在实验中引导学生感悟物理

周雪亚

摘要：本文从物理学科以实验为基础的特点出发，提出物理学是一门在实验基础上进行感悟学习的学科，表象是感悟物理的基础，探究是感悟物理的主要方式，构建物理模型是感悟物理的核心，想象是感悟物理的翅膀。让学生在实验中感悟物理，在物理学习的过程中培养学生的感悟能力，是物理教育的重要任务。通过感悟，让学生真正理解物理，使物理知识入脑入心，使物理方法、物理思想进入到意识领域，从而产生物理灵感，激发学生的创新思维。

关键词：实验；感悟；学生

中图分类号：G633.7 文献标识码：A 文章编号：1992-7711（2016）05-0089

新课程倡导的学习方式，就是把学习过程中的发现、探究、研究等认识活动突显出来，使学习过程更多地成为学生发现问题、提出问题、分析问题、解决问题的过程，而不是一个被动吸收知识、记忆、反复练习强化的过程。现代学习方式强调体验性，其实质在于感悟。感悟使学生进入生命领域，因为有了感悟，知识的学习不再是仅仅属于认知、理性范畴，它已经扩展到情感、人格等领域，从而使学习过程不仅是增长知识的过程，同时也是身心和人格健全与发展的过程。创新人才的智慧内核是具有很强的感悟能力，而物理学是一门以实验为基础，对感悟要求很高的学科，让学生在实验中感悟物理，在物理学习的过程中培养学生的感悟能力，是物理教育的重要任务。通过感悟，让学生真正理解物理，使物理知识入脑入心，使物理方法、物理思想进入到意识领域，从而产生物理灵感，激发学生的创新思维。

一、实验中的表象是感悟物理的基础

感悟物理的基础在于丰富的物理表象。目前，中学生长期生活在被水泥墙封闭的空间，很少领略大自然的风光，缺乏与客观世界的直接对话，学习物理的悟性在不断减弱。追究原因，就是没有丰富的物理表象。

实验是物理学的基础，实验也应该成为学生形成正确物理表象的重要基础。学生具备了从事实验的能力，会懂得如何通过观察、测量和有计划的实验活动去认识自然、发现自然的规律，验证猜想和假设。实验的过程蕴含了丰富的科学思想和科学方法，既包括了操作技能技巧和处理实际问题的本领，又包括了思辨性的猜想和假设、逻辑的思考和论证，准确测量和数据分析，严密的推理和清晰的表述讨论是一种比较全面的综合能力。

1. 演示实验激发学生思维冲突

在课堂教学中，物理实验是丰富学生物理表象的主要手段。教师的课堂演示实验要尽可能使学生产生视觉感悟，让学生在观察中感悟物理。如“自由落体运动”教学中关于“重物体比轻物体下落快”这一问题，教师不要急着否定，可以设计演示实验：

（1）一张小纸片和一支粉笔头同时从同高处下落，哪个先落地？

现象：粉笔先落地。

感觉：重的物体先落地。（与生活表象一致）

（2）把小纸片揉成团和粉笔头同时从同高处下落，再重做实验？

现象：两者差不多同时落地。

感觉：物体下落快慢不是由重量决定。（与生活表象冲突）

（3）把小纸片揉成团和完全相同的纸片同时从同高处下落，再重做实验。

现象：纸团先落地。

感觉：物体下落快慢与空气阻力有关。（透过生活表象分析问题实质）

通过演示实验丰富了物理表象使学生在观察中感悟，对物理现象有更深刻地认识和分析，从而得到正确的结论。

2. 学生实验挖掘学生物理潜能

学生实验是丰富物理表象的好机会，在学生实验中尽可能使学生产生触觉感悟。在学生实验中，教师不要过多地讲解实验原理、实验步骤，应多留给学生动脑动手的时间。要求学生根据问题作出实验假设与猜想，设计实验步骤，进行验证与推理，在动手动脑中感悟物理。笔者在高考复习教学中，十分重视从不同的角度选做实验。在电学实验的复习时，桌上放较多的实验器材，如：电源、电压表、电流表、滑动变阻器、电阻箱、定值电阻、电阻丝、小灯泡、电键等。请学生根据这些器材，设计多种测量电路进行实验，尽可能减少误差。可设计伏安法测电阻，伏安法测电源电动势和内电阻，伏安法测小灯泡功率，测电压表内阻，测金属导线电阻率等。给学生以足够的思考时间，在实验器材的重组过程中让学生丰富物理表象，感悟实验原理、实验方法、实验思想，培养学生的创新思维。

二、实验探究是感悟物理的主要方式

感悟是在探究思考的基础上发生的，而探究的基本途径是开展实验。新课程改革的亮点之一：在教材编写上安排了许多探究性实验，突出学生的探究性学习，让学生在探究中感悟，在感悟中探究，从而发展学生的悟感。创设情景，促使探究，在物理知识的新课教学中，让学生享受“发现”的乐趣。如在课堂教学中，每当引出课题之后，教师不要急于把自己的思维过程以及得出的结论直接捅给学生，而要给学生必要的探究思维时间，使得他们对物理结论的判断，产生于经历必要的探究过程之后。

1. 实验探究感悟物理概念

物理概念是从大量的物理现象和过程中抽象出来的，这深刻地反映了事物的共同特征和本质属性，概念是浓缩了的知识点，如果简单地将概念定义抛给学生，他们将“消化不良”。因此，在概念教学中，就应着力把概念的形成过程和运用过程完整、生动地让学生获得感悟，采取创设情景→假设猜想→实验观察→分析比较→联想对比→概括定义的探究教学模式，使概念教学有血有肉，清晰丰满。如向心力概念教学：

