初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中學(xué)生思維能力的培養(yǎng)

李紅君（江蘇省徐州市鼓樓區(qū)楊屯中學(xué)）

隨著課程改革的逐漸深化，新課程對(duì)初中物理教師組織實(shí)施物理實(shí)驗(yàn)課堂教學(xué)提出了更高的要求。培養(yǎng)學(xué)生的思維能力，是教師組織物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)、引導(dǎo)學(xué)生探索實(shí)驗(yàn)的主要目的之一。以蘇科版《義務(wù)教育教科書(shū)·物理》八年級(jí)下冊(cè)（以下統(tǒng)稱“教材”）第六章“物質(zhì)的物理屬性”的教學(xué)為例，教師根據(jù)物體的密度有關(guān)的實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，提出能夠引起學(xué)生思考且層次不同的問(wèn)題，逐級(jí)引領(lǐng)學(xué)生探究，實(shí)現(xiàn)對(duì)學(xué)生思維能力的培養(yǎng)。

一、觀察物理實(shí)驗(yàn)思考問(wèn)題，啟發(fā)學(xué)生的思維能力

根據(jù)教材第六章“物質(zhì)的物理屬性”中關(guān)于物體密度的測(cè)量、應(yīng)用、單位、含義等內(nèi)容，教師設(shè)計(jì)了“小石頭的密度實(shí)驗(yàn)”。

在實(shí)驗(yàn)之前，學(xué)生已經(jīng)理解了密度的概念，知道密度是物質(zhì)的一種屬性，也通過(guò)之前的學(xué)習(xí)掌握了密度的寫(xiě)法與讀法，會(huì)進(jìn)行不同密度單位之間的換算，能夠初步運(yùn)用密度公式完成簡(jiǎn)單的計(jì)算。這些都是學(xué)生參與這次實(shí)驗(yàn)活動(dòng)的知識(shí)基礎(chǔ)，也是接下來(lái)教學(xué)中學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、思考問(wèn)題、提出疑問(wèn)的條件保障。

“小石頭的密度實(shí)驗(yàn)”活動(dòng)中，教師先在學(xué)生面前展示對(duì)石頭密度的測(cè)量過(guò)程，并提出問(wèn)題：我的測(cè)量方法對(duì)嗎？你們可以結(jié)合之前學(xué)習(xí)的知識(shí)自己設(shè)計(jì)出一組測(cè)量石頭密度的實(shí)驗(yàn)方案嗎？

各小組學(xué)生交流討論，對(duì)教師提出的問(wèn)題進(jìn)行思考。學(xué)生交流成果如下。

A 組學(xué)生表示：老師的測(cè)量方法是通過(guò)計(jì)算已知數(shù)據(jù)而得結(jié)果，我們還可以利用實(shí)驗(yàn)的方法知道小石頭的密度。

B 組學(xué)生表示：根據(jù)老師的實(shí)驗(yàn)原理，我們認(rèn)為可以按照一定步驟進(jìn)行設(shè)計(jì)。B 組學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的操作步驟為：（1）根據(jù)教材中的密度測(cè)量方法準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)工具；（2）調(diào)節(jié)天平平衡，測(cè)量石頭的質(zhì)量；（3）在量筒中倒入水，使用細(xì)線綁住石頭，將石頭緩緩下降到量筒中，讓石頭被水完全浸沒(méi)；（4）讀取量筒中的數(shù)據(jù)變化，利用數(shù)據(jù)差值獲取石頭的體積，利用體積與質(zhì)量數(shù)據(jù)，采用公式計(jì)算密度。

學(xué)生根據(jù)教師的問(wèn)題思考測(cè)量小石頭密度的思路，靈活利用已經(jīng)學(xué)習(xí)的知識(shí)完成知識(shí)遷移，解決實(shí)際問(wèn)題。這樣的思考過(guò)程既是學(xué)生的知識(shí)遷移過(guò)程，也是學(xué)生的思維活動(dòng)過(guò)程。教師引導(dǎo)學(xué)生利用已學(xué)知識(shí)，啟發(fā)學(xué)生思維，促使學(xué)生的實(shí)驗(yàn)思維、邏輯思維、科學(xué)計(jì)算思維活躍起來(lái)。

