摘 要：物理實驗是培養(yǎng)物理思維的重要途徑。在教學過程中，學生親手做一下實驗比被動聽有更好的效果。在實際問題轉化為實驗操作的過程中，學生發(fā)現(xiàn)問題，進而反向借助實驗來思考問題，能更加深入有效地培養(yǎng)學生的物理思維能力。

關鍵詞：物理思維;物理實驗;天平

一、 引言

物理學是研究物質運動一般規(guī)律和基本結構的一門學科，實驗是物理學理論的基礎。觀察和實驗在物理思維各發(fā)展階段一直是作為思維的基礎，實驗教學中教師通過調(diào)動學生的觀察、概括、抽象、分析、歸納、綜合等基本思維手段和認識方法來進行物理思維訓練。所以，教學中要在實驗與物理思維之間建立有效的聯(lián)系，促進學生物理思維能力的發(fā)展。

二、 物理思維的概述及其重要性認識

（一）物理思維的內(nèi)涵

所謂物理思維，就是具有意識的人腦對客觀物理事物（包括物理對象，物理過程，物理現(xiàn)象，物理事實等）的本質屬性，內(nèi)部規(guī)律性及物理事實間的聯(lián)系和相互關系的間接的、概括的和能動的反應。抽象的思維要有實體的支撐，而我們物理學的實體就包含了重要的實驗部分，用物理實驗發(fā)展學生物理思維是必需的過程。物理思維包含了形象、抽象、分析、綜合、逆向等思維。

（二）初中生物理思維特點

初中生還處在皮亞杰思維發(fā)展階段中的具體運算到形式運算的過渡，思維還未完成成熟，就像小學生剛開始用手指或火柴計算加減。他們對物理的形象思維、抽象思維、分析綜合的思維還比較弱，剛接觸物理這門新學科，還沒完全養(yǎng)成從實驗中思考物理問題的能力和習慣。

（三）物理思維培養(yǎng)的重要性認識

物理思維是物理核心素養(yǎng)中重要的一部分，也是學生從生活走向物理，從物理走向社會的橋梁。物理思維能力的培養(yǎng)有利于學生在復雜的情景中發(fā)現(xiàn)問題，解決問題，有利于深度理解物理知識，有利于提高學生的自主學習的能力，有利于增加學生對物理的興趣，同時也能鍛煉學生動手實驗操作的能力，在課堂中做到手腦并用，避免了滿堂灌的現(xiàn)象。以實驗的過程來培養(yǎng)學生思維的方式更符合學生思維的發(fā)展規(guī)律，也符合物理學的理論的發(fā)展規(guī)律。

三、 例談天平實驗教學中物理思維的培養(yǎng)

以下，筆者就根據(jù)自己在教天平的使用過程中遇到的三個問題為例具體展開，談對初中學生物理思維能力的培養(yǎng)一些實踐思考。

（一）天平“左碼右物”將如何影響測量結果？

在測量過程中，如果物體在右邊，砝碼在左邊，測量值比真實值是偏大偏??？這是學生常能碰到較難的一個問題。在正常教學過程中，我們一般會直接給出“左物右碼”的規(guī)則，即向右移動游碼相當于給右盤添加小的砝碼，因此，最終天平平衡時，物體的質量為=砝碼的質量+游碼對應的示數(shù)。如果反過來操作，“左碼右物體”會怎么樣呢？絕大多數(shù)的學生第一次在遇到這種逆向思維的問題時，就會有點不知所措，不知道怎么分析。

所以，筆者在教學的過程中就會順勢引導學生動手操作，例如，先以稱量某個具體的物體為例，如圖1左邊的iPhonexr的質量為例，按照“左物右碼”操作方式讀出真實值為163g，然后再按照“左碼右物”方式動手用天平操作后讀出示數(shù)，在此過程中，學生直接調(diào)換后發(fā)現(xiàn)的第一個現(xiàn)象是天平不在平衡，且會向右邊下傾，其實學生心中似乎已經(jīng)有了答案，但我們繼續(xù)調(diào)節(jié)游碼以及砝碼達到重新平衡，如圖1右邊的學生讀數(shù)為177g，要比這個物體實際質量確實要偏大。

