在物理实验教学中培养学生的思维能力

来源:用户上传      作者: 蒲胜友

　　深化教育教学改革，全面推进素质教育是时代发展的需要，也是教育发展的根本任务。现在的中学物理教育教学正按照素质教育的要求，从物理概念与规律的教学到实验与习题的教学，从课堂教学结构的优化到创新能力的培养，正在向纵深发展。与此同时，思维方式的改革也紧跟素质教育的形势，用先进的思维方式去观察、分析，获取教学过程中所包涵的知识信息，并进行归纳和总结，从而实现认识上的一次飞跃，以达到培养和发展学生全面素质和综合能力的目的。物理实验教学是培养和发展学生创新能力的有效途径，因此，培养学生的实验思维能力
　　具有十分重要的意义。
　　
　　一、重视实验教学中问题的提出与讨论，培养思维的独立性
　　
　　思维首先是解决问题的过程，思维通常是由问题情景产生的，而且是以解决问题为目的的。在实验过程中如果对问题的提出，教师总是“为什么、是什么、怎么做”，对实验的过程和结果不经过仔细的讨论和研究，总是死记硬背课本上的步骤和结论，那么，学生的思维就会被束缚，停止在事物的表面，就会丧失独立性和主动性。因此，在实验教学中教师要根据学生现有的知识结构和心理发展水平，创设问题情景，重视问题的提出与讨论。可以是教师根据实验器材提出问题，可以是教师根据实验方法、实验内容提出问题，也可以是学生根据实验过程中观察到的现象提出问题，然后根据提出的问题，教师让学生进行独立的思考，并展开激烈的讨论。例如，在学习惯性的内容时，很多学生对实验现象以及实验本身提出了很有价值的问题，如：要求木棒打击塑料板的速度为什么要大？塑料板与鸡蛋之间的摩擦大些好还是小些好？一定要用鸡蛋做该实验吗？在杯里一定要装上水吗？等等。在问题的提出与讨论的过程中，教师要允许学生提出不同的问题和发表不同的观点，即使提出的问题是肤浅的，发表的观点是片面的，甚至是错误的，教师也应正面加以指导和鼓励，调动和发挥学生的积极性与主动性。这样可以使学生的思维空间得以扩大，思维的积极性得到调动，思维的独立性得到培养和提高，以避免在教学过程中解决问题时常常出现“人云亦云”的现象。
　　
　　二、正确处理局部与整体的关系，提高思维的深刻性
　　
　　在实验教学中应正确处理局部与整体的关系，把知识仅仅局限在某一方面是不够的，要从整体的高度去认识和把握。一方面把研究对象作为有机联系的整体，从各种联系的本质上去认识，从结构和功能上去把握。另一方面要明确在获得知识信息的过程中，所研究的知识点在整个知识体系中的位置。不仅注重知识的学习，还要注重方法论的学习。这就要求教师在问题的设计时要由浅入深，由易到难，层层递进，把学生的思维逐步引向新的高度，提高思维的深刻性。例如，在“电阻”课题的教学中，研究导体电阻的大小与哪些因素有关，我们可以进行如下的分解：
　　（1）导体电阻的大小可能与哪些因素有关？试根据已有的知识进行猜测；
　　（2）导体的电阻与各种相关的因素可能有怎样的关系？试猜测；
　　（3）如何通过实验研究导体的电阻与长度、横截面积、材料的关系？实验的条件应怎样进行控制，试设计实验电路；
　　（4）由本实验可以看出，对多变量问题进行研究时采取的基本方法是什么？等等。
　　
　　三、注意引导学生从单向思维趋向多向思维，提高思维的灵活性
　　
　　在实验教学中教师要使学生克服单一的思维模式，建立知识、方法、能力相结合的多向思维模式，加强引导学生沿着不同方向、不同角度思考，从多方面来探索问题的结果，通过实验的方法对问题加以探究或对结论加以验证，从不同侧面去掌握知识，从而提高学生思维的灵活性，并培养学生的创新思维能力。
　　例如：在学习怎样测电阻时，让学生从各自不同的角度对如何测电阻进行有价值的讨论，从中获得较全面的方法。具体过程如下：
　　（1）学过欧姆定律后你能从中得出要测定一个未知电阻阻值可以通过哪些公式求出？
　　学生经过讨论后，得出可以用R=U/I（欧姆定律）、R1∶R2=U1∶U2（串联电路）、R1∶R2=I1∶I2（并联电路）三个相关公式求出待测电阻。
　　（2）如果没有电流表，只给一个电池组、一个电压表、一个已知阻值的电阻R0、若干导线和开关，你有哪些办法测出未知电阻Rx的阻值？
　　学生经过讨论后提出电路设计成串联电路，利用电压之比等于电阻之比求出未知电阻，可用三种方法：R0∶Rx=U0∶Ux，R0∶Rx=U0∶（U总-U0），R0∶Rx=（U总-Ux）∶Ux，学生根据设计画出电路图，写出待测电阻的数学表达式，结合现有的器材，通过实验加以验证。
　　（3）如果没有电压表，只给一个电流表，其它器材与上面（2）相同，如何测定待测电阻的阻值？
　　学生经过讨论后提出电路设计成并联电路，利用电流之比等于电阻的反比求出未知电阻，可用三种方法：R0∶Rx=Ix∶I0，R0∶Rx=（I总-I0）∶I0，R0∶Rx=Ix∶（I总 -Ix），学生根据设计画出电路图，写出待测电阻的数学表达式，结合现有的器材，通过实验加以验证。
　　（4）只给一只电流表或电压表、一个电池组、一个阻值变化范围已知的滑动变阻器、一个开关和若干导线来测定一个未知电阻RX，请画出实验电路图，简要说明实验步骤，并写出RX的表达式。
　　学生经过思考，对前面(2)、（3）题的电路进行分析、比较，进行设计电路。利用变阻器的两个特殊位置进行测量并列出方程，最后得到满意答案。
　　四、处理静态思维与动态思维的关系，提高思维的广泛性
　　静态思维是学生对教学内容和规律进行结论性的理解和记忆的过程，是一种呆板、凝固的思维方式；动态思维是把学生置于教学活动过程中，进行探索性的思维活动，这种思维能力加深学生对物理知识的理解与掌握。例如，在进行比热概念的教学时，课本上安排如下演示实验：用两个同样的烧杯分别装上质量和温度都相同的水和煤油，用两个同样的电热器给它们加热，从温度计可以看到，在相同的时间内，煤油的温度升高比水多，从而引入比热的概念，并得出水的比热比煤油大的结论。在实验的过程中，我们可以让学生思考这样几个问题：
　　（1）两只烧杯的规格是否一定要相同？
　　（2）两只加热器的功率是否要相同？
　　（3）两只温度计的规格是否一定要相同？
　　（4）如果让煤油和水处在同一个环境里，用同一个电热器加热，应该怎样设计试验？（让学生联系冰的熔化试验，先给大烧杯加热，再通过水给杯中的试管内的物质加热）
　　通过这样的实验教学，不但可以使学生加深对概念的理解，而且可以提高学生思维的广泛性。学生思维能力的提高还表现在思维的发展性、创造性等方面，但思维品质的独立性是培养一切良好思维品质的前提和基础。在初中物理教学中培养思维品质的途径是多方面的，实验教学作为教学过程的一个重要环节，在培养学生的思维能力方面起着十分重要的作用。

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