二、思考多層次問(wèn)題表達(dá)想法，發(fā)展學(xué)生的思維能力

學(xué)生思維能力的發(fā)展并不是跳躍式的，是隨著教師的引導(dǎo)、對(duì)各種問(wèn)題的思考逐漸發(fā)展的，呈現(xiàn)一種動(dòng)態(tài)化的特性。教師結(jié)合具體的課堂教學(xué)實(shí)際情況，面向?qū)W生提出多層次問(wèn)題，以追問(wèn)的形式激發(fā)學(xué)生思考，驅(qū)動(dòng)學(xué)生不斷深入思考，逐層加深對(duì)問(wèn)題的思考深度，促使學(xué)生在不斷深入思考的過(guò)程中自然解決問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)思維能力的發(fā)展。

“小石頭的密度實(shí)驗(yàn)”教學(xué)活動(dòng)中，在學(xué)生已經(jīng)設(shè)計(jì)出自己的密度測(cè)量方案后，教師設(shè)置如下。

追問(wèn)1：為什么要在量筒里面注入清水？水量對(duì)測(cè)量效果有影響嗎？

追問(wèn)2：若先在量筒內(nèi)裝水，測(cè)量水體積變化之后再測(cè)量石頭的質(zhì)量，可以這樣操作嗎？會(huì)有什么變化？為什么？

追問(wèn)3：若想要測(cè)量一些較大物體的體積，這個(gè)實(shí)驗(yàn)還可以使用嗎？如何優(yōu)化呢？

追問(wèn)4：若想要測(cè)量泡沫等不會(huì)沉到水下的物體，該如何優(yōu)化實(shí)驗(yàn)?zāi)兀?/p>

在教師的多層次追問(wèn)之下，學(xué)生陷入思考。在這一階段，學(xué)生的思維活動(dòng)是環(huán)環(huán)相扣的。具體思維活動(dòng)可以體現(xiàn)為：記錄教師提出的問(wèn)題—標(biāo)記自己的解題思路—根據(jù)標(biāo)記思考追問(wèn)1 ～追問(wèn)4—思考中獲得答案，形成對(duì)密度計(jì)算方法的理解。

A 組學(xué)生根據(jù)上一個(gè)環(huán)節(jié)實(shí)驗(yàn)情況的總結(jié)歸納，表示：注入清水，是為了將石頭的體積轉(zhuǎn)化為水的體積測(cè)量出來(lái)，因?yàn)槭^是不規(guī)則形狀的，很難直接測(cè)量出體積。之所以要先測(cè)量質(zhì)量，是因?yàn)槭^進(jìn)入水中之后，質(zhì)量會(huì)發(fā)生較大的變化，多出來(lái)的是攜帶的水分的質(zhì)量，會(huì)影響之后的密度計(jì)算結(jié)果。

B 組學(xué)生表示：要想測(cè)量泡沫等較輕物體的體積，我們認(rèn)為可以利用鐵絲將其‘懟’到水中，讓其完全浸沒(méi)在水中，這樣就可以獲得泡沫的體積了，這樣當(dāng)然會(huì)存在誤差，但是可以選擇用極細(xì)的鐵絲，這樣產(chǎn)生的誤差是微小的。

各組學(xué)生通過(guò)思考、表達(dá)與交流，一致認(rèn)為：這組實(shí)驗(yàn)可以同時(shí)滿足多種不同物體的密度測(cè)量，測(cè)量過(guò)程與原理都是相似的，即將測(cè)量目標(biāo)物體以其他形式物體體積呈現(xiàn)，通過(guò)轉(zhuǎn)換與計(jì)算得到物體的密度。

