改進物理探究實驗，突破學生思維定勢

黎敏華

【摘要】在初中物理教學中，學生很多時候都會對實驗現(xiàn)象、物理規(guī)律產(chǎn)生一些片面甚至錯誤的理解，文中，筆者以一道中考模擬試題作為切入點，闡述了自己改進探究實驗，引領學生突破思維定勢的做法以及收到的教學效果。

【關鍵詞】探究實驗;思維定勢;思考

在初中物理新授課教學中，實驗占相當大的比例，而且它的教學效果往往能直接影響日常教學質量。課堂上，老師通常只要求學生做教材上的實驗，并沒有引導學生在教材實驗的基礎上再進行拓展，這樣是會使學生對新知識缺少更深刻的感性認識的。因為學生不理解實驗的設計用意，所以對實驗現(xiàn)象、結論理解不透徹就是很常見的事情了。有些學生甚至會從片面的理解發(fā)展成思維上的定勢，嚴重阻礙了物理思維的形成。在此，筆者結合自己的教學情況談談引領學生突破思維定勢的一些實際操作和收到教學的效果。

一、從學生考試反饋情況思考物理思維定勢的形成

廣州市番禺區(qū)“2020年九年級物理學科綜合測試題”（中考模擬測試題）中，出現(xiàn)了下面這道題目：

22.在探究“影響浮力大小的因素”這一問題時，班里的“物理小博士”為同學們做了如圖20所示的一組實驗。

（1）圖20B中物體受到的浮力是? ? ? ? ? N。

（2）小博士跟大家分析結論說：浮力的大小跟物體浸入液體的體積有關，跟物體浸入液體的深度無關。小明認為應分兩種情況討論：①根據(jù)? ? ? ? ? ? ?（填字母）兩幅圖，物體在浸沒后，浮力的大小跟深度無關。②根據(jù)? ? ? ?（填字母）兩幅圖，物體在浸沒前，浮力的大小既跟物體浸入液體的體積有關，又跟? ? ? ? ? ? 有關。

（3）為了回答小明的問題，小博士又做了下列實驗：他把物體換用一個如圖21所示帶刻度線（橫向和縱向各有一條中位線）的長方體金屬塊，重新做浸沒前的實驗。發(fā)現(xiàn)兩次測量彈簧測力計的示數(shù)相等。你認為小明的觀點? ? ? ? ? ? （選填“正確”或“不正確”），理由是? ? ? ? ? ? 。

其中，第（3）問的得分率很低，這暴露了同學們對于“物體浸沒前，浸入液體中的深度是否影響浮力的大??？”非常不清晰。在批改試卷的過程中，筆者發(fā)現(xiàn)很多同學都認同“浸沒前，物體浸入液體中的深度越大，浮力就越大”這一觀點的。在向學生了解上述的錯誤結論是怎樣得來的之后，筆者發(fā)現(xiàn)這跟人教版八年級物理教科書下冊的實驗 “探究影響浮力大小的因素” 有不可分割的關系。教科書上，在設計“探究物體受到的浮力大小跟浸入體積的關系”的實驗環(huán)節(jié)中，是通過改變物體浸入液體中的深度來改變V_排的大小的（如圖1）。這樣設計實驗的優(yōu)點是：實驗現(xiàn)象直觀、明顯，學生容易理解。但是，這樣的設計也衍生了一些問題，如果沒有及時加以引導、糾正的，那么學生是很容易形成思維定勢的。

在實驗現(xiàn)象中，同學們看到了：浸沒前，當物體浸入液體中的深度增大時，彈簧測力計的示數(shù)就減小，根據(jù)F_浮=G-F_示可以得知受到的浮力增大了。但是，這一實驗現(xiàn)象往往是會給學生以后的學習設下陷阱的！在教學中，我們不難發(fā)現(xiàn)一些習題也是很容易誤導學生寫出類似的錯誤實驗結論的，甚至，有時候我們老師也沒有覺察到這樣的表述是不具有普遍性的，它必須在特定的條件下（如圖1所示情景）才能成立的。

二、從實驗改進方面尋找對策

教學經(jīng)驗告訴我們，與其在學生對物理規(guī)律形成了錯誤的定勢思維后再來糾正的，不如在教學過程中就想辦法引導他們正確理解有關現(xiàn)象和規(guī)律了。為此，筆者把上述中考模擬試題中圖21展示的實驗情景設計成了真實的學生實驗。

在實驗前，首先準備一個能在水中下沉的長方體（長方體可以用薄塑料片黏合而成，在它的內(nèi)部裝一些沙子，就能使它在水中下沉了），把長方體用細繩系好（如圖2），這樣做的目的是便于控制把長方體的一半體積浸入水中。用彈簧測力計測出長方體的重力G（如圖3甲），然后把長方體的一半體積浸入燒杯的水中，標記此時長方體下表面的位置并記錄測力計的示數(shù)F₁（如圖3乙）。再將長方體沿豎立的方向掛在彈簧測力計的掛鉤下，也使它的一半體積的浸在水中，標記此時長方體下表面的位置并記錄測力計的示數(shù)F₂（如圖3丙）。比較圖3中乙、丙兩個步驟的測量結果和實驗現(xiàn)象，同學們可以輕易地發(fā)現(xiàn)：物體在水中浸沒前，即使浸入的深度不同，受到浮力的大小也是相同的。顯然，這一實驗環(huán)節(jié)足以讓學生明確了“浸沒前，物體浸入液體中的深度越深，受到的浮力越大”這一說法是不對的。在完成上述實驗后，可以進一步引導學生繼續(xù)使用圖3所示的器材來做“探究浮力的大小是否與物體排開液體的體積有關？”的實驗了。

筆者發(fā)現(xiàn)，通過上述的探究實驗，大多數(shù)學生都沒有了往屆學生那種思維定勢現(xiàn)象了。實踐告訴筆者，不斷地改進探究實驗，讓學生親身經(jīng)歷探究物理規(guī)律的過程總是能夠讓孩子們對物理規(guī)律的理解更透切的。

三、適當拓展實驗，助力學生深入理解物理規(guī)律

在2019年廣州市中考物理試卷中有這樣的一道選擇題：

12.小明按圖10所示電路圖做實驗，閉合開關，兩表讀數(shù)如圖11所示.L突然燒斷，燒斷后兩表示數(shù)如圖12所示：定值電阻兩端電壓為U、流經(jīng)定值電阻的電流為I.與L燒斷前相比，燒斷后

A.U變大、I變大