高中物理實驗對于突破思維障礙的作用研究

曹鏃

摘? ?要：應用了案例和實驗法等，系統就高中物理實驗對突破思維障礙的作用進行了探討分析，并就物理實驗的具體教學策略進行了研究;實驗可以活躍學生思維;增強學生動手能力;還幫助學生了解知識與理論形成過程，構建知識體系;而學校也應改善教學水平，創造更好的實驗條件，并要求教師積極創新實驗方法，進行情境與互動教學等。

關鍵詞：高中物理;實驗;教學

1? 物理實驗概述

物理實驗是根據相關科學定律，借助于一定的實驗器材道具，對物理現象和規律進行探究的過程。高中物理是素質教育的核心科目之一，物理學也是人類進步鑰匙，它既有實驗又有理論，而能夠推動物理不斷進步發展的正是其中的物理實驗。對于很多高中生而言，若只通過理論學習，難以深入地了解科學真相，要想達到這樣的目的，還必須借助于實驗才能了解事物的本質。就目前的高中物理教學而言，不少學生的思維還停留在簡單的理論、公式、原理層面，雖能簡單的讓學生掌握基礎知識，但是對于越來越復雜的科學奧秘，學生在思維上便難以突破，自身更缺少獨立思考的習慣[ 1 ]。

2? 實驗在物理學習思維突破中的作用

2.1? 有助于培養學習物理學的思維活躍性

思維活躍度越高，學習知識時便越專注，反之越不愛動腦思維越停頓。高中物理是一門相對復雜的學科，對學生的思維邏輯和思考方式有著較高的要求。在日常的學習過程中，不少學生會因為思維的局限性而無法深入理解知識本身，在解題的過程中也會出現思維不清晰的現象，長久如此則會極大的影響學生的物理成績和學習物理的興趣[ 2 ]。而物理實驗是突破思維障礙必經之路。實驗不同于理論，實驗集合了文字、工具、畫面、過程等不同元素，是人們探索事物的始末和本質的途徑，借助于這樣的途徑，學生的興趣和愛好自然會得以提升。教師通過實驗的引導，讓學生可以理解到文本知識理論背后的真相，學生也會更加熱情積極的參與到其中，且在親手操作實驗中到自己從問題到結果的成功樂趣，均可增強學生學習物理的專注性，拓展學生的思維空間。

2.2? 有助于培養學生動手與思維創新能力

高中物理實驗，不同于單純的傳統灌輸式教學，其可通過實驗過程和數據，讓學生實地的觀察現象，分析數據，甚至親自讓學生動作操作工具，體會與了解物理理論背后的真理以及過程，這樣學生的思維空間會發生很大的改變，從原來盯著文本材料思考到親自觀察數據和結果來思考，這對于學生后期記憶知識和解題都是具有極大好處的。此外，學生在教師的教導下，通過真實的器材以及具體的實驗方法，可將對理論知識的感性認知升華到理性認識，在整個過程中，學生的思維能力事實上是不斷提升的，發散性思維能力也在不斷增強的，久而久之學生便可以以更微觀的角度去認識更多物理知識了，也能將這些同自己的課堂學習和生活現象結合起來思考，做到學以致用。當然，物理實驗對于學生思維的突破不僅僅體現在思維發散上，其最終是要落地到提升學生的動手能力和創新能力方面，通過物理實驗教學，可以增強學生的思維落地性和動手能力，讓學生通過物理實驗不斷提高自主學習意識，從而達到更好的學習效果。

2.3? 幫助學習構建知識形成的思維過程

物理的學習是一個循序漸進、由簡到繁的過程，知識結構的構建也是一個思維形成的過程。物理作為一門對學生思考能力、思維連貫性要求高的學科，要想讓學生突破思維障礙，必須讓學生的思維從表層深入到里層。由于在實際教學過程中，缺乏很多對真相的追求，這讓學生的思維無法真正跟上，僅僅只是讓學生知道了表像卻不了解真正的目的和在生活中的價值。顯然，若是高中物理教師無法幫助學生構建完整的知識結構，學生就只能掌握表面的東西而無法形成完整的物理思維體系，在學習更為深層次理論或者解題的過程中便會由于思路不清而形成思維障礙，長此以往就容易形成惡性循環。例如，電源電動勢和內阻的測量原理，如果只是通過理論教學，顯然學生的思維不會形成良好的過程，但通過物理實驗，則可幫助學生突破思維障礙。案例如下：

