运用物理对比实验思想激发学生核心素养

徐荣兵

【摘  要】 中学生对外界已经具有一定的认知能力和判断能力，但带有“闭锁性”的心理特点，在教学中加强对比演示实验的应用，通过创设直观鲜明的问题情境，引发学生的认知冲突，可以揭示物理现象与原有经验之间的矛盾，利用思维的批判性对原有经验进行质疑、批判，从而加强对新知识的理解和接受。

【关键词】 物理教学  对比实验  核心素养  培养方法

一、运用对比实验激发学生的好奇心和求知欲，培养思维的灵活性

根据建构主义理论，影响学生学习成效的最重要的因素是学生头脑中的已有的知识水平。要培养学生的知识和技能、过程和方法、情感、态度和价值观，教师应充分利用好学生原有的知识结构，找到学生原有知识的生长点，激发学生的求知欲，通过观察和研究，建立新知识，并融入原有知识中，形成新的知识体系。心理学认为，兴趣是产生动机的重要条件。一些有趣的对比实验极易唤起学生的直觉兴趣（好玩），从而逐步过渡到操作兴趣（想动手做一做）和认知兴趣（想知道为什么），因此学生的思维处于兴奋状态，易调动非智力因素参与教学。

例如，讲解牛顿第三定律的作用力与反作用力同时产生并方向相反时，准备以下几个器材：一辆用弹性发条提供运动能量的玩具小车，一张硬纸板，几支圆柱形铅笔，把硬纸板放在平行放置的铅笔上，再把具有弹性势能的小车放在硬纸板上，松手后就发现车向前运动的同时硬纸板快速向后飞出。追问学生：你看到了什么现象？这个现象说明了什么？

二、运用对比演示实验创设物理情景，培养思维的发散性

通过创设直观鲜明的问题情境，引发学生的认知冲突，动摇学生已有的认知结构的平衡状态，产生疑惑，激发探索欲望、唤起学生思维的能动性，乐于发现问题、提出问题。如通过实验或教学媒体展现物理现象创设问题情境;通过日常观念和科学概念矛盾引出问题情境;由旧知识的拓展引出新问题情境等。通过反思性学习学生对已经构建的高中物理知识体系进行了修改、完善，不断地实现了对所学知识的前后融通、活化与内化，达到“学会知识”的目的;通过反思性学习消除了由学生自身消极因素造成的物理创造思维障碍（如思维定势、以偏盖全、重结果忽过程、不敢超越常规、前概念的影响等），改进了思维习惯，优化了思维品质，提高了思维监控和调整能力，也提高了运用所学知识综合分析、解决实际问题的能力，进一步实现了“学会学习”的目标。实践中发现，教学中实验不在于多，而在于实验能否真的牵动学生的思维，即实验能否让学生直面错误概念，引发认知冲突。

在进行“自感”的教学中，自感现象不易观察到，可采用“千人震”演示。先用四节干电池串联，问学生：有没有人敢用手直接同时接触电源的两极？

学生平时经常接触电池，知道没有危险，但听老师这么一说，又有点犹豫，有几个大胆的学生上台来测试，结果没有任何不舒服的感觉，高中学生明白36V是安全电压，当然4节干电池奈何不了他们。这种情景的建立是后续教学的必要铺垫下。

老师接着问：如右图所示，把一个日光灯的整流器L与四节干电池、开光连接成如图所示的电路，其中在开关两侧再接出两条线a、b，如果让哪位同学两只手分别同时接触a、b时，先合上开关，再打开开关，那又会有什么感觉呢？

有前面实验的铺垫，很多同学已经深信不疑4节干电池很安全，纷纷要求上讲台做测试。测试开始：让测试学生双手同时接触a、b，合上开关，问学生：有没有触电的感觉？然后告诉全体学生如果我现在打开开关会有什么奇迹发生呢？学生依然泰然自若，老师说：现在让大家见证奇迹的时刻到了，然后打开开关。瞬间被测试同学叫着跳了起来、并用力甩出电线a、b，下面所有同学被这突如其来的现象深深吸引，这种教学情景激发了学生强烈的求知欲，再进行自感知识的教学，就会水到渠成。然后再邀请七八个同学手拉手再一次共同体会自感的实验，七八个同学的感受更进一步加深学生对自感现象的认同感。学生在这种情境中自然就会想了解为什么会有如此高的电压？它是怎样产生的？产生需要什么条件？

三、运用对比演示揭示物理的本质规律，培养思维的发散性

认知主义学习理论认为：人的认知是外部刺激和主体内部心理过程相互作用的结果。当外部刺激与认知主体已有认知结构产生矛盾冲突时就会产生强烈的反思性探究欲望。所以教师根据高考的要求与意图给学生一定量的外部刺激，即创设反思情景，以强化学生的反思意识。反思性学习的整个过程是学生自主活动的过程。它以追求自身学习的合理性为动力，进行主动的、自觉的、积极的探究。学生既是演员，又是导演，自始至终都是真正的主人。它通过自我认识、自我分析、自我评价、获得自我体验。学生在建立物理概念过程中，往往要借助于感性材料，尤其能产生对比思维冲突的感性材料，容易激发学生思维的探究性，对比实验能为学生创造一个获得感性材料、认识物理规律的环境。主要操作流程是：让学生先作出判断，然后再用实验验证，当实验的现象出乎学生的意料时，直觉的判断与实验事实之间的强烈对比，必然引发学生去积极思考。

抽象的物理知识学生能理解、难体会，往往让学生有无痛搔痒的感觉，学生无法发现物理规律的本质，往往在了解物理规律上采用记忆的方法，让物理规律呈现出片面化、模糊化特征，只有让学生有亲身感受才能有利于教学的开展。

在“惯性”知识教学中，学生难于理解任何物体具有保持原来运动状态的性质，往往只是简单的模仿解释生活现象。

因此，通过不同物理条件的变化，让学生去发现物理现象和规律，从而掌握物理现象的本质。教师设计情境让学生体会物理感受，参与课堂教学，让学生成为概念学习的主人，让学生真正参与到概念的建构过程中来，才是提高效率的关键。大量做题无法让学生体会到学习物理的快乐，更无法提高物理能力，速成的东西只能昙花一现。恰当地运用对比演示实验，可以把知识技能的学习和发展学生的观察能力、抽象思维能力、思维创造能力以及科学态度有机结合起来，可以逐步提高学生观察问题、分析问题和解决问题的能力。充分开发对比演示实验，会让物理教学更具生动性、趣味性，使學生从畏学变为乐学。