物理探究实验中学生思维能力培养的策略探析

【摘 要】初中生的思维处在形象思维向抽象思维过渡的阶段，抽象思维属于较高认知水平层次的心智活动，主要由分析、综合与评价三个层次组成。在初中物理教学中，教师要在物理探究实验中培养学生的思维能力。本文从探究情境、探究问题、探究实验与思维建构等方面作了相关探析。

【关键词】初中物理;探究实验;思维能力;培养策略

【中图分类号】G633.7  【文献标识码】A  【文章编号】1671-8437（2021）22-0110-02

随着教学改革的不断深化，学校课程教学的目标已经不再停留于对知识的理解、记忆与简单应用，而是更加注重学生思维能力的发展，关注学生对学习问题的分析、综合与评价[1]。因此，在初中物理课堂教学中，教师要从引领学生理解与应用物理知识出发培养学生的思维能力，逐渐提升学生的创造能力。那么，如何创设积极的探究情境，开展合理实验，以促进学生思维能力的发展呢？笔者认为有以下几点策略。

1   创设有效情境，激发学生的探究欲

在初中物理教学中，预设探究情境与问题是引发学生进行思维活动的重要手段，因此，教师要引导学生提出物理探究问题，为学生进行思维活动创造机会。教师可以借助学生经常见到的自然现象、科学实验、魔术表演等来进行探究情境的创设，以激活学生对物理知识的探究欲，让学生经历知识分析与综合的思维碰撞，进而促使学生参与物理探究活动。

如在“大气压强”这一课的教学中，教师就可以借助科学小实验激发学生的探究热情，引导学生进行思维活动。教师演示实验：把一个透明的玻璃杯盛满水，而后用硬纸片盖住杯口，继而用手按住硬纸片，快速地将玻璃杯杯底朝上，硬纸片没有掉下来，杯中的水也没有流出来。教师把杯子里的水倒掉大半，只留下一点儿，而后再用硬纸片盖住杯口，再迅速将杯子倒过来，使杯口朝下，学生会发现水还是没有流出来，纸片也没有从杯口脱落。此时，学生十分惊讶，也非常兴奋，自发生成了“纸片为什么不掉下来？”的探究问题，学生学习物理知识的兴趣大增。

2   运用思维导图，培养学生的分析与综合思维

在物理课堂中运用思维导图是教师常用的方法，教师借助思维导图能够让学生有序地进行实验操作、观察现象、分析问题、综合知识，能够促进学生思维的发展，从而达到良好的教学效果。在实际教学中，教师可以让学生自主绘制思维导图，用词语、短语、图示、符号等将科学实验或现象的发生、发展与结果按照逻辑顺序建构起来，形成具有一定思维层次的图文表述。

如在“大气压强”的教学中，教师可引导学生开展实验现象的分析与综合思考。现象1：将真空压缩袋抽完气，袋子被压瘪，在抽气之前却是鼓起的。现象2：马德堡半球抽气之前能够轻松地拉开，抽气之后用再大的力也很难将其拉开。教师带领学生共同建构出思维导图的引领流程，如图1。

师：同学们，你们能够按照上面的思维导图对现象1进行合理的解释吗？

让学生自主分析问题，依据文字与图片信息获取现象，逐渐生成若干个问题。以“为什么真空压缩袋抽气后被压瘪？”为主干问题进行思考。信息基础是“压缩袋原本是鼓起的”，做了“抽气”，发生“压缩袋被压瘪”。最终得出“为什么”——真空压缩袋被抽气后，气压变小，且小于压缩袋外部的气压。

师：你能依据刚刚的思考，画出关于现象1的思维导图吗？

学生独立画一画，教师选择比较准确的思维导图进行展示，如图2。

师：你们能够用同样的方法来解释现象2吗？

让学生按照解释现象1的路径来解释现象2。

在思维导图的建构过程中，学生需要利用已有的科学知识储备对新知识进行消化、筛选、分层与综合，并进行合理的整合、反思与改进，达到系统化认知的合理建构。教师利用思维导图可以更好地呈现分析问题、解决问题的完整思维过程，有利于对学生的思维活动进行引导。从教学层面来说，可以让学生更加清晰地理解相关物理概念及其内涵、外延，促进学生分析能力、综合能力的发展。通过绘制思维导图，学生能将自己的思维進行可视化呈现，也可以向教师展示学生的学习成效，有利于学生思维能力的发展。

