科學(xué)探究方法在初中物理的應(yīng)用-黃石十五中王長(zhǎng)安

1、科學(xué)探究方法在初中物理教學(xué)中的應(yīng)用摘要：近幾年中小學(xué)教育逐漸由應(yīng)試教育向素質(zhì)教育轉(zhuǎn)變，新課程標(biāo)準(zhǔn)也強(qiáng)調(diào)要培養(yǎng)學(xué)生的探究能力,重要的是在探究過(guò)程中逐步培養(yǎng)學(xué)生用科學(xué)的方法去探究，使獲得知識(shí)與基本技能的過(guò)程同時(shí)成為學(xué)會(huì)學(xué)習(xí)和形成正確價(jià)值觀的過(guò)程。教師從單純注重傳授知識(shí)轉(zhuǎn)變?yōu)橐龑?dǎo)學(xué)生學(xué)會(huì)學(xué)習(xí)，學(xué)會(huì)交流合作。當(dāng)然要達(dá)到這一目標(biāo)，必須更新教育理念。新課程標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)調(diào)要培養(yǎng)學(xué)生的探究能力,重要的是在探究過(guò)程中逐步培養(yǎng)學(xué)生用科學(xué)的方法去探究，那么研究物理問(wèn)題的科學(xué)方法有很多,如比較法、轉(zhuǎn)換法、控制變量法、等效替換法、模型法、假設(shè)法、類(lèi)比法、理想化法、圖象法、演繹法、歸納法、推理法等等。這里僅就其中最典型的，最常

2、用的比較法、控制變量法二種科學(xué)研究方法在初中物理教學(xué)中的應(yīng)用國(guó)加以歸納、總結(jié)。關(guān)鍵詞：初中物理教學(xué) 科學(xué)探究方法 比較法 控制變量法1、 比較法 “比較”是人們常用的思維方法，是找出事物之間的差異點(diǎn)和共同點(diǎn)的思維方法，通過(guò)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(rèn)識(shí)事物往往是從區(qū)別事物的本質(zhì)特征開(kāi)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(lái)說(shuō)是容易識(shí)別的，而本質(zhì)上的同一和差異就不那么容易識(shí)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(yùn)用比較法可幫助學(xué)生接受新概念并加深對(duì)概念的理解，尤其在復(fù)習(xí)課上運(yùn)用，能

3、使知識(shí)融會(huì)貫通，開(kāi)拓學(xué)生的思維，并培養(yǎng)學(xué)生的知識(shí)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(diǎn)，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，在物理教學(xué)中運(yùn)用比較法常有以下幾種情況。 首先，是用“比較”引入新概念。有些物理概念間有許多相似之處，講解一些概念之后，另一些概念可用比較法引入，使教學(xué)難度降低，并能把規(guī)律提示出來(lái)。例如：在演示聲音的響度時(shí)，比較用力敲擊音叉和輕敲音叉；演示聲音的音調(diào)時(shí)，快速和較慢的劃過(guò)木梳。都能很直接的比較出這其中的區(qū)別，加深學(xué)生的學(xué)習(xí)印象。其次，用“比較”可以深化概念。在上新課時(shí)，知識(shí)往往比較分散，復(fù)習(xí)課上教

4、師要幫助學(xué)生通過(guò)比較，把一些有內(nèi)在聯(lián)系的知識(shí)串聯(lián)起來(lái)，以深化概念。例如：平衡力和相互作用力（作用力與反作用力）。 平衡力相互作用力不同點(diǎn)作用的物體（主要的）二力作用在同一物體上二力作用在不同物體上力的性質(zhì)不一定相同一定相同存在性不一定同時(shí)消失同時(shí)消失語(yǔ)言特征涉及三個(gè)物體涉及兩個(gè)物體（甲受乙，乙受甲；甲給乙，乙給甲）相同點(diǎn)大小相等，方向相反，作用在同一直線上通過(guò)這樣的比較和思索，學(xué)生豁然開(kāi)朗，較快的接受了新概念?？梢?jiàn)運(yùn)用“比較法教學(xué)”對(duì)解決教學(xué)難點(diǎn)是很有益處的。 再次，用“比較”區(qū)分概念。有些相反性質(zhì)的物理概念也可用比較法講解，著重區(qū)分兩個(gè)概念的相異之處，抓住事物個(gè)性加以區(qū)別，從而分清概念。在電

5、磁學(xué)中應(yīng)用左，右手定則往往會(huì)引起混淆。教師在評(píng)講時(shí)要比較異同。著重突出應(yīng)用條件上的差異，以免弄錯(cuò)。左右手定理有許多類(lèi)同之處，在應(yīng)用時(shí)分別伸開(kāi)左右手掌，并攏四指，拇指與四指垂直；表示的物理也類(lèi)同：磁感線穿過(guò)手心，四指指向表示電流方向，拇指表示受力運(yùn)動(dòng)的方向。用左手還是用右手判定，關(guān)鍵不在于求哪個(gè)量的方向，而在于條件。即導(dǎo)線中電流與導(dǎo)線運(yùn)動(dòng)方向的因果關(guān)系，若是由于導(dǎo)線中有了電流在磁場(chǎng)中受力運(yùn)動(dòng)，那么不論是求磁場(chǎng)方向，電流方向還是導(dǎo)線受力運(yùn)動(dòng)方向，都應(yīng)用左手定則。若是由于導(dǎo)線切割磁感線運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生電流，則不論求磁場(chǎng)方向，電流方向還是導(dǎo)線運(yùn)動(dòng)方向，都應(yīng)用右手定則。差異就在于因果關(guān)系。抓住關(guān)鍵就能正確運(yùn)用

