試論初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中滲透科學(xué)方法的策略

林輝慶

摘 要：課程改革越來(lái)越重視“過(guò)程與方法”的培養(yǎng)，初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)正是體現(xiàn)這一維度目標(biāo)的特色內(nèi)容。科學(xué)方法的教育無(wú)論是從現(xiàn)在還是長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看都是實(shí)現(xiàn)中華民族科學(xué)技術(shù)偉大復(fù)興的關(guān)鍵，根據(jù)長(zhǎng)期在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的摸索，對(duì)初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中如何滲透科學(xué)方法提出一些策略上的探討，希望以此促進(jìn)物理教師對(duì)科學(xué)方法教學(xué)的思考與研究。

關(guān)鍵詞：實(shí)驗(yàn)教學(xué)；科學(xué)方法；滲透；策略

2011年，教育部在對(duì)初中物理課程標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行修訂時(shí)，提出了通過(guò)物理課程的實(shí)施注重提升學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)以及應(yīng)對(duì)未來(lái)社會(huì)挑戰(zhàn)能力的指導(dǎo)思想。物理學(xué)實(shí)驗(yàn)是人類認(rèn)識(shí)世界的一種重要活動(dòng)，是進(jìn)行科學(xué)研究的基礎(chǔ)，而實(shí)驗(yàn)教學(xué)是塑造學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的重要過(guò)程。隨著課程改革的不斷深入，科學(xué)方法的教育越來(lái)越受到人們的重視，如何在實(shí)驗(yàn)中通過(guò)科學(xué)方法的滲透讓學(xué)生建立起清晰的科學(xué)探究模型、豐富的解決問(wèn)題方法、具備一定的科學(xué)素養(yǎng)是廣大物理教師應(yīng)該注重研究的方向和課題。

一、實(shí)驗(yàn)教學(xué)中滲透科學(xué)方法存在的普遍性問(wèn)題

1.思想重視不足

在現(xiàn)行的初中升學(xué)選拔的機(jī)制下，物理教學(xué)的評(píng)價(jià)仍然以紙筆測(cè)驗(yàn)來(lái)反應(yīng)，這一方式是以“知識(shí)與技能”這一維度目標(biāo)的考查占大部分。這樣一來(lái)物理教師為了保證教學(xué)成績(jī)，不得不圍繞歷年紙筆測(cè)驗(yàn)的經(jīng)驗(yàn)來(lái)指導(dǎo)課堂教學(xué)，而對(duì)繁瑣又耗時(shí)的分組實(shí)驗(yàn)多采用演示、視頻實(shí)驗(yàn)、課件實(shí)驗(yàn)來(lái)搪塞，有的甚至以講授來(lái)代替實(shí)驗(yàn)，在思想上不重視實(shí)驗(yàn)教學(xué)，更談不上在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中對(duì)學(xué)生科學(xué)方法的傳授和培養(yǎng)。

2.科學(xué)思路不明

物理學(xué)史的發(fā)展，除了積累了豐富的物理理論知識(shí)外，還在科學(xué)探索中形成了有效的科學(xué)方法，這些方法為世界科技的進(jìn)步和未來(lái)科技的發(fā)展奠定了寶貴的實(shí)踐基礎(chǔ)。而目前卻有相當(dāng)部分物理教師在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中未能掌握正確的科學(xué)方法，實(shí)驗(yàn)時(shí)出現(xiàn)實(shí)驗(yàn)?zāi)康牟幻鞔_、實(shí)驗(yàn)方案不合理、科學(xué)方法不明顯等問(wèn)題。

3.方法滲透不準(zhǔn)

物理實(shí)驗(yàn)中可以滲透使用的科學(xué)方法很多，比如，控制變量法、物理模型法、等效替代法、理想實(shí)驗(yàn)法、歸納分析、對(duì)比法、轉(zhuǎn)換法、放大法、平衡法、積累法等。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，有些實(shí)驗(yàn)的方法比較明確單一，有些實(shí)驗(yàn)中卻包含著多種方法的綜合運(yùn)用，有些注重在設(shè)計(jì)方案環(huán)節(jié)突出科學(xué)方法，有些是在操作過(guò)程或是數(shù)據(jù)分析中運(yùn)用了科學(xué)方法，而教師在實(shí)踐中往往會(huì)過(guò)多地突出某一方法的運(yùn)用，或者一些方法在實(shí)驗(yàn)的不同階段中相互混淆把握

不準(zhǔn)。

二、實(shí)驗(yàn)教學(xué)中滲透科學(xué)方法應(yīng)遵循的原則

“實(shí)驗(yàn)不僅是學(xué)習(xí)和研究物理學(xué)的重要方法，還是運(yùn)用物理學(xué)解決其他問(wèn)題的重要手段。”科學(xué)方法不是教出來(lái)的，而要遵循一定的原則讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)活動(dòng)中體驗(yàn)、感悟和內(nèi)化。

