加大实验思维活动 培养学生思维能力

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  物理实验教学是物理教学的重要特点,充分发挥物理实验教学的功能,尤其是启迪思维的功能,培养学生思维能力,是物理教学的重要任务,也是物理实验教学改革的重要方向,本文就如何认识实验启思功能和加大实验思维活动进行以下论述。
  
  1 物理实验具有启思功能
  
  思维,是人们进行的有意识的又能控制的认识活动,它作为一种心理现象,就是要把客观的物理现象的本质规律在人的大脑中反映出来,这个反映是否正确、完整、深刻,取决于个体,因此,思维具有个性特征。利用一切机会激发学生的思维动力,促进学生思维活动,培养学生的思维能力是每一个教师的职责。
  实际上,在每一个物理实验中均蕴含着一定的物理模型,科学方法和思维训练素材,在设计实验过程中,存在着演泽思维,创造性思维;在观察过程中,必须进行直觉、比较、判断等思维活动;要对实验结果进行分析作出结论,则需进行归纳思维,所以在探索,求得结果的过程中,学生的思维是核心,由此可见物理实验具有启迪思维,培养思维能力的重要功能。
  在实际的物理教学中由于受传统教育思想、教学观念和考试制度的影响,很多时候实验的启思功能被获取知识的功能所掩盖,启思功能没有得到很好的发挥,学生的思维能力的发展受到一定的制约。要使实验教学水平取得根本性的突破,必须站在素质教育的高度对实验教学的思维活动给予重视。若对实验的启思功能开发不够,只重视知识价值,就会陷入重“做”轻“思”的误区。物理实验要重视“做”,重视操作规范,这当然是对的。任何对实验以“看”或“听”代替“做”的借口实际上是一种倒退(例如:用多媒体教学播放录相代替演示实验等)。
  实验不只是“做”,还要“想”,技能训练仅是较低层次的实验能力,远远不是实验能力的全部,实验的设计、实验探究和实验分析,这种较高层次的实验能力和培养,应从初二年级开始学习物理学科时就开始逐步加强,贯穿在每一个物理实验之中。
  同样,实验改进也要着眼于促进学生更多的思考,应成为实验改进的指导思想之一。可喜的是,初中物理新课程设计了大量地探究性实验和设计性实验,引起了物理教师对实验启思功能的重视。这对物理实验改革,加大实验思维活动,培养学生思维能力将起到重要的推动作用。
  
