優(yōu)化實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì) 培養(yǎng)學(xué)生物理思維能力

摘要：新課標(biāo)的實(shí)施，要求教師注重學(xué)生的課堂參與，培養(yǎng)學(xué)生的思維能力。物理實(shí)驗(yàn)?zāi)軌驇Ыo學(xué)生很多的學(xué)習(xí)樂(lè)趣，讓學(xué)生能夠通過(guò)形象具體的體驗(yàn)，獲取知識(shí)內(nèi)涵。

關(guān)鍵詞：新課標(biāo);物理實(shí)驗(yàn);思維能力

物理是一門(mén)實(shí)驗(yàn)學(xué)科，在初中物理教學(xué)中，教師要充分發(fā)揮實(shí)驗(yàn)教學(xué)的優(yōu)勢(shì)，讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中自主思考、積極操作，以幫助學(xué)生建立完整的物理知識(shí)體系。因此，教師要優(yōu)化實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，更好地培養(yǎng)學(xué)生的思維能力。

一、 引發(fā)認(rèn)知沖突，培養(yǎng)探究思維

在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)，總離不開(kāi)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的觀察，學(xué)生是通過(guò)觀察實(shí)驗(yàn)，建立物理概念、理解其中包含的物理原理的。而實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象還需要學(xué)生經(jīng)過(guò)思考、分析、教師的引導(dǎo)，才能獲取到物理知識(shí)。教師在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)時(shí)，可以引入一些與學(xué)生的認(rèn)知產(chǎn)生沖突的環(huán)節(jié)，學(xué)生在解決沖突問(wèn)題的過(guò)程中，就要積極思考，從而來(lái)獲取物理概念、規(guī)律。

在教學(xué)“杠桿”一課時(shí)，對(duì)于力臂的概念就是本節(jié)課的難點(diǎn)之一，教師就在課前讓學(xué)生通過(guò)自行設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)來(lái)尋找省力的條件。在課上交流實(shí)驗(yàn)結(jié)果時(shí)，學(xué)生還實(shí)際列舉了兩個(gè)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行對(duì)比，覺(jué)得如果作用點(diǎn)距離支點(diǎn)越遠(yuǎn)，那么要讓物體轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)就越省力。教師在學(xué)生介紹的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上，不改變作用點(diǎn)的位置，逐漸改變力的方向，用彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)來(lái)顯示力的大小變化，學(xué)生發(fā)現(xiàn)彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)改變了，這就和自身的認(rèn)知產(chǎn)生了沖突。自然學(xué)生就會(huì)懷疑自己得到的結(jié)論是否正確，學(xué)生就要積極去尋找正確的解決方法。這時(shí)教師就組織學(xué)生仔細(xì)觀察，當(dāng)改變力的方向時(shí)，支點(diǎn)到力的作用線的距離也同時(shí)發(fā)生了變化。這一變化其中包含了力的作用點(diǎn)和力的方向兩個(gè)方面的變化。這時(shí)教師就提出支點(diǎn)到力的作用線的距離的大小是影響著杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)的一個(gè)重要方面，并把這個(gè)距離稱(chēng)為力臂。學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)也看到了由于力臂的變化，而導(dǎo)致杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)的不同效果，加深了對(duì)所學(xué)知識(shí)的理解。

通過(guò)對(duì)演示實(shí)驗(yàn)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，讓學(xué)生產(chǎn)生認(rèn)知上的沖突，這樣就會(huì)激勵(lì)學(xué)生去尋找解決問(wèn)題的方法，學(xué)生就會(huì)積極去思考、努力尋找途徑。正是在這個(gè)過(guò)程中，學(xué)生主動(dòng)參與到課堂教學(xué)中，積極尋找解決辦法，思路才會(huì)被激活。

二、 利用遞進(jìn)設(shè)計(jì)，培養(yǎng)科學(xué)思維

在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)，教師也可以讓學(xué)生自己先動(dòng)手實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中對(duì)知識(shí)能夠得到一些感性認(rèn)識(shí)。然后以這些感性知識(shí)作為鋪墊，教師給學(xué)生精心設(shè)計(jì)層層遞進(jìn)的問(wèn)題，對(duì)學(xué)生進(jìn)行知識(shí)引導(dǎo)，讓學(xué)生在問(wèn)題的引導(dǎo)下，繼續(xù)參與實(shí)驗(yàn)教學(xué)，從而培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維能力。

