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摘要:通過實(shí)驗(yàn)實(shí)踐研究，在發(fā)展學(xué)生思維品質(zhì)的教學(xué)研究過程中，提出物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的五種策略：限時(shí)作答——發(fā)展思維的敏捷性，設(shè)計(jì)方案———發(fā)展思維的靈活性，評(píng)價(jià)交流———發(fā)展思維的批判性，觀表探質(zhì)——發(fā)展思維的深刻性，改進(jìn)實(shí)驗(yàn)———發(fā)展思維的創(chuàng)造性，從而促進(jìn)學(xué)生深度學(xué)習(xí)，提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)效率。

關(guān)鍵詞:初中物理;實(shí)驗(yàn)教學(xué);思維品質(zhì);深度學(xué)習(xí)思維

發(fā)展心理學(xué)指出：思維品質(zhì)是發(fā)展智力和能力的突破口，是思維活動(dòng)中智力與能力特點(diǎn)在個(gè)體身上的表現(xiàn)，其實(shí)質(zhì)是人的思維的個(gè)性特征，它包括思維敏捷性、靈活性、創(chuàng)造性、批判性和深刻性五個(gè)方面[1]。心理學(xué)家指出：思維品質(zhì)是可以通過后天訓(xùn)練提高的。物理是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，在物理教學(xué)中，特別是實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，往往會(huì)針對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象提出問題、分析問題和解決問題，在此過程中會(huì)有一定的設(shè)計(jì)、交流與評(píng)價(jià)過程。因此，物理實(shí)驗(yàn)是很好地發(fā)展學(xué)生思維品質(zhì)的載體。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中，筆者通過實(shí)踐研究，獲得了很好的效果。

一、限時(shí)作答———發(fā)展思維的敏捷性

思維的敏捷性是指在限定時(shí)間內(nèi)，利用已有的知識(shí)積極地思維，大膽地假設(shè)，全面地思考，迅速且準(zhǔn)確地得出所要解決問題的方法和手段。它反應(yīng)的是智力的敏銳程度，亦即思維活動(dòng)的速度[2]，它的特點(diǎn)是：迅速、準(zhǔn)確。在物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，表現(xiàn)為運(yùn)用大腦中建構(gòu)的知識(shí)及所掌握的實(shí)驗(yàn)技能和手段，能迅速而準(zhǔn)確地得出所要解決問題的方案或結(jié)論。例如，教師在限定時(shí)間內(nèi)讓學(xué)生設(shè)計(jì)“礦泉水瓶系列”實(shí)驗(yàn)。學(xué)生通過思考，設(shè)計(jì)出很多有關(guān)礦泉水瓶的實(shí)驗(yàn)，如加一個(gè)小藥瓶可以做浮沉子實(shí)驗(yàn)；里面加酒精和傳感器，可以做氣體對(duì)外做功和外界對(duì)氣體做功實(shí)驗(yàn)；里面加冷熱水和紅墨水，可以做擴(kuò)散快慢跟溫度的關(guān)系實(shí)驗(yàn)；里面加水且水面留一個(gè)大氣泡后，橫向運(yùn)動(dòng)可以探究氣泡跟水慣性大小實(shí)驗(yàn)等。通過限時(shí)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，學(xué)生思維的敏捷性得到提高。在訓(xùn)練思維敏捷性時(shí)，教師可以限時(shí)、定向地讓學(xué)生選擇一定的實(shí)驗(yàn)儀器，如上面的礦泉水瓶，可以設(shè)計(jì)出一系列有關(guān)礦泉水瓶實(shí)驗(yàn)。在具有一定競(jìng)爭(zhēng)性和一定趣味性的實(shí)驗(yàn)氛圍中，既滿足學(xué)生的好勝心、好動(dòng)心，同時(shí)激活已有的知識(shí)，通過一題多法、一題多變、一題多解等途徑，多維度地發(fā)展學(xué)生思維的敏捷性。

