高中物理课堂探究：引导学生深度思考

此文发表于《教育科学论坛》2015年第12期（综合版）

高中物理课堂探究：引导学生深度思考

                  成都双流中学（610200）黎国胜

关键词：观察，探究，深度思考

摘要：本文以案例的形式介绍了高中物理探究教学存在的普遍问题——重现象观察轻理论思考、重实验探究忽视理论推演，并分析了如何引导学生深度思考，更好地提示物理规律和本质，提升学生的思维能力。

探究教学是新课程改革的核心理念之一，广大物理教师在教学实践中逐渐接受了探究教学的理念，并在学科教学中不断开展探究教学的实践探索。通过探究教学来转变学生的学习方式，激发学生的学习兴趣，增强学生的探究意识，培养学生的探究能力。从笔者大量听课的情况看，一部分教师在实践过程中由于对探究教学的本质把握不当，对探究教学的精髓理解不透，出现了重现象观察轻理论思考、重实验探究忽视理论推演的典型问题。如何在课堂探究中引导学生开展深度的理论思考，培养学生的思考力，本文以案例的形式进行探讨。

一、课堂探究既要重视物理现象的观察，更要重视引导学生开展理论的深度思考

案例：高中物理选修3-4《单摆》的教学

《单摆》这一理想模型源于生活，与之对应的秋千学生非常熟悉。双流县高中物理以赛代培活动就选定这节教材作为赛课内容。笔者听了8位选手的课，发现一个同点就是：

选手都引导学生猜想单摆的周期与哪些因素有关？摆球质量、摆长、振幅、当地重力加速度等等，然后教师通过实验来一一验证。

（1）两个单摆的摆球质量不同，其它因素相同，让学生观察两摆球摆动情况，观察后得出结论：摆动周期与质量无关。

（2）两个单摆的摆角不同，其它因素相同，让学生观察得出结论：摆动周期与振幅无关。

（3）两个单摆的摆长不同，其它因素相同，让学生观察得出结论：摆动周期与摆长有关。

通过实验观察，学生非常直观地得出这些结论。但是，这些结论的得出是经过有限次观察得到的，它是否可靠？有无理论的支撑？

我们知道，物理规律隐含于物理现象中。它是现象背后的、事物内部的本质的必然的联系。虽然观察法是人们开展科学研究最基本、最古老、最直接、最常用的科学方法，但是观察法存在明显的缺陷：

首先对现象的观察揭示不了事物的内在本质。正如恩格斯所说：单凭观察所得的经验是决不能证明必然性的。甚至人们观察所得出的结论甚至是错误的。例如：人们常说眼见为实，但眼见往往未必真实，如海市蜃楼所呈现的景象就不能反映物体的真实位置。其次观察还要受到感觉器官和仪器的限制，观察不到的东西可能真实存在，观察到的东西可能并不存在。

因此对上面的教学，如果老师在引导学生观察后，每一步都提出“为什么”会这样的问题，让学生通过已学过的理论进行深度思考、理论阐释，就会让课堂探究增光添彩。

（1）摆动周期为什么与质量无关？

摆球质量越大，摆动过程中的同一位置回复力越大；但决定摆动快慢的物理量是力和质量，换一句话说是回复力所产生的加速度。质量大，回复力大，根据牛顿第二定律加速度却相同；也就是说质量大小并不影响同一位置的加速度，这才是周期与质量无关的本质的原因。

这里学生自然就会联想到轻重不同的物体下落的问题。这个问题二千多年前亚里斯多德就在思考，伽利略早就解决了得出了轻重不同的物体在没有空气阻力的情况下下落一样快的结论。

这样一来，通过深度的理论思考，学生所学的知识融会贯通，知识的系统性显著增强，应用知识解决问题的能力自然就会得到提升，课堂探究的效益得到了最大化。

（2）摆动周期为什么与振幅无关？

   要回答这个问题，学生要通过一番深入思考，并且采用类比法、转换法才能解决。

   可见，在高中物理课堂探究教学中，不仅要重视实验现象的观察，通过观察得出结论，更要引导学生开展理论思考，不仅要知其然更要知其所以然。这样，课堂探究就会一举多得，课堂必将绽放出理论思考的魅力，焕发出理性思维的光彩。

二、高中物理不仅要重视实验观察，更要重视理论的探究

案例：高中物理选修3-1《电阻定律》

我们工作室是双流县于2010年成立的县级名师工作室。我们定期开展规律课教学研究，我们多次听课发现，老师们都喜欢按照教材去处理这节课的内容。教材是如何处理的呢？

教材先讲《电流》、《欧姆定律》，然后讲《电阻定律》，初中已通过实验定性研究过导体的电阻与哪些因素有关？——长度、材料、横截面积。高中教材还是通过实验探究得出结论：电阻与材料有关，有导体的长度成正比，与横截面积成反比，还有温度有关。老师们普遍习惯了这种讲法，但是据我观察由于学生初中阶段学过，进入高中学习这一内容探究的愿望不强，科学猜想更谈不上，因为结论早就知道。怎么办？我的处理办法是：突出高中特点，从教材习题的处理及高中的电场知识进行理论探究，自然而然地得出了电阻定律，学生感到很神奇。

在初中物理的基础上，高中介绍电流强度这一概念后增加了电流强度的微观表达式：I=nesv。同时，习题中还有这样一道题：

在研究长度为L、横截面积为S的均匀导体中的电流时，在导体两端加上电压U，于是导体中有匀强电场产生，在导体中移动的自由电子受到电场力的作用而加速，电子与做热运动的阳离子碰撞而减速，这样一边加速一边碰撞地向前移动。可以认为电子因碰撞而受到的阻力与平均移动速率成正比，其大小可以表示成kv（K是恒量）。

（1）电场力与阻力平衡时，速率v等于多少？

（2）该导体的电阻等于多少？

上面的推导应用了前面的理论知识，每一步学生都能理解。由旧知识一步一步严谨的理论推导得到了重要的《电阻定律》：

导体的电阻与其长度L成正比，与横截面积S成反比，还与导体的材料有关。

导体的材料——电阻率又与哪些因素有关？导体单位体积自由电子的个数，电子受到的阻力系数K有关。

这种理论推导对学生理解电阻定律、电阻率非常有好处。而且通过对作业的处理，过渡非常自然、推演流畅，学生非常容易接受，还能深刻地理解电阻定律。

科学探究的途径不只是实验探究，还有重要的理论探究。理论探究借助于学生已有的理论知识，建立在已有的理论之上，经过严密的逻辑推导，采用演绎的推理方法得出的结论往往比实验观察得出的结论更加可靠。当然理论探究得出的结论是否科学还是要经过实验的检验。

高中学生通过几年物理的系统学习，理解能力、逻辑推理能力及认知水平都有了较大的提升，在高中物理的课堂探究中不仅要重视实验探究，也要重视引导学生进行理论的推演；让理论推演与实验探究二者相互补充，相得益彰，才会让高中物理课堂闪耀着人类理性思维的光芒。