宋靜 周楓

摘? ?要：物理實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵不僅在于培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力，更在于培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維。教師在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中應(yīng)遵循實(shí)驗(yàn)分析的邏輯框架，在常規(guī)實(shí)驗(yàn)和拓展性實(shí)驗(yàn)中，激活思維過程，強(qiáng)化學(xué)生的分析推理能力和科學(xué)論證能力，以提升學(xué)生的物理核心素養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：物理實(shí)驗(yàn);實(shí)驗(yàn)教學(xué);科學(xué)思維

中圖分類號(hào)：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? 文章編號(hào)：1003-6148（2019）10-0068-4

物理是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的自然學(xué)科，物理教學(xué)中的許多實(shí)驗(yàn)雖然是科學(xué)家所做實(shí)驗(yàn)的改造和簡(jiǎn)化，但仍然保留了豐富的科學(xué)思維和方法。物理實(shí)驗(yàn)作為物理教學(xué)的重要組成部分，其作用不僅在于培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力，更重要的是通過物理實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)和研究，在加深學(xué)生對(duì)物理概念、規(guī)律理解的同時(shí)，提升學(xué)生的科學(xué)思維和科學(xué)探究能力等物理核心素養(yǎng)[1]。

然而，從現(xiàn)有的文獻(xiàn)和實(shí)踐中都發(fā)現(xiàn)一個(gè)讓我們遺憾的事情：學(xué)生不僅實(shí)驗(yàn)動(dòng)手能力不強(qiáng)，科學(xué)思維發(fā)展更為薄弱。很重要的一個(gè)原因是實(shí)驗(yàn)教學(xué)普遍存在“試題化”的怪異現(xiàn)象，寧可讓學(xué)生練習(xí)大量的物理實(shí)驗(yàn)試題，挖空心思尋找可能的實(shí)驗(yàn)試題考點(diǎn)、命題趨勢(shì)，也不愿花時(shí)間培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維和能力[2]。物理教師應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，物理實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵不僅在于培養(yǎng)動(dòng)手能力，更在于培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維[3]。在物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師不應(yīng)只關(guān)注學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作，還應(yīng)自覺地挖掘物理實(shí)驗(yàn)中所蘊(yùn)藏著的科學(xué)思維和方法，并將其潛移默化地滲透給學(xué)生，從而在實(shí)驗(yàn)中提高學(xué)生的科學(xué)思維能力，通過科學(xué)思維連接物理實(shí)驗(yàn)與實(shí)驗(yàn)考查，以便學(xué)生能夠舉一反三地應(yīng)對(duì)各種問題情境。

下面我們嘗試從物理實(shí)驗(yàn)思維邏輯框架入手，探討如何在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中強(qiáng)化科學(xué)思維能力的培養(yǎng)。

1? ? 物理實(shí)驗(yàn)的基本思維邏輯框架

物理實(shí)驗(yàn)是人們根據(jù)研究目的，運(yùn)用科學(xué)的儀器設(shè)備，人為地控制、創(chuàng)造或純化某種自然過程，使之按預(yù)期的進(jìn)程發(fā)展，同時(shí)盡可能減少客觀狀態(tài)干擾的前提下進(jìn)行觀測(cè)，以探究物理規(guī)律的一種科學(xué)活動(dòng)[4]。因此，實(shí)驗(yàn)教學(xué)有非常明晰的思維框架（圖1）：干什么（實(shí)驗(yàn)?zāi)康模趺锤桑▽?shí)驗(yàn)方案）—結(jié)論是什么（實(shí)驗(yàn)結(jié)果）—如何改進(jìn)（減小干擾）。

學(xué)生在實(shí)驗(yàn)時(shí)，首先要明確的是“干什么”，即實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖鞘裁?。這是思維的起點(diǎn)，只有知道了實(shí)驗(yàn)的目的，才能知道接下來“怎么干”“為什么這么干”。

其次，學(xué)生要獨(dú)立思考“怎么干”。教師應(yīng)該給學(xué)生足夠的時(shí)間和空間，讓學(xué)生有機(jī)會(huì)借助所學(xué)的物理概念和規(guī)律，尋找可能的解決方案。例如，要測(cè)量未知阻值的電阻，可以依據(jù)歐姆定律，通過測(cè)量電阻兩端的電壓和經(jīng)過電阻的電流來間接測(cè)量，也可以采用歐姆表直接測(cè)量。

