運用物理對比實驗思想激發學生核心素養

徐榮兵

【摘 ?要】 中學生對外界已經具有一定的認知能力和判斷能力，但帶有“閉鎖性”的心理特點，在教學中加強對比演示實驗的應用，通過創設直觀鮮明的問題情境，引發學生的認知沖突，可以揭示物理現象與原有經驗之間的矛盾，利用思維的批判性對原有經驗進行質疑、批判，從而加強對新知識的理解和接受。

【關鍵詞】 物理教學 ?對比實驗 ?核心素養 ?培養方法

一、運用對比實驗激發學生的好奇心和求知欲，培養思維的靈活性

根據建構主義理論，影響學生學習成效的最重要的因素是學生頭腦中的已有的知識水平。要培養學生的知識和技能、過程和方法、情感、態度和價值觀，教師應充分利用好學生原有的知識結構，找到學生原有知識的生長點，激發學生的求知欲，通過觀察和研究，建立新知識，并融入原有知識中，形成新的知識體系。心理學認為，興趣是產生動機的重要條件。一些有趣的對比實驗極易喚起學生的直覺興趣（好玩），從而逐步過渡到操作興趣（想動手做一做）和認知興趣（想知道為什么），因此學生的思維處于興奮狀態，易調動非智力因素參與教學。

例如，講解牛頓第三定律的作用力與反作用力同時產生并方向相反時，準備以下幾個器材：一輛用彈性發條提供運動能量的玩具小車，一張硬紙板，幾支圓柱形鉛筆，把硬紙板放在平行放置的鉛筆上，再把具有彈性勢能的小車放在硬紙板上，松手后就發現車向前運動的同時硬紙板快速向后飛出。追問學生：你看到了什么現象？這個現象說明了什么？

二、運用對比演示實驗創設物理情景，培養思維的發散性

通過創設直觀鮮明的問題情境，引發學生的認知沖突，動搖學生已有的認知結構的平衡狀態，產生疑惑，激發探索欲望、喚起學生思維的能動性，樂于發現問題、提出問題。如通過實驗或教學媒體展現物理現象創設問題情境;通過日常觀念和科學概念矛盾引出問題情境;由舊知識的拓展引出新問題情境等。通過反思性學習學生對已經構建的高中物理知識體系進行了修改、完善，不斷地實現了對所學知識的前后融通、活化與內化，達到“學會知識”的目的;通過反思性學習消除了由學生自身消極因素造成的物理創造思維障礙（如思維定勢、以偏蓋全、重結果忽過程、不敢超越常規、前概念的影響等），改進了思維習慣，優化了思維品質，提高了思維監控和調整能力，也提高了運用所學知識綜合分析、解決實際問題的能力，進一步實現了“學會學習”的目標。實踐中發現，教學中實驗不在于多，而在于實驗能否真的牽動學生的思維，即實驗能否讓學生直面錯誤概念，引發認知沖突。

在進行“自感”的教學中，自感現象不易觀察到，可采用“千人震”演示。先用四節干電池串聯，問學生：有沒有人敢用手直接同時接觸電源的兩極？

學生平時經常接觸電池，知道沒有危險，但聽老師這么一說，又有點猶豫，有幾個大膽的學生上臺來測試，結果沒有任何不舒服的感覺，高中學生明白36V是安全電壓，當然4節干電池奈何不了他們。這種情景的建立是后續教學的必要鋪墊下。

老師接著問：如右圖所示，把一個日光燈的整流器L與四節干電池、開光連接成如圖所示的電路，其中在開關兩側再接出兩條線a、b，如果讓哪位同學兩只手分別同時接觸a、b時，先合上開關，再打開開關，那又會有什么感覺呢？

有前面實驗的鋪墊，很多同學已經深信不疑4節干電池很安全，紛紛要求上講臺做測試。測試開始：讓測試學生雙手同時接觸a、b，合上開關，問學生：有沒有觸電的感覺？然后告訴全體學生如果我現在打開開關會有什么奇跡發生呢？學生依然泰然自若，老師說：現在讓大家見證奇跡的時刻到了，然后打開開關。瞬間被測試同學叫著跳了起來、并用力甩出電線a、b，下面所有同學被這突如其來的現象深深吸引，這種教學情景激發了學生強烈的求知欲，再進行自感知識的教學，就會水到渠成。然后再邀請七八個同學手拉手再一次共同體會自感的實驗，七八個同學的感受更進一步加深學生對自感現象的認同感。學生在這種情境中自然就會想了解為什么會有如此高的電壓？它是怎樣產生的？產生需要什么條件？

三、運用對比演示揭示物理的本質規律，培養思維的發散性

認知主義學習理論認為：人的認知是外部刺激和主體內部心理過程相互作用的結果。當外部刺激與認知主體已有認知結構產生矛盾沖突時就會產生強烈的反思性探究欲望。所以教師根據高考的要求與意圖給學生一定量的外部刺激，即創設反思情景，以強化學生的反思意識。反思性學習的整個過程是學生自主活動的過程。它以追求自身學習的合理性為動力，進行主動的、自覺的、積極的探究。學生既是演員，又是導演，自始至終都是真正的主人。它通過自我認識、自我分析、自我評價、獲得自我體驗。學生在建立物理概念過程中，往往要借助于感性材料，尤其能產生對比思維沖突的感性材料，容易激發學生思維的探究性，對比實驗能為學生創造一個獲得感性材料、認識物理規律的環境。主要操作流程是：讓學生先作出判斷，然后再用實驗驗證，當實驗的現象出乎學生的意料時，直覺的判斷與實驗事實之間的強烈對比，必然引發學生去積極思考。

抽象的物理知識學生能理解、難體會，往往讓學生有無痛搔癢的感覺，學生無法發現物理規律的本質，往往在了解物理規律上采用記憶的方法，讓物理規律呈現出片面化、模糊化特征，只有讓學生有親身感受才能有利于教學的開展。

在“慣性”知識教學中，學生難于理解任何物體具有保持原來運動狀態的性質，往往只是簡單的模仿解釋生活現象。

因此，通過不同物理條件的變化，讓學生去發現物理現象和規律，從而掌握物理現象的本質。教師設計情境讓學生體會物理感受，參與課堂教學，讓學生成為概念學習的主人，讓學生真正參與到概念的建構過程中來，才是提高效率的關鍵。大量做題無法讓學生體會到學習物理的快樂，更無法提高物理能力，速成的東西只能曇花一現。恰當地運用對比演示實驗，可以把知識技能的學習和發展學生的觀察能力、抽象思維能力、思維創造能力以及科學態度有機結合起來，可以逐步提高學生觀察問題、分析問題和解決問題的能力。充分開發對比演示實驗，會讓物理教學更具生動性、趣味性，使學生從畏學變為樂學。