實驗教學(xué)中調(diào)整思維跨度的實踐與思考

倪志峰+周梁琴

摘 要：物理教學(xué)要圍繞培養(yǎng)學(xué)生思維而展開，而實驗是最能培養(yǎng)學(xué)生思維的方式和手段.但是實驗教學(xué)中思維跨度的設(shè)置往往過大或者過小.實驗教學(xué)中如何將思維跨度設(shè)置合適呢？例舉了實驗猜想階段，實驗器材引入，實驗方案選擇，實驗結(jié)論推得，實驗解題中思維跨度調(diào)整的策略.

關(guān)鍵詞：思維跨度；實驗教學(xué)；調(diào)整策略

作者簡介：倪志峰（1980- ），男，江蘇無錫人，大學(xué)本科，中學(xué)一級教師，研究方向：實驗教學(xué)；

周梁琴（1981- ），女，江蘇蘇州人，大學(xué)本科，中學(xué)一級教師，研究方向：教材教法.

1 引言

實驗是物理的基礎(chǔ)，而思維又是實驗的靈魂.物理教學(xué)應(yīng)該以實驗為抓手，圍繞思維的培養(yǎng)而展開，在實驗教學(xué)中提升學(xué)生的思維能力與品質(zhì).但是在現(xiàn)在的實驗教學(xué)中出現(xiàn)了兩種現(xiàn)象：一是：將實驗教學(xué)平原牧馬，完全的撒開，課堂開放到漫無邊際，思維跨度設(shè)置過大；二是：將實驗的完整教學(xué)過程切割為若干小段，教師循循善誘的教，學(xué)生按部就班的學(xué)，思維跨度過小.

2 思維跨度設(shè)置問題表現(xiàn)及實質(zhì)分析

案例1 探究電流與電阻關(guān)系的實驗時，某生獲得了表1數(shù)據(jù).數(shù)據(jù)并沒有很好滿足：電壓一定時，電流與電阻成反比的結(jié)論.于是教師提問：是什么原因造成表1 數(shù)據(jù).教師的本意是希望學(xué)生通過思考，分析出是因為采用了圖1的電路圖，即電流表內(nèi)接了.進(jìn)而推出，正因為是電流表，電壓表測量對象，導(dǎo)致了實驗數(shù)據(jù)的偏差.而學(xué)生的回答大多是說該生的實驗錯誤或者籠統(tǒng)的說是實驗誤差而不知其本質(zhì)原因.教學(xué)并沒有向教師希望的方向發(fā)展，這個精彩的課堂生成價值沒有得到充分的挖掘.究其原因是教師設(shè)置的思維跨度過大.

課堂思維跨度設(shè)置過大，就是教師忽視了學(xué)生的知識現(xiàn)狀，過高的估計了學(xué)生的認(rèn)知能力.教師簡單的認(rèn)為設(shè)置思維跨度大，就能培養(yǎng)學(xué)生的思維能力.而現(xiàn)實卻是學(xué)生不明白教師的意圖，不清楚該往哪個方向思考.學(xué)生在物理課堂沒有學(xué)習(xí)的方向感，感到迷茫與痛苦.

案例2 在體驗“天平的使用”過程中，某教師例舉出了如下的問題：（1）使用天平時，應(yīng)將天平放在.（2）調(diào)節(jié)天平時，應(yīng)先將游碼移至，再調(diào)節(jié)橫梁上的，使指針對準(zhǔn)分度盤中央的刻度線.（3）測量時，物體放在，砝碼放在.測量結(jié)果等于.教師設(shè)計問題串的本意是為了檢驗學(xué)生使用天平的效果.但是這樣的問題串，學(xué)生單純通過閱讀書本既可得到答案，思維跨度極小.

“小步距，填空式”，是初中物理教學(xué)課堂中常見的.其思維設(shè)置跨度過小，實質(zhì)是教師為了完成既定的教學(xué)內(nèi)容和目標(biāo)，沒有給學(xué)生一定的思維空間.教師的教學(xué)過于功利.上課的預(yù)設(shè)性太強(qiáng)，課堂在教師的逐步鋪墊之下，課堂幾乎沒有所謂的“意外”即課堂生成.看似是教師帶領(lǐng)學(xué)生很好的完成了教學(xué)的任務(wù)，提高了課堂的效率.但實際上學(xué)生處于不積極思考狀態(tài)，其思維是惰性的.對學(xué)生知識體系的建構(gòu)，對思維能力的提升幾乎沒有作用.究其原因是實驗教學(xué)的過程中學(xué)生沒有真正參與其中，缺乏很好的思維訓(xùn)練過程.

