于 鋒

(江蘇省揚(yáng)州中學(xué)教育集團(tuán)樹人學(xué)校 225000)

物理是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的自然科學(xué)，教師成功的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)可給學(xué)生的物理學(xué)習(xí)帶來(lái)直觀、形象的體驗(yàn)，進(jìn)而很好的激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高教學(xué)質(zhì)量.一直以來(lái)，高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)由于受應(yīng)試教育熏陶，常常出現(xiàn)理論與實(shí)際相偏離的情況，使學(xué)生的思維空間受到了一定的阻礙，因此一直未能得到大部分師生的青睞.同時(shí)面對(duì)知識(shí)時(shí)代的到來(lái)，傳統(tǒng)教學(xué)方式已經(jīng)明顯無(wú)法追上時(shí)代發(fā)展的步伐，這就促進(jìn)了實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革.探究性實(shí)驗(yàn)是新課改大力倡導(dǎo)的學(xué)生學(xué)習(xí)模式，其改變了以往以驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主要實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的局面，強(qiáng)調(diào)通過(guò)教師引導(dǎo)及學(xué)生合作探究來(lái)很好的提升學(xué)生的動(dòng)手能力及促進(jìn)其創(chuàng)新思維的發(fā)展，讓學(xué)生發(fā)揮其在高中物理教學(xué)中主體作用，進(jìn)一步提升其物理核心素養(yǎng).

一、善于質(zhì)疑，敢于批判

以問(wèn)題為核心，并圍繞問(wèn)題來(lái)激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣是科學(xué)探究學(xué)習(xí)的重要特征.在高中物理探究性實(shí)驗(yàn)中，強(qiáng)調(diào)讓學(xué)生去主動(dòng)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、提出問(wèn)題，并經(jīng)歷解決問(wèn)題的過(guò)程.而要想發(fā)現(xiàn)問(wèn)題與提出問(wèn)題，便要求教師積極創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情境.在面對(duì)不同的內(nèi)容時(shí)，教師要采取不同的教學(xué)手段來(lái)進(jìn)行問(wèn)題情境的創(chuàng)設(shè)，包括通過(guò)演示視頻、實(shí)驗(yàn)及圖片等與教學(xué)內(nèi)容相關(guān)的物理現(xiàn)象，引導(dǎo)學(xué)生自主思考，并集中其注意力與激發(fā)探究欲望.同時(shí)批判性思維是學(xué)生在高中物理探究性實(shí)驗(yàn)中必備的的思維品質(zhì)，其反映了個(gè)體復(fù)雜的思維過(guò)程，強(qiáng)調(diào)以一種批判、分析和評(píng)價(jià)的方式思考，對(duì)他人的立場(chǎng)、結(jié)論及辯論進(jìn)行有效的辨別，同時(shí)能夠看穿表面現(xiàn)象，辨認(rèn)虛假或者有失公允的假設(shè)，通過(guò)信息的整合及證據(jù)的判斷來(lái)形成新的立場(chǎng).對(duì)此，教師要鼓勵(lì)學(xué)生敢于批判，以全新的眼光來(lái)看待問(wèn)題，從而培養(yǎng)其創(chuàng)新性思維.

比如，在“探究彈簧彈力與伸長(zhǎng)關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中，一般學(xué)生都是進(jìn)行三次實(shí)驗(yàn)，將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)填寫到表格上，通過(guò)數(shù)學(xué)模型法或是圖像法，探究出彈簧彈力與伸長(zhǎng)關(guān)系，從而理解胡克定律原理，求出胡克定律公式F=kx中的勁度系數(shù)k.然而，有同學(xué)提出質(zhì)疑，如果一直增加彈簧下面所掛砝碼的重量，胡克定律是否一直有效，會(huì)出現(xiàn)什么情況？于是，學(xué)生開展探究實(shí)驗(yàn)，并將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)填入下表中：

