指向思维发展的初中物理实验教学探讨

［摘 要］文章聚焦初中物理实验教学，探讨如何有效促进学生物理思维的发展。通过采用指向性明确的实验教学策略，着重培养学生的观察思维、逻辑思维、创新思维和批判性思维。教师应充分发挥引导作用，灵活运用教学方法，结合具体的教学情境，逐步引导学生构建系统、全面的物理思维体系。

［关键词］思维发展；初中物理；实验教学

［中图分类号］" " G633.7" " " " " " " " ［文献标识码］" " A" " " " " " " " ［文章编号］" " 1674-6058（2024）35-0056-03

在新时代背景下，培养学生的核心素养已成为我国教育改革的重要目标。作为基础教育的重要组成部分，初中物理教育的任务不仅在于传授学生物理知识，更在于培养学生的物理思维。实验教学作为物理学科的重要教学方法之一，具有独特优势：它能让学生直观观察物理现象，有效激发学生学习兴趣，并培养学生的观察思维、逻辑思维、创新思维、批判性思维，为全面提升学生的物理核心素养奠定坚实的基础。因此，以思维为导向开展初中物理实验教学，对于强化实验教学在初中物理教育中的作用，实现教育改革目标具有重要意义。

一、培养观察思维：展示现象，引导观察

（一）突出实验现象展示

观察思维是物理学习中最基本也是最重要的一种思维方式。在初中物理实验教学中，突出实验现象的展示对于激发学生的学习兴趣、培养学生的观察思维具有重要的意义。在设计实验时，教师应通过不同的方式展示实验现象，以增强实验的吸引力和启发性，从而有效培养学生的观察思维。

其一，选择直观且令人印象深刻的实验现象。在实验设计中，教师应选择直观且令人印象深刻的物理现象，让学生能够从现象中感受到物理学的魅力。例如，在讲解光的折射时，教师可以设计一个简单的实验：用玻璃棱镜将光线折射，产生七彩光谱。这个实验能直观地展示光的折射现象，激发学生对物理学习的兴趣，培养他们的观察思维。

其二，创设情境，联系生活。在设计实验时，教师应将实验情境与学生的生活相结合，让学生体会到物理现象与日常生活的紧密联系。例如，在讲授杠杆原理时，教师可设计一个简单的杠杆天平实验，让学生通过调整物体的位置来观察杠杆平衡的变化。这样的实验，不仅有助于学生更好地理解杠杆原理，还能培养他们从生活中发现物理规律的能力。

其三，注重实验的可观察性，引导思考。实验过程中的观察与思考对于培养学生的观察思维至关重要。在设计实验时，教师应确保实验具有良好的操作性，让学生能够亲自动手操作，同时还应确保实验具有可观察性，以使学生在操作过程中能够清晰地观察到各种实验现象。例如，在研究热胀冷缩原理时，教师引导学生使用实验室测量仪器记录金属棒在不同温度下的长度变化，从而引导学生发现问题和规律，并培养他们的观察思维。

（二）引导细致观察与记录数据

从认知心理学角度来看，观察是认知的基础。学生通过观察实验现象，收集信息，从而初步认知物理现象。细致观察与准确记录数据是学生从实验现象中提炼出物理规律的关键环节。从建构主义教育理论的角度来看，学生主动观察、记录和分析实验数据，能够自主构建知识体系，深化对物理现象的理解。

首先，需明确观察目标。在实验开始前，教师应明确告诉学生本次实验的观察目标，以使学生在实验过程中做到有的放矢，准确把握观察的关键要点。例如，在研究摩擦力与物体质量、接触面积之间关系的实验中，教师应让学生明确观察在不同质量和接触面积条件下摩擦力的变化情况。

其次，要培养细致观察和精确记录的习惯。教师应教育学生在观察时细心捕捉每一个细微变化，并养成精确记录实验数据的良好习惯。实验过程中，教师应示范测量工具的正确使用方法及数据记录方法，引导学生逐步掌握科学的观察方法和记录技巧。

