實驗探究 培養(yǎng)物理科學思維

陳東梅

(江蘇省鄭集高級中學 221000)

在高中物理教學中，實驗探究方法的優(yōu)化和借鑒，有助于學生由表及里地理解現(xiàn)象本質(zhì)、把握理論內(nèi)涵，從而培養(yǎng)學生們的物理科學思維.具體教學過程中，教師可以結(jié)合實際教學過程中的物理實驗，恰如其分地引入物理實驗探究過程中常用的幾種研究方法，引導學生運用科學的思維和方法完成實驗探究過程.接下來，筆者將結(jié)合自身的一些學經(jīng)驗，談一談在實驗探究中運用科學探究方法的具體策略.

一、理想法，忽略次要因素

理想法，即理想實驗法，是各個學科實驗探究過程中常用的方法，也是保障實驗探究順利進行的重要措施.具體實驗探究過程中，復(fù)雜多變的外界或內(nèi)在因素會對實驗現(xiàn)象、結(jié)果造成影響.對此，采用理想實驗法，忽略實驗過程中次要因素，或設(shè)定一些較為理想的實驗條件，就可在多元的影響因素中選出最主要的因素，從而簡化實驗過程，揭示物理實驗本質(zhì).

比如，在講解“電流和電源”這部分的內(nèi)容時，要求學生掌握電源的作用和電流的單位、方向等內(nèi)容.在基本教學基礎(chǔ)上，我鼓勵學生結(jié)合所學自制水果電池，并用自制的水果電池進行閉合電路歐姆定律的實驗探究.結(jié)合探究目的，學生選擇了可調(diào)內(nèi)阻電池、電壓表、橙子、蘋果、鋅片、銅片等儀器設(shè)備.已知歐姆定律的公式為：E=U外+U內(nèi).

具體實驗探究時，我們運用電壓表測量相式變阻器的兩端電壓U外以及水果電源的電動勢E等數(shù)值.為簡化實驗過程及計算過程，我們理想的認為電壓表的內(nèi)阻無窮大，而電流表的內(nèi)阻理想認定為0，這樣就簡化了實驗電路，實現(xiàn)了理想化的探究.

可見，理想實驗法廣泛應(yīng)用于高中物理電學實驗探究過程中.將實驗探究電路中那些不太重要的因素用理想化法忽略不計，可以有效簡化實驗過程，引導學生透過重重現(xiàn)象觸及實驗本質(zhì)，并在不斷的探究過程中，深化學生運用科學方法開展實驗探究的科學思維.另外，理想實驗法還廣泛應(yīng)用到高中物理力學、電磁學理論及實驗探究的過程中.

二、放大法，凸顯微小形變

放大法，顧名思義，就是將實驗探究過程中必要的細枝末節(jié)予以放大，以便探究者觀測與記錄.具體實驗探究過程中，物理教師可引導學生們結(jié)合實驗探究的目的，將必要的待測現(xiàn)象變化及其他發(fā)生微小變化的物理量予以放大，凸顯出微小的形變過程，以便于實驗者更加便捷地進行觀察記錄以及探究.

比如，在教學“簡諧運動”這一部分的內(nèi)容時，我們采用實驗引入分析的方法，定性分析彈簧振子在運動過程中的受力以及加速度、速度、位移的大小和方向，進而定量分析其受力與位移之間的關(guān)系.但若用傳統(tǒng)的探究方法，不利于學生們觀察其受力及位移過程.對此，我們可采用一點實驗改進方法，將這一過程放大，以便于學生把握其微小變化.具體的，我們用激光筆作為光源，在彈簧振子上粘貼小平面鏡組成振動鏡，再借助于屏幕，觀察振動鏡反射光點的振動過程，其展開成一條正弦或余弦曲線的全過程.

除此之外，還可采用其他的原理和方法，實現(xiàn)放大的效果，使得微小變量，直觀的呈現(xiàn)給學生，便于觀察和測量.值得注意的是，采用放大的效果凸顯微小形變時，應(yīng)當避免失真現(xiàn)象的出現(xiàn).在實驗探究過程中運用放大法，可以使得微小形變直觀地予以呈現(xiàn)，促使學生深入理解實驗內(nèi)涵，幫助其形成科學的探索思維.

三、轉(zhuǎn)換法，間接觀察測量

轉(zhuǎn)換法廣泛應(yīng)用于物理教學中，適用于物理量、運動過程、物理現(xiàn)象等多元化對象的轉(zhuǎn)換，可將不可見、不可測、復(fù)雜的過程以適當?shù)剞D(zhuǎn)換過程為可見、可測、簡單的物理現(xiàn)象，在高中物理教學過程中起到了舉足輕重的作用.就其間接觀察測量物理量的功能而言，高中物理中多個物理量的測量都需借助于轉(zhuǎn)化法來獲得.

比如，我與學生們共同“研究物體的勻變速直線運動”這一部分的內(nèi)容時，要求掌握判斷直線運動是否為勻變速直線運動的方法，并能夠利用勻變速的規(guī)律研究物體的瞬時速度，前提是掌握加速度的測量方法.但具體教學時，我們無法直接測出物體運動的加速度，這時就需要轉(zhuǎn)化為測量位移和時間的方法進行間接計算.具體教學開展時，我們需借助于打點計時器和紙帶測出物體的位移和時間，再采用以下公式進行加速度的計算：ΔS=aT2.在得出加速度的計算方法之后，我們就可以開展后續(xù)的教學了.

可見，將加速度的測量轉(zhuǎn)化為位移和時間的測量后，物理實驗的可操作性就變得簡單多了，學生理解起來也變得輕松了.而在高中物理力學、電學、電磁學探究的多個方面，常會用到轉(zhuǎn)化法去間接測量一些物理量，這也是高中物理常用的科學實驗探究方法之一.教學時，鼓勵學生們運用這一方法，不僅可以促進學生們靈活運用物理知識解答問題，更有助于學生科學思維的形成，真正達到升華學生物理素養(yǎng)的效果.

總而言之，物理科學思維的形成，是學生真正掌握實驗原理、內(nèi)化實驗本質(zhì)的保障，也是物理核心素養(yǎng)的主要內(nèi)容之一，是高中物理教學活動開展的重點.故而，聚焦實驗探究的過程，借助科學的探究方法，可以有效地提升實驗教學的效率，促使學生們透過現(xiàn)象看本質(zhì)，識別和觸及實驗現(xiàn)象內(nèi)在原理，從而更加全面深入地理解物理實驗，培養(yǎng)學生物理科學思維.