二、設(shè)計(jì)方案———發(fā)展思維的靈活性

思維的靈活性是指思維的發(fā)散性、多變性，它主要表現(xiàn)為針對(duì)所面臨的問題，利用所學(xué)知識(shí)，多途徑、多方法、多角度地解決問題。它與思維的敏捷性所呈現(xiàn)的方式最大的不同在于沒有時(shí)間上的限制，空間上表現(xiàn)得更廣闊、更發(fā)散。在物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師最好把生活化情景直接呈現(xiàn)在學(xué)生面前，利用其復(fù)雜性、非良構(gòu)性的特點(diǎn)，讓學(xué)生利用已學(xué)知識(shí)，通過遷移應(yīng)用，多方位、多角度、多思路，發(fā)散性地思考問題，利用多種方法解決物理實(shí)際問題，做到舉一反三、多向思維，發(fā)展學(xué)生思維的靈活性。例如，在上《電磁繼電器》這節(jié)課時(shí)，教師讓學(xué)生自主設(shè)計(jì)一個(gè)能把學(xué)校中的池水抽干的裝置，最好做到安全可靠且方便簡(jiǎn)單。學(xué)生通過思考后，設(shè)計(jì)出了多種多樣的電路圖。在物理實(shí)驗(yàn)課上，當(dāng)碰到物理實(shí)驗(yàn)方案需要設(shè)計(jì)時(shí)，教師最好留給學(xué)生充足的時(shí)間，讓他們對(duì)實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行一定的設(shè)計(jì)，從而發(fā)散他們的思維。如本實(shí)例中，通過抽干水池的電路設(shè)計(jì)，學(xué)生從電路的組成、用電安全及方便簡(jiǎn)單等多角度地進(jìn)行設(shè)計(jì)，不但對(duì)所學(xué)的知識(shí)進(jìn)行了一次有效的梳理，理解了電路設(shè)計(jì)的原理和本質(zhì)問題，而且發(fā)展了他們思維的靈活性。

三、評(píng)價(jià)交流——發(fā)展思維的批判性

思維的批判性是指?jìng)€(gè)體在思維過程中，通過自己獨(dú)立思考，全面檢查整個(gè)思維過程，對(duì)捕捉的反饋信息進(jìn)行分析、處理后，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題和矛盾，同時(shí)能自覺修正錯(cuò)誤的一種思維品質(zhì)。實(shí)驗(yàn)本身所具有的嚴(yán)謹(jǐn)性、邏輯性正是批判性思維的內(nèi)涵之所在[3]。在物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，具體表現(xiàn)為對(duì)老師或?qū)W生提出的問題或說法不“人云亦云”，不“隨聲附和”，而是在進(jìn)行獨(dú)立自主思考后，敢于批判質(zhì)疑所提的問題、所發(fā)表的說法和所操作的實(shí)驗(yàn)等，并提出自己的觀點(diǎn)和想法。例如：在探究物體浮沉條件時(shí)，教師在演示浮沉子上浮下沉后，讓學(xué)生交流浮沉子上浮下沉的主要原因是什么。有學(xué)生認(rèn)為小藥瓶下沉是其重力大小改變所致，即把瓶子和進(jìn)入的水當(dāng)作一個(gè)整體考慮，當(dāng)手?jǐn)D壓礦泉水瓶時(shí)（如圖1所示），礦泉水瓶中的水進(jìn)入小藥瓶后，使得小藥瓶的總重（進(jìn)入的水加瓶的重量）增加，重力大于浮力，導(dǎo)致小藥瓶下沉，反之上浮。但有好多同學(xué)質(zhì)疑此種說法，他們認(rèn)為小藥瓶下沉的原因是浮力改變所致，即把小藥瓶和小藥瓶上端封閉著的那段空氣柱作為一個(gè)整體考慮，當(dāng)手?jǐn)D壓礦泉水瓶時(shí)，礦泉水瓶中的水進(jìn)入小藥瓶中后，使得小藥瓶上部空氣柱減少，導(dǎo)致排開水的體積減小，浮力小于重力，所以小藥瓶下沉，反之上浮。批判性思維是所有思維的前提和基礎(chǔ)，特別是創(chuàng)新思維是建立在批判性思維基礎(chǔ)上的。在物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師要鼓勵(lì)學(xué)生在獨(dú)立思考的基礎(chǔ)上質(zhì)疑所呈現(xiàn)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象或問題，通過交流、討論和評(píng)價(jià)，提出自己的獨(dú)特看法和見解，發(fā)展批判性思維。