最后，要重视数据分析与讨论。实验数据的分析与讨论是培养学生观察思维的关键环节。实验结束后，教师应引导学生分析实验数据，如计算平均值、绘制图表等，以揭示数据中隐藏的规律。同时，鼓励学生相互讨论，对比数据差异，探究可能的原因，这将进一步锻炼学生的观察思维。

二、发展逻辑思维：问题导向，引导深入分析与思考

（一）设计问题导向的实验活动

认知冲突理论认为，学生在面对问题和难点时所产生的认知冲突，能激发他们深入思考，进而形成更为严密的逻辑思维。在设计问题导向的实验活动时，教师应精选具有挑战性和现实意义的问题，引导学生自主探究并解决。这样的活动不仅能激发学生的好奇心，使他们更加投入地参与实验，还能在引导学生自主设计实验方案、收集和分析数据的过程中，通过适时提供支持和指导，帮助他们突破难点，从而发展逻辑思维。

例如，在“如何减少摩擦力对物体运动的影响”实验中，教师首先向学生抛出问题，并鼓励他们分组讨论。学生可能会提出多种解决方案，如涂抹润滑剂、更换物体表面材料、改变物体运动方式等。随后，学生根据各自的方案设计实验、开展实验并收集数据。实验过程中，教师可给学生提供摩擦力原理及影响因素的相关知识支持。最后，学生需整理实验结果，并与其他小组交流讨论。这种以问题为导向的实验活动，可使学生在解决问题的过程中锻炼推理能力和解决问题的能力，从而有效促进其逻辑思维的发展。

（二）引导深入分析与思考

在初中物理实验教学中，教师应引导学生深入分析与思考，培养学生的逻辑思维。例如，在研究电路中电阻对电流的影响的实验中，教师可以设计问题：“电阻的大小对电流有何影响？电阻与电流、电压之间又存在怎样的关系？”这样的问题能够引导学生深入分析与思考电阻、电流与电压之间的关系。

教师可引导学生对不同实验条件下的现象和数据进行对比分析，以发现其中的规律。例如，在研究物体在斜面上的滑动情况的实验中，教师可让学生观察不同斜面角度下物体的滑动情况，通过对比分析，引导学生发现斜面角度与物体滑动的速度和加速度之间的关系。教师还可以让学生自主设计实验方案，提出独特问题，并尝试寻找解决方案。例如，在研究浮力的实验中，教师可让学生设计一个“浮力能够支撑多大重量”的实验，从而鼓励学生进行深入思考和探究。通过以上教学引导，不仅可以帮助学生形成系统的物理知识结构，而且能够培养学生的逻辑思维。

三、激发创新思维：提出问题，开启自主探究与创新

（一）鼓励提出独特的问题和假设

在初中物理实验教学中，鼓励学生主动提出问题和假设，不仅能激活学生的好奇心，培养学生的创新精神，还能引导学生深入开展探究实验，进而促进其创新思维的发展。例如，在实验中学生观察到电阻丝的亮度随着电流的增大而增强，当电流达到某值时电阻丝短暂闪光。此时，教师可引导学生提出问题：产生闪光的原因是什么？电阻丝为什么会有短时间的亮度增强？引导学生思考，从而揭示问题的本质：电阻产生的热量和温度之间存在一定的关系;当温度达到一定值时可能导致物质的某种性质发生变化从而产生闪光。相较于直接解释“电阻闪光是因为超高温导致电阻丝材料发生变化”，这样的问题和假设更能激发学生的创新思维。

实验中，鼓励学生提出不同的假设，能激发学生讨论并催生创新思路。例如，有学生可能关注电阻丝和导线的接触，提出电路存在短暂中断的假设;也有学生留意电流表读数的变化，提出电流在短时间内发生较大变化的假设。这些不同的假设，为进一步的探究实验奠定了坚实的基础。

（二）提供自主探究和创新的机会

鼓励学生提出问题和假设后，接下来应提供机会让学生自主探究和创新。学生可根据自己提出的问题和假设，设计实验方案进行验证。例如，前面提到的电阻丝闪光实验，学生可以设计一系列不同电流强度的实验来查明闪光的电流临界值，并探究其他可能影响闪光的因素，如电阻丝的材料和长度。教师应在安全范围内给予学生充分自由，让他们去设计、讨论、实施实验方案。