  2 加大实验思维活动的着眼点
  
  物理实验能力的结构因素包括实验观察,实验操作,实验分析,实验设计,实验评价等因素。这些因素与思维是密不可分的。从学科素质教育这个角度去审视当前的实验教学,显然,在继续强调实验动手性和规范性的同时,如何加大实验过程的思维活动,是实验教学改革深化的重要方向,目前多数学校的演示实验和学生实验已基本开足,但如何引导学生去分析装置和操作的原理,分析实验中正常和异常的现象,如何充分利用实验探讨更多问题,如何引导学生在实验前设计或者评价一个实验方案等等,这些方面可以发展的空间还相当大。
  2.1 挖掘教材资源 发挥探究实验潜能
  探究性实验教学的基本要求是:以问题为基础,依循“问题-假设-实验-观察-再假设-再实验-分析与综合-结论”的思路贯穿始终。教师要根据教学重点设计实验,提出富有启发性的问题,引导学生积极思维。让学生处于好奇、怀疑、困惑和矛盾的情景中,从而激发学生的好奇心和探索心理,形成探究问题的情境,促使学生构思实验,提出某种假设,作出操作上、现象上、结论上的某种预测。在探究活动中,不要为了赶进度而在学生还没有进行足够的思考就草率得出结论。
  为了让学生充分体验探究的过程,应该安排足够的时间让各种想法、各种观点进行充分的交流和讨论,然后得出结论。这样就使学生的学习过程成为学生发现问题、提出问题、分析问题和解决问题的过程,并且加大了各环节的思维活动,提高了思维品质。上海科技出版社出版的义务教育阶段物理教材中,有一百二十五个实验,主题是实验探究的就有五十七个。这是实验教学中培养学生思维能力的重要资源,应充分发挥这些实验资源的潜能作用,培养学生思维能力。
  2.2 依托演示实验 加大思维分析成分
  教材中的演示实验是最常见的教学实验之一。一段时间由于对实验功能认识的偏差,教师往往只重视对实验操作技能的规范演示,从促进科学素质育成目标和实验能力培养这个角度出发,显然是不够的。实验的演示不但要演示操作,还要演示观察,演示分析,常规演示中可提出系列设问。如:
  ①这个实验能否反映课文提出的课题?
  ②这个实验需要什么条件?
  ③这个实验可以用怎样的装置来演示?
  ④这些仪器怎样组装?
  ⑤实验顺序怎样操作?
  ⑥为什么要按这样的顺序操作?
  ⑦看到(或预期看到)什么现象?
  ⑧为什么会有另外的(异常的)现象或者为什么实验不成功?等等。
  在不同的实验中,也会有不同侧重,但它可以在一定程度上强化实验手脑并用的方向。
  2.3 优化实验组合,增大实验的探索性
  可以不改变教材中原有的实验,仅仅通过对教学过程的优化设计,就能大大增加实验的探索性,更充分地发挥实验功能的作用。例如:在八年级“大气压的测定”实验教学中,如果教者按教材的编写依葫芦画瓢,直接运用托里拆利实验获得结论,虽然能测得大气压的值,并能理解测量过程及原理,但这种生硬的灌输式教学,学生只能知其然,达不到知其所以然的目的,更不可能有效地培养学生的创造思维能力。如果变讲述为下面的探索式教学,则教学效果就会有很大不同。
  ①将一开口玻璃管插入水银槽中,分析为什么管内外水银面相平?
  ②把玻璃管中安上一活塞,向上拉动活塞,分析为什么水银柱能上升?
  ③分析当玻璃管足够长,是否当不断向上提拉活塞时,水银柱能不断上升?
  ④在水银柱不随活塞的上升而上升时,你能从中悟出什么?
  ⑤设想一下怎样使管内水银面的上部分达到真空状态?从而精确地测得大气压值。
  这样按此质疑,实验,探索,解疑等不断深化的探索方式进行教学,使学生像科学家一样亲自参与科学探索,发现,这不仅有利于调动学生思维的积极性,激发灵感,使他们产生顿悟,而且还可以使他们的创造性思维得到培养。
  2.4 改进实验方法,探寻新的实验途径
  在物理教学中,不论是演示实验,还是学生实验,一般都不局限一种方法,如测园柱体的长和直径的实验,测物质密度的实验,测导体电阻的实验等,除书中的实验方法外,都还有很多种其它方法,在教学中教者如能为学生创设,提供探索其它方法的机会和条件,有意引导学生探索,寻求不同方法,则学生就能充分发挥主观能动性,发现新的途径及方法。在探索、发现的过程中,学生思路开阔,定能使学生思维的灵活性、发散性、创造性得到培养和提高。
  2.5 运用理想实验 发展逻辑推理思维
  真实实验是人们能够进行的实验活动。理想实验是人们在头脑中塑造的一种理想过程,是逻辑推理的一种方法和形式,它将研究对象加以“纯化”,以便在最少受干扰和影响的条件下,概括出所研究对象的特征和本质。
  理想实验要以真实实验为基础,通过物理实验,观察实验现象,获得实验数据后,再通过分析,判断、概括、综合、推理和抽象思维,使之产生认识上的飞跃,获得结论,这是教学中培养学生创造性思维的重要途径。但若把握不当,也不能达到目的。
  如牛顿第一定律的教学,关键在于实验后,通过对实验现象的分析,比较,进一步的假设推理的创造性思维,才能实现认识上的重大飞跃,获得用实验方法无法直接验证的重要规律。但这一关键环节,往往有些教师不能很好把握,为急于得出结论,用教者的讲述取代了学生的思维,使一个难得的培养学生创造性思维的良机丧失掉。因此,在教学中要善于抓住这些关键之处,加大思维活动,以突出对学生逻辑思维能力的培养。
  2.6 自助物理实验 解放学生创新思维
  “自助式”物理实验就是借用了“自助餐”的模式和购物超市的模式,在自由选择物品的宽松条件下,充分满足顾客的需要。
  “自助式”物理实验,可以最大限度发挥学生主体作用,满足学生主体自主学习的需要。
  在教师的指导下,学生根据老师安排的内容或自己选择喜欢的课题,在开放实验室的条件下,使学生敢于提出问题,大胆猜想、大胆设计,勇于实践,用实验探究问题或课题。学生经过自己提出问题,自主设计实验方案,自己选择实验仪器,自己调控实验过程,自助解决实验中遇到的问题,完成整个实验步骤得出实验结果,整个实验过程由学生自己掌控。
  “自助式”物理实验解放了学生思想,扩大了学生思维空间,可以极大地促进学生创新思维的发展。
  在物理教学中,培养学生思维能力的实验种类还很多,如课外小实验,小制作,实践活动等。只要教者培养学生思维能力的意识到位,就能抓住各类实验的思维训练环节,加大思维活动,提高学生思维能力。
  
  参考文献:
  [1]阎金泽,陶洪.《物理实验论》.广西教育出版社.1999.3.
  [2]常汝吉.《物理课程标准》.北京师范大学出版社.2002.9.
  [3]廖伯琴等.《物理实验手册》.上海科技出版社.2004.7.
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