次數(shù)砝碼重力(N)彈簧伸長(zhǎng)量(cm)彈力大小(N)115.112210.023315.234420.545523.256626.16

當(dāng)彈簧伸長(zhǎng)達(dá)到一定的程度后，明顯的現(xiàn)象就是彈簧彈力與伸長(zhǎng)不再是正比例的關(guān)系，這主要是增加重量使得彈簧超出形變范圍.通過(guò)質(zhì)疑，可以改變學(xué)生對(duì)胡克定律以往的線性函數(shù)認(rèn)識(shí)，理解彈性形變和非彈性形變的區(qū)別，提出超出彈簧形變范圍的時(shí)候，彈簧彈力與伸長(zhǎng)關(guān)系將不再適用公式F=kx.

二、深入淺出，引導(dǎo)思考

在經(jīng)歷初中階段物理知識(shí)的學(xué)習(xí)后，學(xué)生已經(jīng)具備了一定的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?，因而教師在組織學(xué)生開展探究性實(shí)驗(yàn)時(shí)，應(yīng)讓學(xué)生充分運(yùn)用自身已有的知識(shí)，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)、操作等，在拓寬其思路的同時(shí)，讓其與其他同學(xué)、教師產(chǎn)生情感的交流，并歷經(jīng)整個(gè)探究過(guò)程，實(shí)現(xiàn)知識(shí)層面的“深入”.同時(shí)，通過(guò)不斷的探究與思考，學(xué)生還能總結(jié)出更多簡(jiǎn)單可行的實(shí)驗(yàn)方法，這表現(xiàn)出了在實(shí)驗(yàn)方法上的“淺出”.另外在學(xué)生探究學(xué)習(xí)的過(guò)程中，教師也要充分發(fā)揮自身的引導(dǎo)作用，實(shí)現(xiàn)對(duì)實(shí)驗(yàn)方案的完善與學(xué)生學(xué)習(xí)方式、實(shí)驗(yàn)方向的指導(dǎo)，使學(xué)生掌握正確的實(shí)驗(yàn)方法.

三、設(shè)計(jì)留白，發(fā)散思維

教學(xué)也可以說(shuō)是一門藝術(shù)，并且藝術(shù)間是相通的.曾有廈門大學(xué)物理系教授將物理學(xué)發(fā)展史與美學(xué)藝術(shù)發(fā)展史相聯(lián)系，當(dāng)中除了表達(dá)出崇拜、贊嘆之情外，還向我們證明了一個(gè)真理：藝術(shù)是沒(méi)有界限的.對(duì)此，我們也可以將藝術(shù)領(lǐng)域當(dāng)中的部分理念及做法引入到教學(xué)藝術(shù)領(lǐng)域中.留白原本是中國(guó)繪畫及書法藝術(shù)中的一種傳統(tǒng)技法，隨著不斷地發(fā)展與演變，現(xiàn)已成為教育領(lǐng)域的一種教學(xué)方法與技巧.留白藝術(shù)在高中物理探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用，主要強(qiáng)調(diào)改善以往課堂教學(xué)中“學(xué)生來(lái)不及思考教師便迫不及待講解”的現(xiàn)狀，從而給學(xué)生留有更多的思考、動(dòng)手的時(shí)間與空間，提升學(xué)生的思維能力及實(shí)踐動(dòng)手能力.此外教師在采用留白這一技巧時(shí)，也不要對(duì)課堂時(shí)間的浪費(fèi)而產(chǎn)生過(guò)多的憂慮，因?yàn)檫@些時(shí)間會(huì)使學(xué)生更多的時(shí)間去想象與思考，從而產(chǎn)生意想不到的效果，迸發(fā)出智慧的火花.

