培养实验思维能力,打造探究性物理课堂

张 亮

(江苏省淮阴中学新城校区，江苏 淮安 223001)

物理实验思维能力在学生的物理学习中发挥着重要作用，而培养学生的物理实验思维，要依靠合理高效的实验教学设计，引导学生掌握实验的基本思路与方法，提升实验素养.因此，从这个方向出发，本文主要围绕设计方案、建立模型、归纳概括、联系对比、联系实际五种方法展开具体探讨，有计划、有意识地开展物理实验教学，进行探究性物理课堂的建构，让学生在经历实验探究的过程中培养良好的实验思维能力，建构高品质的初中物理实验教学课堂.

建构实验探究型物理课堂首先要针对相关章节内容进行全面分析，设计出合理有效的实验方案进行实施.因此，教师要综合评估本节内容是否适合进行实验，实验是否具有安全性和可复制性，在此基础上再通过实验教学引导学生明确实验目标及原理，掌握实验操作步骤，从而提升物理课堂实验的效率与教学质量.

如在《人耳听不到的声音》这一节中，学生要学习到与超声波、次声波相关的物理知识，此时教师就可以进行实验条件的分析，仔细设计试验方案.在这一节内容中，学生要学习到声音高于20000Hz的超声波和低于20Hz的次声波，教师在设计实验时就要思考如何让学生在听不到的情况下了解什么是超声波和次声波.经过仔细的思考和探索，教师可以设计两端音频让学生进行听力分辨实验，一则声音由正常频率不断增加，直至声音超过20000Hz达到超声波范围，让学生记下自己听不到声音的时刻；
另一则声音则由正常频率不断降低，直至声音频率降低至20Hz以内，同样让学生记下自己听不到的时刻，这样学生就能够了解到自己的听力范围是怎样的，进而理解超声波和次声波的概念.接着教师为了让学生了解超声波的具体作用，可以展示船只根据超声波探测水下物体的原理，让学生了解到超声波在水中传播距离远、穿透能力强、方向性好等特点，有条件的教师可以寻找超声波清洗器在课堂上直接展示，让学生们通过实验了解超声波的具体功能.而对次声波这类对人体产生损害的声音，教师要告戒学生强烈的次声波会导致人恶心、神经错乱，更剧烈的次声波甚至对庞大的建筑物都能造成破坏，让学生了解次声波的危害，这样分析之后，实验教学的重点和发展逻辑就清晰的呈现在了学生眼前，有利于帮助学生轻松地攻克这节课堂的教学重难点，实现课堂教学的三维目标.

教学中，尤其对于一些较难操作或者实验效果不明显的实验可以尽早修正和改进相关实验项目，通过改进实验方案，让学生能够通过一次实验就观察到明显的实验现象从而得出结论，增大实验的可视性与易懂性，帮助学生更好的理解物理原理，提升物理实验课堂教学实效性.

进行物理实验不仅要展示物理现象，培养学生的实验观察能力，还要进行实验数据的搜集.通过让学生对实验中的数据进行有效收集整理，可以让学生根据所获信息及数据进行合理推论，从而得出正确的结论，建立关于物理实验的认知模型，实现学生思维能力与实验能力的共同发展.

如在《物质的三态 温度的测量》这一节中，学生要学习到与水的物态变化相关的物理知识，教师此时在展开实验时就可以让学生进行数据搜集，建立关于这一节内容的认知模型.在这一节的实验活动中，要进行烧杯中放入冰块，加热观察冰块变化的实验，而这一实验的根本原理在于冰块吸收了火的热量而熔化，教师为了让学生清楚的了解是热量在其中起到关键作用，就要让学生进行不同次数的加热实验，搜集每次实验冰块熔化的时间数据.教师首先让学生准备好实验器材，先将20g冰块置于烧杯内，接着点燃酒精灯，让学生从酒精灯接触烧杯底部开始计时，记录下20g冰块全部熔化的时间，接着让学生增加冰块的量，放入30g冰块进行时间的记录，随后再进一步增加冰块的量，逐渐以40g、50g进行实验，让学生将实验数据收集完毕后，教师询问学生：“为什么不同量的冰块全部熔化的时间不同？是什么在其中起到了关键作用？”学生此时就会想到，不同质量冰块全部熔化所需要的热量不同，因此加热的时间也不相同，通过比较实验数据，可以得出越多的冰块熔化为水所需的热量越多.完成这样的过程后，学生就实现了在认知中建立物态变化的思维模型，加深了对本节物理知识内容的理解与掌握.

学生在这一过程中建立了对数学实验的认知模型，掌握了实验数据分析的基本方法，并能够将这种方法与知识迁移并运用到新情景中去，可以有效培养学生的实验思维能力，提升学生的实验素养.

物理实验是科学研究的基础，也是学生理解及认识物理规律的重要手段.进行物理实验不仅要带领学生运用正确方法进行实验数据的收集，还要对实验的现象进行归纳和概括，通过归纳概括让学生理解课本中所提到的物理原理，实现对物理规律、原理的深度消化和吸收.