（1）實驗目的

電源電動勢和內阻的測量原理及實驗數據的處理方法。

（2）實驗器材

電流表1只，電壓表1只，滑動變阻器1個，開關1個，導線若干，干電池1節

（3）整體設計思路（見圖1）

（4）教學過程設計

Ⅰ.伏安法測電源的電動勢和內阻的基本原理：原理如圖2所示。

（1）由U=E-Ir可知，測出幾組U、I值，作出如圖3所示的U—I圖像，圖線在U軸上的截距為E。圖線的斜率的絕對值為電阻r=。

用伏安法測電池的電動勢和內阻的兩種變形方法

①用電阻箱、電流表測定——實驗電路如圖4所示。

改變電阻箱的阻值，記錄R與I，應用E=I1（R1+r）E=I2（R2+r），求出E、r。為了準確，可多測幾組數據，求E與r各自的平均值。

②用電阻箱、電壓表測定——實驗電路如圖5所示。

改變電阻箱的阻值，記錄R與U，應用E=U1+rE=U2+r，求出E、r。多測幾組數據分別求出幾組E、r的值，再利用平均法求出E、r，即為測量值。

Ⅱ.用伏安法測電池的電動勢和內阻的誤差分析。

若采用圖6（a）或（b）電路，根據閉合電路歐姆定律，由兩次測量列方程為：

E測=U1+I1r測? ? ? ?E測=U2+I2r測

解得：E測=? ? r測=

若考慮電流表和電壓表的內阻，對圖6（a）電路應用閉合電路歐姆定律有：

E=U1+（I1+）r? ? ? ? E=U2+（I2+）r式中E、r為電源電動勢和內阻的真實值。

解得：E=>E測? ?r=>r測

對圖6（b）電路應用閉合電路歐姆定律有：

E=U1+I1r+I1RA? ? ? ?E=U2+I2r+I2RA

解得：E==E測? ? ? ?r=-RA

以上可知，在物理學習過程中很多學生存在一種問題，即能了解結論本身但不了解其形成的過程，思維層面停留于表面結果，無法深入到過程細節。物理實驗則可讓學生的思維從開始到結尾均有良好的循環。

2.4? 有助于強化教師對課堂例題教學的指導

一是幫助加強高中物理解題思維教學研究。教師要進一步的加強相關方面的研究，在教研活動中不斷充實和提升自己的水平與能力。對于有的教師而言，在教學過程中缺乏對相關解題教學的深入思考，所以難免在日常課堂教學中存在一些不足，這就要求教師要提升自己的專業水平，從專業的角度去學習和掌握課堂思維教學的方法和規律，以此認識到該教學模式的重要性和意義。

二是有利于教學中貼近學生的生活實際。在解題指導的過程中提升學生解決實際問題的能力。高中物理解題思維品質的培養必須著眼于生活實際，引導學生學會應用高中物理知識去解釋實際生活中的各種高中物理現像。此外，為了讓其更加貼近生活，教師應該采取信息化教學手段，使“互聯網+”能夠充分發揮在教學中的作用，讓高中生更直觀、形象、生動的理解解題邏輯與生活案例之間的聯系，而這對于理解能力較差的高中生來說，可以起到很大的幫助。

3? 發揮物理實驗在突破思維障礙中的作用的策略

3.1? 改善實驗基礎條件

在素質教育的要求下，高中物理教學必須采取理論教學與實驗教學同步進行的方式，為此需要樹立全新的物理實驗觀念，推動學校、教師和學生構建良好的實驗基礎條件。一方面，學校要重視物理實驗的作用，改變傳統的教學理念，全面加大對物理實驗教學的經費投入，對實驗資源進行更新優化，以確保資源的充足和可用;同時，物理教師也需要不斷的更新自己的知識，學習更多新的物理知識和物理實驗教學手段，增強自己帶學生做實驗的綜合素養;而學生自身也要主動在學習高中物理教材理論的同時，主動積極地參與到實驗活動中去，確保自身的知識學習和技能學習最大化。

