审辩式思维下的物理实验教学

摘   要：审辩式思维要求不轻易相信大家公认的结论，能遵从内心想法，做出不受他人影响的判断。教育的发展要求不仅传授学生知识，更要注重审辩式思维能力的培养，物理实验可以创设更多的可供学生质疑、审问、慎思、明辨的物理问题和物理情境，帮助学生更好地得到思维上的训练。

关键词：审辩式思维; 物理实验;质疑

1  培养学生审辩式思维的重要性

审辩式思维起源于二十世纪二十年代，美国教育家杜威把这个概念引入到教育界，这种思维模式要求不轻易相信大家公认的结论，遵从内心想法，不放过任何疑问，能根据自己的学识、体会、经验，通过分析、审问、慎思，做出不受他人影响的判断[ 1 ]。

在我国，经过几十年的发展，教育观念有了一定的进步，可在许多人眼里，依然认为学生的学是一个接收“公理准则”的过程，教师的教是一个向学生灌输“公理准则”的过程，认为让学生掌握知识、公理、定律是教学的首要任务。这种教学方式，会让学生渐渐地失去怀疑精神和好奇心，压抑学生的创造性，窒息教育的活力。在信息高度发达的今天，获取知识可以说是轻而易举，对于学生来说，学习特定知识或标准答案已经不那么重要了，而是对所接收的信息进行分类筛选，经过审辩，判断各种信息的对错或轻重，做出利弊选择。北京语言大学谢小庆教授提出：“与发达国家相比，今日中国教育最缺乏的就是审辩式思维的培养。” 中国科学院大学白春礼院长也认为，当前教育的重点是要引导学生善于把大胆质疑与谨慎断言有机结合，大力提升批判性思维能力。高中物理学科的核心素养也明确提出要培养学生科学思维、创新、科学态度和责任。时代的发展要求不能再机械地灌输直接的结论和知识，而应在课堂上更注重提高学生的审辩式思维能力，发挥学生的积极性和主动性，使学习不仅是掌握知识的过程，更是一个通过审辩和质疑提升个人能力的过程。

2  物理实验与审辩式思维

有专家指出，要让一个人真正具有审辩式思维的风格和习惯，仅仅停留在思考层面是远远不够的，如果他不能将思考的结果应用于解决实际问题，审辩式思维就没有融入到这个人的血液中，成为这个人的基本能力。基于这样的观点，物理实验应该是培养学生审辩式思维的最佳平台。

事实上，正是物理实验中存在的实际问题和审辩式思维的有机结合，一次次推动物理的发展和社会的进步。比如人们对原子结构的认识上，汤姆孙在认真分析和研究阴极射线实验基础上，提出了面包葡萄干模型;汤姆孙的得意门生卢瑟福依据α粒子散射实验结果：绝大部分α粒子几乎没有发生偏转，只有少数发生大角度偏转，提出了原子的核式结构模型;卢瑟福的学生根据氢原子光谱分析实验，结合量子理论，建立了玻尔原子模型。三代物理学家都是在实验事实的基础上，对前人的理论进行质疑、完善，提出自己的观点，从而推动原子物理学跨越发展。又比如科学家在研究物体运动的历史过程：被称为“百科全书学者”的亚里士多德根据直接的生活现象提出“物体越重，下落越快”，伽利略却对这位前辈的说法产生了怀疑，他提出一个类似这样的问题：一块大石头以某种速度下降，大石头绑上降落伞后会以另一速度下降，那么，按照亚里士多德的论断，大石头绑上降落伞后变得更重了，后者速度会大于前者速度;而事实上是绑上降落伞后，大石头下降的变慢了，后者速度小于前者速度，可见亚里士多德的观点是不正确的[ 2 ]。基于这样的质疑，才有后面著名的“比萨斜塔实验”，成就了物理学史上的一段佳话。

作为物理教师，有义务把审辩思维融入到实验课堂中，创设可供学生质疑、审问、慎思、明辨的物理问题和物理情境，预留给学生合适的对问题审辩的时间和空间，帮助学生更好地得到思维上的训练。

3  审辩式思维下的物理实验案例

3.1  “怪坡”实验

实验简介：在厦门文曾路与文屏路的交叉路口，有个著名的旅游景点“怪坡”，这个“怪坡”怪就怪在东西会从坡底滚到坡顶， 如水倒在路上会向坡顶流动，骑自行车上坡时很轻松，不用踩踏板也会加速到达，下坡时不用力踩就骑不动，无论如何试，都是这样的。可以把这个奇妙的现象搬到课堂上，实验的器材很容易准备，一个一面开口的箱子（把家里的抽屉拔出来即可），一块长度适中的木板，一个容易滚动的圆柱体，两块大小不同的垫块，还有带摄像头的电脑。器材的安装如图1所示：先将木箱放在水平面上，木板铺放在箱底，用较大的垫块将右端垫高，用较小的垫块将木板左端垫高。

将摄像头对准箱口，调整摄像头的角度和位置，使得镜头里只能看到木板、小垫块和箱底（切不可看到大垫块和水平面）这时我们就可以在电脑屏幕上观察到画面如图2所示。在实验中可以看到，在图1视角下观察物体是在上坡，在图2视角下观察物体是在下坡。

