時間:2023-07-21 16:49:15
導(dǎo)言:作為寫作愛好者,不可錯過為您精心挑選的10篇初中物理科學(xué)方法,它們將為您的寫作提供全新的視角,我們衷心期待您的閱讀,并希望這些內(nèi)容能為您提供靈感和參考。
就物理學(xué)科而言,其本身就蘊涵著極其豐富的科學(xué)方法,大致可將這些方法歸納為以下四類:
1.物理方法
物理方法主要包括以下內(nèi)容:理想化、實驗、等效、模型、放大以及觀察等。如薄透鏡、電磁波等,均是按照物理方法建立起來的理想模型,它們不但是物理知識構(gòu)筑的基礎(chǔ),同時也是一種處理物理問題的實用方法。
2.數(shù)學(xué)方法
數(shù)學(xué)方法實質(zhì)上屬于一種工具,對于一些較為復(fù)雜的物理問題有時可轉(zhuǎn)化成數(shù)學(xué)問題,再通過比例法、圖像法、方程法等,可以簡化物理問題的求解過程。如電阻、密度等物理量的實驗一般使用的都是比例法及圖像法。通過這兩種方法能夠使學(xué)生更容易掌握物理概念及規(guī)律。
3.邏輯方法
邏輯方法中包括以下內(nèi)容:推理、分類、歸納、綜合、分析、類比、概括、抽象等,例如,在尋求兩件物品的相同點和不同點時,運用的就是比較法;焦耳定律及牛頓運動定律,也都是按照綜合、分析、推理、歸納等,并以實驗事實為依據(jù)總結(jié)出來的。
4.哲學(xué)方法
哲學(xué)方法包括:絕對相對、量變質(zhì)變、控制變量法、一般特殊、部分整體、原因結(jié)果、統(tǒng)一對立等。如,在探究“浮力的影響因素”的實驗教學(xué)中就運用了控制變量法,在實驗的設(shè)計階段,應(yīng)結(jié)合實際生活中的物理現(xiàn)象對浮力的影響因素進行有根據(jù)的猜想,再以每一個因素是否與浮力有關(guān)為主題設(shè)計實驗步驟。在設(shè)計試驗過程中,應(yīng)突出控制變量法的運用,即對影響浮力的因素和條件施加人為控制,改變某個變量、保持其他變量不變,測量并計算出浮力的大小。
1.重視科學(xué)方法教育是當前世界科學(xué)教育的趨勢
現(xiàn)今,隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展,科技的競爭日趨激烈,與此同時,教育人士也逐漸認識到,能力的高低主要取決于掌握方法的多少以及對方法運用的熟練程度。因此,教師在進行物理教學(xué)中,不僅應(yīng)該讓學(xué)生了解并掌握物理學(xué)的各種現(xiàn)象、概念及規(guī)律,同時還應(yīng)該讓學(xué)生對科學(xué)的態(tài)度及方法更加重視。
2.科學(xué)方法教育是新課改的目標當前
我國的新課程標準已將科學(xué)方法確定為普通初中物理教學(xué)內(nèi)容中的一部分,這一點較為充分地體現(xiàn)出課改對科學(xué)方法教育的重視程度。在《普通初中物理課程標準》的總目標中詳細闡明:應(yīng)發(fā)展學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力、學(xué)習(xí)科學(xué)探究方法、養(yǎng)成良好的思維習(xí)慣、能夠運用物理知識及科學(xué)探究方法解決問題。
3.科學(xué)方法是形成正確世界觀的基礎(chǔ)
就物理學(xué)而言,其是哲學(xué)及其他自然學(xué)科的基礎(chǔ),這一點決定了學(xué)好物理有利提高全體學(xué)生的科學(xué)素質(zhì)。因此,學(xué)生具備科學(xué)的學(xué)習(xí)方法及思維習(xí)慣,不僅能夠有利于學(xué)生更好地學(xué)習(xí)其他學(xué)科的知識,而且還有利于學(xué)生理解及應(yīng)用唯物論和辯證法,進而促進了學(xué)生科學(xué)世界觀的建立。
4.科學(xué)方法教育有利于提高學(xué)生學(xué)習(xí)能力及科學(xué)素養(yǎng)
科學(xué)方法是遵循教育要面向世界、面向未來、面向現(xiàn)代化戰(zhàn)略思想的必然要求。從某種意義上講,科學(xué)方法是由各種科學(xué)知識衍生而來的,可以說它是科學(xué)知識的延伸,也是對科學(xué)知識最好的論證。因此,科學(xué)方法既是學(xué)生掌握物理知識及訓(xùn)練基本技能的重要途徑,也是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)精神、思維及態(tài)度的主要依托。借助科學(xué)方法對學(xué)生進行教育不僅有利于提高學(xué)生各方面的學(xué)習(xí)能力,同時還可以培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。
三、初中物理科學(xué)方法教育應(yīng)遵循的原則
1.科學(xué)性原則
《物理課標》為物理教學(xué)明確了科學(xué)方法教育目標,教師應(yīng)依據(jù)新課標的要求,在熟悉教材知識體系的基礎(chǔ)上,認真分析教材內(nèi)容,從中挖掘適應(yīng)于物理教學(xué)的科學(xué)方法教育因素。同時初中物理科學(xué)方法教育必須符合學(xué)生的年齡特點、心理特征以及接受能力,制定可行性強的物理科學(xué)方法教育策略,促使科學(xué)方法教育的內(nèi)容和目標更為科學(xué)化。
2.物理科學(xué)方法與物理知識相結(jié)合的原則
物理科學(xué)知識及科學(xué)方法均屬于整個物理教育體系中的一個分支,而科學(xué)方法則是以知識為載體的,因此,在進行物理科學(xué)方法教學(xué)時,千萬不能脫離物理知識教學(xué),應(yīng)將兩者有機的結(jié)合在一起。那種忽視物理知識而僅注重科學(xué)方法的教學(xué)方式,勢必會增加學(xué)生的學(xué)習(xí)負擔(dān),不利于提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和學(xué)習(xí)興趣。
3.科學(xué)探究原則
學(xué)習(xí)將科學(xué)探究滲透在教學(xué)過程中,讓學(xué)生在科學(xué)探究時,不僅學(xué)習(xí)物理知識與技能,體驗科學(xué)探究的過程,還可以學(xué)習(xí)科學(xué)探究的方法,養(yǎng)成科學(xué)探究的能力,這是科學(xué)方法教學(xué)的一個途徑,所以,探究教學(xué)的開展必須以運用物理科學(xué)方法為前提條件,并結(jié)合物理知識、聯(lián)系生活實際,以學(xué)生為教學(xué)主體,調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,以此來提高教學(xué)效果。
4.隱性為主、顯性為輔的教育原則
物理科學(xué)方法的隱性教育是指在教學(xué)過程中潛移默化地發(fā)揮物理科學(xué)方法的向?qū)ё饔?,而不要對具體方法進行詳細介紹和闡釋,屬于滲透性教育。物理科學(xué)方法的顯性教育是指在教學(xué)過程中根據(jù)學(xué)生接受的方式和程度提出科學(xué)方法的名稱,闡述科學(xué)方法的內(nèi)容、特征以及如何具體運用這些方法解決物理問題。在初中物理科學(xué)方法教育中應(yīng)實施隱性教育為主、顯性教育為輔的教育策略,以適應(yīng)初中生現(xiàn)有的思維能力、知識水平和接受能力。
5.以學(xué)生為主體的原則
新課改中明確指出應(yīng)以學(xué)生為主體進行教學(xué)。而科學(xué)方法只有在實踐中才能得到充分體現(xiàn),因此,在教學(xué)的過程中,應(yīng)讓學(xué)生主動參與到教學(xué)的過程中,不要僅是一味的進行理論知識的灌輸,使學(xué)生只能被動地接受,這樣勢必?zé)o法調(diào)動起學(xué)生的主觀能動性,教學(xué)效果可想而知。
四、初中物理科學(xué)方法教育實施的策略
1.初中物理實驗中實施科學(xué)方法教育
