指向思維發展的初中物理實驗教學探討

［摘 要］文章聚焦初中物理實驗教學，探討如何有效促進學生物理思維的發展。通過采用指向性明確的實驗教學策略，著重培養學生的觀察思維、邏輯思維、創新思維和批判性思維。教師應充分發揮引導作用，靈活運用教學方法，結合具體的教學情境，逐步引導學生構建系統、全面的物理思維體系。

［關鍵詞］思維發展；初中物理；實驗教學

［中圖分類號］" " G633.7" " " " " " " " ［文獻標識碼］" " A" " " " " " " " ［文章編號］" " 1674-6058（2024）35-0056-03

在新時代背景下，培養學生的核心素養已成為我國教育改革的重要目標。作為基礎教育的重要組成部分，初中物理教育的任務不僅在于傳授學生物理知識，更在于培養學生的物理思維。實驗教學作為物理學科的重要教學方法之一，具有獨特優勢：它能讓學生直觀觀察物理現象，有效激發學生學習興趣，并培養學生的觀察思維、邏輯思維、創新思維、批判性思維，為全面提升學生的物理核心素養奠定堅實的基礎。因此，以思維為導向開展初中物理實驗教學，對于強化實驗教學在初中物理教育中的作用，實現教育改革目標具有重要意義。

一、培養觀察思維：展示現象，引導觀察

（一）突出實驗現象展示

觀察思維是物理學習中最基本也是最重要的一種思維方式。在初中物理實驗教學中，突出實驗現象的展示對于激發學生的學習興趣、培養學生的觀察思維具有重要的意義。在設計實驗時，教師應通過不同的方式展示實驗現象，以增強實驗的吸引力和啟發性，從而有效培養學生的觀察思維。

其一，選擇直觀且令人印象深刻的實驗現象。在實驗設計中，教師應選擇直觀且令人印象深刻的物理現象，讓學生能夠從現象中感受到物理學的魅力。例如，在講解光的折射時，教師可以設計一個簡單的實驗：用玻璃棱鏡將光線折射，產生七彩光譜。這個實驗能直觀地展示光的折射現象，激發學生對物理學習的興趣，培養他們的觀察思維。

其二，創設情境，聯系生活。在設計實驗時，教師應將實驗情境與學生的生活相結合，讓學生體會到物理現象與日常生活的緊密聯系。例如，在講授杠桿原理時，教師可設計一個簡單的杠桿天平實驗，讓學生通過調整物體的位置來觀察杠桿平衡的變化。這樣的實驗，不僅有助于學生更好地理解杠桿原理，還能培養他們從生活中發現物理規律的能力。

其三，注重實驗的可觀察性，引導思考。實驗過程中的觀察與思考對于培養學生的觀察思維至關重要。在設計實驗時，教師應確保實驗具有良好的操作性，讓學生能夠親自動手操作，同時還應確保實驗具有可觀察性，以使學生在操作過程中能夠清晰地觀察到各種實驗現象。例如，在研究熱脹冷縮原理時，教師引導學生使用實驗室測量儀器記錄金屬棒在不同溫度下的長度變化，從而引導學生發現問題和規律，并培養他們的觀察思維。

（二）引導細致觀察與記錄數據

從認知心理學角度來看，觀察是認知的基礎。學生通過觀察實驗現象，收集信息，從而初步認知物理現象。細致觀察與準確記錄數據是學生從實驗現象中提煉出物理規律的關鍵環節。從建構主義教育理論的角度來看，學生主動觀察、記錄和分析實驗數據，能夠自主構建知識體系，深化對物理現象的理解。

首先，需明確觀察目標。在實驗開始前，教師應明確告訴學生本次實驗的觀察目標，以使學生在實驗過程中做到有的放矢，準確把握觀察的關鍵要點。例如，在研究摩擦力與物體質量、接觸面積之間關系的實驗中，教師應讓學生明確觀察在不同質量和接觸面積條件下摩擦力的變化情況。

其次，要培養細致觀察和精確記錄的習慣。教師應教育學生在觀察時細心捕捉每一個細微變化，并養成精確記錄實驗數據的良好習慣。實驗過程中，教師應示范測量工具的正確使用方法及數據記錄方法，引導學生逐步掌握科學的觀察方法和記錄技巧。