在教學(xué)“變阻器”一課時(shí)，教師就進(jìn)行了層層遞進(jìn)的問(wèn)題設(shè)計(jì)教學(xué)方式。教師先讓學(xué)生利用干電池、小燈泡、開(kāi)關(guān)、鉛筆芯這些器材，調(diào)節(jié)小燈泡的亮度情況。學(xué)生開(kāi)始連接電路，實(shí)際動(dòng)手操作了起來(lái)，過(guò)了一會(huì)，教師問(wèn)學(xué)生：你采用了什么方法來(lái)調(diào)節(jié)小燈泡的亮度？學(xué)生：可以把鉛筆芯與小燈泡串聯(lián)，和干電池、開(kāi)關(guān)組成閉合電路，通過(guò)改變導(dǎo)線接頭在鉛筆芯上的位置，調(diào)節(jié)小燈泡的亮度。接著教師要求學(xué)生實(shí)際操作一下，讓小燈泡越來(lái)越亮。學(xué)生為大家進(jìn)行了實(shí)際的演示，實(shí)現(xiàn)了小燈泡亮起來(lái)的要求。教師接著問(wèn)：通過(guò)你的操作，你能告訴大家為什么小燈泡會(huì)越來(lái)越亮嗎？學(xué)生：因?yàn)楦淖儗?dǎo)線接頭的位置就改變了導(dǎo)線接入電路的長(zhǎng)度，接入電路的長(zhǎng)度越來(lái)越短，電阻就會(huì)越來(lái)越小，就使得電路中的電流越來(lái)越大，因此小燈泡就會(huì)越來(lái)越亮了。教師：這種利用改變接入電路的電阻而改變電流的器具稱(chēng)為變阻器。教師：剛剛在做實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中，當(dāng)改變導(dǎo)線接入位置的過(guò)程中，你是否感覺(jué)哪里需要改進(jìn)呢？學(xué)生會(huì)說(shuō)：鉛筆芯一不小心就會(huì)被弄斷;鉛筆芯很容易被磨細(xì)了……教師：那么，如果你是變阻器的設(shè)計(jì)師，你要對(duì)剛剛鉛筆芯易被弄斷這一問(wèn)題進(jìn)行改進(jìn)來(lái)設(shè)計(jì)一款簡(jiǎn)單易操作的變阻器，你打算如何做？學(xué)生：把鉛筆芯換成電阻絲吧。教師：如果采用與鉛筆芯一樣長(zhǎng)短的電阻絲，易斷的情況解決了。再進(jìn)行剛才的操作時(shí)，當(dāng)調(diào)節(jié)導(dǎo)線接頭位置時(shí)小燈泡的亮度改變得不是很明顯，還要做什么改進(jìn)？學(xué)生：那就增加電阻絲的長(zhǎng)度。教師：如果用這么長(zhǎng)的電阻絲進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，可以使小燈泡的亮度有明顯的改變，但是很長(zhǎng)的電阻絲調(diào)節(jié)起來(lái)不方便，而且攜帶也是問(wèn)題。學(xué)生：那就繞起來(lái)好了。教師：這個(gè)想法好，在我們的實(shí)驗(yàn)室中用的就是這種變阻器。教師利用層層遞進(jìn)的方法，用問(wèn)題帶領(lǐng)學(xué)生最終完成了變阻器的設(shè)計(jì)。

通過(guò)在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中，讓學(xué)生從簡(jiǎn)單操作入手，然后教師結(jié)合學(xué)生的實(shí)驗(yàn)，進(jìn)行啟發(fā)式的層層遞進(jìn)的提問(wèn)，引導(dǎo)學(xué)生對(duì)操作的實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步進(jìn)行分析、思考、討論、交流，很好地培養(yǎng)了學(xué)生的思維能力。

三、 設(shè)計(jì)生活實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)發(fā)散思維

在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)，教師也可以自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)來(lái)拓寬學(xué)生的眼界，推進(jìn)學(xué)生的思維發(fā)展。在進(jìn)行自行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)時(shí)，教師可以從學(xué)生身邊的生活中選取器材，這樣就會(huì)讓學(xué)生感覺(jué)很親切，也會(huì)讓學(xué)生有種熟悉的味道，學(xué)生就會(huì)很興奮地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，從而培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)散思維。

在教學(xué)“光的折射”時(shí)，教師就利用了學(xué)生身邊的生活用品——玻璃杯設(shè)計(jì)了一個(gè)觀察實(shí)驗(yàn)。在上課之前，教師讓學(xué)生把玻璃杯中注滿(mǎn)水，在上課時(shí)教師就讓學(xué)生把用的鉛筆放入玻璃杯中，讓學(xué)生從不同的角度觀察鉛筆在水中部分的情況。教師就觀察情況進(jìn)行詢(xún)問(wèn)：為什么放入水中的鉛筆就像是折斷了？接著教師把學(xué)生帶到事先準(zhǔn)備好的一個(gè)開(kāi)口很大的塑料桶邊，在塑料桶中注滿(mǎn)水，再把事先剪好的泡沫小魚(yú)（在后面粘了一塊石頭）放在水底，這時(shí)教師拿出幾根一端綁有長(zhǎng)針的桿子，讓學(xué)生用長(zhǎng)針來(lái)捕魚(yú)，比賽看誰(shuí)捕到的魚(yú)最多。這個(gè)比賽一下就帶動(dòng)了課堂的氣氛，開(kāi)始的時(shí)候?qū)W生對(duì)準(zhǔn)了魚(yú)卻不能正好捕到，這樣讓學(xué)生在一次一次的失敗中思考著、尋找著捕到魚(yú)的方法，最終發(fā)現(xiàn)了其中包含的折射現(xiàn)象。教師再結(jié)合前面水杯中的鉛筆出現(xiàn)折斷的情況，最后定義了光的折射現(xiàn)象。

通過(guò)為學(xué)生自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，而且實(shí)驗(yàn)采用的器材都來(lái)自生活中的日常用品，這樣就增加了學(xué)生動(dòng)手實(shí)驗(yàn)的積極性，當(dāng)遇到問(wèn)題時(shí)，學(xué)生就會(huì)積極思考，主動(dòng)尋求解決問(wèn)題的方法，提升學(xué)習(xí)的效果。

總之，物理實(shí)驗(yàn)在初中物理課本中占有相當(dāng)大的比重，教師可以對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行精心設(shè)計(jì)，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的熱情和主動(dòng)性，提升學(xué)習(xí)的效果，培養(yǎng)學(xué)生的思維能力。

作者簡(jiǎn)介：

趙杰，江蘇省淮安市，江蘇省淮陰中學(xué)新城校區(qū)。