高中物理实验对于突破思维障碍的作用研究

曹镞

摘   要：应用了案例和实验法等，系统就高中物理实验对突破思维障碍的作用进行了探讨分析，并就物理实验的具体教学策略进行了研究;实验可以活跃学生思维;增强学生动手能力;还帮助学生了解知识与理论形成过程，构建知识体系;而学校也应改善教学水平，创造更好的实验条件，并要求教师积极创新实验方法，进行情境与互动教学等。

关键词：高中物理;实验;教学

1  物理实验概述

物理实验是根据相关科学定律，借助于一定的实验器材道具，对物理现象和规律进行探究的过程。高中物理是素质教育的核心科目之一，物理学也是人类进步钥匙，它既有实验又有理论，而能够推动物理不断进步发展的正是其中的物理实验。对于很多高中生而言，若只通过理论学习，难以深入地了解科学真相，要想达到这样的目的，还必须借助于实验才能了解事物的本质。就目前的高中物理教学而言，不少学生的思维还停留在简单的理论、公式、原理层面，虽能简单的让学生掌握基础知识，但是对于越来越复杂的科学奥秘，学生在思维上便难以突破，自身更缺少独立思考的习惯[ 1 ]。

2  实验在物理学习思维突破中的作用

2.1  有助于培养学习物理学的思维活跃性

思维活跃度越高，学习知识时便越专注，反之越不爱动脑思维越停顿。高中物理是一门相对复杂的学科，对学生的思维逻辑和思考方式有着较高的要求。在日常的学习过程中，不少学生会因为思维的局限性而无法深入理解知识本身，在解题的过程中也会出现思维不清晰的现象，长久如此则会极大的影响学生的物理成绩和学习物理的兴趣[ 2 ]。而物理实验是突破思维障碍必经之路。实验不同于理论，实验集合了文字、工具、画面、过程等不同元素，是人们探索事物的始末和本质的途径，借助于这样的途径，学生的兴趣和爱好自然会得以提升。教师通过实验的引导，让学生可以理解到文本知识理论背后的真相，学生也会更加热情积极的参与到其中，且在亲手操作实验中到自己从问题到结果的成功乐趣，均可增强学生学习物理的专注性，拓展学生的思维空间。

2.2  有助于培养学生动手与思维创新能力

高中物理实验，不同于单纯的传统灌输式教学，其可通过实验过程和数据，让学生实地的观察现象，分析数据，甚至亲自让学生动作操作工具，体会与了解物理理论背后的真理以及过程，这样学生的思维空间会发生很大的改变，从原来盯着文本材料思考到亲自观察数据和结果来思考，这对于学生后期记忆知识和解题都是具有极大好处的。此外，学生在教师的教导下，通过真实的器材以及具体的实验方法，可将对理论知识的感性认知升华到理性认识，在整个过程中，学生的思维能力事实上是不断提升的，发散性思维能力也在不断增强的，久而久之学生便可以以更微观的角度去认识更多物理知识了，也能将这些同自己的课堂学习和生活现象结合起来思考，做到学以致用。当然，物理实验对于学生思维的突破不仅仅体现在思维发散上，其最终是要落地到提升学生的动手能力和创新能力方面，通过物理实验教学，可以增强学生的思维落地性和动手能力，让学生通过物理实验不断提高自主学习意识，从而达到更好的学习效果。

2.3  帮助学习构建知识形成的思维过程

物理的学习是一个循序渐进、由简到繁的过程，知识结构的构建也是一个思维形成的过程。物理作为一门对学生思考能力、思维连贯性要求高的学科，要想让学生突破思维障碍，必须让学生的思维从表层深入到里层。由于在实际教学过程中，缺乏很多对真相的追求，这让学生的思维无法真正跟上，仅仅只是让学生知道了表像却不了解真正的目的和在生活中的价值。显然，若是高中物理教师无法帮助学生构建完整的知识结构，学生就只能掌握表面的东西而无法形成完整的物理思维体系，在学习更为深层次理论或者解题的过程中便会由于思路不清而形成思维障碍，长此以往就容易形成恶性循环。例如，电源电动势和内阻的测量原理，如果只是通过理论教学，显然学生的思维不会形成良好的过程，但通过物理实验，则可帮助学生突破思维障碍。案例如下：