如在《平面镜》这一节中，学生要学习到与平面镜成像相关的物理知识，此时教师就可以让学生根据平面镜成像的实验归纳平面镜成像特点，发现其成像规律.教师首先让学生将实验道具茶色玻璃板放在一张方格纸上，准备好几组两个相同的物体，教师告知学生，首先在玻璃板的一侧放置一个物体，观察其在平面镜中的成像，当学生观察完平面镜中像的位置后，再将相同的另一件物品放置在平面镜中成像的位置，观察两个物品的位置和大小.在进行完一件物品后，教师再让学生更换其他物品进行成像实验，此时询问学生对实验现象的总结：“大家通过归纳不同物品成像的特点，发现了哪些规律？”学生此时就会回答教师：“由于被放置的两个物体完全相同，因此平面镜中所成像能与另一侧物体重合，就说明平面镜中所的像和原物体大小相等.”可见学生已经基本建立起对平面镜成像概念的认识.那么，教师让学生继续进行实验，再次放置物体，并用其铅笔在方格纸上画出平面镜以及两个物体的位置，用线条连接其两个物体的位置，用刻度尺分别测出两侧物体到平面镜的距离，进行几组这样的测量后，教师继续让学生进行实验结论的归纳：“大家通过这样的位置和距离测量得出了什么结论？”学生经过思考后就会回答：“平面镜所成像到平面镜的距离相等，像与物相对于镜面对称.”这样就实现了让学生通过归纳概括发现物理知识和规律，取得了积极的教学效果.

在进行完物理实验后，教师还要引导学生针对实验体现的物理规律进行联系和对比，让学生不仅仅对此实验得出的结论进行理解，还要联系与之相关的物理知识，通过比较其相同点及不同点，加深学生对所学物理概念规律的理解，沟通不同知识内容的相关联系，最终形成相关联的知识体系，从而实现视野的拓展，提高学生的科学思维能力.

如在《物质的物理属性》这一节中，学生要学习到与物质的物理性质相关的知识，此时教师就可以让学生针对物体的质量、密度、体积等特点进行联系和对比，让学生进行知识体系的拓展.教师首先让学生进行物质的称重实验，在实验完成后教师询问学生：“为什么同样重量的物体大小不同？为什么同样大小的物体质量又存在不同？”学生此时就会开始思考其中的原因，教师继续提醒学生：“1kg棉花和1kg铁块的质量、体积相同吗？”学生想到1kg是一个重量单位，因此1kg棉花和1kg铁块的质量必然相同，但同时又想到棉花质地很轻，因此1kg棉花的体积要比铁块大得多，学生虽然知道这一现象，却不了解其中的具体原因，此时就要教师引入密度的概念让学生进行联系，从而拓展学生的知识结构：“我们刚提到的问题其实都可以用一个概念进行解释，那就是密度，不同的物体有不同的密度，当物体的密度较大时，同样的体积其重量也较大，当物体的密度较小时，同体积下其质量也较轻.”接着教师就可以引出密度公示的概念：物质的密度等于质量除以体积，让学生根据这一公式将刚才实验中物体的密度进行测算，进行完这样的联系对比后，学生关于物体的物理属性这一块的知识就更加完善，学生能够自动将质量和密度体积联系起来，形成了完整的结构体系.

在物理实验教学中，我们不仅要引导学生规范实验操作，加深对物理理论知识的理解和掌握，同时也要善于将物理实验教学与实践活动联系起来，让学生在动手实践中发现知识的乐趣，在动手实践中验证实验原理，进而培养学生的实践能力和创新能力，促进学生实验思维能力的发展与提升.

如在《家庭电路电流过大的原因》这一节中，由于这节内容与生活的关联性很强，教师通过实验的方式可以帮助学生理解短路是造成家庭电路电流过大的原因之一，同时电路中的总电流随用电器总功率的增大而增大，用电器总功率过大是造成家庭电路电流过大的另一原因.具体到教学过程中，教师可先让学生回想自己家中有没有出现过保险丝被烧断的情况，并让回答“有”的学生说明是在什么情况下被烧断的，由此引入新课：保险丝被烧断，说明电路中的电流过大，那么是什么原因引起家庭电路中的电流过大的呢？接着，教师可在课堂上演示短路实验，出示家庭电路示教板，接通电源时灯会亮，然后把示教板尾部的火线零线搭接在一起，造成短路，这时给示教板通电会听到“啪”的一声响，保险盒火花一闪，灯并未被点亮.教师可拔出保险盒盖展示给保险丝已被熔断，再给保险盒盖换好保险丝后再通电，灯又重新亮起.实验结束后，教师带领学生总结短路现象并分析短路的危险和哪些情况下会发生短路，学生结合实际回答到如装修电路时不小心使火线和零线直接连通；
灯座、插座的两个接线柱接线不好，而使火线与零线相碰等都会引起短路，并得出发生短路是电路中电流过大的一个原因，在日常生活中一定要注意安全用电，避免发生短路，取得了积极的教学效果.有了这个铺垫之后，教师再带领学生进行用电器总功率过大的实验，引导学生得出家庭电路用电器总功率过大是电路中电流过大的另一个原因，家庭电路中不宜同时使用几个大功率的用电器.

总而言之，物理是一门以实验为基础的学科.以上方法可以有效培养学生的实验思维能力，进行探究性物理课堂的有效构建，具有积极的教学效果，是教师在具体的物理教学实践中可以关注的方向.同时，在今后的物理教学中，我们教师可以针对这一领域展开更深层次的研究，探索出更加高效可行的方法促进学生的物理实验学习，进一步提升初中物理课堂的教学有效性.