3 調(diào)整合適思維跨度的總體方針及具體策略

筆者通過實踐得出：大跨度引入，以激發(fā)學(xué)生思維.而后根據(jù)學(xué)生的實時反饋，逐步降低跨度，尋找到適合所教學(xué)生的思維跨度，是比較切實可行的方法.在實驗教學(xué)不同場景中，調(diào)整思維跨度的時候，使用到了以下一些具體的策略：

3.1 實驗“猜想”：增大感性直觀材料，降低抽象程度

案例3 在探究“二力平衡條件”的實驗時，如果任由學(xué)生猜想，太過于空洞抽象，思維的跨度過大；但如果學(xué)生根據(jù)書本結(jié)論作出猜想，則思維跨度過小.那如何引導(dǎo)學(xué)生做出合理的猜想呢，同時思維跨度是合適的呢？可以首先展示多組物體處于二力平衡的圖片（勻速直線運(yùn)動和靜止），對圖片中的物體進(jìn)行受力分析，在受力圖中找共同特點(diǎn)，據(jù)此作出猜想.將實實在在的東西擺在學(xué)生的面前，在感性材料的幫助下，降低了抽象程度.學(xué)生才可能做出合理的猜想.

初中學(xué)生的思維正由形象思維向抽象思維轉(zhuǎn)變，但是很多的時候還是必須要借助于感性的材料.在必要的時候，借助于感性材料來調(diào)整思維跨度不失為一個可行的策略.

3.2 實驗器材引入：設(shè)置合理的問題鏈，提供階梯

案例4 在引出“滑動變阻器”的教學(xué)時.按照課本的方案：連接電路圖，改變小燈泡的亮度，給出滑動變阻器.思維跨度極小.但是如果直接將滑動變阻器給出，學(xué)生會感覺突兀，思維跨度過大.如何調(diào)整思維跨度呢？首先安排學(xué)生活動：設(shè)計一個調(diào)光燈.器材：小燈泡，電池，開關(guān)，導(dǎo)線，一根較長的鉛筆芯.在學(xué)生現(xiàn)有的能力基礎(chǔ)上，學(xué)生很容易完成設(shè)計.然后教師給出問題鏈：（1）燈泡的亮度變化不是很明顯，如何改進(jìn)？（2）課桌空間不夠，無法擺放很長的筆芯，如何處理？（3）在將電阻絲替代筆芯之后，繞起來后，電阻絲與電阻絲之間會出現(xiàn)短路.如何防止呢？（4）劃片與電阻絲之間被絕緣層絕緣后，如何處理？通過問題鏈的設(shè)置，使得學(xué)生積極思考，滑動變阻器就在師生一系列“問—答”中逐步完善成型，當(dāng)教師把滑動變阻器展示在學(xué)生面前的時候，學(xué)生會真正的體會到滑動變阻器為什么是這樣的結(jié)構(gòu).這樣的教學(xué)，學(xué)生既有動手的體驗，又有動腦的思維過程.思維跨度是合適的，提升了學(xué)生思維的品質(zhì).

很多時候教師以自己的角度出發(fā)，想當(dāng)然的認(rèn)為學(xué)生可以，應(yīng)該，能夠.而忽視了學(xué)生真實的能力.

3.3 實驗方案選擇：借助相似問題，啟發(fā)思維

案例5 在“測量一枚回形針的質(zhì)量”實驗時.由于學(xué)生對微小物體的測量方法，不是很熟悉.學(xué)生很難迅速想到“測多算少”的思想方法，思維跨度過大.教師在給學(xué)生一定的思考時間后，如果能夠重提測量一張紙的厚度的問題.借助于相似問題，進(jìn)行思維啟發(fā).就可以調(diào)整學(xué)生思維的跨度.

在教學(xué)過程中教師特別需要拿捏好留給學(xué)生的思考時間，既讓學(xué)生動腦又不會冷場，浪費(fèi)課堂寶貴的時間.