初中物理實驗根據(jù)實驗在物理研究中的不同作用可分為驗證性實驗、探索性實驗、測量性實驗等。將科學(xué)方法教育運用到實驗教學(xué)中,可以引導(dǎo)學(xué)生通過親身實踐去領(lǐng)會物理知識和規(guī)律,逐步形成運用科學(xué)方法探究新知識、研究新問題的良好習(xí)慣。如在進行定滑輪的特點實驗教學(xué)時,教師可以從三個方面進行探究實驗,引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)出定滑輪特點,在整個實驗過程中滲透了實驗法、比較法、觀察法和理論分析法等科學(xué)方法。第一步,利用幽默的漫畫創(chuàng)設(shè)教學(xué)情境,讓學(xué)生大膽假設(shè),并讓學(xué)生動手實驗驗證,并得出結(jié)論;第二步,指導(dǎo)學(xué)生觀察教師的演示實驗,得出定滑輪是等臂杠桿的結(jié)論;第三步,指導(dǎo)學(xué)生用理論分析法,將定滑輪視為變形杠桿,得出使用定滑輪與不使用定滑輪提拉物體的用力大小是相等的,所以定滑輪不省力。
2.在物理學(xué)史教學(xué)中實施科學(xué)方法教育
在初中物理教學(xué)中穿插物理學(xué)史,不僅可以使學(xué)生深入了解科學(xué)家的思維方式和人格魅力,激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理知識的興趣,更可以啟發(fā)學(xué)生掌握科學(xué)研究方法。教師在物理課堂教學(xué)中,應(yīng)充分考慮歷史資料與教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)目標的相關(guān)性,以及歷史資料本身的吸引力和趣味性,選擇適當?shù)慕虒W(xué)時機將科學(xué)方法教育滲透到物理學(xué)史介紹中,從而讓學(xué)生潛移默化接受和感知科學(xué)方法教育。如在《力和運動》這一章節(jié)教學(xué)中,教師可以講述伽利略是如何進行實驗反駁亞里士多德認為“物體越重,下落越快”的觀念的,從而使學(xué)生了解物理學(xué)家探尋真理的方法和態(tài)度,進一步深化對所學(xué)知識的理解。
1.引言
掌握物理中的知識已經(jīng)不是對學(xué)生的唯一要求,還要培養(yǎng)學(xué)生的有價值的物理學(xué)習(xí)素養(yǎng),現(xiàn)在有很多學(xué)校已經(jīng)成功改變了教學(xué)方式,使學(xué)生變被動為主動,不再單一地被動接受講臺上老師教授的知識,而是大家共同合作,一起探求科學(xué)的內(nèi)涵,彼此互助,更好地達到學(xué)習(xí)的效果。學(xué)生在新的物理教學(xué)中提高自己的學(xué)習(xí)素養(yǎng),擁有更好的創(chuàng)新意識和實踐能力。在物理學(xué)中逐漸滲透科學(xué)的方法,不再單純地追求答案,而是對探究過程提高重視,讓學(xué)生掌握的不僅是物理知識,更重要的是科學(xué)探究的方法,這對全面推進素質(zhì)教育具有極大的促進作用。
2.初中物理滲透科學(xué)方法的策略
2.1利用物理基礎(chǔ)知識
學(xué)生通過自主探究式學(xué)習(xí)實現(xiàn)教學(xué)目標,是初中物理探究教學(xué)的主要內(nèi)容,它作為新課標提倡的創(chuàng)新型教學(xué)模式,可以最大限度地調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性,改變傳統(tǒng)的教學(xué)模式。那么在探究式學(xué)習(xí)的環(huán)節(jié)要聯(lián)系科學(xué)方法,就要通過利用物理基礎(chǔ)知識實現(xiàn)。研究物理問題急需科學(xué)的方法,這種方法是學(xué)生獲得知識的最佳途徑,通過這樣的科學(xué)方式,可讓學(xué)生更好地理解物理知識和概念??墒窃俸玫姆绞蕉急仨氂谢A(chǔ)知識的支撐,這就顯示出了物理基礎(chǔ)學(xué)習(xí)的重要性,所有的后續(xù)內(nèi)容都必須有基礎(chǔ)知識的支持,否則就會難以開展。
2.2利用物理實驗
在物理教學(xué)中,大多數(shù)教師為了讓學(xué)生直觀地理解物理概念,都會在課堂上針對教學(xué)內(nèi)容,向?qū)W生展示各種物理模型,或者組織學(xué)生參加相關(guān)的物理實驗,以對物理學(xué)習(xí)起到幫助作用。在探究式物理學(xué)科的教學(xué)中,實驗同樣是一種很好的輔助方法,學(xué)生通過自己動手操作,處理自己實驗中得到的數(shù)據(jù),并一起討論、分析、評價,最終得出普遍性的規(guī)律,以此幫助學(xué)生更好地理解物理中抽象的概念和知識。同時,老師與學(xué)生之間也可以有適當?shù)臏贤ê徒涣鳎?,老師可以利用這種物理實驗的方式向其滲透科學(xué)方法。下面通過一個例子進行說明:物理中有一個很經(jīng)典的實驗,就是證明空氣是可以傳聲的。讓同學(xué)們將完好的一個電鈴放在一個密封性很好的容器里,通電之后,外面的人可以非常清晰地聽見電鈴發(fā)出的聲音,但是這并不能證明什么,因為還缺少對照實驗,不能排除其他因素的影響。至于對照實驗,要找出關(guān)鍵的點,那就是保持其他因素不變,只是將密封容器內(nèi)的空氣抽出,使其變?yōu)檎婵諣顟B(tài),這時再接通電源,外界的同學(xué)就無法聽見電鈴的聲音了,可能有的時候并不能保證容器達到完全真空,但是隨著內(nèi)部空氣的逐漸減少,電鈴的聲音也跟著變小,經(jīng)過反復(fù)實驗仍然得到相同的結(jié)果,那么這樣的結(jié)果就是可信的。這樣經(jīng)過嚴密的對照和反復(fù)確認,就可以得出空氣是可以傳聲的,它是聲音的傳輸介質(zhì)。
2.3利用物理現(xiàn)象
物理學(xué)科不僅是一項理解性很強的學(xué)科,還是一個對操作能力和實踐能力都有很高要求的科目,對它的學(xué)習(xí)方法要保證靈活多樣,這樣才會使物理學(xué)習(xí)更加有效。對于探究式的初中物理學(xué)習(xí),看得見的物理現(xiàn)象對物理問題的解釋是最有說服力的,通過對物理現(xiàn)象的觀察和分析,就會發(fā)現(xiàn)物理世界的奇妙多彩,也可以用來對學(xué)生的猜想加以驗證。所以通過物理現(xiàn)象滲透科學(xué)是直觀可行的,可讓學(xué)生理解物理現(xiàn)象中包含的科學(xué)道理。
舉例來說,初中物理中有對凸透鏡成像的實驗,通過對光的折射與反射實驗,讓學(xué)生盡快掌握光的傳播特性,了解這種具體的科學(xué)內(nèi)容,并舉一反三,在之后的學(xué)習(xí)中學(xué)會使用。做這個實驗并不需要很多材料,應(yīng)用一個標準的凸透鏡就好,因為之前都了解了凸透鏡成像的原理。具體實驗中最關(guān)鍵的部分就是找到它的焦點,其實方法是很簡單的,在紙上畫出一個上下不同的圖案,將凸透鏡先從最接近紙張的距離開始觀看鏡下的圖案,剛開始圖案是正置的,逐漸將鏡面遠離紙張,直到鏡下的圖案變?yōu)榈怪玫哪且粋€高度,量出此時凸透鏡鏡面到紙張的距離,這段距離的長度就是此凸透鏡的焦點距離。通過對這一現(xiàn)象的觀察,可以讓同學(xué)們更加深入地理解凸透鏡焦距的相關(guān)理論,這一實驗也能證明光是沿直線傳播的。
3.結(jié)語
初中物理教學(xué)要適應(yīng)時展的需要,不斷在教學(xué)中開拓進取。在初中物理新式探究學(xué)習(xí)中,要適當?shù)叵驅(qū)W生滲透科學(xué)方法,讓他們熟練掌握并使用,這樣學(xué)習(xí)的難度就會降低很多,慢慢地提高學(xué)生的探究能力和實驗?zāi)芰?,綜合發(fā)展,掌握了這種方法對他們的后續(xù)物理學(xué)習(xí)有很大的幫助。
參考文獻:
在當前的課程改革中,一些教師存在一種錯誤的思想,認為新課程標準改革就是要找到一種學(xué)習(xí)物理比較輕松的方法來,記得兩千多年前古希臘數(shù)學(xué)家歐幾里德在回答另一學(xué)者托勒玫的問題時說“不存在任何通向幾何學(xué)的不費力氣的方法”,因此也有理由這樣說“不存在任何通向物理學(xué)的不費力氣的方法”。知識是方法的載體,脫離了知識科學(xué)方法教育就成了空中樓閣,開展科學(xué)方法教育要符合學(xué)生的認知規(guī)律,應(yīng)根據(jù)學(xué)生的年齡特征、知識水平和思維發(fā)展循序漸進地進行。以下就教育上談?wù)勛约旱目捶ā?/p>
一、初中物理科學(xué)方法教育的兩種方式
