借助物理實驗培養(yǎng)學(xué)生的思辨能力

【摘要】教師在開展物理教學(xué)時，應(yīng)將實驗作為提升學(xué)生能力的主要途徑，以此培養(yǎng)學(xué)生的物理核心素養(yǎng)。在實驗過程中，教師應(yīng)摒棄傳統(tǒng)的以教師為主導(dǎo)、學(xué)生簡單模仿的實驗?zāi)Ｊ?，給予學(xué)生更多的思考空間，引導(dǎo)他們主動思辨，從而促進(jìn)其全面發(fā)展。文章探討在初中物理教學(xué)中借助物理實驗培養(yǎng)學(xué)生思辨能力的教學(xué)策略?！娟P(guān)鍵詞】初中教學(xué)；物理實驗；思辨能力在初中物理實驗教學(xué)中，部分學(xué)生存在表面化學(xué)習(xí)的現(xiàn)象，即僅滿足于完成實驗流程，缺乏深度思考。這不利于學(xué)生物理核心素養(yǎng)的全面發(fā)展。對此，教師在實驗教學(xué)中應(yīng)注重培養(yǎng)學(xué)生的思辨能力，引導(dǎo)他們深入分析、判斷、推理和辨析實驗中的物理現(xiàn)象、原理及規(guī)律。具體而言，教師應(yīng)指導(dǎo)學(xué)生將復(fù)雜的物理問題分解為若干簡單的子問題，逐一解決后再綜合各子問題的解決方案，形成對整體問題的全面理解，最終作出正確的判斷。教師應(yīng)持續(xù)為學(xué)生提供思辨的機(jī)會，幫助他們養(yǎng)成多角度思考問題的習(xí)慣，從而充分發(fā)揮實驗教學(xué)的價值與效用。一、自主設(shè)計實驗，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維要開展實驗，教師首先需要進(jìn)行實驗設(shè)計，明確實驗的目的、方法、過程以及數(shù)據(jù)分析手段，以確保實驗順利進(jìn)行并達(dá)成預(yù)期目標(biāo)。在傳統(tǒng)的物理教學(xué)中，實驗通常由教師設(shè)計，學(xué)生只需按照既定步驟完成即可［1］。為了培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和思辨能力，教師可以嘗試讓學(xué)生自主設(shè)計實驗。學(xué)生需要發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題，最終設(shè)計出能夠驗證假設(shè)的實驗方案。在此過程中，學(xué)生的創(chuàng)新思維和思辨能力能夠進(jìn)一步增強(qiáng)。以蘇科版物理八年級下冊“浮力”這一課的教學(xué)為例。教師可以讓學(xué)生自主設(shè)計一個探究浮力方向的實驗。學(xué)生首先需要觀察生活中的浮力現(xiàn)象，據(jù)此得出初步結(jié)論，然后再進(jìn)行實驗設(shè)計，通過實驗數(shù)據(jù)或現(xiàn)象證明自己的假設(shè)。例如，有學(xué)生設(shè)計了如下實驗：準(zhǔn)備透明容器、水、不同形狀的物體以及細(xì)線等材料，用細(xì)線分別將不同形狀的物體懸掛起來，確保它們能夠自由旋轉(zhuǎn)；隨后，將物體逐一緩慢浸入水中，觀察其在水中的沉浮狀態(tài)；最后記錄物體是否豎直向上浮起。針對這一實驗設(shè)計，教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行深入思考與辨析：為什么要采用這樣的實驗步驟？如果不這樣做，實驗結(jié)果可能會受到哪些影響？還有學(xué)生是這樣設(shè)計實驗的：準(zhǔn)備透明容器、水、木塊等材料，使容器以一定的角度傾斜，然后將木塊放入傾斜的容器中，記錄物體是否豎直向上浮起。針對這一實驗設(shè)計，教師可以引導(dǎo)學(xué)生思考：為什么要傾斜容器？如果不這樣做，實驗結(jié)果可能會受到哪些影響？總之，教師要將教學(xué)重點放在引導(dǎo)學(xué)生思考與辨析上。這種教學(xué)模式不僅能提升學(xué)生的實驗設(shè)計能力，還能發(fā)展學(xué)生的創(chuàng)新思維與思辨能力。此外，教師還可以引導(dǎo)學(xué)生評估實驗設(shè)計方案的優(yōu)缺點，這有助于他們形成獨(dú)立的見解并鍛煉批判性思維。二、聚焦實驗操作，鍛煉學(xué)生的動手能力教師在開展實驗教學(xué)時，要盡量引導(dǎo)學(xué)生親自動手操作。