“妙”设实验发展学生物理思维能力探研

张煜

摘 要：教师通过设计不同类型物理实验，可以从不同方面锻炼学生思维能力，提升学生物理核心素养。教师可开展如下实验培养学生物理思维能力：“意外”实验，发展分析思维；“隐藏”实验，发展逆向思维；“对比”实验，发展逻辑思维。

关键词：物理教学；物理实验；思维能力；核心素养

中图分类号：G421；G633.7 文献标志码：A 文章编号：1008-3561（2018）29-0038-01

物理是一门实践性很强的学科，实验的操作在教学体系中占有很大的比例，实验教学对于发展学生物理思维能力具有重要意义。通过设计不同类型的实验，可以从不同方面锻炼学生的物理思维能力，提升学生的物理核心素养。因此，物理教师必须重视开展实验教学，不断探索积极有效的实验教学方法，帮助学生提升物理思维能力。

一、“意外”实验，发展分析思维

“意外”实验就是指实验操作过程中出现令学生感到意外的现象或结果的实验。教师通过设计“意外”实验，可以有效激发学生进行物理实验操作的兴趣，引发学生的思考、质疑及分析，进而锻炼学生的批判性思维，促进学生思维发展。因此，在物理实验教学过程中，教师可以制造一些“意外”，引导学生分析思考，发展学生的分析思维。例如，教学高中物理人教版必修一“自由落体运动”时，教师可组织学生利用打点计时器进行重力加速度g的测定。对于重力加速度g的值，学生们并不陌生，但实验后得出的结论与g=9.8m/s2有一定的差距，这让学生一度怀疑自己的实验步骤出现了错误。看到学生们的困惑，教师便对学生说：“你们的实验操作并没有出错，只是一些外在因素使数据出现了误差，那么这些外在因素是什么呢？”教师的话音落下后，学生便与组内成员开始了积极的讨论。有学生考虑了打点计时器的原因，有学生考虑了纸条上取点的原因。最后教师让学生们把自己考虑的因素写到黑板上：1）打点计时器会对纸条产生阻力，从而使测得的重力加速度g的值偏小；2）打点计时器刚开始打下的点不规则，在计算重力加速度时要挑选比较均匀的地方，尽量减少误差。

教师通过设计“意外”实验，能够提高学生学习物理实验的兴趣，纠正学生对物理知识的错误认识。同时，“意外”实验还能调动学生思维的积极性，促进学生物理思维能力的发展。

二、“隐藏”实验，发展逆向思维

“隐藏”实验就是指教师在实验过程中将部分或全部实验器材隐藏起来，让学生在不知道需要使用什么器材的情况下进行实验。这样的实验，一则可以激起学生的兴趣，促使学生更好地开展实验，二则可以让学生带着疑问进行实验，从而促使学生不断思考、大胆想象，发展学生的思维能力。因此，教师可开展一些“隐藏”实验，使学生学会逆向思考，发展学生的逆向思维。例如，教学高中物理人教版必修一“摩擦力”时，教师可让学生进行实验“探究滑动摩擦力的影响因素”的操作。在此实验中，教师可采取“隐藏”实验教学法，不给学生提供实验道具，学生要想完成实验就必须自主思考实验步骤，以及實验中需要用到的材料。在学生们做实验的过程中，教师进行了巡视，其中一组学生给教师的印象最为深刻。他们的实验操作分为两个阶段。第一阶段：利用弹簧拉力器使出固定的力拉物体，然后改变物体滑动的平面，使物体前后运动的平面粗糙程度不同；第二阶段：同样利用弹簧拉力器使出固定的力拉物体，不同的是没有更改物体的滑动平面，而是在物体上增加重物，然后拉动物体使其运动。每个阶段都需要记录通过相同位移X的时间T，通过时间T的长短来判断摩擦力F的大小。

开展“隐藏”实验，可以让学生高效掌握实验内容，真正达到实验教学的目的。而且，“隐藏”实验还可以使学生学会逆向思考，提高学生的逆向思维能力。

三、“对比”实验，发展逻辑思维

“对比”实验是物理学习过程中经常用到的实验方法之一。通过“对比”实验，学生可以较为轻松地发现一些物理本质及其规律。对于中学生而言，此实验方法可以锻炼他们的观察分析能力、思考探究能力，从而促进他们逻辑思维的发展。因此，教师应针对具体的教学课题组织学生开展一些“对比”实验，发展学生的逻辑思维。例如，教学高中物理人教版必修二“探究平抛运动的规律”时，教师可让学生进行“平抛运动”的实验，并且让他们对平抛运动的轨迹进行测绘。由于各种各样的原因，实验中难免会存在误差，所以学生们会对“平抛运动的加速度在垂直轴上的分量为重力加速度”这一结论存在疑问。为消除学生的疑问，教师可给学生进行“对比”实验的演示：教师左右两手各拿一个小球，两个小球完全相同，然后右手的小球水平抛出，同时左手松开小球，让其做自由落体运动，让学生观察两个小球的落地时间差是否为0。

在“对比”实验过程中，学生可以通过不断对比来分析问题，思考探索答案，得出实验结论。“对比”实验能够锻炼学生的逻辑思维，促进学生思维能力的发展。

总之，实验在物理教学中有着不可替代的作用，它可以有效帮助学生提升物理思维能力，提高学生的物理核心素养。当然，物理思维能力的发展不是一蹴而就的事情，需要教师和学生经过长期的努力才能够实现。

参考文献：

[1]谢敏华.浅谈高中物理实验探究性教学——以《影响加速度的因素》的教学为例[J].物理教学探讨，2009（05）.

[2]闻月丰，彭松林.探究“滑动摩擦力大小的影响因素”的实验改进[J].物理教学探讨，2013（09）.

[3]李晓龙.探究平抛运动规律演示实验的创新设计[J].中学物理教学参考，2013（06）.