一般地說,科學(xué)方法教育有“隱性”和“顯性”兩種方式。隱性方式是“用科學(xué)探究的一般程式去組織對科學(xué)知識的概念、規(guī)律、原理的教學(xué)過程,使學(xué)生的認識過程模擬科學(xué)探究過程,但教學(xué)過程中并不明確地去揭示所采用的科學(xué)方法原理?!憋@性方式是在“進行科學(xué)方法教育時,明確指出科學(xué)方法的名稱,傳授有關(guān)該方法的知識,揭示方法的形式、操作過程,說明原理。隱性方式重在使學(xué)生感受科學(xué)方法,受到科學(xué)方法的啟蒙和熏陶,初步體會到科學(xué)研究的方法和策略。這種方式適合于學(xué)生對感性認識不足時,或者對所研究的問題并不占主要地位時使用。顯性方式重在解決問題中模仿應(yīng)用科學(xué)方法,對科學(xué)方法進行操作訓(xùn)練,使學(xué)生有意識地掌握科學(xué)研究的方法和策略。這種方式適合于學(xué)生對感性認識較豐富的前提下,有目的、有意識地培養(yǎng)學(xué)生解決科學(xué)問題的能力時使用。尤其在初中教育階段,隱性方式教育是非常重要的。學(xué)科內(nèi)容只有在經(jīng)過系統(tǒng)學(xué)習(xí),使學(xué)生掌握經(jīng)過整理的系統(tǒng)知識時,才能培養(yǎng)起進行思維活動的能力。
二、初中物理科學(xué)方法教育的原則
1.與物理知識教學(xué)緊密聯(lián)系的原則;物理學(xué)整體是由物理知識和物理學(xué)的方法論組成的,物理學(xué)的方法論是伴隨物理學(xué)的發(fā)展而建立的,在教學(xué)過程中注重傳授概念、規(guī)律產(chǎn)生的背景、產(chǎn)生的過程以及在科學(xué)技術(shù)發(fā)展中應(yīng)用的實例。例如,通過物理學(xué)史的小故事讓學(xué)生明白為什么要提出某個概念,這個概念是怎樣提出的,這個概念提出后對物理學(xué)的發(fā)展起到什么作用,讓學(xué)生感受科學(xué)方法和物理知識的產(chǎn)生與應(yīng)用緊密相聯(lián),知識與方法是血肉相聯(lián)的整體。
2.與初中生年齡特征相適應(yīng)原則;初中生主要思維特點是在頭腦中可以把事物的形式和內(nèi)容分開,可以離開具體事物,根據(jù)假設(shè)事件進行邏輯推演,但水平仍很低,因此初中階段的科學(xué)方法教育方式主要是潛移默化,并不需要把各種科學(xué)思維方法傳授給學(xué)生。
3.長期性原則;科學(xué)方法教育是科學(xué)能力的外化,提高能力比掌握知識要難。初中物理教材中的科學(xué)方法許多都是隱含的,科學(xué)方法教育在初中段也基本要求是隱性的,我們并不為講“控制變量法”或“等效替換法”而專門講這些方法,只是在講相關(guān)概念、規(guī)律時用這些方法,所以學(xué)生只有在長期的熏陶下,才能潛移默化地,自覺不自覺地學(xué)到一些科學(xué)方法。例如講“密度”一節(jié)時用到控制變量方法,講“壓強”一節(jié)時用到控制變量方法,在講歐姆定律時還要用到控制變量方法,等等。
4.促進學(xué)生發(fā)展為本的原則;現(xiàn)代認知理論認為,學(xué)習(xí)的過程是學(xué)習(xí)者自己建構(gòu)的過程,學(xué)習(xí)者的能力培養(yǎng)、科學(xué)素質(zhì)提高,有賴于學(xué)生的自主性和學(xué)習(xí)所處的情境。因此在對學(xué)生進行方法教育時要充分調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極因素,開展探究性學(xué)習(xí)、合作學(xué)習(xí)等多種學(xué)習(xí)方式,進行師生互動、生生互動,讓學(xué)生在掌握科學(xué)方法的過程中,知識體系、情感、態(tài)度、價值觀得到同步發(fā)展。
三、初中物理科學(xué)方法培養(yǎng)的主要方式
物理體系自身包含著豐富的科學(xué)方法,總的說來,這些科學(xué)方法大致可以分為四類,那就是:物理方法、數(shù)學(xué)方法、邏輯方法、非邏輯方法。所以培養(yǎng)方法也有很多種.
1.在學(xué)生親自體驗中培養(yǎng)科學(xué)方法;物理學(xué)是一門實驗科學(xué),極有利于學(xué)生親身體驗。許多過去的演示實驗改成學(xué)生實驗,還增加了學(xué)生的社會調(diào)查和實踐,新教材的這些變化都是要加強學(xué)生的自身體驗,學(xué)生通過體驗可以很好的感受知識體系內(nèi)的科學(xué)方法。例如水沸騰實驗,學(xué)生沒有實驗前總認為只在100攝氏度時,水才“內(nèi)部與表面”同時“劇烈”的汽化,親身做了實驗后才發(fā)現(xiàn)實際沒到100攝氏度時,水“內(nèi)部與表面”就開始汽化,只是“劇烈”的程度不同罷了。通過自身體驗使學(xué)生真實的看到“量變與質(zhì)變”的關(guān)系,感受相對與絕對的區(qū)別。
其實做任何事情都要講究方法。方法對頭,才能事半功倍。有人問到愛因斯坦成功的秘訣時,他給我們總結(jié)了一個公式:成功=艱苦的勞動 +正確的方法+少說空話。由此可見,“正確的科學(xué)的方法”是一個十分重要的因素,也是成功的必備條件。
科學(xué)方法教育的內(nèi)容和意義
物理科學(xué)方法教育是指在物理教學(xué)中,有目的、有意識、有步驟地滲透和傳授物理科學(xué)研究方法,使學(xué)生受到科學(xué)方法的熏陶和訓(xùn)練,逐步地掌握最基本、最主要的物理科學(xué)方法。
物理教師在現(xiàn)代教育背景下,初中物理教學(xué)中,應(yīng)注重進行科學(xué)方法教育,其意義在于:
(一)科學(xué)方法教育能有效提高學(xué)生各項基本素質(zhì)
方法即是為了解決某一具體物理問題從理論或?qū)嶋H生活上所采取的方式或手段。學(xué)生在學(xué)習(xí)知識的同時,也能學(xué)習(xí),學(xué)會取得物理知識的方法。在這樣的長期教育的熏陶下,科學(xué)方法的實施必然有利于發(fā)展學(xué)生的智力,增長學(xué)生的智慧。通過科學(xué)方法教育,學(xué)生將來借鑒學(xué)到的卓有成效的方法再去探索未知領(lǐng)域中的新問題。
(二)科學(xué)方法教育可以促使學(xué)生思想品德的健康成長及科學(xué)的正確的世界觀的形成
科學(xué)家成功的方法中閃耀著熱愛科學(xué)、無私奉獻的思想光輝,同時也體現(xiàn)著辯證唯物主義世界觀的思想觀點。如觀察物理實驗的科學(xué)方法教育就可以培養(yǎng)學(xué)生實事求是的科學(xué)態(tài)度;那么在物理課后實踐的科學(xué)方法教育中,就體現(xiàn)出實踐是檢驗真理唯一標準的重要思想。
初中物理教學(xué)中如何正確實施科學(xué)方法教育
在初中物理的教學(xué)過程中,不同的版塊,模塊,知識點,采用的方法也有所不同,更重要的是如何讓學(xué)生通過科學(xué)方法的學(xué)習(xí),再利用科學(xué)的方法來解決具體實際問題,為此,針對不同的物理情景應(yīng)采用不同的教學(xué)方法。
1.實驗的教學(xué)方法
(1)實驗探索法
實驗探索法就是根據(jù)物理規(guī)律的自身特點,設(shè)計實驗,讓學(xué)生通過自己動手實驗,分析,總結(jié),歸納出有關(guān)的物理規(guī)律。
例如在動能的影響因素試驗教學(xué)中,讓學(xué)生通過實驗探索動能與速度的關(guān)系以及質(zhì)量的關(guān)系.使學(xué)生得出:在質(zhì)量一定的條件下,物體動能與速度平方成正比;在速度一定的條件下,物體動能與質(zhì)量成正比的結(jié)論。在此基礎(chǔ)上,教師指導(dǎo)學(xué)生總結(jié)物體動能與質(zhì)量和速度的關(guān)系,從而得出動能與哪些因素有關(guān)。
采用實驗探索法,不僅能使學(xué)生將實驗總結(jié)出來,而且理解深刻、記憶牢固,還能充分調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀能動性,增強學(xué)習(xí)興趣,更重要是也鍛煉了學(xué)生的動手能力,可謂一舉多得。
(2)實驗驗證法
實驗驗證法是采用證明的方式論證物理實驗及規(guī)律的方法,從而使學(xué)生理解和掌握物理原理,物理規(guī)律。其方法是先結(jié)合書本物理知識點,結(jié)合實驗,提出物理問題,將有關(guān)物理規(guī)律告訴學(xué)生,然后教師和學(xué)生一起通過觀察分析現(xiàn)象、總結(jié)結(jié)論,論證物理規(guī)律。