在操作過程中，學(xué)生需要熟知實驗的原理和步驟，觀察各種實驗現(xiàn)象，解決遇到的各種問題，嘗試新的方法，這些過程都能促進(jìn)學(xué)生進(jìn)一步發(fā)展思辨能力。以蘇科版物理八年級下冊“物體的浮與沉”這一課的教學(xué)為例。教師在簡單交代實驗注意事項與目標(biāo)之后，就可以讓學(xué)生自主進(jìn)行實驗操作。首先，學(xué)生要思考物體的浮沉與哪些因素有關(guān)，進(jìn)而列出相關(guān)因素，如物體的密度、體積、形狀等。其次，學(xué)生要自行準(zhǔn)備實驗器材，如水槽、水、不同形狀和材質(zhì)的物體、彈簧測力計、細(xì)線等。最后，學(xué)生要進(jìn)行實驗操作，將裝有適量水的水槽放在平穩(wěn)的桌面上，用細(xì)線分別將每個物體系好；使用彈簧測力計測量每個物體的重量；將物體輕輕放入水中，觀察并記錄其浮沉情況。教師要巡視并觀察學(xué)生的實驗過程，同時通過提問的方式引導(dǎo)他們思辨。在實驗過程中，教師要引導(dǎo)學(xué)生思考“為什么要這樣操作”“調(diào)整實驗步驟的順序會有什么影響”等問題，幫助學(xué)生深入理解浮沉現(xiàn)象及其影響因素。學(xué)生在操作實驗的同時進(jìn)行思考和辨析，有助于提升思維縝密性，進(jìn)一步發(fā)展思辨能力［2］。三、鼓勵學(xué)生質(zhì)疑，培養(yǎng)學(xué)生的探究能力在實驗教學(xué)中，教師往往更傾向于向?qū)W生提問，而較少給予學(xué)生主動提問的機(jī)會，這反映出教師對學(xué)生質(zhì)疑能力的培養(yǎng)不夠重視。實驗是一個綜合探究物理現(xiàn)象的過程，涉及眾多物理知識與原理。引導(dǎo)學(xué)生質(zhì)疑能夠使他們真正成為實驗的主導(dǎo)者，從而充分發(fā)揮實驗的教學(xué)價值。此外，鼓勵學(xué)生質(zhì)疑也是鍛煉思辨能力的有效路徑，它能激發(fā)學(xué)生的好奇心和探究欲，促進(jìn)學(xué)生深度學(xué)習(xí)。因此，教師要鼓勵學(xué)生主動質(zhì)疑并展開探索，激發(fā)學(xué)生的內(nèi)在動機(jī)。以蘇科版物理八年級下冊“浮力”這一課的教學(xué)為例。在學(xué)習(xí)“阿基米德原理”這部分內(nèi)容時，教師播放了一個視頻。視頻中，國王請阿基米德檢驗皇冠的真假，阿基米德把王冠和同等重量的純金分別放進(jìn)盛滿水的兩個盆里，通過比較兩個盆溢出的水，證明王冠里摻雜了其他金屬。教師可引導(dǎo)學(xué)生基于視頻內(nèi)容，開展類似的實驗，親自驗證阿基米德原理。實驗開始前，教師可以鼓勵學(xué)生提出自己的疑問。學(xué)生可能會提出以下問題：為什么國王會懷疑皇冠的純度？他的懷疑依據(jù)是什么？阿基米德的實驗裝置是如何設(shè)計的？他是如何確保實驗的準(zhǔn)確性的？教師可將這些疑問呈現(xiàn)出來，讓學(xué)生進(jìn)行思考與分析，從而進(jìn)一步鍛煉學(xué)生的思辨能力。接著，教師可引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注皇冠，鼓勵學(xué)生提問，學(xué)生可能會問：如果皇冠的形狀非常復(fù)雜，會對實驗結(jié)果產(chǎn)生什么影響？如何確保實驗中水的體積變化僅僅是由皇冠的浸入引起的，而不是其他因素？學(xué)生在質(zhì)疑中思辨，在后續(xù)開展實驗時能更全面而深入地理解阿基米德原理。質(zhì)疑是鍛煉思辨能力的有效途徑。教師可以實驗的結(jié)果為出發(fā)點，以設(shè)問引導(dǎo)學(xué)生利用所學(xué)知識對實驗結(jié)果進(jìn)行分析和反思，由此使學(xué)生由淺層學(xué)習(xí)邁向深層學(xué)習(xí)，從而實現(xiàn)思維進(jìn)階［3］。四、進(jìn)行實驗觀察，培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力在實驗教學(xué)中，教師既要讓學(xué)生動手操作，又要讓他們多角度地觀察。例如：實驗前，學(xué)生需要觀察實驗器材、實驗環(huán)境、初始條件等；實驗中，學(xué)生需要觀察自變量的變化、實驗現(xiàn)象、數(shù)據(jù)數(shù)值等；實驗后，學(xué)生需要觀察物體的最終位置、器材的狀況等。在觀察的過程中，學(xué)生自然要進(jìn)行思辨與分析，這為他們的思辨能力提供了發(fā)展的空間。