落实实验探究，活跃物理思维
雷晓玲
【内容摘要】物理实验教学是高中物理课堂的重要组成部分，也是培养学生思维能力的关键实施手段。物理实验与物理思维两者相辅相成，在高中物理教学中都有着十分重要的地位。文章选取多种物理实验教学手段，阐述了其在教学活动中的运用以及对物理思维的影响。
【关键词】实验探究? 高中物理? 实验教学
前言
物理学科是一门集抽象性与实用性为一体的基础学科，它蕴含着深奥的科学内涵，也蕴藏着生活中非常普遍的现象原理。随着新课改的不断推进，物理学科的教学目标更加倾向于学生思维能力以及应用能力的培养。尤其是在高中阶段，学生面临繁重的课业压力，同时也面临着培养社会化素质的要求，而物理实验是学生深入理解理论知识、提升实践应用能力的重要手段，可以广泛应用于物理课堂的教学环节。
一、物理思维与物理实验之间的联系
物理实验是目前高中物理教学过程中常用的教学手段，它是以物理理论为基础，通过各种实验方式或手段，在观察和探究的基础上，对物质世界或自然规律进行探索的活动。而物理思维是人脑对于客观事物中展现的物理现象所形成的一种精炼、深入以及相互关联的反应状态，是一种抽象而又立体的感觉和认知。
物理思维的形成有赖于现实实践的探索，在探索中总结分析，探寻客观事物或现象的本质特征，继而在头脑中继续加工，形成对于事物规律的直观的、理性的认知。物理实验是物理思维形成和完善的必经环节，没有物理实验的支持，物理思维就只能建立在空泛的理论基础上，无法形成立体丰富的思维宫殿。
同样，物理实验的有效开展也依赖于物理思维的完善程度，全面的物理思维是成功验证物理理论或探索物理原理的助推因素。物理思维不仅涵盖思维的宽度，还包括思维的广度和深度，是一个三维立体的概念，物理思维能够从多角度引导物理实验的实施与推动，将物理实验引向可能的宽泛面、深度面，从而促进物理实验更加合理有效的开展。
“实践是检验真理的唯一标准”，物理实验是检验物理的重要方法，通过不断的物理实验，能够检验物理理论的真实与正确性，从而引导物理思维的发展，而思维的不断提升，亦能促进物理实验的有效实施，物理实验与物理思维相辅相成，对高中物理课程的学习有着十分重要的促进作用。
二、依托物理思维，有效实施物理实验教学策略
物理是一门以实验为基础的自然科学。高中物理教学过程不仅是物质基本结构、相互作用、运动规律的研究过程，也是物理实验手段和思维方法的研究过程。教师在日常教学中，不仅要注重理论知识的传导，还要以实验推动物理思维的培养，落实实验探究手段，全面地活跃物理思维，帮助学生建立良好的科学思维体系。
1.情境模拟实验，强化逻辑思维
情境模拟实验是集情境创设与过程演示为一体的实验手段，创设多样的、趣味性的教学情境，能够提升学生的学习热情，同时在情境展示的过程中开展物理实验过程演示，以理论性的内容触发实验演示的结论探寻，学生在情境与演示的双重影响中，能够丰富思维脉络，在不断的归纳与总结中逐步加强自身的逻辑思维能力。因此教师在日常教学中可以充分运用情境模拟实验，以活跃的、极具吸引力的实验手段，改善学生思维模式，提升学生思维能力。
以人教版高中物理《平抛运动》教学内容为例，平抛运动及自由落体运动是日常生活中非常常见的情境，教师在实验教学时可以改单纯的演示实验为情境模拟演示实验，首先创设一个有趣的教学情境，即让学生分组猜测自由下落的小球和平抛的小球哪个先落地，而后以比赛情境安排学生分组探究，其中有的学生负责记录小球下落的时间，有的学生记录小球下落的路线以及观察小球下落的位置等，通过多次的实验和分析，各个小组会产生不同的或相似的结论，有的小组可能会发现两个小球几乎同时着地，而有的可能会发现着地有先后，但差别十分微小。而后教师再以多媒体演示平抛运动与自由落体运动的实际场景，让学生对于理论有个直观又形象的感受。在有趣的情境模拟实验中，学生通过讨论与自发探究，不仅能够逐步发现平抛运动与自由落体运动的规律，还能够逐步细化和丰富自己的思维，学会归纳和总结，强化逻辑思维能力。
2.多元化实验，促进发散性思维
多元化实验是激发学生多样思维的重要方式，多元化实验可以以同一个实验结果为目标，由学生分组选取不同方式开展实验探究过程，也可以以同样的方式选取不同的实验载体，对实验结果进行科学探究。在探究的过程中，学生需要全面地去分析解决各类问题，极大地促进了学生发散性思维的形成和发展。教师在日常教学中要灵活运用多元化实验教学，以多样灵活的实验手段，引导学生开展物理理论的探究，助力发散性思维的形成。