如在“驗證杠桿的平衡條件”的教學(xué)中,讓學(xué)生通過實驗驗證杠桿的平衡條件,在此基礎(chǔ)上,進行理論探討,得出杠桿平衡條件的表達式。實驗驗證法的最突出特點是學(xué)生學(xué)習(xí)過程非常主動。這是因為在驗證物理實驗規(guī)律時,學(xué)生已知物理實驗有關(guān)問題的答案,對于接下來的學(xué)習(xí)目的及方法已經(jīng)非常清楚,所以更加有的放矢,目的性強。
(3)實驗演示法
實驗演示法就是物理教師通過課前準備典型物理實驗,上課展示,由學(xué)生觀察,根據(jù)實驗現(xiàn)象,師生共同分析、歸納,總結(jié)出有關(guān)的物理規(guī)律,物理結(jié)論。
如在“歐姆定律”的實驗教學(xué)中,可采用如下的方法:
①研究方法:控制變量法。當電阻R一定時,研究電流I與電壓U的關(guān)系。當電壓U相同時,研究電流I與電阻R的關(guān)系;
②通過演示實驗找出I與U和R的關(guān)系。這個演示實驗的關(guān)鍵是實驗數(shù)據(jù)的分析,通過對數(shù)據(jù)分析做出兩函數(shù)圖象:I-U圖像I-R圖象.通過學(xué)生對兩幅圖的分析結(jié)合數(shù)學(xué)知識得出正反比關(guān)系。由實驗得出結(jié)論:當R一定時,I與U成正比;當U一定時,I與R成反比。
③根據(jù)演示實驗數(shù)據(jù),分析得出歐姆定律。這種方法要充分發(fā)揮演示實驗在物理課堂中的核心作用,大大增強演示實驗的效果。
2.理想規(guī)律的教學(xué)方法
理想規(guī)律是在物理事實的基礎(chǔ)上,通過合理推理至理想情況而總結(jié)出的物理規(guī)律。因此在教學(xué)中應(yīng)用“合理推理法”。如在聲音的傳播條件的物理教學(xué)中,將手機放入廣口瓶內(nèi),蓋緊瓶塞,通過抽氣機不斷從瓶中往外界抽氣,要引導(dǎo)學(xué)生分析手機的鈴聲與空氣濃度的關(guān)系的實驗,發(fā)現(xiàn)隨著空氣越來越稀薄,聽到的手機鈴聲越來越小。如果推理到真空沒有空氣的情況下,即使手機在廣口瓶不停振動,外界也聽不到手機振動產(chǎn)生的聲音,從而總結(jié)聲音傳播需要介質(zhì)。
3.理論規(guī)律的教學(xué)方法
理論規(guī)律是由學(xué)生已經(jīng)掌握的物理規(guī)律經(jīng)過推導(dǎo),得出的新的物理規(guī)律.因此,在物理理論教學(xué)中應(yīng)用“理論推導(dǎo)法”。
如在初中物理“機械功,功率”的教學(xué)中,教師提出問題功率概念及表達式時,功率指物體單位時間內(nèi)所做的功。請學(xué)生運用所學(xué)的知識,根據(jù)物理概念確定動率表達式。學(xué)生在老師的指導(dǎo)下,根據(jù)速度的概念及表達式v=S/t,都能運用“理論推導(dǎo)法”“類比法”推導(dǎo)出P=W/t數(shù)學(xué)表達式。
4.探索物理規(guī)律的教學(xué)方法
在初中物理教學(xué)中有意識地以科學(xué)方法教育為線索組織教學(xué)過程,讓學(xué)生在科學(xué)方法的引導(dǎo)下主動的去獲取知識,能夠既讓學(xué)生對知識的獲得過程有切身的體驗,從而加深對知識的理解,同時又能受到科學(xué)方法的熏陶,逐步掌握這些方法.這不僅對學(xué)生學(xué)習(xí)物理學(xué)科,而且對于學(xué)習(xí)其它學(xué)科和以后的工作、學(xué)習(xí)都會產(chǎn)生良好的影響.
2 初中物理教學(xué)中涉及的科學(xué)方法
2.1 類比法
就是根據(jù)兩個或兩類對象有某些共有的,相同或相似的屬性,推出一個對象可能具有另一個或另一類對象已經(jīng)具有的屬性.它是借助于事物之間的相似性,通過比較將一種已經(jīng)掌握的特殊對象的知識推移到另一種新的特殊對象中去的研究方法.如初中物理中將電壓與水壓類比;將功率的概念與速度的概念類比等等.
2.2 觀察和實驗的方法
觀察和實驗是發(fā)現(xiàn)物理現(xiàn)象和規(guī)律的重要手段.所謂觀察是指人們對物理現(xiàn)象在自然發(fā)生的條件下進行考察的一種方法;而實驗則是人們根據(jù)研究的目的,利用科學(xué)儀器、設(shè)備,設(shè)法控制或模擬物理現(xiàn)象或物理過程,忽略次要因素,突出主要因素,在最有利的條件下研究自然規(guī)律的方法.由于物理學(xué)是一門以實驗為基礎(chǔ)的自然科學(xué),因此,觀察和實驗一直貫穿在學(xué)生學(xué)習(xí)物理過程的始終.
2.3 數(shù)學(xué)方法
數(shù)學(xué)是定量化的工具,是表達物理規(guī)律的最簡潔的語言.初中物理教學(xué)中對數(shù)學(xué)方法的運用主要體現(xiàn)在:一是用兩個或多個物理量之比來表示一個新的物理量,即用比值法定義物理量.如速度v= s/t、密度ρ=m/V、功率P=W/t等等.二是常用圖線、圖象描述物理概念、物理過程和物理規(guī)律,其優(yōu)點是形象、直觀,動態(tài)過程清楚.如力的圖示、晶體的熔化圖象等等.
另外,在初中物理教學(xué)中還經(jīng)常涉及到分析與綜合的方法、 歸納與演繹的方法、科學(xué)想象的方法、等效替代的方法、轉(zhuǎn)換的方法等等.
3 初中物理教學(xué)中進行科學(xué)方法教育的原則
3.1 滲透性原則
在初中物理教學(xué)中進行科學(xué)方法教育,應(yīng)滲透在物理教學(xué)的各個環(huán)節(jié)之中,而不能脫離教材去簡單說教.因此教師備課時,要注意充分挖掘教材,精心設(shè)計教學(xué)過程,把科學(xué)方法教育滲透在物理知識教學(xué)和能力培養(yǎng)之中,讓學(xué)生在收獲知識的同時,也能受到相應(yīng)的科學(xué)方法教育.
3.2 循序漸進的原則
初中物理教學(xué)中的科學(xué)方法教育,要根據(jù)教材的需要,結(jié)合學(xué)生的年齡、心理特征,循序漸進的進行.初中生剛開始學(xué)習(xí)物理,應(yīng)著重進行觀察、實驗方法的教育,而對于分析、比較,歸納、概括等思維方法的訓(xùn)練,則應(yīng)在教師的指導(dǎo)下逐步進行.
3.3 形式多樣的原則
在初中物理教學(xué)中進行科學(xué)方法教育,應(yīng)結(jié)合教學(xué)內(nèi)容,采取多種形式,靈活多樣的進行.既可以貫穿在知識教學(xué)中,也可以穿插在習(xí)題講解中;既可以在知識教學(xué)中,畫龍點睛的說明,又可以隱含在教學(xué)中,通過教師的示范作用,對學(xué)生起到潛移默化的熏陶作用.
4 初中物理教學(xué)中進行科學(xué)方法教育的途徑
4.1 在物理知識教學(xué)中進行科學(xué)方法教育
物理知識教學(xué)是教學(xué)過程的中心環(huán)節(jié)之一.在知識教學(xué)中要充分利用觀察、實驗,或在回顧生活經(jīng)驗的基礎(chǔ)上,引導(dǎo)學(xué)生對已掌握的事實通過分析、歸納、概括出基本概念和基本規(guī)律,從而獲取物理知識.在這一過程中,不僅要重視得出科學(xué)的結(jié)論,更要注意讓學(xué)生感受到物理學(xué)家的物理思想和研究方法.
如在歐姆定律的教學(xué)中,通過回顧以前學(xué)過的電流、電壓、電阻的概念,讓學(xué)生猜想它們之間的關(guān)系,然后設(shè)計并進行實驗,觀察記錄實驗數(shù)據(jù),接著引導(dǎo)學(xué)生分析表格中的數(shù)據(jù)或根據(jù)實驗數(shù)據(jù)描繪的圖象,歸納出在電阻一定時,電流和電壓的關(guān)系;以及在電壓一定時,電流和電阻的關(guān)系.從而概括出歐姆定律,并給出數(shù)學(xué)表達式I=U/R.顯然本實驗采用了多種科學(xué)研究方法.象這樣進行知識教學(xué),就能夠在傳授知識的同時,使學(xué)生感受到科學(xué)方法在建立概念、發(fā)現(xiàn)規(guī)律中的作用,進而激發(fā)學(xué)生自覺的學(xué)習(xí)和運用科學(xué)方法解決實際問題的積極性.