四、觀表探質(zhì)———發(fā)展思維的深刻性

思維深刻性是建立在深度理解基礎(chǔ)上的，它是指對(duì)事物表象的觀察、分析、歸納后排除表象的迷惑及干擾，通過抽象思維，透過紛雜的現(xiàn)象，抓住問題的核心，把握事物的本質(zhì)，預(yù)測(cè)事物發(fā)生發(fā)展的規(guī)律和趨勢(shì)。能否透過物理呈現(xiàn)的表象揭示事物的本質(zhì)及核心，是思維是否深刻的主要表現(xiàn)。在物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師要多利用創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行深入而仔細(xì)的觀察，通過一定的科學(xué)方法，如對(duì)比法、控制變量法及正反論證法等，讓學(xué)生自己揭示事物的本質(zhì)及核心，對(duì)物理概念和規(guī)律達(dá)到深入理解，真正做到知其然并知其所以然。例如：在學(xué)習(xí)小孔成像時(shí)，學(xué)生對(duì)小孔的大小只停留在一個(gè)很小的孔這個(gè)概念上，但具體多小才算是小孔，學(xué)生不清楚、不理解。教師可以引導(dǎo)學(xué)生這樣理解：在學(xué)生知道小孔成像后，教師用LED燈做一個(gè)“上”字形光源和一個(gè)如圖2所示的三角形小孔，讓LED燈發(fā)光，通過小孔在光屏上呈現(xiàn)如圖3所示的像。然后讓學(xué)生思考：此圖是小孔成像嗎？理由是什么？學(xué)生思考后回答：整個(gè)“上”字光源因?yàn)槌霈F(xiàn)上下左右都顛倒的像，是小孔成像，而每個(gè)LED燈的像呈現(xiàn)的是孔的形狀———三角形形狀像，所以不是小孔成像。然后再讓學(xué)生通過整個(gè)“上”字成的像與每個(gè)LED燈成的像的強(qiáng)烈對(duì)比對(duì)小孔下一個(gè)定義。這樣學(xué)生對(duì)小孔的定義就有了深刻的理解，即小孔是相對(duì)而言的，如果孔跟光源大小相差很多，此孔就是小孔，相反孔應(yīng)該叫大孔。為了更深入地理解孔大小是相對(duì)而言的規(guī)律，教師可以繼續(xù)追問：如果要讓每一個(gè)燈通過這個(gè)孔成的像也是小孔成像，應(yīng)該如何改進(jìn)？有兩種方法：一是減小孔的大??；二是增大光源，如把LED燈換成白熾燈。最后第一種因?yàn)榭滋。饩€不足以在光屏上成像而失敗，第二種呈現(xiàn)如圖4所示的像，再次在學(xué)生頭腦中強(qiáng)化小孔的定義。以上通過整個(gè)光源和一個(gè)LED燈光源的對(duì)比，使學(xué)生深度理解小孔是相對(duì)而言的；通過再次追問，如何讓一個(gè)點(diǎn)光源成的像也是小孔成像，再次強(qiáng)化了小孔的概念。由此可見，在物理教學(xué)中，當(dāng)學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)有疑惑或不懂時(shí)，教師可以制作創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)，用創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)作為理解的載體，通過讓學(xué)生針對(duì)實(shí)驗(yàn)呈現(xiàn)的現(xiàn)象，進(jìn)行一定的對(duì)比，由表及里、由此及彼，透過現(xiàn)象理解事物的本質(zhì)和核心，在理解過程中促進(jìn)學(xué)生的深度學(xué)習(xí)，提高思維的深刻性。

