借助物理实验，培养学生的思辨能力

【摘要】教师在开展物理教学时，应将实验作为提升学生能力的主要途径，以此培养学生的物理核心素养。在实验过程中，教师应摒弃传统的以教师为主导、学生简单模仿的实验模式，给予学生更多的思考空间，引导他们主动思辨，从而促进其全面发展。文章探讨在初中物理教学中借助物理实验培养学生思辨能力的教学策略。

【关键词】初中教学；物理实验；思辨能力

作者简介：刘兴东（1975—），男，江苏省南通市海安市墩头镇墩头初级中学。

在初中物理实验教学中，部分学生存在表面化学习的现象，即仅满足于完成实验流程，缺乏深度思考。这不利于学生物理核心素养的全面发展。对此，教师在实验教学中应注重培养学生的思辨能力，引导他们深入分析、判断、推理和辨析实验中的物理现象、原理及规律。具体而言，教师应指导学生将复杂的物理问题分解为若干简单的子问题，逐一解决后再综合各子问题的解决方案，形成对整体问题的全面理解，最终作出正确的判断。教师应持续为学生提供思辨的机会，帮助他们养成多角度思考问题的习惯，从而充分发挥实验教学的价值与效用。

一、自主设计实验，培养学生的创新思维

要开展实验，教师首先需要进行实验设计，明确实验的目的、方法、过程以及数据分析手段，以确保实验顺利进行并达成预期目标。在传统的物理教学中，实验通常由教师设计，学生只需按照既定步骤完成即可［1］。为了培养学生的创新思维和思辨能力，教师可以尝试让学生自主设计实验。学生需要发现问题、分析问题、解决问题，最终设计出能够验证假设的实验方案。在此过程中，学生的创新思维和思辨能力能够进一步增强。

以苏科版物理八年级下册“浮力”这一课的教学为例。教师可以让学生自主设计一个探究浮力方向的实验。学生首先需要观察生活中的浮力现象，据此得出初步结论，然后再进行实验设计，通过实验数据或现象证明自己的假设。

例如，有学生设计了如下实验：准备透明容器、水、不同形状的物体以及细线等材料，用细线分别将不同形状的物体悬挂起来，确保它们能够自由旋转；随后，将物体逐一缓慢浸入水中，观察其在水中的沉浮状态；最后记录物体是否竖直向上浮起。针对这一实验设计，教师应引导学生进行深入思考与辨析：为什么要采用这样的实验步骤？如果不这样做，实验结果可能会受到哪些影响？还有学生是这样设计实验的：准备透明容器、水、木块等材料，使容器以一定的角度倾斜，然后将木块放入倾斜的容器中，记录物体是否竖直向上浮起。针对这一实验设计，教师可以引导学生思考：为什么要倾斜容器？如果不这样做，实验结果可能会受到哪些影响？

总之，教师要将教学重点放在引导学生思考与辨析上。这种教学模式不仅能提升学生的实验设计能力，还能发展学生的创新思维与思辨能力。此外，教师还可以引导学生评估实验设计方案的优缺点，这有助于他们形成独立的见解并锻炼批判性思维。

二、聚焦实验操作，锻炼学生的动手能力

教师在开展实验教学时，要尽量引导学生亲自动手操作。在操作过程中，学生需要熟知实验的原理和步骤，观察各种实验现象，解决遇到的各种问题，尝试新的方法，这些过程都能促进学生进一步发展思辨能力。

以苏科版物理八年级下册“物体的浮与沉”这一课的教学为例。教师在简单交代实验注意事项与目标之后，就可以让学生自主进行实验操作。首先，学生要思考物体的浮沉与哪些因素有关，进而列出相关因素，如物体的密度、体积、形状等。其次，学生要自行准备实验器材，如水槽、水、不同形状和材质的物体、弹簧测力计、细线等。最后，学生要进行实验操作，将装有适量水的水槽放在平稳的桌面上，用细线分别将每个物体系好；使用弹簧测力计测量每个物体的重量；将物体轻轻放入水中，观察并记录其浮沉情况。教师要巡视并观察学生的实验过程，同时通过提问的方式引导他们思辨。

在实验过程中，教师要引导学生思考“为什么要这样操作”“调整实验步骤的顺序会有什么影响”等问题，帮助学生深入理解浮沉现象及其影响因素。学生在操作实验的同时进行思考和辨析，有助于提升思维缜密性，进一步发展思辨能力［2］。

三、鼓励学生质疑，培养学生的探究能力

在实验教学中，教师往往更倾向于向学生提问，而较少给予学生主动提问的机会，这反映出教师对学生质疑能力的培养不够重视。实验是一个综合探究物理现象的过程，涉及众多物理知识与原理。引导学生质疑能够使他们真正成为实验的主导者，从而充分发挥实验的教学价值。此外，鼓励学生质疑也是锻炼思辨能力的有效路径，它能激发学生的好奇心和探究欲，促进学生深度学习。因此，教师要鼓励学生主动质疑并展开探索，激发学生的内在动机。

以苏科版物理八年级下册“浮力”这一课的教学为例。在学习“阿基米德原理”这部分内容时，教师播放了一个视频。视频中，国王请阿基米德检验皇冠的真假，阿基米德把王冠和同等重量的纯金分别放进盛满水的两个盆里，通过比较两个盆溢出的水，证明王冠里掺杂了其他金属。

教师可引导学生基于视频内容，开展类似的实验，亲自验证阿基米德原理。实验开始前，教师可以鼓励学生提出自己的疑问。学生可能会提出以下问题：为什么国王会怀疑皇冠的纯度？他的怀疑依据是什么？阿基米德的实验装置是如何设计的？他是如何确保实验的准确性的？教师可将这些疑问呈现出来，让学生进行思考与分析，从而进一步锻炼学生的思辨能力。接着，教师可引导学生关注皇冠，鼓励学生提问，学生可能会问：如果皇冠的形状非常复杂，会对实验结果产生什么影响？如何确保实验中水的体积变化仅仅是由皇冠的浸入引起的，而不是其他因素？学生在质疑中思辨，在后续开展实验时能更全面而深入地理解阿基米德原理。