审辩过程：图2条件下，由于摄像头的视线被限制在箱内，判断木板的倾斜方向只能以箱底和小垫块作为参照对象，这时我们会直观地感觉到左边高，右边低。将小圆柱体轻轻的放在斜面上，就会观察到小圆柱体从坡底向坡顶滚动，“怪坡”也就出现了！而当不看屏幕直接观察时，就对其中的“内幕”一目了然，其实“高”处是低，“低”处是高。生活中的“怪坡”也是由于當地周围特殊的地理环境产生的视觉误差。

3.2  离心运动应用——自行车气嘴灯

实验简介：自行车气嘴灯，一般直接旋接在轮胎气嘴上，长度8 cm左右，如图3右边所示，在骑行过程中，随着车轮的旋转，气嘴灯就会亮起来，形成绚烂多彩的圆形图案，与神话传说中的哪吒的“风火轮”类似;自行车停止时，气嘴灯又会自动熄灭。我们可以直接在课堂上演示，让同学用手指捏住灯头部分圆弧甩动，灯就会亮起来;如果捏住的是底座部分，再怎么用力甩，灯也不会亮。

审辩过程：之所以会出现上述现象，是因为气嘴灯上装有离心开关，其原理如图3左边所示，车轮停止转动时，导电弹簧处于原长状态，接触不到铜帽，离心开关处于断路状态;当自行车处于行驶状态，离心运动使弹簧伸长，离心开关处于闭合状态，接通电路使气嘴灯点亮;如果是捏住的是底座部分甩动，弹簧压缩，灯就更不可能亮了。

3.3  徒手劈砖

实验简介：徒手劈砖是以前走江湖卖艺的人经常表演的一个节目，可以成为讲解惯性知识的很好的生活素材。一般人想要徒手把砖劈断，是有一定难度的，在课堂上可以先请力气大的男同学上来试一试。如果在下劈前，悄悄地将砖的一端翘起，如图4所示，这种状态下把砖劈断是比较容易的。

审辩过程：之所以出现如此巨大的差别，是因为在把砖的一端翘起的状态下用力下劈，砖在碰桌子前已有一定的速度，由于惯性，砖头要保持向下运动的状态，所以，砖块更多的是被“撞断”而不是被“劈断”的[ 3 ]。

3.4  静电现象实验

实验简介：带静电的物体会吸引轻小的不带电的物体，仔细观察会发现，使用不同材质的轻小物体，实验现象还是有差别的。用带负电的橡胶棒去靠近锡箔屑，观察到的现象是锡箔屑被吸引到橡胶棒上后又迅速向空中散开，如果是靠近纸屑，会发现纸屑被吸引到橡胶棒上很久都不会掉下来。

审辩过程：根据静电感应的知识，当带有负电的橡胶棒靠近不带静电的物体时，不带静电的物体靠近橡胶棒的一端会感应出正电荷，远离的一端会感应相同数量的负电荷，由于异性电荷在近端，引力大于斥力，如果不带电的物体是轻小的，就会被吸引过来。锡箔屑碰到橡胶棒后迅速散开，是因为锡箔屑是导体，碰到后很快就和橡胶棒带同种电荷，由于同种电荷相互排斥而迅速散开;纸屑是不良导体，自由电荷很难从橡胶棒转移到纸屑上，所以会一直被吸附着[ 4 ]。

3.5  简易直流电动机

实验简介：做一种简单的直流电动机模型，两个带有凹槽的金属支架通过导线与一节干电池相连接，一根涂有绝缘漆的粗导线绕制成长方形线圈，如图5所示，将线圈架在两个金属支架上，调整位置，让长方形线圈可在支架上自由转动，一磁性较强的磁铁置于长方形线圈的下方，开始时线圈平面竖直并保持静止。接通电源后，如果左、右两侧与支架接触部分的绝缘质都刮掉，线圈只会来回摆动;要让线圈持续转动起来，应将左右与支架接触部分的下半侧绝缘质都刮掉，上半侧绝缘质都保留。

审辩过程：若将漆包线左、右与支架接觸部分的绝缘质都刮掉，线圈开始在图示位置，电源刚接通时，根据左手安培定则，长方形线圈受到顺时针方向的安培力（从右向左观察）而转动起来，转过半周后，会受到逆时针方向的安培力而使其减速回摆;如果是将两转轴下侧的绝缘质都刮掉，上半侧保留，在图示位置刚接通电源时，线圈的受到顺时针方向安培力而转动，转过半周后，绝缘质仍存在，电路断开了，线圈没有受到安培力，但由于惯性，线圈还是会继续转动，转过一周后，线圈再次受到同样顺时针方向的安培力，这样转动就可以持续下去。

参考文献：

[1] 谢小庆. 审辩式思维在创造力发展中的重要性[J]. 内蒙古教育， 2014（6）：13-15.

[2] 刘培姣. 物理实验与创新教育[J]. 湖北工程学院学报，2004（6）：124-127.

[3] 林根旺. 快乐课堂 师生共享[J]. 中学理科园地， 2017（3）.

[4] 曹文龙， 许光明， 于振华，等. 静电对残膜吸附作用的影响因素试验研究[J]. 农机化研究， 2017， 39（12）：161-164.