五、改進(jìn)實(shí)驗(yàn)——發(fā)展思維的創(chuàng)造性

創(chuàng)造性思維是布魯姆目標(biāo)分類中高階思維中的最高層次，它是指遇到新情境或新問題時(shí)，能利用已有知識(shí)快速思考，創(chuàng)造性地找出具有一定價(jià)值和一定新穎性結(jié)論的品質(zhì)。它具有發(fā)散性、獨(dú)特性和新穎性三個(gè)特點(diǎn)，在物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中主要表現(xiàn)為：通過現(xiàn)象觀察，大腦思維，創(chuàng)造性地提出自己的看法和想法，并利用一定的手段和方法解決問題[4]。1.改進(jìn)教材實(shí)驗(yàn)。教材實(shí)驗(yàn)具有很重要的作用，它在教學(xué)中可以突出重點(diǎn)、突破難點(diǎn)，有利于學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握和理解。但有些實(shí)驗(yàn)所呈現(xiàn)出來的現(xiàn)象存在疑點(diǎn)，反而會(huì)讓學(xué)生得出錯(cuò)誤的結(jié)論。這時(shí)教師可以引導(dǎo)學(xué)生，讓學(xué)生通過思考提出改進(jìn)意見。如升華和凝華實(shí)驗(yàn)，用酒精燈加熱時(shí)，會(huì)在碘錘中看到碘的液態(tài)現(xiàn)象（因?yàn)榫凭珶艏訜徇_(dá)到碘的熔點(diǎn)會(huì)出現(xiàn)碘熔化現(xiàn)象），在理解原理和知道原因的基礎(chǔ)上，可以讓學(xué)生提出改進(jìn)意見。如熱源可以是低于碘熔點(diǎn)的熱源，也可以用90℃或100℃的熱水作為熱源，即把碘錘放在熱水中，這樣就不會(huì)因?yàn)檫_(dá)到碘的熔點(diǎn)而出現(xiàn)液態(tài)碘的現(xiàn)象[5]。2.創(chuàng)新教材實(shí)驗(yàn)。創(chuàng)新教材實(shí)驗(yàn)是源于教材，對(duì)教材實(shí)驗(yàn)的進(jìn)一步拓展。如升華和凝華實(shí)驗(yàn)，可以讓學(xué)生課后拓展，進(jìn)一步從材料、方法、裝置等方面進(jìn)行創(chuàng)新。通過研究，他們制作出了如圖5、6所示的創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)。圖5是通過改變材料，即用干冰來代替碘做實(shí)驗(yàn)；圖6裝置是改變了加熱溫度，即酒精燈加熱水，通過水的傳熱作為熱源，避免出現(xiàn)碘熔化現(xiàn)象。在物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師要充分利用教材實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的現(xiàn)象不明、結(jié)論不清等問題或現(xiàn)象，積極鼓勵(lì)學(xué)生提出自己的想法和觀點(diǎn)，不唯書、不唯權(quán)，通過多角度、多方面、多維度的思考，積極改進(jìn)和創(chuàng)新教材實(shí)驗(yàn)，促進(jìn)對(duì)知識(shí)和原理的深度理解，從而發(fā)展創(chuàng)造性思維。物理是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，在教學(xué)過程中，特別是針對(duì)問題解決時(shí)，教師要多留給學(xué)生一定的時(shí)間，讓他們針對(duì)問題提出自己的想法，然后根據(jù)猜測(cè)設(shè)計(jì)相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)方案，培養(yǎng)他們思維的靈活性、敏捷性和創(chuàng)造性。在方案設(shè)計(jì)過程中，讓學(xué)生先利用量表對(duì)自己的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行一定的評(píng)價(jià)和改進(jìn)，然后再生生互評(píng)、師生互評(píng)，通過評(píng)價(jià)、交流，將方案進(jìn)行一定的修正和完善，同時(shí)在評(píng)價(jià)、交流及改進(jìn)過程中發(fā)展他們的批判性思維和創(chuàng)造性思維。物理是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的課程，以上5種思維品質(zhì)基本都是以實(shí)驗(yàn)為載體培養(yǎng)發(fā)展的，所以物理課程中的實(shí)驗(yàn)應(yīng)該多注重“三做”，即多做、真做和巧做。通過多做和真做實(shí)驗(yàn)，找出實(shí)驗(yàn)所存在的問題，包括材料、方法、步驟等問題，進(jìn)而通過改進(jìn)實(shí)驗(yàn)或創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)達(dá)到巧做的目的。

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作者:黃建林 單位:浙江省杭州市文海實(shí)驗(yàn)學(xué)校