第三，教師應(yīng)有意識(shí)地設(shè)置障礙或改變實(shí)驗(yàn)條件，引導(dǎo)學(xué)生嘗試尋找突破障礙、解決問題的途徑和方法，以達(dá)到強(qiáng)化思維能力的目的。

在實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)過程中，教師要樹立“只有更好，沒有最好”的觀念，不對(duì)學(xué)生“怎么干”的方案設(shè)限。我們知道，實(shí)現(xiàn)同一個(gè)實(shí)驗(yàn)?zāi)康牡姆桨缚赡苡卸喾N，同一個(gè)物理量的測(cè)量方法也是靈活多變的，而且隨著技術(shù)的發(fā)展，實(shí)驗(yàn)手段和方法也在不斷更新。教師要主動(dòng)引導(dǎo)學(xué)生盡可能地改變測(cè)量手段和方法，幫助學(xué)生拓展實(shí)驗(yàn)方案、預(yù)測(cè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果和可能存在的問題，在實(shí)驗(yàn)整體邏輯框架的基礎(chǔ)上，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維能力。

例如，我們?cè)跍y(cè)量物體運(yùn)動(dòng)的速度時(shí)，通常采用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)量位移和時(shí)間，進(jìn)而間接測(cè)量速度。教師可以拓展延伸：

交警是通過什么方式測(cè)量車速的？

你還能想到什么方法來測(cè)量速度？

教師可以借助位移傳感器，模擬交警激光測(cè)速的過程：通過測(cè)量一段時(shí)間內(nèi)汽車位置變化及時(shí)間來計(jì)算車速;還可以根據(jù)公路上汽車輪胎的剎車痕跡計(jì)算剎車時(shí)的速度大小等。

這些實(shí)驗(yàn)方案沒有“最好”，只有在特定環(huán)境下的“更好”，教師可以通過對(duì)不同實(shí)驗(yàn)方案的討論，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維能力。

下面以初中物理實(shí)驗(yàn)“測(cè)量未知電阻的阻值”為例，探討在實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)踐中如何強(qiáng)化學(xué)生邏輯思維能力的培養(yǎng)。

2? ? 在實(shí)驗(yàn)中強(qiáng)化科學(xué)思維發(fā)展的策略

2.1? ? 在常規(guī)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中激活科學(xué)思維

進(jìn)行思維訓(xùn)練的最有利的時(shí)機(jī)是教學(xué)活動(dòng)。在學(xué)生明確了實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊院?，教師?yīng)給予學(xué)生充分的思考空間，通過多問幾個(gè)“為什么”，引導(dǎo)學(xué)生明晰思維過程，提升學(xué)生的思維水平。

對(duì)于“測(cè)量未知電阻的阻值”實(shí)驗(yàn)，教師首先要讓學(xué)生明確實(shí)驗(yàn)的目的是測(cè)定值電阻的阻值。學(xué)生可根據(jù)教師提供的器材，根據(jù)歐姆定律R=，嘗試通過測(cè)量電阻兩端的電壓和電流來測(cè)量未知電阻（圖2）。

接下來，教師不急著告知學(xué)生實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)，在學(xué)生選擇器材時(shí)追問學(xué)生：

電源要多大？為什么？

電壓表和電流表量程選擇多大合適？為什么？

如何改變不同電壓進(jìn)行多次測(cè)量？

學(xué)生通過討論和思考，明確實(shí)驗(yàn)中如何選擇電源、如何調(diào)節(jié)電壓、如何提高測(cè)量精度、如何保護(hù)儀表與儀器等。

教師要明確：學(xué)生實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ陌l(fā)展不是教師“教”出來的，而是學(xué)生自己在思考中發(fā)展的，是科學(xué)思維發(fā)展的結(jié)果。科學(xué)思維在學(xué)生實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Πl(fā)展中起著重要的橋梁和紐帶作用，物理實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ呐囵B(yǎng)離不開學(xué)生科學(xué)思維的發(fā)展。

2.2? ? 設(shè)置實(shí)驗(yàn)障礙強(qiáng)化科學(xué)思維

教師在常規(guī)的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中激活學(xué)生的科學(xué)思維，不僅可以幫助學(xué)生更好地發(fā)展實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?，還可以為進(jìn)一步強(qiáng)化科學(xué)思維奠定基礎(chǔ)。

例如，在初中“測(cè)量未知電阻的阻值”實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，教師可以設(shè)置“障礙”：

如果只有電流表，我們還可以完成測(cè)量任務(wù)嗎？