最后，要重視數據分析與討論。實驗數據的分析與討論是培養學生觀察思維的關鍵環節。實驗結束后，教師應引導學生分析實驗數據，如計算平均值、繪制圖表等，以揭示數據中隱藏的規律。同時，鼓勵學生相互討論，對比數據差異，探究可能的原因，這將進一步鍛煉學生的觀察思維。

二、發展邏輯思維：問題導向，引導深入分析與思考

（一）設計問題導向的實驗活動

認知沖突理論認為，學生在面對問題和難點時所產生的認知沖突，能激發他們深入思考，進而形成更為嚴密的邏輯思維。在設計問題導向的實驗活動時，教師應精選具有挑戰性和現實意義的問題，引導學生自主探究并解決。這樣的活動不僅能激發學生的好奇心，使他們更加投入地參與實驗，還能在引導學生自主設計實驗方案、收集和分析數據的過程中，通過適時提供支持和指導，幫助他們突破難點，從而發展邏輯思維。

例如，在“如何減少摩擦力對物體運動的影響”實驗中，教師首先向學生拋出問題，并鼓勵他們分組討論。學生可能會提出多種解決方案，如涂抹潤滑劑、更換物體表面材料、改變物體運動方式等。隨后，學生根據各自的方案設計實驗、開展實驗并收集數據。實驗過程中，教師可給學生提供摩擦力原理及影響因素的相關知識支持。最后，學生需整理實驗結果，并與其他小組交流討論。這種以問題為導向的實驗活動，可使學生在解決問題的過程中鍛煉推理能力和解決問題的能力，從而有效促進其邏輯思維的發展。

（二）引導深入分析與思考

在初中物理實驗教學中，教師應引導學生深入分析與思考，培養學生的邏輯思維。例如，在研究電路中電阻對電流的影響的實驗中，教師可以設計問題：“電阻的大小對電流有何影響？電阻與電流、電壓之間又存在怎樣的關系？”這樣的問題能夠引導學生深入分析與思考電阻、電流與電壓之間的關系。

教師可引導學生對不同實驗條件下的現象和數據進行對比分析，以發現其中的規律。例如，在研究物體在斜面上的滑動情況的實驗中，教師可讓學生觀察不同斜面角度下物體的滑動情況，通過對比分析，引導學生發現斜面角度與物體滑動的速度和加速度之間的關系。教師還可以讓學生自主設計實驗方案，提出獨特問題，并嘗試尋找解決方案。例如，在研究浮力的實驗中，教師可讓學生設計一個“浮力能夠支撐多大重量”的實驗，從而鼓勵學生進行深入思考和探究。通過以上教學引導，不僅可以幫助學生形成系統的物理知識結構，而且能夠培養學生的邏輯思維。

三、激發創新思維：提出問題，開啟自主探究與創新

（一）鼓勵提出獨特的問題和假設

在初中物理實驗教學中，鼓勵學生主動提出問題和假設，不僅能激活學生的好奇心，培養學生的創新精神，還能引導學生深入開展探究實驗，進而促進其創新思維的發展。例如，在實驗中學生觀察到電阻絲的亮度隨著電流的增大而增強，當電流達到某值時電阻絲短暫閃光。此時，教師可引導學生提出問題：產生閃光的原因是什么？電阻絲為什么會有短時間的亮度增強？引導學生思考，從而揭示問題的本質：電阻產生的熱量和溫度之間存在一定的關系;當溫度達到一定值時可能導致物質的某種性質發生變化從而產生閃光。相較于直接解釋“電阻閃光是因為超高溫導致電阻絲材料發生變化”，這樣的問題和假設更能激發學生的創新思維。

實驗中，鼓勵學生提出不同的假設，能激發學生討論并催生創新思路。例如，有學生可能關注電阻絲和導線的接觸，提出電路存在短暫中斷的假設;也有學生留意電流表讀數的變化，提出電流在短時間內發生較大變化的假設。這些不同的假設，為進一步的探究實驗奠定了堅實的基礎。

（二）提供自主探究和創新的機會

鼓勵學生提出問題和假設后，接下來應提供機會讓學生自主探究和創新。學生可根據自己提出的問題和假設，設計實驗方案進行驗證。例如，前面提到的電阻絲閃光實驗，學生可以設計一系列不同電流強度的實驗來查明閃光的電流臨界值，并探究其他可能影響閃光的因素，如電阻絲的材料和長度。教師應在安全范圍內給予學生充分自由，讓他們去設計、討論、實施實驗方案。