总之，实现自主探究和创新的教学，是促进学生从被动接受知识转为主动获取知识、从机械学习转为主动学习的重要途径。给予学生自主探究和创新的机会，让他们在实践中学习、讨论和思考，是培养学生高阶思维的有效方法。同时，还能让学生体会到学习物理的乐趣，培养他们的科学精神。

四、培养批判性思维：分析结果，学会自我评价与反思

（一）鼓励分析实验数据与结论

培养批判性思维是初中物理教学的重要目标。为实现这一目标，教师应鼓励学生深入分析实验数据与结论，以此培养他们独立思考和客观评价的习惯。

在初中物理实验教学中，教师应注重数据的多样性和有效性，设计富有挑战性和创新性的实验任务，引导学生从多角度、多层次对数据进行分析。同时，教师应引导学生运用物理定律和公式来验证实验数据，实验结束后则要求学生将实验数据与理论预测进行对比，以检验实验结论的正确性。通过这样的实践，学生将逐步形成批判性思维。

以测量物体密度为例，教师可以设计一个实验活动，让学生通过测量不同物体的质量和体积来自主计算其密度。在实验过程中，教师应引导学生仔细观察和记录实验现象，确保数据的准确收集和有效整理。实验结束后，教师应引导学生对数据进行深入分析，并运用密度公式[ρ=m/V]来验证实验结论的正确性。

在这个实验中，学生需将实验数据与理论知识相结合，探究密度与物体质量、体积之间的关系，进而加深对密度概念的理解。教师应引导学生识别可能影响实验结果的因素，如测量误差等，并启发学生思考如何减少实验误差，提高实验结论的准确性。通过这样的实践，学生将逐步形成批判性思维，增强实验数据分析能力。

（二）引导进行自我评价与反思

自我评价与反思是培养学生元认知能力的重要途径，也是学生认识和调控自我认知的过程。自我评价能让学生认识到自己的优势与不足，促使他们主动调整学习策略；而反思则能促使学生重新审视实验过程，挖掘潜在问题，并从中吸取经验教训。为此，教师应明确实验目的和要求，提供具体的评价标准；鼓励课堂讨论和小组合作，让学生分享彼此的实践经验和反思成果。同时，及时给予学生反馈，帮助他们有针对性地调整学习策略。

以自制简易密度计为例。在实验教学中，教师首先明确实验任务：要求学生仿照实验室常用的密度计，利用吸管、木棒、铁丝、石蜡等器材，以及密度已知的水、酒精等液体，自制一个简易密度计。学生需基于相同的实验原理（即竖直漂浮的条件），设计出不同规格（如不同的外观、量程、分度值）的密度计。在制作过程中，教师应提供具体的评价标准，包括实验操作的规范性、数据处理的准确性、成品制作的精美程度和测量结果的准确性等。制作完成后，教师应组织学生进行讨论，鼓励他们分享制作心得、遇到的困惑及解决方案。同时，教师应及时给予学生针对性的指导，帮助他们发现问题并提出改进措施。

在实验中，学生可以通过自我评价来深入了解自己的表现，进而发现需要改进的地方；而通过反思，他们则能够重新审视实验过程，挖掘潜在问题。这样，学生将在实验中不断成长，逐渐形成批判性思维。

通过对初中物理实验教学的深入探讨，我们深刻认识到，在初中物理实验教学中，教师肩负着培养学生观察思维、逻辑思维、创新思维及批判性思维的重任。物理教育不仅为学生的学业成长奠基，更是塑造他们精神品质和价值观的重要途径。因此，教师应充分利用实验教学这一宝贵资源，引导学生进行实验操作，让学生亲身体验到物理知识的魅力，感受到物理规律的奇妙，从而对物理的产生喜爱之情。培养他们敢于探索、追求真理的精神以及高阶思维。

［" "参" "考" "文" "献" "］

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（责任编辑" " 黄春香）