实验探究 培养物理科学思维

陈东梅

(江苏省郑集高级中学 221000)

在高中物理教学中，实验探究方法的优化和借鉴，有助于学生由表及里地理解现象本质、把握理论内涵，从而培养学生们的物理科学思维.具体教学过程中，教师可以结合实际教学过程中的物理实验，恰如其分地引入物理实验探究过程中常用的几种研究方法，引导学生运用科学的思维和方法完成实验探究过程.接下来，笔者将结合自身的一些学经验，谈一谈在实验探究中运用科学探究方法的具体策略.

一、理想法，忽略次要因素

理想法，即理想实验法，是各个学科实验探究过程中常用的方法，也是保障实验探究顺利进行的重要措施.具体实验探究过程中，复杂多变的外界或内在因素会对实验现象、结果造成影响.对此，采用理想实验法，忽略实验过程中次要因素，或设定一些较为理想的实验条件，就可在多元的影响因素中选出最主要的因素，从而简化实验过程，揭示物理实验本质.

比如，在讲解“电流和电源”这部分的内容时，要求学生掌握电源的作用和电流的单位、方向等内容.在基本教学基础上，我鼓励学生结合所学自制水果电池，并用自制的水果电池进行闭合电路欧姆定律的实验探究.结合探究目的，学生选择了可调内阻电池、电压表、橙子、苹果、锌片、铜片等仪器设备.已知欧姆定律的公式为：E=U外+U内.

具体实验探究时，我们运用电压表测量相式变阻器的两端电压U外以及水果电源的电动势E等数值.为简化实验过程及计算过程，我们理想的认为电压表的内阻无穷大，而电流表的内阻理想认定为0，这样就简化了实验电路，实现了理想化的探究.

可见，理想实验法广泛应用于高中物理电学实验探究过程中.将实验探究电路中那些不太重要的因素用理想化法忽略不计，可以有效简化实验过程，引导学生透过重重现象触及实验本质，并在不断的探究过程中，深化学生运用科学方法开展实验探究的科学思维.另外，理想实验法还广泛应用到高中物理力学、电磁学理论及实验探究的过程中.

二、放大法，凸显微小形变

放大法，顾名思义，就是将实验探究过程中必要的细枝末节予以放大，以便探究者观测与记录.具体实验探究过程中，物理教师可引导学生们结合实验探究的目的，将必要的待测现象变化及其他发生微小变化的物理量予以放大，凸显出微小的形变过程，以便于实验者更加便捷地进行观察记录以及探究.

比如，在教学“简谐运动”这一部分的内容时，我们采用实验引入分析的方法，定性分析弹簧振子在运动过程中的受力以及加速度、速度、位移的大小和方向，进而定量分析其受力与位移之间的关系.但若用传统的探究方法，不利于学生们观察其受力及位移过程.对此，我们可采用一点实验改进方法，将这一过程放大，以便于学生把握其微小变化.具体的，我们用激光笔作为光源，在弹簧振子上粘贴小平面镜组成振动镜，再借助于屏幕，观察振动镜反射光点的振动过程，其展开成一条正弦或余弦曲线的全过程.

除此之外，还可采用其他的原理和方法，实现放大的效果，使得微小变量，直观的呈现给学生，便于观察和测量.值得注意的是，采用放大的效果凸显微小形变时，应当避免失真现象的出现.在实验探究过程中运用放大法，可以使得微小形变直观地予以呈现，促使学生深入理解实验内涵，帮助其形成科学的探索思维.

三、转换法，间接观察测量

转换法广泛应用于物理教学中，适用于物理量、运动过程、物理现象等多元化对象的转换，可将不可见、不可测、复杂的过程以适当地转换过程为可见、可测、简单的物理现象，在高中物理教学过程中起到了举足轻重的作用.就其间接观察测量物理量的功能而言，高中物理中多个物理量的测量都需借助于转化法来获得.

比如，我与学生们共同“研究物体的匀变速直线运动”这一部分的内容时，要求掌握判断直线运动是否为匀变速直线运动的方法，并能够利用匀变速的规律研究物体的瞬时速度，前提是掌握加速度的测量方法.但具体教学时，我们无法直接测出物体运动的加速度，这时就需要转化为测量位移和时间的方法进行间接计算.具体教学开展时，我们需借助于打点计时器和纸带测出物体的位移和时间，再采用以下公式进行加速度的计算：ΔS=aT2.在得出加速度的计算方法之后，我们就可以开展后续的教学了.

可见，将加速度的测量转化为位移和时间的测量后，物理实验的可操作性就变得简单多了，学生理解起来也变得轻松了.而在高中物理力学、电学、电磁学探究的多个方面，常会用到转化法去间接测量一些物理量，这也是高中物理常用的科学实验探究方法之一.教学时，鼓励学生们运用这一方法，不仅可以促进学生们灵活运用物理知识解答问题，更有助于学生科学思维的形成，真正达到升华学生物理素养的效果.

总而言之，物理科学思维的形成，是学生真正掌握实验原理、内化实验本质的保障，也是物理核心素养的主要内容之一，是高中物理教学活动开展的重点.故而，聚焦实验探究的过程，借助科学的探究方法，可以有效地提升实验教学的效率，促使学生们透过现象看本质，识别和触及实验现象内在原理，从而更加全面深入地理解物理实验，培养学生物理科学思维.