优化实验设计 培养学生物理思维能力

摘要：新课标的实施，要求教师注重学生的课堂参与，培养学生的思维能力。物理实验能够带给学生很多的学习乐趣，让学生能够通过形象具体的体验，获取知识内涵。

关键词：新课标;物理实验;思维能力

物理是一门实验学科，在初中物理教学中，教师要充分发挥实验教学的优势，让学生在实验教学中自主思考、积极操作，以帮助学生建立完整的物理知识体系。因此，教师要优化实验设计，更好地培养学生的思维能力。

一、 引发认知冲突，培养探究思维

在进行实验教学时，总离不开学生对实验的观察，学生是通过观察实验，建立物理概念、理解其中包含的物理原理的。而实验现象还需要学生经过思考、分析、教师的引导，才能获取到物理知识。教师在进行实验设计时，可以引入一些与学生的认知产生冲突的环节，学生在解决冲突问题的过程中，就要积极思考，从而来获取物理概念、规律。

在教学“杠杆”一课时，对于力臂的概念就是本节课的难点之一，教师就在课前让学生通过自行设计的实验来寻找省力的条件。在课上交流实验结果时，学生还实际列举了两个实验进行对比，觉得如果作用点距离支点越远，那么要让物体转动起来就越省力。教师在学生介绍的实验基础上，不改变作用点的位置，逐渐改变力的方向，用弹簧测力计的读数来显示力的大小变化，学生发现弹簧测力计的读数改变了，这就和自身的认知产生了冲突。自然学生就会怀疑自己得到的结论是否正确，学生就要积极去寻找正确的解决方法。这时教师就组织学生仔细观察，当改变力的方向时，支点到力的作用线的距离也同时发生了变化。这一变化其中包含了力的作用点和力的方向两个方面的变化。这时教师就提出支点到力的作用线的距离的大小是影响着杠杆转动的一个重要方面，并把这个距离称为力臂。学生通过实验也看到了由于力臂的变化，而导致杠杆转动的不同效果，加深了对所学知识的理解。

通过对演示实验的优化设计，让学生产生认知上的冲突，这样就会激励学生去寻找解决问题的方法，学生就会积极去思考、努力寻找途径。正是在这个过程中，学生主动参与到课堂教学中，积极寻找解决办法，思路才会被激活。

二、 利用递进设计，培养科学思维

在进行实验教学时，教师也可以让学生自己先动手实验，让学生在实验中对知识能够得到一些感性认识。然后以这些感性知识作为铺垫，教师给学生精心设计层层递进的问题，对学生进行知识引导，让学生在问题的引导下，继续参与实验教学，从而培养学生的科学思维能力。

在教学“变阻器”一课时，教师就进行了层层递进的问题设计教学方式。教师先让学生利用干电池、小灯泡、开关、铅笔芯这些器材，调节小灯泡的亮度情况。学生开始连接电路，实际动手操作了起来，过了一会，教师问学生：你采用了什么方法来调节小灯泡的亮度？学生：可以把铅笔芯与小灯泡串联，和干电池、开关组成闭合电路，通过改变导线接头在铅笔芯上的位置，调节小灯泡的亮度。接着教师要求学生实际操作一下，让小灯泡越来越亮。学生为大家进行了实际的演示，实现了小灯泡亮起来的要求。教师接着问：通过你的操作，你能告诉大家为什么小灯泡会越来越亮吗？学生：因为改变导线接头的位置就改变了导线接入电路的长度，接入电路的长度越来越短，电阻就会越来越小，就使得电路中的电流越来越大，因此小灯泡就会越来越亮了。教师：这种利用改变接入电路的电阻而改变电流的器具称为变阻器。教师：刚刚在做实验的过程中，当改变导线接入位置的过程中，你是否感觉哪里需要改进呢？学生会说：铅笔芯一不小心就会被弄断;铅笔芯很容易被磨细了……教师：那么，如果你是变阻器的设计师，你要对刚刚铅笔芯易被弄断这一问题进行改进来设计一款简单易操作的变阻器，你打算如何做？学生：把铅笔芯换成电阻丝吧。教师：如果采用与铅笔芯一样长短的电阻丝，易断的情况解决了。再进行刚才的操作时，当调节导线接头位置时小灯泡的亮度改变得不是很明显，还要做什么改进？学生：那就增加电阻丝的长度。教师：如果用这么长的电阻丝进行实验，可以使小灯泡的亮度有明显的改变，但是很长的电阻丝调节起来不方便，而且携带也是问题。学生：那就绕起来好了。教师：这个想法好，在我们的实验室中用的就是这种变阻器。教师利用层层递进的方法，用问题带领学生最终完成了变阻器的设计。

通过在实验教学过程中，让学生从简单操作入手，然后教师结合学生的实验，进行启发式的层层递进的提问，引导学生对操作的实验进一步进行分析、思考、讨论、交流，很好地培养了学生的思维能力。

三、 设计生活实验，培养发散思维

在进行实验教学时，教师也可以自行设计实验来拓宽学生的眼界，推进学生的思维发展。在进行自行实验设计时，教师可以从学生身边的生活中选取器材，这样就会讓学生感觉很亲切，也会让学生有种熟悉的味道，学生就会很兴奋地进行实验操作，从而培养学生的发散思维。

在教学“光的折射”时，教师就利用了学生身边的生活用品——玻璃杯设计了一个观察实验。在上课之前，教师让学生把玻璃杯中注满水，在上课时教师就让学生把用的铅笔放入玻璃杯中，让学生从不同的角度观察铅笔在水中部分的情况。教师就观察情况进行询问：为什么放入水中的铅笔就像是折断了？接着教师把学生带到事先准备好的一个开口很大的塑料桶边，在塑料桶中注满水，再把事先剪好的泡沫小鱼（在后面粘了一块石头）放在水底，这时教师拿出几根一端绑有长针的杆子，让学生用长针来捕鱼，比赛看谁捕到的鱼最多。这个比赛一下就带动了课堂的气氛，开始的时候学生对准了鱼却不能正好捕到，这样让学生在一次一次的失败中思考着、寻找着捕到鱼的方法，最终发现了其中包含的折射现象。教师再结合前面水杯中的铅笔出现折断的情况，最后定义了光的折射现象。

通过为学生自行设计实验，而且实验采用的器材都来自生活中的日常用品，这样就增加了学生动手实验的积极性，当遇到问题时，学生就会积极思考，主动寻求解决问题的方法，提升学习的效果。

总之，物理实验在初中物理课本中占有相当大的比重，教师可以对实验进行精心设计，激发学生学习的热情和主动性，提升学习的效果，培养学生的思维能力。

作者简介：

赵杰，江苏省淮安市，江苏省淮阴中学新城校区。