逻辑思维在物理实验教学中的应用

岳卫东

摘要：本文就如何在初中物理实验教学中发挥学生的逻辑思维能力，提高物理实验教学的效率提出了自己的看法和具体做法。

关键词：逻辑思维；物理；实验教学

实验教学是物理教学的重要组成部分，是落实物理课程目标，全面提高学生科学素养的重要途径。实验教学具有多维的课程目标，除了学习知识、训练技能以外，物理实验教学还在发展实验能力、提高科学素养方向发挥重要作用。应让学生通过设计实验、收集和分析实验数据等自主活动来提高实验能力；在认真收集、处理实验信息中培养严谨的科学态度和科学精神等。实验教学本身要求科学思维具有严密的逻辑性，从某种意义上讲，逻辑思维能力是一名学生科学素养的重要标志。逻辑思维方法是分析和解决物理问题的关键，认真分析研究逻辑思维方法对物理实验教学的指导作用，选择恰当的逻辑思维方法，将会提高物理实验教学的效率。比较与分类，分析与综合，归纳与演绎是逻辑思维的基本方法。下面我就如何在物理实验教学中发挥学生的逻辑思维能力谈谈自己的具体做法。

一、通过对比实验发现新事物

对比是找出事物之间的不同点和共同点的思维方法，通过事物间相同特征或不同特征的比较，揭示事物的本质和区别。在物理实验教学中，对比的目的主要是揭示两种事物的不同特征，但在对比的过程中我们还会发现新的事物。

大气压强这一概念，对初中学生来说是比较抽象的。在“体验大气压强的存在”教学时，为了证明大气压的存在，教学中我设计了两个对比性实验，每做一个实验，都引导学生观察现象，思考问题，分析问题，得出结论。第一个实验是用一张硬纸片盖住玻璃杯口，用右手拿着玻璃杯，左手压住硬纸片，将玻璃杯口朝下，松开左手，让学生观察发生的现象，根据纸片的受力情况分析纸片为什么向下掉。第二个实验是用一张硬纸片盖住装满水的玻璃杯口，进行与实验一同样的操作，让学生思考与实验一同样的问题。学生自然会想到厚纸片不会掉下来时因为受到一个向上的作用力，这个作用力只能是大气产生的，由此可见，大气对硬纸片产生了压强。

二、运用对比性实验导出物理规律

对于学生易于形成片面认识的物理规律，设计针对性强的对比性实验，可以帮助学生完成认识上的飞跃。在做“探究二力平衡的条件”演示实验时，先让学生仔细观察并读出卡片保持静止时两边吊盘里砝码的重力，并向学生提出探索性问题：“二力在什么条件下才会平衡？”学生往往得出片面的结论：“二力平衡条件是二力的大小相等，方向相反。”这时引导学生再仔细观察如下两个有针对性的对比实验。①两个力大小相等，方向相反，分别作用在两个物体上（即用两个卡片拼合在一起代替原来的卡片）；②两力大小相等，方向相反，作用在同一个物体（卡片）上，但两力的作用线不在同一条直线上。通过这两个实验，学生自己否定了原先的片面论断，从而得出科学的结论：“作用在一个物体上的两个力，如果在同一条直线上，大小相等，方向相反，这两个力就平衡”。

三、联想实验现象，体验新事物的存在

对看不见、摸不着的物质，通过引导学生分析在实验中出现的奇特现象，感受新物质的存在。在引入红外线的概念时，如果直接告诉学生红外线的存在，学生会很难理解，甚至认为无中生有。我们可以在“光的色散”实验的基础上，在肉眼看起来没有任何物质的红光外侧位置上放一支温度计，结果发现温度计的示数很快上升。从温度计的示数很快上升这种现象我们联想到红光外侧位置上应该存在某种肉眼看不见的物质，由于它位于红光外侧位置上，就根据它的位置命名为红外线。

四、分析与总结物理模型，降低实验探究的难度

物理器材的原理和结构决定了器材的使用方法。在物理仪器和器材的使用方法教学中，理解仪器的原理和结构可以降低实验探究的难度，加强学生对器材使用方法、使用规则的理解。在“探究滑动变阻器的使用方法”的实验教学时，首先要给学生分析滑动变阻器的结构和原理，然后引导学生根据原理分析接入A、B接线柱时，无论向哪移动滑片A、B间的都不发生变化；接入C、D接线柱时，无论向哪移动滑片接的都是一根金属杆（相对于一根导线），C、D间的电阻丝长度也不可能发生变化。只有一个接线柱接在电阻丝上，另一个接线柱接在金属杆上，移动滑片时电阻丝长度才能发生变化。接着让学生分析下接线柱选A时电阻值的变化规律，下接线柱选B时电阻值的变化规律，从而得出结论：滑动变阻器的接线柱选择应该“一下一上”，电阻值的变化规律是由下接线柱决定的。显然，培养学生使用基本仪器的技能，必须要注意把掌握仪器的方法与仪器的原理结合起来，这样既有利于巩固基础知识，又能帮助学生理解为什么这样使用仪器。

五、利用逻辑推理进行理想实验

进行理想实验的过程，同时也是运用逻辑思维进行高度科学抽象的过程。理想实验是一种创造性的思维活动，是科学实验的补充和跨越。在“探究阻力对物体运动的影响”的实验中，学生已经观察到小车受到的阻力越小，小车运动的路程越长。接着引导学生进行逻辑推理：如果小车在绝对光滑的水平面上运动，即受到的阻力等于零，小车将怎样运动？小车运动的路程将无限长，沿着直线一直运动下去，它的速度不会发生变化（做匀速直线运动）。

六、运用逆向思维，提出新问题

有许多把事物反转一下或把顺序调换一下就解决了停滞不前的问题的事例。比如，1820年奥斯特发现了电流的磁效应，法拉第利用逆向法，终于在1831年实现了“磁转化为电”。牛顿根据开普勒提出的行星运动三大定律，经过逆向思维，从而提出“行星为什么这样运动”，通过严密的推理论证、分析归纳，找到了天体运动的原因，总结出了的万有引力定律。物理学家的逆向思维活动的独特和新颖，使他们创造活动成为物理学发展史上璀璨明珠。在实际实验教学过程中，我们不妨模仿科学家使用过的逆向思维提出新问题，激发学生进行实验探究的兴趣。

（作者单位：陕西省勉县新街子镇九年制学校724205）