3.2? 改進實驗教學過程引導學生思維發散

學生的思維發散能力關系到學生學習知識的速度和效率。教師在進行物理實驗教學時，不應只對照教材要求進行實驗，而是要敢于對實驗儀器和方法進行優化調整與 創新。由于在高中物理中，不少知識理論是直接以結論形式面向師生展示出來，在思維層面學生并不是都知識其推導過程，在這種條件下教師可以結合實際情況改善實驗演示過程，并由多名學生共同完成整個實驗操作。例如驗證胡克定律實驗：

（1）物理知識：胡克定律;

（2）教學要求：學生掌握該定律基本理論和要求;熟悉其形成過程;

（3）原有實驗：從傳統意義上，將彈簧豎直使其自然伸長，而后采取措施再加鉤碼進行實驗，驗證實驗過程;

（4）實驗不足：學生對彈簧重力因素缺乏考慮，在思維方面會形成固化，認為其只是增加的力與形變量關系。

（5）實驗改進：彈簧更改為水平放置用定滑輪改變力的方向。例如，可考慮在利用單擺研究機械能守恒時，若實驗中不好直接的判斷小球是否能回到原高度，則可考慮以水平固定好一個長直尺，再將小球拉升到直尺放下，看小球能否在到達直尺。

（6）實驗效果：改進優化實驗方法，可以讓學生的思維更加多元發散和創新，在思維層面通過多種途徑去探究物理真相，讓學生把實驗和知識有效融合起來。

3.3? 融入情境實驗教學助推學生突破思維障礙

情境教學在許多學科教學中均可以發揮出作用，在高中物理教學中同樣如此。情境教學可以很好的啟迪思維，幫助學習突破思維。在物理實驗中，融入情境教學則能讓學生感受到實驗與生活的近距離，幫助學習認識物理的實際意義與用途，進而提高物理實驗教學的實效性。從方法層面而言，教師應該在物理實驗教學中按照章節課程要求設置合理的情境畫面，讓物理實驗變成有故事、有目標、有分工、有人物角色、有道具和有相互配合的過程畫面，以激發學生的好奇心和學習物理的熱情。當然，需要注意的是，在將情境教學融合物理實驗教學中時，首先需要注重對課前問題的設置，一個好的問題可以很好的誘導學生去發揮自己的想象空間思考，如此方能有效的幫助高中學生突破思維障礙。

3.4? 增加互動實驗操作幫助學生構建思維體系

搭建思維體系是十分重要的，從理論上講，在物理課堂教學中加入實驗這一步驟，其重要意義便在于幫助學生理清思維障礙，讓學生從傳統思維轉為創新思維，進而不斷突破自身的思維障礙。在實驗過程中，教師可以加強實驗引導，但不能僅僅自身進行實驗示范性教學，而是要求學生可以逐一的分工和配合，最好做到人人可參與人人可操作的地步，簡單來說就是在實驗課上要做到合理安排，確保學生親自動手實驗，打破他們的思維障礙讓他們注意力得到集中，借助于這樣的行為其好處在于能讓學生用自己的雙手去驗證其學習的物理理論知識，深刻探究物理結論的形成過程。在完成步驟后，大家亦可互動的參與和討論，久而久之學生會對該理論和該實驗留下深刻的印象以及記憶。而在實驗內容方面，教師盡量以選擇教材中的材料為主，這樣可讓學生對基礎知識有更為扎實的掌握，有了基礎知識作為支撐，學生自然會對物理知識的了解更加深刻、透徹，逐步的養成物理思維，從而在解題中能夠思路清晰。

4? 結束語

（1）總體來看，高中物理實驗對于突破學生的思維障礙可以起到非常大的幫助和作用，可以幫助學生增強思維的活躍性、發散創新思維以及增強自身的動手能力等。

（2）物理實驗教學對高中物理教學有極大的的幫助，高中物理實驗對學生突破思維障礙的重要性不言而喻。要進一步認識到實驗教學對于物理教學的意義，采取更為優化的手段，改善實驗基礎條件。

在優化實驗過程，要創新實驗方法，引導學生動手操作，進而不斷地提升學生的思維能力，構建比較完善的知識結構和物理思維體系。教師和學校也應該在日常教學中不斷做到實驗與理論相結合，加強學生動手能力和自主學習意識的提升。

參考文獻：

[1] 張朝良.物理教學中突破學生思維障礙的途徑分析[J].文理導航（中旬），2018，23（1）：43.

[2] 李永勝.高中物理解題思維障礙及相應對策[J].新課程（下） ，2017，38（5）：120.

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