3.4 實驗結(jié)論獲得：數(shù)形結(jié)合，形象展示，體驗獲得結(jié)論endprint

案例6 實驗的重要一環(huán)是：根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，推得結(jié)論.但是在很多時候，實驗結(jié)論并非是學(xué)生“推”出來的，而是純粹的復(fù)述書本上已知結(jié)論.獲得結(jié)論過程中，學(xué)生實際上思維是惰性的，思維的跨度極小.教師無從知道，學(xué)生是否有完整的思維推演過程.所以教師應(yīng)該讓學(xué)生推得實驗結(jié)論的過程顯性化.在研究電流與電阻關(guān)系的實驗中.得到一系列的數(shù)據(jù)之后，如何能夠獲得完整的結(jié)論？描點(diǎn)作圖，將數(shù)據(jù)作圖像處理.當(dāng)數(shù)據(jù)在I-R圖像中以雙曲線的一支呈現(xiàn)出來，學(xué)生運(yùn)用已有的數(shù)學(xué)知識，推出結(jié)論.筆者認(rèn)為：反比例的雙曲線并不是很完美，尤其是數(shù)據(jù)比較少的時候.筆者嘗試讓學(xué)生做出了I-1/R圖像，圖像是一根通過原點(diǎn)的直線，學(xué)生很容易理解I與1/R是正比關(guān)系，也即I與R時反比例關(guān)系.通過作圖，從圖像中找數(shù)據(jù)之間的定量關(guān)系.

數(shù)形結(jié)合，使得學(xué)生的思維過程呈現(xiàn)在教師的面前.教師可以清楚的知道學(xué)生對于結(jié)論的獲得是經(jīng)歷過了思維活動的.思維跨度的設(shè)置是合適的.

3.5 實驗解題中的案例：大跨度引入，再作特殊化探索，從特殊推一般

案例7 實驗輔助解題，是物理解題的特色之一.例題：將一阻值為20Ω定值電阻，與0～50Ω的滑動變阻器串聯(lián)，定值電阻的電功率在滑片由小到大的滑動過程中，其變化規(guī)律是什么？本題的解法有很多.直接用數(shù)學(xué)推出解析式進(jìn)行解題，思維跨度過大.筆者的策略是讓學(xué)生動手實驗，用實驗解題.在實驗過程中選取幾個特殊的電阻值，分別測出對應(yīng)的電流，電壓值計算出電功率.以此觀察定值電阻的電功率總體變化的特點(diǎn).然后在學(xué)生進(jìn)入積極思維狀態(tài)的時候，再利用解析法處理，推出表達(dá)式，繪制完整的變化圖像.

由特殊值找到規(guī)律，使得學(xué)生有了一個明確的方向，然后做一般值的推導(dǎo)，降低了思維的跨度.

4 總結(jié)

實驗教學(xué)中思維跨度設(shè)置的問題，根本原因在于教師.（1）是教師對所教的學(xué)生的認(rèn)知現(xiàn)狀沒有一個全面清晰的認(rèn)識.（2）是教師沒有把握好所授內(nèi)容的難易程度.（3）是教師對實驗中學(xué)生可能采用的思想方法的掌握的熟練程度沒有了然于心.

5 反思

實驗教學(xué)中思維跨度的設(shè)置，關(guān)鍵在于“合適”.而“合適”的標(biāo)準(zhǔn)是什么呢？首先是需要關(guān)注教學(xué)對象即學(xué)生的思維能力現(xiàn)狀.問題跨度的設(shè)置應(yīng)以最近發(fā)展區(qū)的上限略高為標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置.其次應(yīng)考慮教師意圖，并非所有的實驗或問題對提升思維品質(zhì)都有所幫助，值得花費(fèi)上課寶貴的時間.但是對于有價值的實驗或者問題，教師也要敢于給學(xué)生足夠的自由度.再次需要考慮“合適”是一個動態(tài)的生成，并不是一成不變的.因時因人設(shè)置問題的跨度.而最為關(guān)鍵是了解學(xué)生.也就是教師應(yīng)該轉(zhuǎn)換視角，以學(xué)生的能力現(xiàn)狀作為思維跨度設(shè)置的起點(diǎn).依據(jù)學(xué)生的發(fā)展?fàn)顟B(tài)，去調(diào)整適合所教學(xué)生的思維跨度.endprint