為什么會這樣呢？我們就可以結合展現(xiàn)在學生面前的“錯誤的平衡”，提供載體，進一步引導學生分析一般的情況：物體和砝碼放反，平衡時，左邊托盤的重量與右邊托盤的重量的關系即變成：物體的質量+游碼對應的示數(shù)=砝碼的質量，這樣得出的結果應該是：物體質量=砝碼質量-游碼對應示數(shù)，真實值比較小，但我們是按“砝碼質量+游碼對應示數(shù)”規(guī)則讀數(shù)相對就偏大。

所以，在利用實驗解決該問題的過程中，即培養(yǎng)了學生的觀察和動手能力，也培養(yǎng)了學生的逆向思維和抽象思維能力。

（二）天平游碼不調(diào)零就直接稱量將如何影響測量結果？

初中生的思維還較為簡單，還不是很熟練，較難獨立分析，對知識缺乏深度的理解。倘若，我們僅僅就是在紙上談兵，靠講來分析，是很難有效培養(yǎng)學生的物理思維能力。所以，筆者在教學過程中讓學生先按不調(diào)零的條件操作，同樣，以iPhonexr質量為例，實際質量上面已經(jīng)給出163g。

假設，在游碼為0.5g的時候調(diào)節(jié)平衡螺母，如圖2左邊，平衡后，再測量出的質量為163.5g，如圖2右邊，比真實值163.5g大出0.5g，學生就會思考怎么正好調(diào)到0.5g就增加了偏大0.5g，接著我們可以進一步引導學生分析思考，我們在繼續(xù)把游碼調(diào)到1g的時候調(diào)平衡，結果測量出質量為164g，與正常值差為1g。學生一下子就會頓悟，我們在游碼沒有歸零的時候開始調(diào)平衡，其實質就等價于游碼歸零后在右盤中增加了一點砝碼，最終讀數(shù)偏大的就是那些砝碼的質量。所以學生最終不僅僅是得到了答案，測量值大于物體真實值，而且也深度地理解為什么我們要在沒稱量之前要調(diào)平衡的問題。在解決該問題的過程中，我們就不知不覺地利用了實驗，調(diào)動了學生思考的興趣，步步引導，培養(yǎng)了學生的分析、綜合的思維能力。

（三）天平的生銹或破損將如何影響測量結果？

當然，還有一些關于天平測量過程中砝碼破損或者生銹而造成的讀數(shù)誤差問題。同樣，在課堂上，可先讓學生按照條件，如生銹可以用一個5g的口香糖粘在砝碼上代表，然后用該“砝碼”操作之后，肯定會向右偏，學生必然會拿走一個右邊的5g砝碼后才會重新平衡，測量值要比真實值要偏小。最后，教師可以引導分析，砝碼生銹等價于偏重，但是為我們讀數(shù)時卻是用砝碼上的“10g”。所測的物體的實際質量就會偏多一點。反之，砝碼如果破損，學生就可以反推過來，測量值就比真實值偏大，學生在實驗的過程中，不僅得到了答案，而且借助了實驗的操作，鍛煉了自己的形象思維和逆向思維。

四、 總結和啟發(fā)

筆者在教學的過程中，也會遇到很多的類似的問題，比如電學中兩個電壓表串聯(lián)后的示數(shù)或者一個電壓表和一個電流表串聯(lián)后示數(shù)，如圖3所示，熱學中凸透鏡成像過程中，蠟燭燃燒變短后，像的位置是上移還是下移問題等等。這些難題都不太好直接分析，單獨直接講，學生難以理解，也不利于培養(yǎng)學生的物理思維能力。教學中的建議是可以創(chuàng)設一定的實驗條件，先讓學生親手做，做出結果，在實驗結果中激發(fā)學生的思考興趣，在借助實驗結果進行輔助分析，從而最終解決實際問題，培養(yǎng)學生的物理思維能力。

參考文獻：

[1]葉慶.落實物理實驗教學功能提高學生物理科學素養(yǎng)[J].物理教師，2014（2）.

[2]閻金澤.物理思維論[M].南寧：廣西教育出版社，1998.

[3]吳福遠.皮亞杰兒童思維發(fā)展理論與教育[D].上海：上海師范大學，1982.

作者簡介：

張加興，福建省廈門市，廈門實驗中學。