质疑是锻炼思辨能力的有效途径。教师可以实验的结果为出发点，以设问引导学生利用所学知识对实验结果进行分析和反思，由此使学生由浅层学习迈向深层学习，从而实现思维进阶［3］。

四、进行实验观察，培养学生的观察能力

在实验教学中，教师既要让学生动手操作，又要让他们多角度地观察。例如：实验前，学生需要观察实验器材、实验环境、初始条件等；实验中，学生需要观察自变量的变化、实验现象、数据数值等；实验后，学生需要观察物体的最终位置、器材的状况等。在观察的过程中，学生自然要进行思辨与分析，这为他们的思辨能力提供了发展的空间。

以苏科版物理九年级上册“杠杆”这一课的教学为例。在开展探究杠杆平衡条件的实验时，教师可以引导学生观察日常生活中杠杆的应用。例如，学生可以先观察剪刀、钳子、撬棍等常见工具，并记录它们的共同特征；再与同伴分享观察结果，并进一步讨论杠杆的共性。在此过程中，教师可以引导学生围绕力的作用点、转动中心等关键概念展开讨论。基于观察的思辨活动能反作用于观察，使学生的观察更加深入［4］。

接下来，教师可以引导学生观察一个具体的杠杆，帮助他们识别支点、动力、阻力、动力臂和阻力臂这五个关键要素。在寻找这些要素的过程中，教师应鼓励学生描述每个要素在杠杆中的作用及其位置，从而将观察环节与思辨活动紧密结合。在实验过程中，教师需要引导学生进行实验观察。首先，教师可以引导学生观察杠杆、钩码、弹簧测力计等实验器材并思考它们的作用；接着，观察杠杆在加力前后的变化并记录力臂和力的相关数据；最后，引导学生根据实验数据分析并总结杠杆平衡的条件。

在观察活动中，学生不应仅仅停留在对现象的简单描述上，而应将观察视为深度学习的重要组成部分，并通过观察推动实验的深入发展。在观察过程中，教师可以设置一些问题，激发学生的好奇心，促使他们主动解决问题，这是培养思辨能力的起点。同时，学生也可以提出自己的质疑，再验证猜想，这是促进思辨能力发展的关键环节。此外，教师在引导学生观察时，可以将观察任务分解为若干小任务，以帮助学生集中注意力并增强学习获得感。

五、开展实验合作，培养学生的协作能力

实验涉及多方面的能力和知识，对于大多数学生来说，单独完成实验具有一定的难度。然而，如果教师引导学生以合作的方式开展实验，不仅能够降低实验的难度，还能进一步促进学生思辨能力的发展。在合作过程中，学生不仅要互相帮助，还要进行沟通和交流。通过分享观察结果、解释实验现象以及思维碰撞，学生能够更深入地思考和分析，从而有效提升思辨能力。

以苏科版物理八年级下册“液体的压强”一课的教学为例。在开展液体压强实验时，教师可以将学生分为若干小组，确保每个小组中有不同层次的学生，以便基础较弱的学生获得更多支持与帮助。在器材准备环节，小组成员可以先列出实验所需的器材，并讨论每种器材的作用，再进一步明确分工。例如，小组成员可以分别担任实验操作员、记录员、观察员以及器材管理员。

学生可以准备U型管压强计、注射器、水、不同密度的液体、尺子、记录纸等实验器材。实验开始后，操作员可以先将U型管压强计水平放置，然后使用注射器将水注入U型管的一侧。记录员需要准确记录U型管压强计的初始状态，而观察员则负责观察并记录U型管两侧液面的高度差。在撰写实验报告时，小组成员应按照自己的分工描述实验过程，其他成员在此基础上进行补充和完善。这种合作方式不仅能够促进实验的不断优化，还能促使学生在思辨与交流中碰撞出更多精彩的观点与见解［5］。

在合作开展实验的过程中，教师要鼓励学生大胆提出自己的观点和疑问，开阔他们的思维，促使他们从多个角度思考和分析问题，拓展学生思辨活动的广度和深度，进而锻炼和提升学生的思辨能力。

结语

实验是初中物理教学的核心内容，也是促进学生能力发展的重要途径。教师可以将实验教学与思辨能力的培养有机结合起来，设计能够引发学生思考且与教学目标紧密相关的实验活动，同时引导学生参与实验方案的设计和实验器材的准备。在实验过程中，教师应鼓励学生积极参与实验操作和讨论，重点关注他们在实验中的思考过程。当学生主动参与实验的各个环节，积极观察、自主操作并深入思考，他们不仅能够将物理知识应用于问题解决，还能通过实验锻炼思辨能力，从而实现全面发展。

【参考文献】

［1］黄磊.初中物理教学中学生思辨能力的培养：以新课程标准下的课程融合教学为例［J］.数理天地（初中版），2023（8）：62-64.

［2］高振.基于思辨视觉的初中物理信息化教学路径分析［J］.中国教育技术装备，2021（3）：111-112，115.

［3］刘鑫.促进思维进阶的跨学科实践活动案例剖析：以“设计和制作一个模拟调光灯”为例［J］.中学物理，2024，42（18）：51-54.

［4］徐世臣.初中物理教学中的逆向思维培养策略［J］.中学课程辅导，2024（25）：84-86.

［5］魏新宪.情境化教学促进学生思维发展的实践策略：以初中物理为例［J］.家长，2024（24）：86-88.