3   问题引领，训练学生的分析与综合思维

美国教育家沃尔什曾经指出，优质提问能够更好地集中学生的注意力，激发学生的思维，提高他们的认知水平，增强其学习的欲求。因而，在初中物理教学中，教师要把握问题的层次、难度以及精准程度，以更好地为学生建构训练分析与综合思维的平台[2]。

如在“大气压强”的教学中，笔者在上文中提到的杯子实验后提出这样的问题：为什么硬纸片还没有掉下来？这个问题不仅能吸引学生的注意力，也激起了学生的认知冲突。而后，教师可引导学生利用注射器进行大气压强的实验。学生把液体压强计与注射器针筒连通，并在针筒中装入一定量的清水，然后用PVC塑料片紧紧盖在针筒上，用手紧紧地按住塑料片，迅速地翻过来，塑料片竟然没有掉下来。此时，与针筒连接的压强计液面却是明显高于另外一侧的，这就证明针筒里的气压的确低于外界的气压。笔者继续提问：“为什么这时候针筒里的气压低于外界的气压呢？”这个问题有一定难度，笔者留给学生一定的思考时间，但没有学生能够回答出来。此时，笔者让学生再次仔细地观察实验，问：“把针筒倒过来的一瞬间，你能发现什么呢？”很快有学生说：“有少量的水流了出来。”笔者继续问：“少量的水流了出来，这会让针筒里的气压有怎样的变化呢？”以此引导学生准确表达出完整的思考过程，最终明确：由于塑料片紧紧盖在了针筒上，一瞬间流出了一些水，然而针筒里的空气质量及温度却没有变化，所以针筒内的气压减小了。

有效的问题引领能让所有学生都积极参与实验的观察、思考与交流活动，也训练了学生的分析思维，促进了学生对物理知识的理解和内化。

4   反复实验，实现学生思维能力的提升

在初中物理教学中，实验是学生进行物理探究活动的重要构成要素，也是进行物理探究的主要形式。通过实验，学生的学习能力才能得到更好的培养。

如在“大气压强”一课的实验中，学生的思维与已有认知会形成冲突：玻璃杯中仅有一点儿水，盖上了硬纸板，用手紧紧地按住并迅速地倒过来，硬纸板为什么还是没有掉下来？绝大多数的学生都在想：平常我们将一个杯子盛满水，迅速倒过来，水就迅速地流了出来。此时，把盛有少量水的杯子用硬纸板盖住，迅速倒过来，硬纸板应该很快掉下来呀。玻璃杯里有水、空气，玻璃杯外也有空气，里面的水与空气的重力应该大于外面同体积的空气。但是，事实证明硬纸片就是没有掉下来。这是什么原因呢？难道是玻璃杯里的气压比外面的气压还低，外面的气压大于硬纸板与玻璃杯里水、空气的重力之和，所以没有掉下来？此时，学生的思维认知遇到了矛盾。于是教师可进行“注射器针筒与液体压强计相连

通”的实验，学生即可观察到真正的原因——大气压强的压力作用。学生也能从直观的观察中分析、综合、归纳出真正的科学原理，思维又得到了进一步发展。当然，在发现并获得物理知识后，教师还应该鼓励学生进行一定的学习交流，并对自己和同学的表现进行科学评价，以实现物理学习能力的提升。物理实验是培养学生思维能力的直接方法与途径，是学生思维能力提升的助推器，更是学生解决物理难题的“法宝”。

总之，物理教师要创新教学方式，给学生提供进行物理实验的时间与空间，在物理实验教学中，教师要用更为有效的问题激发学生的思维，引导学生经历新旧知识的思维碰撞，不断解决认知冲突，进而达成物理探究实验的目标，培养学生的综合学习能力。

【参考文献】

[1]教育部.义务教育物理课程标准[M].北京：北京师范大学出版社，2011.

[2]樊兰君.基于“物理学科核心素养”下的课堂教学思考[J].陕西教育（教学版），2017（Z1）.

【作者简介】

陈强（1979～），男，汉族，福建福清人，本科，中学物理一级教师。研究方向：初中物理教学。