例如，在探究“電阻定律”的實(shí)驗(yàn)中，教師可以引導(dǎo)學(xué)生在初中知識(shí)的基礎(chǔ)上進(jìn)行猜想和推測(cè)，并運(yùn)用實(shí)驗(yàn)的方式來(lái)探究電阻定律.學(xué)生假設(shè)相同規(guī)格的電阻在串聯(lián)電路和并聯(lián)電路中的總電阻，通過(guò)假設(shè)推演電阻絲與截面和長(zhǎng)度的關(guān)系.隨后，學(xué)生設(shè)計(jì)了不同的實(shí)驗(yàn)：方案1，將同樣截面的不同長(zhǎng)度(或不同截面同樣長(zhǎng)度)的電阻絲串聯(lián)接入電路，測(cè)量電流一定的情況下，各個(gè)電阻絲兩端電壓的大??；方案2，對(duì)不同截面不同長(zhǎng)度電阻絲兩端的電壓、電流進(jìn)行測(cè)量，計(jì)算出電阻絲電阻，研究電阻絲參數(shù)與電阻的關(guān)系；方案3，將同樣截面的不同長(zhǎng)度(或不同截面同樣長(zhǎng)度)的電阻絲并聯(lián)接入電路，測(cè)量各個(gè)電阻絲中電流的大??；方案4，用電阻箱替代電阻絲，保持電路其他條件不變，通過(guò)調(diào)節(jié)電阻箱來(lái)達(dá)到原電阻絲替代前的電路狀態(tài)，即電流、電壓相同.不同的思路和方法，都可以得出電阻定律，充分發(fā)揮學(xué)生的主動(dòng)性，發(fā)散學(xué)生思維.

四、自主探究，創(chuàng)新思維

通過(guò)分析教材，筆者認(rèn)為當(dāng)中的實(shí)驗(yàn)?zāi)K確實(shí)有值得商榷的地方，這時(shí)不妨將其當(dāng)作一項(xiàng)重要的教學(xué)資源，讓學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的改造或重新設(shè)計(jì)，在提升實(shí)驗(yàn)效率的同時(shí)，培養(yǎng)學(xué)生的自主探究能力.因?yàn)樵谝话闱闆r下，學(xué)生是不會(huì)對(duì)教材中的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)來(lái)產(chǎn)生質(zhì)疑的，更無(wú)從談及改進(jìn)，而筆者這樣設(shè)計(jì)是想讓學(xué)生通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)的深度剖析，讓學(xué)生明白任何一個(gè)實(shí)驗(yàn)都是有改進(jìn)的空間的，要在平時(shí)自己抓住機(jī)會(huì)來(lái)鍛煉自己的創(chuàng)新思維能力.

例如，在進(jìn)行“平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律”實(shí)驗(yàn)探究中，教師可以讓學(xué)生自主探究，對(duì)教材中的演示實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改進(jìn).有的學(xué)生用電磁鐵來(lái)控制小球的釋放，并用手機(jī)將小球拋出后的軌跡連續(xù)拍照，最后進(jìn)行合成，以探究平拋運(yùn)動(dòng)在豎直和水平方向上的規(guī)律；有的學(xué)生水平射出彩色的水柱，并以背景方格紙進(jìn)行拍照，然后水平每隔5個(gè)小格取一個(gè)點(diǎn)，并測(cè)出各個(gè)點(diǎn)與拋出點(diǎn)的豎直距離，通過(guò)計(jì)算得出平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律.其他學(xué)生還設(shè)計(jì)了不同的方案，最終都通過(guò)實(shí)驗(yàn)得出了平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，并對(duì)其進(jìn)行水平和豎直的分解，構(gòu)建了平拋運(yùn)動(dòng)模型，培養(yǎng)學(xué)生的物理探究態(tài)度，提高學(xué)生的創(chuàng)新思維.

總的來(lái)說(shuō)，探究性實(shí)驗(yàn)的開展是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維能力的重要手段，需要高中物理教師加強(qiáng)對(duì)探究性實(shí)驗(yàn)的重視與研究，不斷豐富實(shí)驗(yàn)教學(xué)手段，切實(shí)提高學(xué)生的物理實(shí)驗(yàn)探究能力及教學(xué)效率.