淺析實驗在中學物理問題解決中的重要性

摘要 在物理教學過程中一個困擾教師和學生的突出問題是，學生在運用具體知識解決問題的過程中存在著嚴重的困難，本文試圖從實驗的角度來分析物理問題解決的作用。

關鍵詞 物理問題 實驗 思維方式

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：A

物理問題的解決在教學中就是通過引導學生思考、探索、解決這一個個問題，從而達到掌握知識、培養能力的教學目標。毛澤東在《實踐論》中說：通過實踐而發現真理，又通過實踐而證實真理和發展真理。從感性認識而能動地發展到理性認識，又從理性認識而能動地指導革命實踐，改造主觀世界與客觀世界。對于“實踐一理論一實踐”的發展過程的認識對于物理問題的解決有重要的指導作用。

任何物理問題的解決都必然涉及三個基本因素：實驗、邏輯思維、數學表述。實驗是學習和研究物理最基本的方法，但是基本的以致在中學教育中處于被忽略的次要地位。讓學生掌握物理的實驗方法，對于培養學生實驗能力是極為必要的，這也已經為新課改所重視。實驗方法就是根據一定的目的和計劃，利用儀器、設備等手段在人為控制、變革或模擬的條件下獲取科學事實的方法。由于自然事物的產生、發展、變化過程是一個極為復雜而繁瑣的過程，表現為各種各樣現象的相互交織，相互影響。實驗過程中，我們可以通過一系列手段干涉自然過程，使之簡化、純化或強化一邊突出主要因素，從而為我們帶來一些新的發現。如人們對物質狀態的認識局限于日常所能感知的“固、液、氣”三態上，后來人們發現在超高溫條件下原予核的電子能量增大，以致脫離軌道，變成自由電子，于是原子變成離子，這便是“等離子態”。在試驗過程中學生可以發現很多解題所不能發現的變化。掌握書本上的理論知識。實驗過程正是根據相應的原理來模擬不可接近或者是無法觀察的自然現象。在瞬息萬變的實驗過程中，我們必須具有敏銳的洞察力、高度的判斷力以及豐富的知識儲備和經驗，只有具備這些條件才能把握機捕捉實驗中的微妙變化。許多物理學規律便是從大量的事實中總結概括而來，如牛頓在伽利略、開普勒、胡克等人的工作基礎上總結歸納而完成經典力學體系的萬有引力定律，能量守恒及轉換定律也是大量實驗的歸納。電磁學中的諸如歐姆定律、安培定律、法拉第電磁感應定律都是實驗的總結。因此通過以上經典事例以及我們中學物理教學中學生的反應和實驗教學的效果，我們可以認為實驗具有舉足輕重的作用。

在物理教學過程中一個困擾教師和學生的突出問題是，學生在運用具體知識解決問題的過程中存在著嚴重的困難，耗費師生大量精力的題海戰術對于這個難題的解決也益處甚少。因為教師疲于找題，無精力找規律，學生疲于解題，無精力消化。教學效益是由教學時間和教學效果兩個方面決定的。通過較少時間獲得最大教學效果是教學的最高要求。我們知道學生在正式學習某一概念之前，就會在日常中接觸到相關的許多現象，對于這些現象多是先入為主的片面認識，當接觸到一些具體的物理問題時，那些先入為主的觀念便會誘導思維偏離科學，得出錯誤結論。如在“做勻速直線運動的物體，速度越大，受力也越大”的正誤判斷中，肯定回答不在少數。這說明“力是維持物體運動的原因”這一錯誤日常觀念對學生的影響之深。數學知識解決物理問題時起著巨大的作用，但是它只是解決問題的工具，如果不注意數學與物理現象的統一，受到的物理條件的限制，就會從純數學的角度理解和使用物理概念、規律、公式，這也會造成思維的障礙。在除了上述的影響外還會因為經常接觸同一問題或同一直觀模式而形成思維定勢，這種思維定勢極易束縛學生思維。通過實驗過程中從感性認識到理性認識的飛越過程可以有效的避免了那些引起思維障礙的心理誘因。

物理問題的解決一般需要抽象思維、形象思維和直覺思維等共同參與，而在我們的教學中偏重于抽象思維能力的培養，這一點從“題海戰術”現象上可見一斑。楊振寧先生曾說過物理學是現象而不是推演，恰恰中國學生喜歡的復雜的推演。這解決物理問題的根本途徑還是要培養學生的形象思維、直覺思維和抽象思維的協調發展。形象思維的培養很大程度上是依靠實驗觀察和各種理想化模型。直覺思維則是依靠學生的大膽懷疑、猜測，以及豐富的想象力直接而迅速的尋找可能的接近的答案。在實驗過程中學生認識到了物理變化的一些本質問題，不僅拓展了思路，也獲得了擺脫例題的獨立觀察、獨立思考、獨立解答的能力。所以應該從一些最基本、最簡單的問題開始，訓練學生的形象思維、直覺思維和抽象思維，實實在在的得到能力的培養。從問題發現到實驗探索到最終解決的操作過程中，教師根據教學內容以及學生反饋信息中設定一個問題，然后教師引導學生根據已學過的物理知識和生活經驗，對問題進行科學猜想，并大膽提出各種假設，然后設計出實驗方案(包括實驗儀器和器材的選用，物理量測量順序，具體操作步驟)。學生在教師的指導下通過實驗獲得數據，并對實驗數據經行分析、綜合、判斷、推理等思維過程后得到實驗結論。這一過程不僅是獲得知識，還是學生把物理概念、定律應用到具體的物理問題中，在運用中鞏固、深化知識。

科學的思維方法不僅在建立物理概念，對發現實驗中的規律起著重要的作用，在物理問題解決活動者更是離不了比較和鑒別，分析與綜合，歸納與演繹，類比與聯想等。比較與鑒別是常用的科學思維方法，就是確定事物同異關系和識別共同點和差異點。比如對不同的事物的形、質進行比較，在比較中揭示它們的共性和特征。有時一個物理問題可以通過牛頓定律或者能量守恒定律任一一種來求解，將兩種方法進行比較和鑒別不僅助益于鞏固基礎知識，掌握基本解法，而且可以鑒別出最優的解法，獲取解題規律。對一些實驗中的一些現象首先要從整體上把握，然后分析各部分之間的關系，最后綜合為整體以解決問題。這種“整，--部分一整體”的思路對于學生綜合能力的提高大有裨益。當學生形成局部整體的思維后，自然而然的會運用從個別現象中概括出一般規律，從一般規律出發得出個別結論的歸納和演繹法。類比是從不同事物之間找出某些相似關系，聯想則是從一事物聯想到另一事物的心理過程。因此不論是實驗操作中還是具體解題中都要恰當地運用科學思維方法。

心理學上把知識分為陳述性知識和程序性知識。對于物理學科來說，陳述性知識是指物理學的現象、概念、規律及科學方法等；程序性知識是指物理學習過程中的觀察、實驗、想象、分析、推理、綜合等方法。前者是魚，后者是漁，“授人以魚，不若授人以漁”。如果教師在教學中重視實驗帶來的基本方法的訓練和基本觀點的形成，又能及時調整重難題輕基礎和重結果輕過程的誤，那么在最短教學時間內取得最大教學效果將不是難事。

參考文獻

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