1.漸進(jìn)性原則

學(xué)生剛開(kāi)始接觸物理實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)以建立興趣為主，在實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)中以滲透單一的科學(xué)方法為宜，把重點(diǎn)放在儀器的使用和物理現(xiàn)象的觀察上，嘗試讓學(xué)生進(jìn)行簡(jiǎn)單的歸納與分析。隨著實(shí)驗(yàn)活動(dòng)的不斷深入，學(xué)生思維水平的提高，學(xué)生積累了一定的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，這時(shí)應(yīng)逐步提高對(duì)實(shí)驗(yàn)的過(guò)程性管理和要求，讓學(xué)生從實(shí)驗(yàn)中學(xué)會(huì)運(yùn)用科學(xué)方法的思維，使學(xué)生對(duì)科學(xué)方法的認(rèn)識(shí)從感性漸進(jìn)到理性、從經(jīng)驗(yàn)漸進(jìn)到理論的層級(jí)上來(lái)。

2.整體性原則

物理實(shí)驗(yàn)絕不是單個(gè)科學(xué)方法的體現(xiàn)，多數(shù)初中物理實(shí)驗(yàn)綜合應(yīng)用了各種科學(xué)方法，“不同的科學(xué)方法共同作用、相互支撐，這就要求教師權(quán)衡一個(gè)知識(shí)點(diǎn)突出了哪種方法，有選擇地突出一些科學(xué)方法的同時(shí)兼顧其他?！币虼瞬还苁墙處煹难菔緦?shí)驗(yàn)還是學(xué)生的分組實(shí)驗(yàn)，我們都應(yīng)該從這整體上考慮，把握教材所關(guān)注的重點(diǎn)方法進(jìn)行滲透。

3.教與學(xué)統(tǒng)一的原則

科學(xué)方法絕不是“教”出來(lái)的，皮亞杰的建構(gòu)主義理論強(qiáng)調(diào)的是學(xué)生對(duì)知識(shí)的主動(dòng)探索、主動(dòng)發(fā)現(xiàn)和主動(dòng)建構(gòu)，而不是把知識(shí)從教師頭腦中傳送到學(xué)生的筆記本上，學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的提高主要在于他在實(shí)驗(yàn)中獲得知識(shí)和能力的方式?！敖獭笔且环N直接而比較系統(tǒng)的方式，但它容易導(dǎo)致學(xué)生機(jī)械地記憶而不能正確理解和運(yùn)用；學(xué)生主動(dòng)實(shí)驗(yàn)的過(guò)程就是“學(xué)”方法的過(guò)程，在實(shí)驗(yàn)探究中主動(dòng)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、主動(dòng)學(xué)習(xí)科學(xué)方法、主動(dòng)思考解決問(wèn)題的辦法更容易把所體驗(yàn)和學(xué)習(xí)到的科學(xué)方法轉(zhuǎn)化為終身的素養(yǎng)，所以，應(yīng)該把“教”實(shí)驗(yàn)與“學(xué)”實(shí)驗(yàn)統(tǒng)一起來(lái)，取長(zhǎng)補(bǔ)短。

三、實(shí)驗(yàn)教學(xué)中滲透科學(xué)方法的教學(xué)策略

1.利用問(wèn)題設(shè)計(jì)滲透科學(xué)方法

初中生的思維正處在一個(gè)從直觀感性思維漸進(jìn)到抽象理性思維的初級(jí)階段，這就要求物理教師要善于利用引導(dǎo)式的講授方法來(lái)開(kāi)啟學(xué)生的智慧，切忌使用填鴨式的灌輸，特別是科學(xué)方法的傳授。筆者所在地區(qū)的教研部門這幾年以科學(xué)探究中的問(wèn)題設(shè)計(jì)開(kāi)展了豐富的研究，達(dá)成了利用問(wèn)題設(shè)計(jì)來(lái)滲透科學(xué)方法是行之有效的策略之一。學(xué)生在問(wèn)題引領(lǐng)下很容易發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)中所需要解決的問(wèn)題以及如何解決這些問(wèn)題，而在解決問(wèn)題過(guò)程中自然形成了要用科學(xué)方法的意識(shí)，此時(shí)教師再將應(yīng)用到的科學(xué)方法進(jìn)行歸納，讓學(xué)生在解決問(wèn)題的過(guò)程中將這些方法內(nèi)化為科學(xué)方法。

例如，在進(jìn)行《牛頓第一定律》實(shí)驗(yàn)時(shí)進(jìn)行了這樣的問(wèn)題設(shè)計(jì)：

演示：用手推動(dòng)小車在桌面上運(yùn)動(dòng)一段距離后停下來(lái)。

師問(wèn)：“小車為什么會(huì)停下來(lái)？”

