开展思维性实验，知道物理深度学习

◇ 山东 薛 猛

思维性实验是一种锻炼学生思维能力的实验，它可以帮助学生更好地发展自身的思维能力，开发学生的思维宽度，让学生以批判性的思维去看待问题，同时还可以提升学生的实践能力，帮助学生深度学习.

1 巧设认知冲突，调动情感

教师在教学过程中要灵活运用学生的原有认知，巧妙地设计认知冲突，以此来调动学生的好奇心以及深入研究的冲动，使学生在认知冲突引导下，对学习的知识展开深度的思考，了解认知冲突的原因.例如，在教学“科学验证：机械能守恒定律”的时候，我们会发现有些学生对机械能的理解并不深刻.为了让学生有充分的兴趣去了解机械能，对机械能有足够的认知，教师可以通过实例调动学生的兴趣：在机械能守恒的情况下，永动机是否能够存在? 学生通过现实的认知会想到永动机的创设是不现实的，其中的损耗是不可避免的，那么为什么会出现机械能守恒定律呢?通过这样的问题引入教学，学生自然而然会去思考和分析问题.机械能守恒定律指的是运动物体的动能和势能相互转化，但是机械能的总量保持不变，也就是Ek0＋Ep0＝Ek1＋Ep1.学生在认知冲突的影响下，会集中注意力思考为何出现这种情况，从而使思维能力得到锻炼，对知识也会有更深刻的理解.

教师巧妙设计的认知冲突是一个很好的展开点，方便教师对后续教学内容进行铺垫，让学生以饱满的精神面对新的知识，这样学生也更容易学习新的知识，快速形成对知识的理解和认知.

2 批判反思，使知识得到内化和升华

学生在明确了认知冲突产生的原因后，还要对知识进行批判性学习，通过批判反思来理解知识的内涵，从而使知识得到内化和升华，进而转换为自身的知识底蕴，这样学生既较好地理解了知识，也充分地消化和吸收了知识.例如，在教学“科学验证：机械能守恒定律”的时候，教师会发现很多学生虽然了解和学习了机械能守恒定律，但是并没有进行自我总结和反思.针对这一点教师可以让学生自主探究机械能守恒定律，引导学生通过创建模型进行思考：一个质量为10g的小球自然下落时，它的动能是逐渐增加的，而它的势能是逐渐减少的，那么减少的这部分势能是不是就是增加的动能呢? 学生通过原理分析，设计实验过程，选择实验仪器，进行实验探究.有些学生选择打点计时器进行探究，通过对纸带的研究会发现：小球的速度可以得到，那么小球的动能变化量就会得知；始末位置确定，那么小球的重力势能变化量也会得知.二者进行比较就可以得出相应的结论，从而对机械能守恒定律进行验证.学生通过探究过程实现了知识的理解和吸收，形成深度学习.

学生批判性地学习知识有助于学生理性思维的发展，学生将一个完整的知识点揉碎和展开的过程，也是对知识进行全方位分析的过程.这样学生对于知识的认知就不再局限于表面，而是从更深的层次对知识进行了解，从而更好地掌握知识.

3 联系生活实际，实现知识的迁移和应用

学生在掌握了新的知识之后通常处于一种较为兴奋的状态，为了帮助学生更好地巩固所掌握的知识，教师可以将知识与实际生活联系起来，借机锻炼学生的实践能力，让学生通过实际生活更好地掌握知识.例如，在教学“科学验证：机械能守恒定律”的时候，学生虽然很好地理解了机械能守恒定律，但是对于机械能守恒定律的应用并不是特别熟练.针对这一点教师可以通过实际生活来锻炼学生对机械能守恒定律的应用.时钟里面的钟摆可以看作一个简易的摆动模型，小球质量为m，摆长为L，最大偏角为60°，如果阻力可以忽略，小球机械能守恒，那么小球在最低点的速度是多少? 学生会利用机械能守恒定律进行计算：如果最低点为零势能点，那么球摆到最高点的机械能即为小球的重力势能，也就是mg(L－Lcos60°)＝mgL/2，而最低点的机械能就是小球的动能，根据机械能守恒定律得到小球最低点动能也为mgL，然后根据动能公式就可以得到小球的速度.通过这样的锻炼，学生对知识的应用能力会有很大的提升.

深度学习更加注重学生的应用能力，联系生活的问题就是一块很好的试金石，学生可以通过生活问题来提升自身的应用能力，更好地把控自身对知识的理解程度；教师也可以通过生活问题来了解学生的学习结果，弥补学生的不足.

思维性实验既可以锻炼学生的思维，也可以提升学生的应用能力，还可以帮助学生进行深度学习，教师在教学过程中应加强学生对学习内容的理解，让学生以愉悦的心情学习物理，进而达到深度学习的目的.