4.2 在實驗教學(xué)中進行科學(xué)方法教育
物理實驗是初中物理教學(xué)的重要組成部分.在實驗教學(xué)中,教師應(yīng)利用演示實驗中的言傳身教從方法上給予啟發(fā)、引導(dǎo)和示范;在分組實驗中可以讓學(xué)生通過觀察實驗、處理數(shù)據(jù)、分析歸納等親自體會科學(xué)方法;而在課外實驗中則要讓學(xué)生運用科學(xué)方法分析解決實際問題、進行積極的自主探究.
如在探究決定導(dǎo)體電阻大小的因素時,作為分組實驗可先引導(dǎo)學(xué)生猜想電阻的大小可能和導(dǎo)體的材料、長度、橫截面積等因素有關(guān).再引導(dǎo)學(xué)生分析出,要探究電阻的大小與長度是否有關(guān),就應(yīng)該控制導(dǎo)體材料、橫截面積都相同,進而選取器材進行實驗,然后再分析得出結(jié)論.類似地可探究電阻的大小與導(dǎo)體材料、橫截面積的關(guān)系,從而歸納出決定導(dǎo)體電阻大小的因素.這樣就讓學(xué)生在探究過程中親自體會到了進行研究和學(xué)習(xí)的基本科學(xué)方法.
4.3 在習(xí)題教學(xué)中進行科學(xué)方法教育
在習(xí)題教學(xué)中進行科學(xué)方法教育,主要是訓(xùn)練學(xué)生的科學(xué)思維方法,提高思維能力和分析解決問題的能力.因此,教師要站在科學(xué)方法論的高度,認真研究新題型,并進行分析歸類,加強例題教學(xué)的示范性,從而充分利用習(xí)題,對學(xué)生進行思維訓(xùn)練.通過讓學(xué)生在解決實際問題中運用科學(xué)方法,能夠更直接地感受到學(xué)習(xí)科學(xué)方法的意義.
在科技迅猛發(fā)展、科技競爭日益激烈的今天,教育人士已普遍認識到,能力的高低在一定程度上,表現(xiàn)為掌握方法的多少和熟練程度。因此,物理教學(xué)中既應(yīng)讓學(xué)生掌握物理學(xué)的概念和規(guī)律,更應(yīng)讓學(xué)生重視科學(xué)的態(tài)度和科學(xué)的方法。
2.科學(xué)方法教育是新課程改革的目標
《普通初中物理課程標準》的總目標之一是:“學(xué)習(xí)科學(xué)探究方法、發(fā)展自主學(xué)習(xí)能力、養(yǎng)成良好的思維習(xí)慣、能運用物理知識和科學(xué)探究方法解決一些問題?!毙抡n程標準把科學(xué)方法確定為普通初中物理教學(xué)內(nèi)容的一部分,充分體現(xiàn)了新課程改革對科學(xué)方法教育的重視。
3.掌握了科學(xué)方法才能形成正確的世界觀
物理學(xué)是其他自然科學(xué)和哲學(xué)的基礎(chǔ),物理科學(xué)方法必然與世界觀密切相關(guān)。學(xué)習(xí)物理科學(xué)方法有助于學(xué)生更好地學(xué)習(xí),理解和應(yīng)用唯物論和辯證法,促進科學(xué)世界觀的建立。
4.科學(xué)方法教育是提高學(xué)生學(xué)習(xí)能力和科學(xué)素養(yǎng)的重要途徑
科學(xué)方法與科學(xué)知識相伴而生,是學(xué)生掌握物理知識和訓(xùn)練基本技能的重要手段,是培養(yǎng)科學(xué)思維、科學(xué)態(tài)度和科學(xué)精神的主要依托。在中學(xué)物理教學(xué)中開展科學(xué)方法教育是物理教學(xué)深化改革的需要,也是遵循教育要面向現(xiàn)代化、面向世界、面向未來戰(zhàn)略思想的必然要求。
二、物理學(xué)中科學(xué)方法的內(nèi)容
初中物理知識內(nèi)容豐富,物理問題千變?nèi)f化,它所包含的科學(xué)方法也是多方面的,主要有以下幾種:
1.物理方法
物理方法包括觀察、實驗、模型、理想化、等效、放大、控制變量等。例如:電磁波、薄透鏡等,都是以物理方法建立起來的理想模型,這些模型既是構(gòu)筑物理知識大廈的基礎(chǔ),也是處理物理問題的一種方法。
2.數(shù)學(xué)方法
數(shù)學(xué)方法作為一種工具,在表達物理規(guī)律、處理物理問題等方面,有其獨到的功能,有時將物理問題轉(zhuǎn)化為數(shù)學(xué)問題,適當運用代數(shù)中的等式、比例、數(shù)列的性質(zhì)、幾何圖象、矢量圖解、角知識等,能使問題的求解變得簡單方便。實驗后處理數(shù)據(jù)時,運用圖象方法,恰當?shù)剡x擇縱軸和橫軸表示的物理量,可以使圖線反映的物理意義更形象、直觀。
3.邏輯方法
邏輯方法包括比較、分類、類比、推理、分析、綜合、歸納、演繹、抽象、概括等,物理學(xué)中的很多規(guī)律,如牛頓運動定律、焦耳定律等,都是以實驗事實為基礎(chǔ),運用分析、綜合、推理和歸納總結(jié)出來的。
4.哲學(xué)方法
哲學(xué)方法包括對立統(tǒng)一、量變質(zhì)變、肯定否定、絕對相對、現(xiàn)象本質(zhì)、形式內(nèi)容、特殊一般、原因結(jié)果、部分整體等。
三、中學(xué)物理科學(xué)方法教育的實施策略
1.通過物理學(xué)史進行科學(xué)方法教育
物理學(xué)發(fā)展史就是一部科學(xué)方法論發(fā)展史,在物理教學(xué)中插入物理學(xué)史,可使學(xué)生們領(lǐng)略到科學(xué)家的人格魅力及思維方法,從而培養(yǎng)學(xué)生追求真理的美好心靈,啟發(fā)學(xué)生掌握科學(xué)的研究方法。教師應(yīng)充分發(fā)揮課堂教學(xué)的主渠道作用,在物理教學(xué)中把握好史料與教學(xué)內(nèi)容的緊密性、史料本身的趣味性,適時地把科學(xué)方法教育滲透到史料介紹之中,讓學(xué)生潛移默化地獲得科學(xué)方法的教育和熏陶。盧瑟福在1911年提出了“原子結(jié)構(gòu)的太陽系模型”的新假說,這個假說確立了原子的基本結(jié)構(gòu)。按照經(jīng)典的電磁學(xué)理論,電子在圍繞原子核做圓周運動時將會不斷地發(fā)射出電磁波,從而喪失能量,最后掉到原子核里。玻爾從光量子理論中得到啟發(fā),突破了經(jīng)典物理學(xué)的局限,在盧瑟福模型的基礎(chǔ)上提出了進一步的假說,電子圍繞原子核所做的圓周運動本身是量子化的,即電子只能分立在不連續(xù)的固定軌道上運動。電子在不同軌道之間的躍遷導(dǎo)致原子光譜的發(fā)射。這段史料的插入,不但深入了知識的學(xué)習(xí),更深化了方法的教育。
2.通過物理概念、規(guī)律滲透科學(xué)方法教育
在概念的教學(xué)中,教會學(xué)生形成概念的方法,從提出問題到經(jīng)過觀察、實驗(直接感官)、分析、比較(抽象思維),最后演繹出概念。在物理規(guī)律的教學(xué)中,建立形成規(guī)律的方法,從已有概念、規(guī)律到提出假設(shè),再邏輯推理、實驗最后形成規(guī)律,培養(yǎng)學(xué)生嚴謹?shù)乃季S方法。教師在教學(xué)中應(yīng)充分利用和挖掘教材中科學(xué)方法的教育因素,抓住概念、規(guī)律與方法的結(jié)合點,以具體的教學(xué)內(nèi)容為依托,采用不同的教學(xué)方法和手段,適時點撥,通過概念的形成、規(guī)律的得出、模型的建立、知識的運用等,讓學(xué)生在獲取知識的同時掌握不同的科學(xué)方法。
3.通過探究實驗進行科學(xué)方法教育
物理學(xué)是一門實驗科學(xué),探究實驗是加強科學(xué)方法教育的有效途徑。教學(xué)中要注重把教材上的演示實驗、學(xué)生實驗變?yōu)閷W(xué)生探索實驗,引導(dǎo)學(xué)生通過親身實踐去領(lǐng)會科學(xué)家們研究問題的科學(xué)方法,內(nèi)化為自己的思維和行為方式,培養(yǎng)他們用科學(xué)方法主動探求新知識、研究新問題的習(xí)慣和能力。