以高中物理《自由落体运动》教学为例，在学习自由落体运动相关理论之前，对于“两个铁球同时着地”的现象可能会引发很多质疑，学生也会产生诸多疑惑，教师应当利用学生的质疑思想，开展多元化的实验，探究物理现象的本质。比如教师鼓励学生改变铁球的大小后再开展自由落体实验，学生会发现铁球仍然同时着地，如果换成两块尖锐的石头，也会得到相同的结果。此时，教师再鼓励学生将自由落体的实验材料换成不同的羽毛或其他较轻的物质，分别在有空气环境下自由掉落或在真空环境下自由掉落，通过实验能够发现真空环境下是同时着地的，而正常环境下落地有先后。通过这样的多元化实验，从各个不同角度出发进行探究，学生能够多方位的思考问题，逐步辐射广阔的思维领域，不断促进发散性思维的形成。
3.开放型实验，塑造创新性思維
开放型实验是近年来物理实验教学的创新手段，有别于传统的按部就班的实验方式，开放型实验以实验模式开放和实验过程方法的创新为主要特征，塑造自由的实验过程。在开放型实验教学中，留给学生独立思考的环节很多，极有利于学生克服思维定势，形成灵活多样的思维方式，在灵活的思维方式中不断触发创新点。教师在日常教学中应当灵活运用开放型实验教学手段，以合理的实验课题培养学生开放型实验探究能力，提升思维的创新性。
以高中物理《生活中的圆周运动》教学为例，教师可以引导学生开展开放型实验，如设置开放式的问题“铁轨、高架桥等转弯时路面是水平的还是倾斜的？”学生可能通过生活观察发现铁轨、桥面转弯处都是倾斜的，而后教师可以激发学生去探索“为什么设置成倾斜的呢？”由学生分组开展实验探究，通过提出假设、验证、分析等方式，探究小组则能够发现路面或铁轨的倾斜角度设置与离心力和向心力有关，继而引发学生对于力的探索和分析。开放型实验往往以开放式的问题作为切入点，激发学生自主探究和思考的能力，教师避免提前讲述原理，而是让学生自由思考、假设和论证，使得学生的思维受到最深层的冲击，从而激发出创新点，塑造学生的创新性思维。
4.假设性实验，活跃极限思维
假设性实验是基于大胆假设的基础上，结合已有的知识和理论，合理开展的探究性实验。假设性实验以一种“极限思维”方式开展实验探究，不仅能够提升学生大胆研究科学的动力，还能够活跃大脑深层的极限思维领域，为物理学习增添创新的可能性。在日常教学中，教师可以引导学生合理开展假设性实验，以期活跃学生的物理思维。
例如再以高中物理《自由落体运动》教学为例，自由落体运动的条件是除了重力作用外不存在其他的阻力影响，然而现实条件下很难达到这样的实验要求，教师可以鼓励学生采取极限思维，加重物体的重量来最大限度的减少阻力的影响，同时可以采用不同材质的物体在不同介质中开展自由落体实验，如水银、水里和空气。学生就能发现在物体体积相同的情况下，下落的速度差别与介质的密度相关，密度越小速度差别越小，进而采用极限思维，可以提出假设，在真空中自由落体速度相同，不存在差别，然后引导学生开展相关的探究实验，则能够论证和理解物理原理。通过极限思维来开展假设性实验，鼓励学生大胆假设，能够不断深化学生的思维，让学生的思维更加深刻和广阔。
5.实践型实验，培养应用性思维
实践型实验要求物理实验要以生活实际为基础，以解决实际问题为要求，由学生实施自主探究实验。实践性实验将物理理论与实际生活紧密联系，强化了学生理论联系实际的思想，并在实验过程中培养学生运用科学的手段解决实际问题。教师在日常教学中应当多多联系实际，带领学生自主探究，以实践性实验提升学生的物理应用思维。
例如高中物理《机械能守恒定律》内容中，动能与势能的相互转化理论较为空泛，仅凭演示实验学生只能从理论上了解动能和势能能够相互转化，但却不易将物理理论真正转化与吸收，因此教师可以在实验教学环节采取实践型实验的方式，联系生活实际，在生活中选取实验素材，譬如以“弹性势能转化为动能”为题，组织学生在生活中探寻运用该原理的实例，有的学生可能会发现弹弓运用了这样的原理，也可能发现有些柜子铰链也与该原理相关，还有可能发现单元门禁的自动回弹也运用了这样的原理……同时，教师还可以学生探寻总结的基础上，鼓励学生动手操作，制作一个由弹性势能转化为动能的物理模型，让学生在探寻、动手探究、总结分析的过程中不断拓展对生活的探索，进而增强解决实际问题的能力，培养物理应用性思维体系，让物理知识达到“学以致用”的效果。
结束语
总而言之，物理实验教学方法各式各样，在物理教学过程中灵活运用实验教学手段，不仅能够提高学生的实验探究能力，还能够促进学生物理思维的发展，让学生在未来的学习和生活道路上，拥有完善的思维助力，从而形成良好的思想品德和思维品质。作为高中物理教师，应当创新教学方式方法，创造合适的教学情境，以多样化、开放型、假设性、实践型的物理实验，带领学生探究和领略科学的魅力，培养学生活跃的物理思维。
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（作者单位：陕西省西安市昆仑中学）
