，并在實(shí)驗(yàn)過程中培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用科學(xué)的手段解決實(shí)際問題。教師在日常教學(xué)中應(yīng)當(dāng)多多聯(lián)系實(shí)際，帶領(lǐng)學(xué)生自主探究，以實(shí)踐性實(shí)驗(yàn)提升學(xué)生的物理應(yīng)用思維。

例如高中物理《機(jī)械能守恒定律》內(nèi)容中，動(dòng)能與勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化理論較為空泛，僅憑演示實(shí)驗(yàn)學(xué)生只能從理論上了解動(dòng)能和勢(shì)能能夠相互轉(zhuǎn)化，但卻不易將物理理論真正轉(zhuǎn)化與吸收，因此教師可以在實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)采取實(shí)踐型實(shí)驗(yàn)的方式，聯(lián)系生活實(shí)際，在生活中選取實(shí)驗(yàn)素材，譬如以“彈性勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能”為題，組織學(xué)生在生活中探尋運(yùn)用該原理的實(shí)例，有的學(xué)生可能會(huì)發(fā)現(xiàn)彈弓運(yùn)用了這樣的原理，也可能發(fā)現(xiàn)有些柜子鉸鏈也與該原理相關(guān)，還有可能發(fā)現(xiàn)單元門禁的自動(dòng)回彈也運(yùn)用了這樣的原理……同時(shí)，教師還可以學(xué)生探尋總結(jié)的基礎(chǔ)上，鼓勵(lì)學(xué)生動(dòng)手操作，制作一個(gè)由彈性勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能的物理模型，讓學(xué)生在探尋、動(dòng)手探究、總結(jié)分析的過程中不斷拓展對(duì)生活的探索，進(jìn)而增強(qiáng)解決實(shí)際問題的能力，培養(yǎng)物理應(yīng)用性思維體系，讓物理知識(shí)達(dá)到“學(xué)以致用”的效果。

結(jié)束語

總而言之，物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法各式各樣，在物理教學(xué)過程中靈活運(yùn)用實(shí)驗(yàn)教學(xué)手段，不僅能夠提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)探究能力，還能夠促進(jìn)學(xué)生物理思維的發(fā)展，讓學(xué)生在未來的學(xué)習(xí)和生活道路上，擁有完善的思維助力，從而形成良好的思想品德和思維品質(zhì)。作為高中物理教師，應(yīng)當(dāng)創(chuàng)新教學(xué)方式方法，創(chuàng)造合適的教學(xué)情境，以多樣化、開放型、假設(shè)性、實(shí)踐型的物理實(shí)驗(yàn)，帶領(lǐng)學(xué)生探究和領(lǐng)略科學(xué)的魅力，培養(yǎng)學(xué)生活躍的物理思維。

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（作者單位：陜西省西安市昆侖中學(xué)）