6、。又例如，為了證明大氣壓的存在，可用一只底部開(kāi)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(shí)將塑料杯里盛滿水，用紙片把杯口蓋嚴(yán)，左手按住紙片把杯子倒過(guò)來(lái)使杯口向下，放開(kāi)左手后，紙片不會(huì)掉下來(lái)，杯子里的水也不會(huì)流出來(lái)。這時(shí)，有學(xué)生認(rèn)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(lái)了，水也流出來(lái)了。這樣通過(guò)手指按住小圓孔和不按住小圓孔兩次實(shí)驗(yàn)的比較，使學(xué)生觀察到兩次實(shí)驗(yàn)中紙片都與水接觸，所不同的是后一次實(shí)驗(yàn)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(gè)結(jié)論的可信度。二、控制變量法“控制變量法”是初中物理中常用的探索問(wèn)題和分析解決問(wèn)題的科

7、學(xué)方法之一,本文就它在教學(xué)中的應(yīng)用作一探討. 自然界中發(fā)生的各種物理現(xiàn)象往往是錯(cuò)綜復(fù)雜的,因此影響物理學(xué)研究對(duì)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(cuò)、共同起作用的.譬如說(shuō)某段導(dǎo)體中通過(guò)電流的大小不僅和其兩端電壓有關(guān),還和這段導(dǎo)體的長(zhǎng)度、橫截面積的大小及材料種類(lèi)等因素有關(guān).所以要想精確地把握研究對(duì)象的各種特性,弄清事物變化的原因和規(guī)律,單靠自然條件下整體觀察研究對(duì)象是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的,還必須對(duì)研究對(duì)象施加人為的影響,造成特定的便于觀察的條件,這就是“控制變量”的方法.例如為了研究某物理量同影響它的三個(gè)因素中的一個(gè)因素之間的關(guān)系,可將另外兩個(gè)因素人為地控制起來(lái),使它們保持不變,以便觀察和

8、研究該物理量與這一因素之間的關(guān)系. 首先,在初中物理實(shí)驗(yàn)過(guò)程中,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. 具體做法是根據(jù)研究目的,運(yùn)用一定的手段(控制實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備等)主動(dòng)干預(yù)或控制自然事物、自然現(xiàn)象發(fā)生發(fā)展的過(guò)程,在特定的觀察條件下去探索客觀規(guī)律.例如,在引導(dǎo)學(xué)生探索、研究導(dǎo)電體的電阻的大小同導(dǎo)電體的哪些特性有關(guān)時(shí),可先故意將橫截面積、長(zhǎng)度都不同的一根鎳鉻合金絲和一根銅絲分別串入接有小燈泡的直流電路中,讓學(xué)生分別觀察燈泡發(fā)光的亮度,并問(wèn)學(xué)生:剛才的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象能否說(shuō)明電阻大小與導(dǎo)電體的某個(gè)特性有關(guān)?學(xué)生經(jīng)過(guò)思考與討論,得到的結(jié)論當(dāng)然是否定的.再用橫截面積和長(zhǎng)度都不同的兩根鎳

9、鉻合金絲分別串入上述電路中,觀察小燈泡的亮度,并讓學(xué)生思考這個(gè)實(shí)驗(yàn)?zāi)芊裾f(shuō)明電阻大小同導(dǎo)電體的某種特性有關(guān),結(jié)論同樣是不能.這時(shí)就可不失時(shí)機(jī)地問(wèn)學(xué)生:“那么,我們應(yīng)該取怎樣的兩根金屬絲串入上述電路來(lái)做這個(gè)實(shí)驗(yàn),以研究導(dǎo)電體的電阻大小到底與哪些因素有關(guān)呢?”同時(shí)向?qū)W生出示課前準(zhǔn)備好的幾根金屬絲讓他們選擇.學(xué)生經(jīng)過(guò)思考并相互討論后,有的回答:應(yīng)取兩根橫截面積相同、但長(zhǎng)度不同的鎳鉻合金絲進(jìn)行上述實(shí)驗(yàn);有的同學(xué)說(shuō):應(yīng)取兩根長(zhǎng)度相同、但橫截面積不同的鎳鉻合金絲進(jìn)行上述實(shí)驗(yàn);還有的說(shuō)應(yīng)取長(zhǎng)度、橫截面積均相同的一根銅絲和一根鎳鉻合金絲進(jìn)行實(shí)驗(yàn)比較.這時(shí),教師可適時(shí)指出上述幾種方法都可以,同時(shí)指出要研究電阻的大