4.通過練習(xí)、復(fù)習(xí)強化科學(xué)方法教育
“比較”是人們常用的思維方法,是找出事物之間的差異點和共同點的思維方法,通過事物間相同特征或相異特征的比較,提示事物的本質(zhì)和區(qū)別。人們認識事物往往是從區(qū)別事物的本質(zhì)特征開始的。而要區(qū)別就要有比較,有比較才有鑒別。事物之間在現(xiàn)象上和本質(zhì)上都存在著同一性和差異性?,F(xiàn)象上的同一和差異一般來說是容易識別的,而本質(zhì)上的同一和差異就不那么容易識別。物理學(xué)中有許多物理思維和物理規(guī)律具有可比性,運用比較法可幫助學(xué)生接受新概念并加深對概念的理解,尤其在復(fù)習(xí)課上運用,能使知識融會貫通,開拓學(xué)生的思維,并培養(yǎng)學(xué)生的知識遷移能力。在物理教學(xué)中,既要求學(xué)生找出差異性極大的物理現(xiàn)象或物理概念之間本質(zhì)上的共同點,又要求學(xué)生找出表面上極為相似的物理現(xiàn)象和物理概念之間本質(zhì)上的差異。
比較法教學(xué)對于學(xué)生的概念學(xué)習(xí)有所幫助,比較實驗可以加強直觀教學(xué),有助于學(xué)生建立概念,理解規(guī)律,突破難點。例如,為了證明大氣壓的存在,可用一只底部開有小圓孔的塑料杯子,用右手手指按住小圓孔,在杯口向上時將塑料杯里盛滿水,用紙片把杯口蓋嚴,左手按住紙片把杯子倒過來使杯口向下,放開左手后,紙片不會掉下來,杯子里的水也不會流出來。這時,有學(xué)生認為“紙片是被水粘住了”,然后老師拿掉按住小圓孔的右手指,結(jié)果紙片掉下來了,水也流出來了。這樣通過手指按住小圓孔和不按住小圓孔兩次實驗的比較,使學(xué)生觀察到兩次實驗中紙片都與水接觸,所不同的是后一次實驗是杯底與大氣相通。從而解除了“紙片是被粘住了”的誤解。提高了“大氣壓存在”這個結(jié)論的可信度。
2.假設(shè)法
物理解題中的假設(shè),從內(nèi)容要素看有參量假設(shè)、現(xiàn)象假設(shè)和過程假設(shè)等,從運用策略看有極端假設(shè)、反面假設(shè)和等效假設(shè)等,利用假設(shè),我們可以方便地對問題進行分析、推理、判斷,恰當?shù)剡\用假設(shè),可以起到化拙為巧、化難為易的效果。
假設(shè)法的運用,不僅為快捷解題提供了便利,更為培養(yǎng)創(chuàng)新能力開辟了途徑。但是,要正確恰當?shù)剡\用假設(shè)法,必須深刻把握其“設(shè)而不假”的關(guān)鍵要領(lǐng),即假設(shè)的內(nèi)涵與問題本身并不矛盾。否則,就會造成“失之毫厘,謬以千里”的后果。
3.控制變量法
一、物理課程的開放式教學(xué)首先要從教學(xué)內(nèi)容的開放做起
通過調(diào)整課堂教學(xué)內(nèi)容使得物理教學(xué)內(nèi)容更加貼近學(xué)生的日常生活,將整個物理教學(xué)貫穿于學(xué)生的日常生活當中。因為物理這門學(xué)科本身就是探究日常生活、自然以及事物之間關(guān)系的,所以在物理教學(xué)課程內(nèi)容的選擇上要更加強調(diào)開放性,使得教學(xué)內(nèi)容不再受制于教材和書本,能夠熟練地將教材作為一種而不是唯一的教學(xué)資源進行教學(xué)的交叉式切入,從而不斷提高和充實物理課程的教學(xué)內(nèi)容。只有這樣才能從不同角度上來分析,才能實現(xiàn)各個階段的學(xué)生得到符合自己學(xué)習(xí)要求的提升,從而使得整個課堂的教學(xué)水平和教學(xué)質(zhì)量都能得到明顯的提高。在進行開放式的物理教學(xué)時,可以選擇具有特色的教學(xué)內(nèi)容,如,在人數(shù)較多的班級內(nèi)可以選擇分組討論實踐的方式進行學(xué)習(xí),通過給各組分配不同的任務(wù)進行比賽,以此激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情,從而使得學(xué)生對學(xué)習(xí)內(nèi)容產(chǎn)生更加濃厚的學(xué)習(xí)興趣和動力。
二、要對傳統(tǒng)封閉的教學(xué)形式進行開放式改革
通過更加開放的教學(xué)方式引導(dǎo)學(xué)生進行主動學(xué)習(xí)。開放式教學(xué)可以采用師生互動的教學(xué)形式進行教學(xué),改變了傳統(tǒng)封閉教學(xué)教師為教學(xué)的唯一主體教學(xué)條件,在這種教學(xué)形式下可以讓成績比較好或者表達能力比較強的學(xué)生進行教育,通過學(xué)生教學(xué)生的方式能
在科學(xué)探究的學(xué)習(xí)過程中,猜想這一步驟有著舉足輕重的地位,它是物理智慧中最活躍的成分,對學(xué)生猜想能力的培養(yǎng)起著重要的促進作用,也是物理探究過程中的一個重要環(huán)節(jié),而且猜想決定了科學(xué)探究的方向。因此,在物理教學(xué)的過程中,引導(dǎo)學(xué)生科學(xué)合理地猜想就顯得格外重要。
首先,猜想要有一定的經(jīng)驗和知識作為基礎(chǔ)。在進行科學(xué)猜想能力方面的教學(xué)時,可先針對問題讓學(xué)生展開想象的翅膀,鼓勵學(xué)生把所有可能的情況都大膽地說出來,然后讓學(xué)生根據(jù)已有知識和生活經(jīng)驗逐一進行分析,想想生活中有哪些事實支持它,它和已有知識是否一致,排除那些與經(jīng)驗和知識相矛盾的想法,留下的就可能是科學(xué)的猜想了,沒有一定的知識和經(jīng)驗,猜想恐怕只能是無本之木,無源之水。所以在教學(xué)中為了避免學(xué)生胡猜亂想,讓學(xué)生說出猜想的理由、事實依據(jù)是有效地避免課堂混亂的手段,也是培養(yǎng)學(xué)生探究能力的方法之一。
另外,教師引導(dǎo)學(xué)生猜想要注意把握好方向性。在學(xué)生的自主探究過程中,教師的引導(dǎo)可以起到畫龍點睛的作用。由于課堂教學(xué)的時間和器材,以及學(xué)生的知識的限制,我們不可能將學(xué)生講的、說的一一進行探究,必須進行去粗取精、去偽存真,才能讓探究過程順利完成。
例如在猜想動能大小與哪些因素有關(guān)的時候,學(xué)生猜想到的因素可能有質(zhì)量、速度、重力、斜面坡度、高度,等等,特別應(yīng)該注意要讓學(xué)生說出猜想的理由和依據(jù),要能舉出相關(guān)的實例來證明。然后教師引導(dǎo)學(xué)生把其中類似的因素歸為一類,即質(zhì)量和重力可以歸為質(zhì)量這個因素,斜面坡度、高度、速度都可歸為速度這個因素。這樣就把動能大小歸納猜想為與質(zhì)量和速度這兩個因素有關(guān)。同時引導(dǎo)學(xué)生復(fù)習(xí)前面學(xué)習(xí)過的牛頓第一定律實驗,可以知道要控制物體到達斜面上的速度相同,必須控制物體從斜面上滑下的高度相同。然后通過控制變量的研究方法,這個探究實驗就不難完成了。在完成實驗后,教師可補充做一個實驗,即把質(zhì)量和速度分別增大一倍,觀察木塊被推動的距離,來判斷質(zhì)量和速度這兩個因素中到底哪一個因素對動能的影響更大,這樣為到高中的繼續(xù)學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。
二、控制變量法
“控制變量法”是初中物理中常用的探究問題的科學(xué)方法。由于影響物理研究對象的因素在許多情況下并不是單一的,而是多種因素相互交錯、共同起作用的,因此要想精確地把握研究對象的各種特性,弄清事物變化的原因和規(guī)律,必須人為地制造一些條件,便于問題的研究。例如當一個物理量與幾個因素有關(guān)時,我們一般是分別研究這個物理量與各個因素之間的關(guān)系,再進行綜合分析得出結(jié)論。這樣就必須在研究物理量同其中一個因素之間的關(guān)系時,將另外幾個因素人為地控制起來,使它們保持不變,以便觀察和研究該物理量與這個因素之間的關(guān)系。這就是“控制變量”的方法。