（1）实验目的

电源电动势和内阻的测量原理及实验数据的处理方法。

（2）实验器材

电流表1只，电压表1只，滑动变阻器1个，开关1个，导线若干，干电池1节

（3）整体设计思路（见图1）

（4）教学过程设计

Ⅰ.伏安法测电源的电动势和内阻的基本原理：原理如图2所示。

（1）由U=E-Ir可知，测出几组U、I值，作出如图3所示的U—I图像，图线在U轴上的截距为E。图线的斜率的绝对值为电阻r=。

用伏安法测电池的电动势和内阻的两种变形方法

①用电阻箱、电流表测定——实验电路如图4所示。

改变电阻箱的阻值，记录R与I，应用E=I1（R1+r）E=I2（R2+r），求出E、r。为了准确，可多测几组数据，求E与r各自的平均值。

②用电阻箱、电压表测定——实验电路如图5所示。

改变电阻箱的阻值，记录R与U，应用E=U1+rE=U2+r，求出E、r。多测几组数据分别求出几组E、r的值，再利用平均法求出E、r，即为测量值。

Ⅱ.用伏安法测电池的电动势和内阻的误差分析。

若采用图6（a）或（b）電路，根据闭合电路欧姆定律，由两次测量列方程为：

E测=U1+I1r测       E测=U2+I2r测

解得：E测=    r测=

若考虑电流表和电压表的内阻，对图6（a）电路应用闭合电路欧姆定律有：

E=U1+（I1+）r        E=U2+（I2+）r式中E、r为电源电动势和内阻的真实值。

解得：E=>E测   r=>r测

对图6（b）电路应用闭合电路欧姆定律有：

E=U1+I1r+I1RA       E=U2+I2r+I2RA

解得：E==E测       r=-RA

以上可知，在物理学习过程中很多学生存在一种问题，即能了解结论本身但不了解其形成的过程，思维层面停留于表面结果，无法深入到过程细节。物理实验则可让学生的思维从开始到结尾均有良好的循环。

2.4  有助于强化教师对课堂例题教学的指导

一是帮助加强高中物理解题思维教学研究。教师要进一步的加强相关方面的研究，在教研活动中不断充实和提升自己的水平与能力。对于有的教师而言，在教学过程中缺乏对相关解题教学的深入思考，所以难免在日常课堂教学中存在一些不足，这就要求教师要提升自己的专业水平，从专业的角度去学习和掌握课堂思维教学的方法和规律，以此认识到该教学模式的重要性和意义。

二是有利于教学中贴近学生的生活实际。在解题指导的过程中提升学生解决实际问题的能力。高中物理解题思维品质的培养必须着眼于生活实际，引导学生学会应用高中物理知识去解释实际生活中的各种高中物理现像。此外，为了让其更加贴近生活，教师应该采取信息化教学手段，使“互联网+”能够充分发挥在教学中的作用，让高中生更直观、形象、生动的理解解题逻辑与生活案例之间的联系，而这对于理解能力较差的高中生来说，可以起到很大的帮助。

3  发挥物理实验在突破思维障碍中的作用的策略

3.1  改善实验基础条件

在素质教育的要求下，高中物理教学必须采取理论教学与实验教学同步进行的方式，为此需要树立全新的物理实验观念，推动学校、教师和学生构建良好的实验基础条件。一方面，学校要重视物理实验的作用，改变传统的教学理念，全面加大对物理实验教学的经费投入，对实验资源进行更新优化，以确保资源的充足和可用;同时，物理教师也需要不断的更新自己的知识，学习更多新的物理知识和物理实验教学手段，增强自己带学生做实验的综合素养;而学生自身也要主动在学习高中物理教材理论的同时，主动积极地参与到实验活动中去，确保自身的知识学习和技能学习最大化。

