對物理實驗設(shè)計環(huán)節(jié)的一點體會

江蘇省無錫市西漳中學(xué) 徐 江

物理是一門以實驗為基礎(chǔ)的學(xué)科，實驗是物理課的魅力所在，在物理教學(xué)中有著不可替代的重要地位。課程標準指出，初中階段要注重激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣，培養(yǎng)科學(xué)探究的意識和養(yǎng)成自主學(xué)習(xí)的習(xí)慣。物理實驗對落實教學(xué)的三維目標有其獨特的、不可替代的作用。通過實驗，不僅僅是提高了學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣，培養(yǎng)了他們的實踐能力、分析能力，更重要的是可以形成他們嚴謹?shù)摹嵤虑笫堑氖澜缬^。有關(guān)通過實驗教學(xué)培養(yǎng)學(xué)生能力的文章或論著很多，本文從另一個角度，主要談?wù)勗诟鱾€實驗設(shè)計環(huán)節(jié)對學(xué)生各方面能力的培養(yǎng)。

一、培養(yǎng)思維推理能力

這是一個連小學(xué)生都知道的科學(xué)故事：古希臘哲學(xué)家亞里士多德認為物體的下落速度和重量成正比，物體越重，下落的速度越快。千百年來這被當(dāng)成是不可懷疑的真理。但是年輕的伽利略不信這個邪。他在比薩斜塔上當(dāng)眾實驗，扔下了一重一輕兩個球。在眾人的驚呼聲中，兩個球同時落地，千年的教條被推翻了。

至于伽利略有沒有做這樣一個實驗到現(xiàn)在仍然有爭論，但無論如何他已經(jīng)用“思想實驗”推翻亞里士多德落體運動法則。多么漂亮的思維推理過程，實驗未必要成功，也仍然可以得到結(jié)論。初中階段有沒有類似的思維訓(xùn)練呢，當(dāng)然是有的。研究“真空不能傳聲”的“真空鬧鈴”實驗，明知道無法抽成真空，那實驗是怎么設(shè)計的呢？哦，原來只要設(shè)計成觀察到“空氣越少，聲音越小”的現(xiàn)象就可以了，下面就可以進行思維的推理了，假如“抽成真空”，那么“聲音消失”，自然得到結(jié)論。類似的還有探究“阻力對物體運動的影響”，這個實驗又是怎么設(shè)計的呢？原來只要設(shè)計成觀察到“阻力越小，物體運動越遠，速度減小越慢”就可以了，剩下的還是交給思維！“實驗加推理”的方法，恰恰是對思維推理的能力培養(yǎng)。

二、培養(yǎng)考慮問題的嚴謹性

物理是一門需要思維嚴謹?shù)目颇浚踔形锢恚ㄐ缘慕Y(jié)論多，與生活聯(lián)系緊密，學(xué)生總憑感覺、直覺下結(jié)論，下一些“好像”、“差不多”的結(jié)論，這是物理的大忌，我們要培養(yǎng)學(xué)生每一結(jié)論的得出必須有明確理論依據(jù)的習(xí)慣，養(yǎng)成一環(huán)扣一環(huán)的嚴謹思維習(xí)慣。

在物理實驗教學(xué)中，設(shè)計實驗環(huán)節(jié)可以很好地培養(yǎng)學(xué)生思考問題的嚴謹性。探究“滑動摩擦力的影響因素”實驗，學(xué)生知道要控制壓力或者接觸面粗糙程度，但是題目改變一下，“物理課本和數(shù)學(xué)課本的表面光滑程度不同，小明把物理課本放在水平桌面上拖動時用力較小，把數(shù)學(xué)課本放在水平桌面上拖動時用力較大，是否說明物理課本的表面較光滑？”很多學(xué)生會得到肯定的答案。但仔細思考會發(fā)現(xiàn)，該實驗并沒有控制對水平桌面的壓力相同，所以該結(jié)論實際是錯誤的。那這個實驗在現(xiàn)有的器材下又該怎么設(shè)計呢？很簡單，我們只需要先把數(shù)學(xué)課本疊放在物理課本上，再把物理課本疊放在數(shù)學(xué)課本上就能保證兩者對水平面的壓力相同了。很簡單的實驗設(shè)計，但卻很好地鍛煉了學(xué)生考慮問題的嚴謹程度。

三、培養(yǎng)學(xué)生思維的發(fā)散性

發(fā)散性思維是一種從不同的方向、途徑和角度去設(shè)想，探求多種答案，最終使問題獲得圓滿解決的思維方法。它能充分發(fā)揮人的想象力，突破原有的知識圈，從一點向四面八方想開去，并通過知識、觀念的重新組合，尋找更新更多的設(shè)想、答案或方法。不單單在物理學(xué)習(xí)中，在整個科學(xué)的領(lǐng)域甚至生活的各個方面這都是一種很重要的思維方式。

很多物理實驗的設(shè)計能很好地鍛煉學(xué)生思維的發(fā)散性。在“探究凸透鏡成像規(guī)律”的實驗中，如果已經(jīng)在光屏上成了一個倒立縮小的實像，現(xiàn)在請學(xué)生設(shè)計“你要怎么操作才能在光屏上成一個倒立放大的實像呢？仔細想想有哪些方法。”學(xué)生首先會想到：蠟燭靠近透鏡，同時光屏遠離透鏡。別的方法呢，如果學(xué)生從不同角度思考，整合光路可逆性的知識，還會想到：把蠟燭和光屏的位置對調(diào)。當(dāng)然學(xué)生能想到這一步，自然也就會明白，蠟燭和光屏不動，只是把透鏡向蠟燭方向移動也是可以的。

四、培養(yǎng)學(xué)生的分析歸納能力

很多知識點之間既有聯(lián)系又有區(qū)別，學(xué)生如果能對各個知識點進行分析歸納整理，對牢固掌握知識大有益處。物理實驗的不同設(shè)計環(huán)節(jié)也能培養(yǎng)學(xué)生的分析歸納能力。

物理實驗設(shè)計中經(jīng)常要多次實驗，而多次實驗的目的有所不同，有的是多次測量取平均值以減小實驗誤差，而有的是多次實驗避免實驗的偶然性。這里教師要讓學(xué)生學(xué)會自行整理歸納：如果是測量某一個確定的物理量，多次實驗的目的是取平均值以減小實驗誤差，如“測量定值電阻的阻值”“測量某物體的長度”；而如果是為了得到某個規(guī)律，則多次實驗是為了避免實驗的偶然性，找到更加普遍的規(guī)律，如“探究電流、電壓、電阻的關(guān)系”“探究壓力的作用效果與什么因素有關(guān)”等。學(xué)生學(xué)會分析歸納知識點的異同，對整個物理學(xué)習(xí)甚至整個學(xué)習(xí)生涯都是大有裨益的。

物理實驗的教學(xué)在整個物理教學(xué)中占有很重要的位置，實驗是物理的重要研究方法，物理學(xué)離不開實驗，在物理研究中，一方面需要通過實驗獲取必要的信息，由此建立或猜測現(xiàn)象背后的規(guī)律；另一方面，對于提出的規(guī)律或理論，只有通過實驗的檢驗，才能被人接受。但正如本文中所論述，我們也要看到通過物理實驗的設(shè)計可以對學(xué)生各方面的能力進行培養(yǎng)和提高，在這方面，我們需要不斷思考和實踐！