總之，實現自主探究和創新的教學，是促進學生從被動接受知識轉為主動獲取知識、從機械學習轉為主動學習的重要途徑。給予學生自主探究和創新的機會，讓他們在實踐中學習、討論和思考，是培養學生高階思維的有效方法。同時，還能讓學生體會到學習物理的樂趣，培養他們的科學精神。

四、培養批判性思維：分析結果，學會自我評價與反思

（一）鼓勵分析實驗數據與結論

培養批判性思維是初中物理教學的重要目標。為實現這一目標，教師應鼓勵學生深入分析實驗數據與結論，以此培養他們獨立思考和客觀評價的習慣。

在初中物理實驗教學中，教師應注重數據的多樣性和有效性，設計富有挑戰性和創新性的實驗任務，引導學生從多角度、多層次對數據進行分析。同時，教師應引導學生運用物理定律和公式來驗證實驗數據，實驗結束后則要求學生將實驗數據與理論預測進行對比，以檢驗實驗結論的正確性。通過這樣的實踐，學生將逐步形成批判性思維。

以測量物體密度為例，教師可以設計一個實驗活動，讓學生通過測量不同物體的質量和體積來自主計算其密度。在實驗過程中，教師應引導學生仔細觀察和記錄實驗現象，確保數據的準確收集和有效整理。實驗結束后，教師應引導學生對數據進行深入分析，并運用密度公式[ρ=m/V]來驗證實驗結論的正確性。

在這個實驗中，學生需將實驗數據與理論知識相結合，探究密度與物體質量、體積之間的關系，進而加深對密度概念的理解。教師應引導學生識別可能影響實驗結果的因素，如測量誤差等，并啟發學生思考如何減少實驗誤差，提高實驗結論的準確性。通過這樣的實踐，學生將逐步形成批判性思維，增強實驗數據分析能力。

（二）引導進行自我評價與反思

自我評價與反思是培養學生元認知能力的重要途徑，也是學生認識和調控自我認知的過程。自我評價能讓學生認識到自己的優勢與不足，促使他們主動調整學習策略；而反思則能促使學生重新審視實驗過程，挖掘潛在問題，并從中吸取經驗教訓。為此，教師應明確實驗目的和要求，提供具體的評價標準；鼓勵課堂討論和小組合作，讓學生分享彼此的實踐經驗和反思成果。同時，及時給予學生反饋，幫助他們有針對性地調整學習策略。

以自制簡易密度計為例。在實驗教學中，教師首先明確實驗任務：要求學生仿照實驗室常用的密度計，利用吸管、木棒、鐵絲、石蠟等器材，以及密度已知的水、酒精等液體，自制一個簡易密度計。學生需基于相同的實驗原理（即豎直漂浮的條件），設計出不同規格（如不同的外觀、量程、分度值）的密度計。在制作過程中，教師應提供具體的評價標準，包括實驗操作的規范性、數據處理的準確性、成品制作的精美程度和測量結果的準確性等。制作完成后，教師應組織學生進行討論，鼓勵他們分享制作心得、遇到的困惑及解決方案。同時，教師應及時給予學生針對性的指導，幫助他們發現問題并提出改進措施。

在實驗中，學生可以通過自我評價來深入了解自己的表現，進而發現需要改進的地方；而通過反思，他們則能夠重新審視實驗過程，挖掘潛在問題。這樣，學生將在實驗中不斷成長，逐漸形成批判性思維。

通過對初中物理實驗教學的深入探討，我們深刻認識到，在初中物理實驗教學中，教師肩負著培養學生觀察思維、邏輯思維、創新思維及批判性思維的重任。物理教育不僅為學生的學業成長奠基，更是塑造他們精神品質和價值觀的重要途徑。因此，教師應充分利用實驗教學這一寶貴資源，引導學生進行實驗操作，讓學生親身體驗到物理知識的魅力，感受到物理規律的奇妙，從而對物理的產生喜愛之情。培養他們敢于探索、追求真理的精神以及高階思維。

［" "參" "考" "文" "獻" "］

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（責任編輯" " 黃春香）