邏輯思維在物理實驗教學中的應用

岳衛東

摘要：本文就如何在初中物理實驗教學中發揮學生的邏輯思維能力，提高物理實驗教學的效率提出了自己的看法和具體做法。

關鍵詞：邏輯思維；物理；實驗教學

實驗教學是物理教學的重要組成部分，是落實物理課程目標，全面提高學生科學素養的重要途徑。實驗教學具有多維的課程目標，除了學習知識、訓練技能以外，物理實驗教學還在發展實驗能力、提高科學素養方向發揮重要作用。應讓學生通過設計實驗、收集和分析實驗數據等自主活動來提高實驗能力；在認真收集、處理實驗信息中培養嚴謹的科學態度和科學精神等。實驗教學本身要求科學思維具有嚴密的邏輯性，從某種意義上講，邏輯思維能力是一名學生科學素養的重要標志。邏輯思維方法是分析和解決物理問題的關鍵，認真分析研究邏輯思維方法對物理實驗教學的指導作用，選擇恰當的邏輯思維方法，將會提高物理實驗教學的效率。比較與分類，分析與綜合，歸納與演繹是邏輯思維的基本方法。下面我就如何在物理實驗教學中發揮學生的邏輯思維能力談談自己的具體做法。

一、通過對比實驗發現新事物

對比是找出事物之間的不同點和共同點的思維方法，通過事物間相同特征或不同特征的比較，揭示事物的本質和區別。在物理實驗教學中，對比的目的主要是揭示兩種事物的不同特征，但在對比的過程中我們還會發現新的事物。

大氣壓強這一概念，對初中學生來說是比較抽象的。在“體驗大氣壓強的存在”教學時，為了證明大氣壓的存在，教學中我設計了兩個對比性實驗，每做一個實驗，都引導學生觀察現象，思考問題，分析問題，得出結論。第一個實驗是用一張硬紙片蓋住玻璃杯口，用右手拿著玻璃杯，左手壓住硬紙片，將玻璃杯口朝下，松開左手，讓學生觀察發生的現象，根據紙片的受力情況分析紙片為什么向下掉。第二個實驗是用一張硬紙片蓋住裝滿水的玻璃杯口，進行與實驗一同樣的操作，讓學生思考與實驗一同樣的問題。學生自然會想到厚紙片不會掉下來時因為受到一個向上的作用力，這個作用力只能是大氣產生的，由此可見，大氣對硬紙片產生了壓強。

二、運用對比性實驗導出物理規律

對于學生易于形成片面認識的物理規律，設計針對性強的對比性實驗，可以幫助學生完成認識上的飛躍。在做“探究二力平衡的條件”演示實驗時，先讓學生仔細觀察并讀出卡片保持靜止時兩邊吊盤里砝碼的重力，并向學生提出探索性問題：“二力在什么條件下才會平衡？”學生往往得出片面的結論：“二力平衡條件是二力的大小相等，方向相反。”這時引導學生再仔細觀察如下兩個有針對性的對比實驗。①兩個力大小相等，方向相反，分別作用在兩個物體上（即用兩個卡片拼合在一起代替原來的卡片）；②兩力大小相等，方向相反，作用在同一個物體（卡片）上，但兩力的作用線不在同一條直線上。通過這兩個實驗，學生自己否定了原先的片面論斷，從而得出科學的結論：“作用在一個物體上的兩個力，如果在同一條直線上，大小相等，方向相反，這兩個力就平衡”。

三、聯想實驗現象，體驗新事物的存在

對看不見、摸不著的物質，通過引導學生分析在實驗中出現的奇特現象，感受新物質的存在。在引入紅外線的概念時，如果直接告訴學生紅外線的存在，學生會很難理解，甚至認為無中生有。我們可以在“光的色散”實驗的基礎上，在肉眼看起來沒有任何物質的紅光外側位置上放一支溫度計，結果發現溫度計的示數很快上升。從溫度計的示數很快上升這種現象我們聯想到紅光外側位置上應該存在某種肉眼看不見的物質，由于它位于紅光外側位置上，就根據它的位置命名為紅外線。

四、分析與總結物理模型，降低實驗探究的難度

物理器材的原理和結構決定了器材的使用方法。在物理儀器和器材的使用方法教學中，理解儀器的原理和結構可以降低實驗探究的難度，加強學生對器材使用方法、使用規則的理解。在“探究滑動變阻器的使用方法”的實驗教學時，首先要給學生分析滑動變阻器的結構和原理，然后引導學生根據原理分析接入A、B接線柱時，無論向哪移動滑片A、B間的都不發生變化；接入C、D接線柱時，無論向哪移動滑片接的都是一根金屬桿（相對于一根導線），C、D間的電阻絲長度也不可能發生變化。只有一個接線柱接在電阻絲上，另一個接線柱接在金屬桿上，移動滑片時電阻絲長度才能發生變化。接著讓學生分析下接線柱選A時電阻值的變化規律，下接線柱選B時電阻值的變化規律，從而得出結論：滑動變阻器的接線柱選擇應該“一下一上”，電阻值的變化規律是由下接線柱決定的。顯然，培養學生使用基本儀器的技能，必須要注意把掌握儀器的方法與儀器的原理結合起來，這樣既有利于鞏固基礎知識，又能幫助學生理解為什么這樣使用儀器。

五、利用邏輯推理進行理想實驗

進行理想實驗的過程，同時也是運用邏輯思維進行高度科學抽象的過程。理想實驗是一種創造性的思維活動，是科學實驗的補充和跨越。在“探究阻力對物體運動的影響”的實驗中，學生已經觀察到小車受到的阻力越小，小車運動的路程越長。接著引導學生進行邏輯推理：如果小車在絕對光滑的水平面上運動，即受到的阻力等于零，小車將怎樣運動？小車運動的路程將無限長，沿著直線一直運動下去，它的速度不會發生變化（做勻速直線運動）。

六、運用逆向思維，提出新問題

有許多把事物反轉一下或把順序調換一下就解決了停滯不前的問題的事例。比如，1820年奧斯特發現了電流的磁效應，法拉第利用逆向法，終于在1831年實現了“磁轉化為電”。牛頓根據開普勒提出的行星運動三大定律，經過逆向思維，從而提出“行星為什么這樣運動”，通過嚴密的推理論證、分析歸納，找到了天體運動的原因，總結出了的萬有引力定律。物理學家的逆向思維活動的獨特和新穎，使他們創造活動成為物理學發展史上璀璨明珠。在實際實驗教學過程中，我們不妨模仿科學家使用過的逆向思維提出新問題，激發學生進行實驗探究的興趣。

（作者單位：陜西省勉縣新街子鎮九年制學校724205）