浅析实验在中学物理问题解决中的重要性

摘要　在物理教学过程中一个困扰教师和学生的突出问题是，学生在运用具体知识解决问题的过程中存在着严重的困难，本文试图从实验的角度来分析物理问题解决的作用。

关键词　物理问题　实验　思维方式

中图分类号：G633.7　文献标识码：A

物理问题的解决在教学中就是通过引导学生思考、探索、解决这一个个问题，从而达到掌握知识、培养能力的教学目标。毛泽东在《实践论》中说：通过实践而发现真理，又通过实践而证实真理和发展真理。从感性认识而能动地发展到理性认识，又从理性认识而能动地指导革命实践，改造主观世界与客观世界。对于“实践一理论一实践”的发展过程的认识对于物理问题的解决有重要的指导作用。

任何物理问题的解决都必然涉及三个基本因素：实验、逻辑思维、数学表述。实验是学习和研究物理最基本的方法，但是基本的以致在中学教育中处于被忽略的次要地位。让学生掌握物理的实验方法，对于培养学生实验能力是极为必要的，这也已经为新课改所重视。实验方法就是根据一定的目的和计划，利用仪器、设备等手段在人为控制、变革或模拟的条件下获取科学事实的方法。由于自然事物的产生、发展、变化过程是一个极为复杂而繁琐的过程，表现为各种各样现象的相互交织，相互影响。实验过程中，我们可以通过一系列手段干涉自然过程，使之简化、纯化或强化一边突出主要因素，从而为我们带来一些新的发现。如人们对物质状态的认识局限于日常所能感知的“固、液、气”三态上，后来人们发现在超高温条件下原予核的电子能量增大，以致脱离轨道，变成自由电子，于是原子变成离子，这便是“等离子态”。在试验过程中学生可以发现很多解题所不能发现的变化。掌握书本上的理论知识。实验过程正是根据相应的原理来模拟不可接近或者是无法观察的自然现象。在瞬息万变的实验过程中，我们必须具有敏锐的洞察力、高度的判断力以及丰富的知识储备和经验，只有具备这些条件才能把握机捕捉实验中的微妙变化。许多物理学规律便是从大量的事实中总结概括而来，如牛顿在伽利略、开普勒、胡克等人的工作基础上总结归纳而完成经典力学体系的万有引力定律，能量守恒及转换定律也是大量实验的归纳。电磁学中的诸如欧姆定律、安培定律、法拉第电磁感应定律都是实验的总结。因此通过以上经典事例以及我们中学物理教学中学生的反应和实验教学的效果，我们可以认为实验具有举足轻重的作用。

在物理教学过程中一个困扰教师和学生的突出问题是，学生在运用具体知识解决问题的过程中存在着严重的困难，耗费师生大量精力的题海战术对于这个难题的解决也益处甚少。因为教师疲于找题，无精力找规律，学生疲于解题，无精力消化。教学效益是由教学时间和教学效果两个方面决定的。通过较少时间获得最大教学效果是教学的最高要求。我们知道学生在正式学习某一概念之前，就会在日常中接触到相关的许多现象，对于这些现象多是先入为主的片面认识，当接触到一些具体的物理问题时，那些先入为主的观念便会诱导思维偏离科学，得出错误结论。如在“做匀速直线运动的物体，速度越大，受力也越大”的正误判断中，肯定回答不在少数。这说明“力是维持物体运动的原因”这一错误日常观念对学生的影响之深。数学知识解决物理问题时起着巨大的作用，但是它只是解决问题的工具，如果不注意数学与物理现象的统一，受到的物理条件的限制，就会从纯数学的角度理解和使用物理概念、规律、公式，这也会造成思维的障碍。在除了上述的影响外还会因为经常接触同一问题或同一直观模式而形成思维定势，这种思维定势极易束缚学生思维。通过实验过程中从感性认识到理性认识的飞越过程可以有效的避免了那些引起思维障碍的心理诱因。

物理问题的解决一般需要抽象思维、形象思维和直觉思维等共同参与，而在我们的教学中偏重于抽象思维能力的培养，这一点从“题海战术”现象上可见一斑。杨振宁先生曾说过物理学是现象而不是推演，恰恰中国学生喜欢的复杂的推演。这解决物理问题的根本途径还是要培养学生的形象思维、直觉思维和抽象思维的协调发展。形象思维的培养很大程度上是依靠实验观察和各种理想化模型。直觉思维则是依靠学生的大胆怀疑、猜测，以及丰富的想象力直接而迅速的寻找可能的接近的答案。在实验过程中学生认识到了物理变化的一些本质问题，不仅拓展了思路，也获得了摆脱例题的独立观察、独立思考、独立解答的能力。所以应该从一些最基本、最简单的问题开始，训练学生的形象思维、直觉思维和抽象思维，实实在在的得到能力的培养。从问题发现到实验探索到最终解决的操作过程中，教师根据教学内容以及学生反馈信息中设定一个问题，然后教师引导学生根据已学过的物理知识和生活经验，对问题进行科学猜想，并大胆提出各种假设，然后设计出实验方案(包括实验仪器和器材的选用，物理量测量顺序，具体操作步骤)。学生在教师的指导下通过实验获得数据，并对实验数据经行分析、综合、判断、推理等思维过程后得到实验结论。这一过程不仅是获得知识，还是学生把物理概念、定律应用到具体的物理问题中，在运用中巩固、深化知识。

科学的思维方法不仅在建立物理概念，对发现实验中的规律起着重要的作用，在物理问题解决活动者更是离不了比较和鉴别，分析与综合，归纳与演绎，类比与联想等。比较与鉴别是常用的科学思维方法，就是确定事物同异关系和识别共同点和差异点。比如对不同的事物的形、质进行比较，在比较中揭示它们的共性和特征。有时一个物理问题可以通过牛顿定律或者能量守恒定律任一一种来求解，将两种方法进行比较和鉴别不仅助益于巩固基础知识，掌握基本解法，而且可以鉴别出最优的解法，获取解题规律。对一些实验中的一些现象首先要从整体上把握，然后分析各部分之间的关系，最后综合为整体以解决问题。这种“整,--部分一整体”的思路对于学生综合能力的提高大有裨益。当学生形成局部整体的思维后，自然而然的会运用从个别现象中概括出一般规律，从一般规律出发得出个别结论的归纳和演绎法。类比是从不同事物之间找出某些相似关系，联想则是从一事物联想到另一事物的心理过程。因此不论是实验操作中还是具体解题中都要恰当地运用科学思维方法。

心理学上把知识分为陈述性知识和程序性知识。对于物理学科来说，陈述性知识是指物理学的现象、概念、规律及科学方法等；程序性知识是指物理学习过程中的观察、实验、想象、分析、推理、综合等方法。前者是鱼，后者是渔，“授人以鱼，不若授人以渔”。如果教师在教学中重视实验带来的基本方法的训练和基本观点的形成，又能及时调整重难题轻基础和重结果轻过程的误，那么在最短教学时间内取得最大教学效果将不是难事。

参考文献

[1]阎金铎，田世昆，中学物理教学概论，北京：高等教育出版社，1991.

[2]戴立军，中学物理方法导引与解题技巧——高中物理，长沙：湖南师范大学出版社。1999.

[3]许国梁，中学物理教学法(第2版)北京：高等教育出版社，1993.

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