生答：“受到桌面對(duì)它的摩擦阻力?！?/p>

師問(wèn)：“如何讓小車在桌面上運(yùn)動(dòng)得更遠(yuǎn)呢？”

生答：“用更大的力推小車”“用更輕的小車”“減小桌面的摩擦力”等。

老師引導(dǎo)學(xué)生分析得出影響小車運(yùn)動(dòng)距離的因素有：小車的初速度、小車的質(zhì)量和小車受到的摩擦力等。

師追問(wèn)：“我們要怎樣證明小車運(yùn)動(dòng)距離與受摩擦阻力的關(guān)系呢？”

生討論后回答：“改變桌面的粗糙程度”“要用同一輛小車”、“要用相同的力推小車”…

通過(guò)這三個(gè)問(wèn)題，引導(dǎo)學(xué)生意識(shí)到：小車運(yùn)動(dòng)距離受多個(gè)因素的影響，而為了探究運(yùn)動(dòng)距離與受摩擦阻力的關(guān)系必須控制其他的因素保持不變，進(jìn)而就要解決如何控制小車質(zhì)量和初始運(yùn)動(dòng)速度等這些變量的問(wèn)題，在解決這些問(wèn)題過(guò)程中教師引出控制變量的概念，滲透控制變量這一科學(xué)方法。endprint

2.利用演示實(shí)驗(yàn)滲透科學(xué)方法

演示實(shí)驗(yàn)除了具有引出物理現(xiàn)象、證明物理規(guī)律或作為課題導(dǎo)入部分的功能外，筆者認(rèn)為，有些實(shí)驗(yàn)有必要由老師先進(jìn)行演示，并在演示過(guò)程中直接引出科學(xué)方法，讓學(xué)生在老師的示范下理解這些科學(xué)方法的運(yùn)用。比如，在探究影響電流做功的因素這個(gè)實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生已經(jīng)熟練掌握了控制變量的方法，但這個(gè)實(shí)驗(yàn)的難點(diǎn)之一卻是如何應(yīng)用轉(zhuǎn)換法讓學(xué)生直觀地比較電流做功的多少，為此教師可進(jìn)行不同電熱絲給等質(zhì)量的兩杯煤油加熱的演示實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生觀察兩支溫度計(jì)的示數(shù)來(lái)比較電流做功的多少，而在演示過(guò)程中通過(guò)對(duì)溫度計(jì)作用的分析引出轉(zhuǎn)換法，讓學(xué)生明白有些實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象不容易觀察，需要借助一定的材料或現(xiàn)象把它轉(zhuǎn)換成明顯能觀察到的現(xiàn)象也是物理研究常用的科學(xué)方法。

3.利用數(shù)據(jù)分析滲透科學(xué)方法

實(shí)驗(yàn)后要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理得出結(jié)論，而對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理也要滲透適合的科學(xué)方法，比如，算術(shù)平均法、比值歸納法、圖像分析法等。對(duì)實(shí)驗(yàn)要分析的數(shù)據(jù)可以是預(yù)期的數(shù)據(jù)也可以是實(shí)驗(yàn)得到的數(shù)據(jù)，我們可以利用記錄數(shù)據(jù)的表格設(shè)計(jì)巧妙地滲透科學(xué)

方法。

例如，為了探究滑動(dòng)摩擦力與壓力大小關(guān)系，我們可以事先設(shè)計(jì)這樣一張空表（如下），表中空白部分的“接觸面”和“壓力”兩列是這個(gè)實(shí)驗(yàn)中預(yù)期的數(shù)據(jù)，在實(shí)驗(yàn)前可以填寫(xiě)。當(dāng)我們把這樣的空表展示給學(xué)生并要求學(xué)生討論思考后填寫(xiě)前兩列可能的數(shù)據(jù)或內(nèi)容時(shí)，學(xué)生會(huì)推測(cè)：“老師究竟要我在這兩列中填寫(xiě)什么呢？”在這樣的好奇心的驅(qū)動(dòng)下學(xué)生自然會(huì)思考實(shí)驗(yàn)的過(guò)程，而表格中的“接觸面”一列就已經(jīng)體現(xiàn)了控制變量的科學(xué)思想。

綜上所述，雖然初中物理教材中針對(duì)科學(xué)方法的表達(dá)相對(duì)比較隱蔽，但卻又貫穿著整個(gè)初中物理的學(xué)習(xí)過(guò)程；雖然教材中沒(méi)有明確的科學(xué)方法的定義，但教師在教學(xué)過(guò)程中還是有責(zé)任將科學(xué)方法的教育滲透到每個(gè)實(shí)驗(yàn)中，讓學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)不僅掌握了物理知識(shí)、探索了物理規(guī)律，更重要的是培養(yǎng)了他們科學(xué)思維的習(xí)慣和方法，為下一階段的學(xué)習(xí)奠定終身受用的基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

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