初中物理用到控制變量法的實驗有:影響聲音的音調(diào)、響度等的因素有哪些?蒸發(fā)的快慢與哪些因素有關(guān)?導(dǎo)體的電阻大小與哪些因素有關(guān)?導(dǎo)體中的電流與導(dǎo)體兩端電壓和導(dǎo)體的電阻的關(guān)系,電熱的大小與哪些因素有關(guān)?影響電磁鐵磁性強弱的因素有哪些?研究感應(yīng)電流方向與哪些因素有關(guān)?研究通電導(dǎo)體在磁場中受力方向與哪些因素有關(guān)?力的作用效果與哪些因素有關(guān)?影響滑動摩擦力大小的因素有哪些?影響壓力作用效果的因素有哪些?研究液體的壓強與哪些因素有關(guān)?研究浮力的大小與哪些因素有關(guān)?研究動能或勢能的大小與哪些因素有關(guān)?研究物體吸引熱量的多少與哪些因素有關(guān)?等等。
控制變量法是一種最常用的、非常有效的探索客觀物理規(guī)律的科學(xué)方法。通過控制變量法,可以讓我們很方便地研究出某個物理量與多個因素之間的定性或定量關(guān)系,從而能得出普遍的規(guī)律。
三、轉(zhuǎn)換法
所謂“轉(zhuǎn)換法”,主要是指在保證效果相同的前提下,將不可見、不易見的現(xiàn)象轉(zhuǎn)換成可見、易見的現(xiàn)象;將陌生、復(fù)雜的問題轉(zhuǎn)換成熟悉、簡單的問題;將難以測量或測準的物理量轉(zhuǎn)換為能夠測量或測準的物理量的方法。
例如,在研究電熱的功率與電阻關(guān)系的實驗中,電流通過阻值不等的兩根電阻絲產(chǎn)生的熱量無法直接觀測和比較,而我們通過轉(zhuǎn)換為讓煤油吸熱,觀察煤油溫度變化情況,從而推導(dǎo)出哪個電阻放熱多。進而再問:該實驗?zāi)芊癫挥妹河投挠闷渌绞絹碛^察電阻通電后的發(fā)熱情況?這樣促使學(xué)生思維得以發(fā)散,轉(zhuǎn)換的思維方法得到訓(xùn)練,設(shè)計實驗的能力也隨著提高了。
初中物理中有很多地方都用到了轉(zhuǎn)換法的原理。研究物體升溫吸熱的多少與哪些因素有關(guān)時,可通過觀察放入其中的相同電熱器加熱時間的長短來判斷吸熱多少。利用擴散現(xiàn)象來研究分子的運動及分子運動的快慢。研究動能或勢能大小時通過觀察運動的小球推動紙盒移動距離的大小或是木樁被打入地下的深度,來推斷動能和勢能的大小。研究力、電流、磁場時,由于它們都是看不見摸不著的東西,我們可以利用力所產(chǎn)生的效果、電流產(chǎn)生的各種效應(yīng)、磁場的基本性質(zhì)來研究它們。比如可以通過泡沫塑料凹陷的程度來知道壓力的作用效果大小,用燈光的亮度來感知電流的大小、用電磁鐵吸引大頭針的個數(shù)來判斷其磁性強弱。將光在透明空氣中的傳播轉(zhuǎn)換為在煙或水霧中的傳播來觀察光的傳播方向。
四、理想化方法
1 控制變量法
在多個因素同時存在的物理實驗中,先考察其中一個因素對研究問題的影響,而保持其他因素不變的實驗方法叫控制變量法.這種方法在實驗數(shù)據(jù)的表格上的反映為某兩次試驗只有一個條件不同,若兩次實驗結(jié)果不同則與該條件有關(guān),否則無關(guān).反之,若要研究的問題是物理量與某一因素是否有關(guān),則應(yīng)只使該因素不同,而其他因素均應(yīng)相同.
控制變量法是最常用的實驗方法之一.在對多個因素同時起作用的實驗探究過程中,我們都要用到控制變量法.例如,在著名的“歐姆定律”實驗中.歐姆雖然事先知道,電壓和電阻的變化都會影響到電流的變化.但如果電路中的電流發(fā)生了變化,到底是由電壓變化引起的還是由電阻變化引起的呢?歐姆認為如果能控制電壓不變,那么電流的變化就是由電阻的變化引起的;如果能控制電阻不變,那么電流的變化就是由電壓的變化引起的.他的實驗思路是控制變量法應(yīng)用于實驗探究的一個典型的范例.正因為歐姆選擇了正確的實驗方法,再加上他十年的不懈努力,最終在電學(xué)方面做出了巨大的貢獻,電阻的單位也用他的名字命名.
又如:(1)在研究導(dǎo)體的電阻跟哪些因素有關(guān)時,為了研究方便采用控制變量法.即每次挑選兩根合適的導(dǎo)線,測出它們的電阻,然后比較,最后得出結(jié)論.為了研究導(dǎo)體的電阻與導(dǎo)體長度的關(guān)系,應(yīng)選用材料橫截面相同的導(dǎo)線,為了研究導(dǎo)體的電阻與導(dǎo)體材料的關(guān)系,應(yīng)選用兩根導(dǎo)線的長度和橫截面相同的導(dǎo)線,為了研究導(dǎo)體的電阻與導(dǎo)體橫截面的關(guān)系,應(yīng)選用兩根導(dǎo)線的材料和長度相同的導(dǎo)線;(2)在研究影響力的作用效果的因素;(3)研究影響液體蒸發(fā)快慢的因素;(4)研究決定液體內(nèi)部壓強大小的因素;(5)研究決定動能,勢能大小的因素;(6)研究影響琴弦發(fā)聲的音調(diào)高低的因素;(7)研究物質(zhì)吸放熱性能與物質(zhì)的種類,質(zhì)量,溫度的變化的關(guān)系;(8)研究滑動摩擦力大小與哪些因素有關(guān);(9)研究電功或電熱與哪些因素有關(guān);(10)研究通電導(dǎo)體在磁場中受力與哪些因素有關(guān);(11)研究影響感應(yīng)電流方向的因素等實驗中均采用了此方法.
2 轉(zhuǎn)換法
物理學(xué)中對于一些看不見摸不著的現(xiàn)象或不易直接測量的物理量,通常用一些非常直觀的現(xiàn)象去認識或用易測量的物理量間接測量,這種研究問題的方法叫轉(zhuǎn)換法.簡而言之、轉(zhuǎn)換法就是對一些看不見摸不著的物理現(xiàn)象或不易測量的物理量把它轉(zhuǎn)換成看得見摸得著的現(xiàn)象或物理量來間接認識或間接測量的實驗方法.
如:根據(jù)“磁場對磁體有力的作用”來認識“磁場的規(guī)律”;根據(jù)電流的效應(yīng)來認識電流的存在;利用“液體的熱脹冷縮的性質(zhì)”來“測量溫度”;采用累積法來測一張紙的厚度和細金屬絲的直徑;采用“以直代曲法”或“滾輪法”來測曲線的長度等實驗中都用到了轉(zhuǎn)換法.
再如:(1)利用物體發(fā)生形變或運動狀態(tài)改變來證明物體受到力的作用;(2)通過馬德堡半球?qū)嶒瀬碜C明大氣壓的存在;(3)霧的出現(xiàn)可以證明空氣中含有水蒸氣;(4)影子的形成可以證明光沿著直線傳播;(5)月食現(xiàn)象可證明月亮不是光源;(6)奧斯特實驗可證明電流周圍存在著磁場;(7)指南針指南北可證明地磁場的存在;(8)擴散現(xiàn)象可證明分子做無規(guī)則運動;(9)兩塊緊密接觸的鉛塊實驗可證明分子間存在著引力;(10)運動的物體能對外做功可證明它具有能;(11)用指針偏轉(zhuǎn)的程度來表示電流或電壓的大小;(12)用燈泡的明暗程度來判斷電路中電流的大小;(13)用泡沫小球彈離音叉來說明音叉在振動;(14)用壓強計中U型管的液面出現(xiàn)高度差來說明液體內(nèi)部有壓強;(15)在研究物質(zhì)的比熱容實驗時用溫度計示數(shù)的變化來表示物質(zhì)的吸放熱性能的強弱等都用到了轉(zhuǎn)換法.
3 等效替代法
在保證某種效果相同的前提下,將實際的、復(fù)雜的物理問題和物理過程轉(zhuǎn)化為等效的、簡單的、易于研究的物理問題和物理過程的處理方法叫做等效替代法.等效替代法能將復(fù)雜的問題簡單化,是物理學(xué)中常用的一種實驗方法.
如:讀者熟悉的“曹沖稱象”的故事,聰明的小曹沖先把大象拉到船上,記下船的吃水深度,再用許多石頭代替大象,使船達到“同樣的吃水深度”,稱出石頭的總重,也就知道大象的體重了,他就是利用了等效替代法,解決了其他文武大臣都無法解決的難題,而千古留芳.