10、小同導(dǎo)電物質(zhì)的長(zhǎng)度、橫截面積、材料種類(lèi)這三個(gè)因素任何一個(gè)因素間的關(guān)系,就要人為地控制另外兩個(gè)因素,使它們相等,并指出這種實(shí)驗(yàn)的方法就是“控制變量法”,再讓學(xué)生運(yùn)用這一方法系統(tǒng)地進(jìn)行上述實(shí)驗(yàn),使學(xué)生在實(shí)際操作過(guò)程中去體驗(yàn)這一科學(xué)方法. 在初中物理教學(xué)中還有許多概念或規(guī)律之探索和推導(dǎo)的實(shí)驗(yàn)過(guò)程中,都運(yùn)用了“控制變量法”這一科學(xué)方法,如在引導(dǎo)學(xué)生探索“導(dǎo)電體中電流大小同其兩端電壓大小和其電阻大小之間的定性關(guān)系,最終得出歐姆定律”和探索“力的作用效果同力的哪些因素有關(guān),最終得出力的三要素”等實(shí)驗(yàn)過(guò)程中都用到了這一科學(xué)方法,使學(xué)生對(duì)“控制變量法”不斷加深理解,并逐步達(dá)到有意識(shí)地去應(yīng)用的目的. 其次,在利

11、用物理知識(shí)去分析和解決一些實(shí)際問(wèn)題時(shí),如能靈活運(yùn)用“控制變量法”進(jìn)行分析,有時(shí)可起到事半功倍的效果. 在初中物理中,可用“控制變量”去分析和解決的實(shí)際問(wèn)題是很多的,這就為這一科學(xué)方法的教學(xué)和應(yīng)用提供了很好的機(jī)會(huì).例如,有這樣一道題:質(zhì)量相同的水和煤油,吸收相同的熱量,誰(shuí)的溫度升高較大?對(duì)于這一道習(xí)題,初看起來(lái)似乎有一定的難度,因?yàn)檫@樣簡(jiǎn)短的一句話中包含了四個(gè)相互關(guān)聯(lián)的物理量,也就是說(shuō),要比較誰(shuí)的溫度升高較大,就要同時(shí)分析其它三個(gè)物理量(質(zhì)量、熱量、比熱容)對(duì)它的綜合影響,如果沒(méi)有一種科學(xué)的分析方法,要解決這樣一個(gè)實(shí)際問(wèn)題,不僅費(fèi)時(shí)費(fèi)力,且準(zhǔn)確率不高,但如能對(duì)學(xué)生加以恰當(dāng)?shù)囊龑?dǎo),讓他們考慮是否可

12、用物理實(shí)驗(yàn)中常用的科學(xué)方法來(lái)解決這道實(shí)際問(wèn)題,經(jīng)過(guò)思考及同學(xué)間的相互討論,許多同學(xué)便會(huì)想到用“控制變量法”結(jié)合公式Q=cmt來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題,思路是這樣的:因?yàn)檫@個(gè)問(wèn)題要解決的是t(升高的溫度)的大小,所以先將此公式變成t=Q/cm的形式,再分析題目發(fā)現(xiàn),m(質(zhì)量)、Q(熱量)相同,即這個(gè)問(wèn)題中t僅取決于c(比熱容),且從t=Q/cm這一關(guān)系式中可以看出,t與c成反比,而水的比熱容大于煤油的比熱容,因此很容易得出這個(gè)問(wèn)題的答案是:“煤油升高的溫度比水大”.可見(jiàn),在解決物理問(wèn)題時(shí),如能恰當(dāng)運(yùn)用科學(xué)方法進(jìn)行分析,確實(shí)能起到提高解題速度與準(zhǔn)確率的良好效果.更為重要的是,通過(guò)這一實(shí)際問(wèn)題的解決過(guò)程,使學(xué)生對(duì)如何應(yīng)用“控制變量法”等科學(xué)方法去分析、解決問(wèn)題作了有益的嘗試.在初中物理(如在力學(xué)、電學(xué)、熱學(xué))中,可用“控制變量”這一科學(xué)方法去分析解決的實(shí)際問(wèn)題還很多,這就為學(xué)生靈活應(yīng)用這一科學(xué)方法解決問(wèn)題提供了保證.近幾年我們看到中小學(xué)教育逐漸由應(yīng)試教育向素質(zhì)教育轉(zhuǎn)變。物理作為一門(mén)自然科學(xué),在教學(xué)中應(yīng)側(cè)重培養(yǎng)學(xué)生的物理科學(xué)素質(zhì)。而物理科學(xué)素質(zhì)則由物理科學(xué)知識(shí)、物理科學(xué)能力、物理科學(xué)方法，物理科學(xué)意識(shí)和物理科學(xué)品質(zhì)等諸要素構(gòu)成。其中物理科學(xué)方法是科學(xué)素質(zhì)的翅膀，是獲取科學(xué)知識(shí)的手段。學(xué)生只有掌握了科學(xué)方法，才能更深入地理解和牢固掌握科學(xué)知識(shí)，提高學(xué)習(xí)效率，起到事半功倍的作用。而且，科學(xué)方法對(duì)人一生