（1）情景设疑，提出问题

课前布置学生亲身体验：在粗糙地面跑步转弯时身体会自然摆出什么样姿势？

（2）假设猜想，提出课题

课堂中先讨论分析回答（1）问，并进一步提出：假如地面十分湿滑，必须怎么办？

和学生一起分析并点明课题：物体做圆周运动的条件是什么？

（3）实验探究，引出概念

指导学生亲自做绳子系小球旋转的实验，提出问题？

①你牵绳的手有什么感觉？

②如果增大或减少小球的线速度，手的感觉有什么变化？

③如果松手，会发生什么现象？

④小球做匀速圆周运动受到哪些力的作用？合外力是哪个？这个力起什么作用？

然后，小组讨论交流，概括物体做匀速圆周运动的条件，引出向心力的概念：维持物体做匀速圆周运动需要一个指向圆心的力的作用，这个力叫向心力。

2. 实验探究感悟物理规律

物理规律是反映物理概念之间的一种必然联系，是浓缩的“知识链”，不能急于将结论端给学生，应引起学生积极参与物理规律的发现和推理过程，这在现行高考物理题中已充分体现。正如爱因斯坦所说：“对真理的探求比对真理的占有更可贵。”如在讲楞次定律时，设计一种实验情景，让上端固定一根弹簧的条形磁铁竖直穿过接有一只LED灯的闭合线圈，然后进行两步操作：（1）不闭合线圈，发现磁铁上下振动很久。（2）闭合线圈，发现磁铁很快停止振动，并在振动过程中LED灯闪亮。引导学生分析：①闭合线圈磁铁很快停止振动，说明感应电流的磁场阻碍引起感应电流的磁通量的变化。②振动过程中LED灯闪亮，说明机械能转化为电能，使学生进一步领悟愣次定律中“阻碍”一词的本质含义是能的转化，让他们的思维活动在广阔的时空中充分展开。

三、构建物理模型是感悟物理的核心

建模思维是学生发展的重要素质之一。学生学习物理的过程，从某种意义上来说也是构建物理模型的过程，对物理的理解，大量的是对物理模型的理解。物理模型是人们对客观事物观察和实验的基础上通过感悟而抽象出来的，物理模型是对实际问题的简化，它从实际出发，撇开不考虑的，是与当前考查的问题无关的因素和当前考查影响很小的次要因素，突出与问题相关的主要因素，使其某方面的物理属性和物理规律得到充分显示，即形成物理模型。模型是理论知识的一种初级形式。做理论研究时，通常要从建构模型入手，利用抽象、理想化、简化和类比等方法，把反映、研究对象的本质特征抽象出来，构成一个概念或实物体系，即形成模型。理论的研究，实际上就是对模型的研究。同时，建立物理模型也是解决实际问题的重要方法，对物理模型的构建，理解与运用，充分体现出一个学生对物理的感悟过程。如分子间引力和斥力的关系对学生来说比较抽象难以理解。教学中可通过演示实验引入物理模型作类比：一弹簧两端各一个小球，当弹簧处于自然伸长状态时，相当于分子处于平衡位置距离，此时引力等于斥力；当拉长弹簧时，相当于分子距离大于平衡位置距离，此时引力大于斥力，表现为引力；当压缩弹簧时，相当于分子距离小于平衡位置距离，此时引力小于斥力，表现为斥力。通过这一模型类比学生对分子间引力和斥力的关系有了感性认知，能更深刻地感悟它们之间的内在关系。

四、实验中的想象是感悟物理的翅膀

感悟是一种深度学习，深入到灵魂深处的学习。要让学生很好地感悟物理，就必须开发学生的想象力。1992年诺贝尔医学奖得主埃德蒙·费希尔在同济大学演讲台上充满激情地表达了自己的科学理念和对中国学生的期望，其中之一是：留点时间去想象。费希尔给中国学生提出的最大忠告是“少学习，多思考”。他认为科学的本质和艺术是一样的，需要直觉和想象力。而把太多信息塞入大脑，会让学生没有时间放松，没有时间发展想象力。科学巨人爱因斯坦就已经明确地告诉了人们：“想象力比知识更重要，因为知识是有限的，而想象力概括着世界上的一切，推动着进步，而且是知识进化的源泉。”教师在课堂上要多给学生想象的空间与时间。如，电场一节的教学，先让学生观察带电体周围不同位置上带电小球的偏离情况，然后，让学生想象带电体周围电场分布，在学生想象的基础上再提出问题，如何描述电场的分布？感悟电场的存在状态。再介绍法拉第进行想象研究的成果，用电场线描述电场。

以上仅谈了在实验中感悟物理的四个重要方面，在实际的物理教学中，引导学生感悟物理方法与形式还很多，如：研究性学习是感悟物理的很好形式；利用图像能使学生深刻地感悟物理的状态变化与过程发展规律；给学生“说物理”的时间与空间，“说”比“听”能更有效地感悟物理；情感是感悟物理的精神动力，通过物理学中的人文精神教育，培养学生的学科情感，能促使学生喜爱物理。感悟物理的途径可以是视觉感悟、听觉感悟、触觉感悟等。感悟物理需要给学生创设合适的时空环境，过度的书面形式的习题训练，会损害学生对物理的感悟能力，这是当前物理教学中值得注意的问题。

物理学中的概念、规律、理论、模型，都是人们通过长期的思考与研究，在感悟中发现的。因此，物理教学应重视原始物理问题的研究，引导学生在实验中感悟物理，开发学生的创造力，这是物理教学的精髓所在。

（作者单位：浙江省仙居县横溪中学 317300）