又如:(1)在測滑動摩擦力時,由于摩擦力發(fā)生在兩物體的接觸表面難以測量,實驗中摩擦力就是通過與它“平衡”的拉力來測出的;(2)在探究平面鏡成像特點實驗中,用等大的沒有點燃的蠟燭放到點燃蠟燭像的位置上“好像點燃一樣”,來確定虛像的位置和大??;(3)把物體各部分受到重力的作用等效的看成作用在物體的某一點――重心上;(4)在研究串并聯(lián)電路關(guān)系時引入總電阻(等效電阻)的概念,在串聯(lián)電路中把幾個電阻串聯(lián)起來,相當于增加了導(dǎo)體的長度,所以總電阻比任何一個串聯(lián)電阻都大,把總電阻稱為串聯(lián)電路的等效電阻;(5)在并聯(lián)電路中把幾個電阻并聯(lián)起來,相當于增加了導(dǎo)體的橫截面積,所以總電阻比任何一個并聯(lián)電阻都小,把總電阻稱為并聯(lián)電路的等效電阻;(6)在電路分析中可以把不易分析的復(fù)雜電路簡化為等效電路,在這些研究中同樣用到了等效替代法.
4 模型法
模型法是將抽象的物理現(xiàn)象用簡單易懂的具體模型來表示,便于想象和思考研究問題的一種方法.理想模型法忽略了事物的次要因素,用簡明、概括、直觀的方法,把事物的主要特征表示出來.物理學(xué)的發(fā)展過程可以說就是一個不斷建立物理模型和用新的物理模型代替舊的或不完善的物理模型的過程.
如:在探究擺的奧秘時,用“細線系上小球”代替鐘擺,建立了鐘擺的模型;在研究光現(xiàn)象時,用“一條帶箭頭的直線”形象化描述光的傳播路徑和方向,建立了光線模型;在研究磁現(xiàn)象時用“一條條帶箭頭的曲線”形象化地描述磁場的分布和方向,建立了磁感線模型.
再如:(1)研究肉眼觀察不到的原子結(jié)構(gòu)時,建立了原子核式結(jié)構(gòu)模型;(2)研究液體內(nèi)部壓強大小和浮力是怎樣產(chǎn)生的建立了液柱模型;(3)研究連通器的特點時建立了液片模型;(4)用木尺和砝碼代替蹺蹺板和人建立杠桿模型;(5)力的示意圖是實際物體和作用力的模型;(6)電路圖是實物電路的模型;(7)研究發(fā)電機的原理和工作過程時用到的手搖發(fā)電機模型;(8)研究內(nèi)燃機結(jié)構(gòu)和工作原理時用到的汽油機、柴油機模型.
5 類比法
所謂類比就是“觸類旁通”、“舉一反三”,實際上是一種從特殊到特殊,從一般到一般的推理,它是根據(jù)兩個或兩類對象之間在某些方面的相同或相似而推出他們在其他方面也可能相同或相似的一種邏輯思維.從而可以幫助我們理解較復(fù)雜的實驗和較難的物理知識.類比是一種推理方法,不同事物在屬性、數(shù)學(xué)形式及其它量描述上有相同或相似的地方就可以用類比推理.類比法是提出科學(xué)假說、做出科學(xué)預(yù)言的重要途徑,物理學(xué)發(fā)展史上的許多假說都是運用類比方法創(chuàng)立的,由這種方法得出的結(jié)論雖然不一定可靠,但是,在邏輯中卻富有創(chuàng)造性.開普勒也曾經(jīng)說過:“我們珍惜類比推理勝于任何別的東西”.
如:《電壓》既是教學(xué)的重點,也是教學(xué)的難點.難就難在電壓較抽象,不能直接實驗,教學(xué)中通過水壓類比得出電壓,具體探究過程是:(1)從水壓實驗總結(jié)出水壓是水管中的水發(fā)生定向移動形成水流的原因;(2)引導(dǎo)學(xué)生討論得出電壓是使電路中的電荷發(fā)生定向移動形成電流的原因;(3)教師總結(jié)出抽水機是提供水管兩端有水壓的裝置;(4)引導(dǎo)學(xué)生得出電源是提供電路兩端有電壓的裝置.整個過程盡管多花些時間,然而對培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)的思維方法大有益處.正如前蘇聯(lián)學(xué)者瓦赫羅夫說:“類比像閃電一樣,可以照亮學(xué)生所學(xué)學(xué)科的黑暗角落”.
再如:(1)功率概念與速度概念;(2)電流與水流;(3)內(nèi)能與機械能;(4)原子結(jié)構(gòu)與太陽系;(5)電磁波與水波;(6)通信與鴿子傳遞信件等都可將它們作類比.
6 理想實驗法
所謂理想實驗又叫“假想實驗”、“抽象的實驗”或“思想上實驗”.它是人們在思想中塑造的理想過程,是一種邏輯推理的思維過程和理論研究的重要方法.理想實驗雖然也叫實驗,但它同真實的科學(xué)實驗是有原則區(qū)別的,真實的科學(xué)實驗是一種實踐活動,而理想實驗則是一種思維的活動,前者是將設(shè)計通過物理過程而實現(xiàn)的實驗,后者則是由人們在抽象思維中設(shè)想出來而實際上無法做到的實驗.
但是,理想實驗并不是脫離實際的主觀臆想.首先,理想實驗是以實踐為基礎(chǔ)的,是在真實的科學(xué)實驗的基礎(chǔ)上,抓住主要矛盾忽略次要矛盾對實際過程做出更深入一層的抽象分析.其次,理想實驗的推廣過程是以一定的邏輯法則為根據(jù)的,而這些邏輯法則都是從長期的社會實踐中總結(jié)出來并為實踐所證實了的.
理想實驗在自然科學(xué)的理想研究中有著重要的作用.但是,理想實驗的方法也有其一定的局限性,理想實驗只是一種邏輯推理的思維過程,它的作用只限于邏輯上的證明與反駁,而不能用來作為檢驗正確與否的標準.相反,由理想實驗所得出的任何推論都必然由觀察實驗的結(jié)果來檢驗.
如:研究真空是否能夠傳聲時,將一只鬧鐘放在密封的玻璃罩內(nèi),當罩內(nèi)空氣被抽走時,鐘聲變小,由此推理出:真空不能傳聲.顯然上述實驗是人們在思維中進行的理想過程,與實際實驗相比,理想實驗?zāi)芨蟪潭鹊赝怀鰧嶒炛械闹饕蛩兀雎源我蛩?,得出更本質(zhì)的結(jié)論.
再如:在進行牛頓第一定律的實驗時,當觀察到物體在越光滑的平面上運動就越遠時,進而推理出:如果平面絕對光滑,物體將永遠做勻速直線運動.
這兩個結(jié)論都是在實驗的基礎(chǔ)上加以科學(xué)的推理,概括出來的,但經(jīng)受住了實踐的檢驗.
7 圖象法
圖象是一個數(shù)學(xué)概念,用來表示一個量隨另一個量的變化關(guān)系,很直觀.由于物理學(xué)中經(jīng)常要研究一個物理量隨另一個物理量的變化情況,因此圖象法在物理教學(xué)中有著廣泛的應(yīng)用.實驗中運用圖象來處理實驗數(shù)據(jù),探究內(nèi)在的物理規(guī)律,具有獨特之處.
如:在探究固體熔化時溫度的變化規(guī)律和水的沸騰情況的實驗中,就是運用圖象法來處理數(shù)據(jù)的.它形象直觀地表示了物質(zhì)溫度的變化情況,學(xué)生在親歷實驗自主得出數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上,通過描點、連線繪出圖象就能準確地把握晶體和非晶體的熔化特點、液體的沸騰特點了.
再如:研究小燈泡的電功率時,燈泡中的電流隨電壓而發(fā)生變化的I-U曲線;研究伏安法測電阻時電流隨電壓而發(fā)生變化的I-U圖線;研究物質(zhì)的密度時質(zhì)量隨體積的變化的M-V圖線等都用到了圖象法.
8 比較法
比較法是確定研究對象之間的差異點和共同點的思維過程和方法,各種物理現(xiàn)象和過程都可以通過比較確定它們的差異點和共同點.比較是抽象與概括的前提,通過比較可以建立物理概念總結(jié)物理規(guī)律.利用比較又可以進行鑒別和測量.因此,比較法是物理現(xiàn)象研究中經(jīng)常運用的基本方法.比較法有三種類型:(1)異中求同的比較.即比較兩個或兩個以上的對象而找出其相同點;(2)同中求異的比較.即指比較兩個或兩個以上的對象而找出其相異點;(3)同異綜合比較.即比較兩個或兩個以上的對象的相同點和相異點.
如:(1)像汽車,輪船,火車,飛機它們的發(fā)動機各不相同,但都是把燃料燃燒時釋放的內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能的裝置即都是熱機,這是異中求同的比較;(2)汽油機和柴油機雖然都是內(nèi)燃機但是它們的構(gòu)造、吸入的氣體、點火方式、使用范圍等方面都有不同,這是同中求異的比較;(3)蒸發(fā)與沸騰兩者的相同點都是汽化過程.不同點是發(fā)生汽化時液體的溫度、發(fā)生汽化的部位及現(xiàn)象都不同,這是同異綜合比較;(4)用比較法研究質(zhì)量與體積的關(guān)系;重力與質(zhì)量的關(guān)系;重力與壓力的關(guān)系;電功與電功率的關(guān)系等.
9 觀察法