以蘇科版物理九年級上冊“杠桿”這一課的教學(xué)為例。在開展探究杠桿平衡條件的實驗時，教師可以引導(dǎo)學(xué)生觀察日常生活中杠桿的應(yīng)用。例如，學(xué)生可以先觀察剪刀、鉗子、撬棍等常見工具，并記錄它們的共同特征；再與同伴分享觀察結(jié)果，并進(jìn)一步討論杠桿的共性。在此過程中，教師可以引導(dǎo)學(xué)生圍繞力的作用點、轉(zhuǎn)動中心等關(guān)鍵概念展開討論。基于觀察的思辨活動能反作用于觀察，使學(xué)生的觀察更加深入［4］。接下來，教師可以引導(dǎo)學(xué)生觀察一個具體的杠桿，幫助他們識別支點、動力、阻力、動力臂和阻力臂這五個關(guān)鍵要素。在尋找這些要素的過程中，教師應(yīng)鼓勵學(xué)生描述每個要素在杠桿中的作用及其位置，從而將觀察環(huán)節(jié)與思辨活動緊密結(jié)合。在實驗過程中，教師需要引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行實驗觀察。首先，教師可以引導(dǎo)學(xué)生觀察杠桿、鉤碼、彈簧測力計等實驗器材并思考它們的作用；接著，觀察杠桿在加力前后的變化并記錄力臂和力的相關(guān)數(shù)據(jù)；最后，引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)實驗數(shù)據(jù)分析并總結(jié)杠桿平衡的條件。在觀察活動中，學(xué)生不應(yīng)僅僅停留在對現(xiàn)象的簡單描述上，而應(yīng)將觀察視為深度學(xué)習(xí)的重要組成部分，并通過觀察推動實驗的深入發(fā)展。在觀察過程中，教師可以設(shè)置一些問題，激發(fā)學(xué)生的好奇心，促使他們主動解決問題，這是培養(yǎng)思辨能力的起點。同時，學(xué)生也可以提出自己的質(zhì)疑，再驗證猜想，這是促進(jìn)思辨能力發(fā)展的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。此外，教師在引導(dǎo)學(xué)生觀察時，可以將觀察任務(wù)分解為若干小任務(wù)，以幫助學(xué)生集中注意力并增強(qiáng)學(xué)習(xí)獲得感。五、開展實驗合作，培養(yǎng)學(xué)生的協(xié)作能力實驗涉及多方面的能力和知識，對于大多數(shù)學(xué)生來說，單獨(dú)完成實驗具有一定的難度。然而，如果教師引導(dǎo)學(xué)生以合作的方式開展實驗，不僅能夠降低實驗的難度，還能進(jìn)一步促進(jìn)學(xué)生思辨能力的發(fā)展。在合作過程中，學(xué)生不僅要互相幫助，還要進(jìn)行溝通和交流。通過分享觀察結(jié)果、解釋實驗現(xiàn)象以及思維碰撞，學(xué)生能夠更深入地思考和分析，從而有效提升思辨能力。以蘇科版物理八年級下冊“液體的壓強(qiáng)”一課的教學(xué)為例。在開展液體壓強(qiáng)實驗時，教師可以將學(xué)生分為若干小組，確保每個小組中有不同層次的學(xué)生，以便基礎(chǔ)較弱的學(xué)生獲得更多支持與幫助。在器材準(zhǔn)備環(huán)節(jié)，小組成員可以先列出實驗所需的器材，并討論每種器材的作用，再進(jìn)一步明確分工。例如，小組成員可以分別擔(dān)任實驗操作員、記錄員、觀察員以及器材管理員。學(xué)生可以準(zhǔn)備U型管壓強(qiáng)計、注射器、水、不同密度的液體、尺子、記錄紙等實驗器材。實驗開始后，操作員可以先將U型管壓強(qiáng)計水平放置，然后使用注射器將水注入U型管的一側(cè)。記錄員需要準(zhǔn)確記錄U型管壓強(qiáng)計的初始狀態(tài)，而觀察員則負(fù)責(zé)觀察并記錄U型管兩側(cè)液面的高度差。在撰寫實驗報告時，小組成員應(yīng)按照自己的分工描述實驗過程，其他成員在此基礎(chǔ)上進(jìn)行補(bǔ)充和完善。這種合作方式不僅能夠促進(jìn)實驗的不斷優(yōu)化，還能促使學(xué)生在思辨與交流中碰撞出更多精彩的觀點與見解［5］。在合作開展實驗的過程中，教師要鼓勵學(xué)生大膽提出自己的觀點和疑問，開闊他們的思維，促使他們從多個角度思考和分析問題，拓展學(xué)生思辨活動的廣度和深度，進(jìn)而鍛煉和提升學(xué)生的思辨能力。結(jié)語實驗是初中物理教學(xué)的核心內(nèi)容，也是促進(jìn)學(xué)生