3.2  改进实验教学过程引导学生思维发散

学生的思维发散能力关系到学生学习知识的速度和效率。教师在进行物理实验教学时，不应只对照教材要求进行实验，而是要敢于对实验仪器和方法进行优化调整与 创新。由于在高中物理中，不少知识理论是直接以结论形式面向师生展示出来，在思维层面学生并不是都知识其推导过程，在这种条件下教师可以结合实际情况改善实验演示过程，并由多名学生共同完成整个实验操作。例如验证胡克定律实验：

（1）物理知识：胡克定律;

（2）教学要求：学生掌握该定律基本理论和要求;熟悉其形成过程;

（3）原有实验：从传统意义上，将弹簧竖直使其自然伸长，而后采取措施再加钩码进行实验，验证实验过程;

（4）实验不足：学生对弹簧重力因素缺乏考虑，在思维方面会形成固化，认为其只是增加的力与形变量关系。

（5）实验改进：弹簧更改为水平放置用定滑轮改变力的方向。例如，可考虑在利用单摆研究机械能守恒时，若实验中不好直接的判断小球是否能回到原高度，则可考虑以水平固定好一个长直尺，再将小球拉升到直尺放下，看小球能否在到达直尺。

（6）实验效果：改进优化实验方法，可以让学生的思维更加多元发散和创新，在思维层面通过多种途径去探究物理真相，让学生把实验和知识有效融合起来。

3.3  融入情境实验教学助推学生突破思维障碍

情境教学在许多学科教学中均可以发挥出作用，在高中物理教学中同样如此。情境教学可以很好的启迪思维，帮助学习突破思维。在物理实验中，融入情境教学则能让学生感受到实验与生活的近距离，帮助学习认识物理的实际意义与用途，进而提高物理实验教学的实效性。从方法层面而言，教师应该在物理实验教学中按照章节课程要求设置合理的情境画面，让物理实验变成有故事、有目标、有分工、有人物角色、有道具和有相互配合的过程画面，以激发学生的好奇心和学习物理的热情。当然，需要注意的是，在将情境教学融合物理实验教学中时，首先需要注重对课前问题的设置，一个好的问题可以很好的诱导学生去发挥自己的想象空间思考，如此方能有效的帮助高中学生突破思维障碍。

3.4  增加互动实验操作帮助学生构建思维体系

搭建思维体系是十分重要的，从理论上讲，在物理课堂教学中加入实验这一步骤，其重要意义便在于帮助学生理清思维障碍，让学生从传统思维转为创新思维，进而不断突破自身的思维障碍。在实验过程中，教师可以加强实验引导，但不能仅仅自身进行实验示范性教学，而是要求学生可以逐一的分工和配合，最好做到人人可参与人人可操作的地步，简单来说就是在实验课上要做到合理安排，确保学生亲自动手实验，打破他们的思维障碍让他們注意力得到集中，借助于这样的行为其好处在于能让学生用自己的双手去验证其学习的物理理论知识，深刻探究物理结论的形成过程。在完成步骤后，大家亦可互动的参与和讨论，久而久之学生会对该理论和该实验留下深刻的印象以及记忆。而在实验内容方面，教师尽量以选择教材中的材料为主，这样可让学生对基础知识有更为扎实的掌握，有了基础知识作为支撑，学生自然会对物理知识的了解更加深刻、透彻，逐步的养成物理思维，从而在解题中能够思路清晰。

4  结束语

（1）总体来看，高中物理实验对于突破学生的思维障碍可以起到非常大的帮助和作用，可以帮助学生增强思维的活跃性、发散创新思维以及增强自身的动手能力等。

（2）物理实验教学对高中物理教学有极大的的帮助，高中物理实验对学生突破思维障碍的重要性不言而喻。要进一步认识到实验教学对于物理教学的意義，采取更为优化的手段，改善实验基础条件。

在优化实验过程，要创新实验方法，引导学生动手操作，进而不断地提升学生的思维能力，构建比较完善的知识结构和物理思维体系。教师和学校也应该在日常教学中不断做到实验与理论相结合，加强学生动手能力和自主学习意识的提升。

参考文献：

[1] 张朝良.物理教学中突破学生思维障碍的途径分析[J].文理导航（中旬），2018，23（1）：43.

[2] 李永胜.高中物理解题思维障碍及相应对策[J].新课程（下） ，2017，38（5）：120.

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