由此可見(jiàn)，教師若把握住學(xué)生自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)時(shí)的思路，順著學(xué)生的思路分別提出實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)誤差條件、實(shí)驗(yàn)對(duì)象的變化等三個(gè)層次的問(wèn)題，就能夠得到學(xué)生的積極響應(yīng)，引起學(xué)生積極思考。學(xué)生對(duì)這些問(wèn)題的思考迅速且深入，更能夠舉一反三，提出“面向更多的物體”，將實(shí)驗(yàn)條件歸納為“利用流動(dòng)性較強(qiáng)的物體測(cè)量體積”。學(xué)生思考問(wèn)題和對(duì)實(shí)驗(yàn)條件進(jìn)行歸納的過(guò)程均是思維活動(dòng)的過(guò)程。教師適當(dāng)追問(wèn)多層次問(wèn)題，不僅能夠引導(dǎo)學(xué)生加強(qiáng)對(duì)知識(shí)的理解，更能夠使學(xué)生的思維能力持續(xù)發(fā)展。

三、跟隨教師指引創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)，增強(qiáng)學(xué)生的思維能力

教師培養(yǎng)學(xué)生的思維能力，不要局限于學(xué)生設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案，或者選定的實(shí)驗(yàn)?zāi)０?，也可以順著學(xué)生思維的發(fā)展方向進(jìn)行拓展，進(jìn)一步轉(zhuǎn)變?yōu)楸竟?jié)課的實(shí)驗(yàn)條件，為學(xué)生提供更多、更廣闊的知識(shí)遷移空間，支持學(xué)生靈活運(yùn)用已學(xué)知識(shí)，不斷鍛煉、增強(qiáng)學(xué)生的思維能力。

“小石頭的密度實(shí)驗(yàn)”教學(xué)活動(dòng)進(jìn)入尾聲階段，學(xué)生在教師的追問(wèn)下不斷深入思考，設(shè)計(jì)出新的實(shí)驗(yàn)方案，并對(duì)新的方案進(jìn)行操作。教師按照“可以測(cè)量很多不同的物體，計(jì)算出不同物體的密度”的思維方向，調(diào)整本次實(shí)驗(yàn)的條件。

提供實(shí)驗(yàn)工具：天平、燒杯、牛奶與水。

提出新的問(wèn)題：如何測(cè)量牛奶的密度呢？當(dāng)測(cè)量物體與介質(zhì)均為液體時(shí)，你們會(huì)如何做呢？

實(shí)驗(yàn)條件發(fā)生了較大的變化，此時(shí)“將兩種物體混合再分開(kāi)”的方法明顯不適用了。這就要求學(xué)生突破思維局限，思考更多的密度測(cè)量方法。

A 組學(xué)生設(shè)計(jì)出的實(shí)驗(yàn)過(guò)程為：（1）測(cè)量燒杯質(zhì)量。（2）在燒杯中加滿水，測(cè)量燒杯與水的質(zhì)量。（3）在燒杯中加滿牛奶，測(cè)量燒杯與牛奶的質(zhì)量。此時(shí)燒杯與水的質(zhì)量減去燒杯的質(zhì)量，再除以水的密度，則是水或牛奶的體積；燒杯與牛奶的質(zhì)量減去燒杯的質(zhì)量，則是牛奶的質(zhì)量。（4）將這兩個(gè)公式融合起來(lái)，得到的結(jié)果就是牛奶的密度。

在這一環(huán)節(jié)中，學(xué)生脫離了單一的密度公式使用方法，分別將密度公式運(yùn)用到兩個(gè)公式中，將兩個(gè)公式合二為一，獲得答案。通過(guò)這樣的自我突破思考過(guò)程，能夠進(jìn)一步鍛煉學(xué)生的思維能力，實(shí)現(xiàn)在物理教學(xué)中對(duì)學(xué)生思維能力的培養(yǎng)。

總而言之，以物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)培養(yǎng)學(xué)生的思維能力，只有讓學(xué)生真正地思考問(wèn)題，才能起到鍛煉思維、強(qiáng)化思維的作用。教師可以用物理實(shí)驗(yàn)直觀呈現(xiàn)各種物理現(xiàn)象，以多層次問(wèn)題引導(dǎo)學(xué)生深入思考這些現(xiàn)象，支持學(xué)生提出自己的想法，或者引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)觀察物理實(shí)驗(yàn)，在觀察中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，提出疑問(wèn)，引起學(xué)生思維活動(dòng)，以多種方式培養(yǎng)學(xué)生的思維能力。