淺談初中物理實(shí)驗(yàn)中科學(xué)方法的掌握和運(yùn)用

《九年義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)》倡導(dǎo)探究式的學(xué)習(xí)，注重學(xué)生自己動(dòng)手、動(dòng)腦探究科學(xué)規(guī)律，體驗(yàn)科學(xué)研究的方法，科學(xué)探究既是一種重要的教學(xué)方式，又是學(xué)生的學(xué)習(xí)目標(biāo)。因此，在初中物理教學(xué)中，不僅要教給學(xué)生物理知識(shí)，更重要的是要引導(dǎo)學(xué)生經(jīng)歷一次物理學(xué)知識(shí)的“再發(fā)現(xiàn)”的過(guò)程，從而培養(yǎng)學(xué)生獲取新知識(shí)的能力，收集和處理信息的能力，分析和解決問(wèn)題的能力，體驗(yàn)科學(xué)探究的樂(lè)趣，學(xué)習(xí)科學(xué)家的科學(xué)探究方法，領(lǐng)悟科學(xué)的思想和精神。

所以，初中物理探究實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)和實(shí)施顯得尤為重要。如何使實(shí)驗(yàn)教學(xué)達(dá)到課程標(biāo)準(zhǔn)確定的目標(biāo)，其中蘊(yùn)含的大量的科學(xué)方法，我們必須給予足夠的重視，并且滲透到教學(xué)活動(dòng)中去，適時(shí)向?qū)W生介紹、點(diǎn)撥，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)活動(dòng)中去體驗(yàn)，逐步提高學(xué)生科學(xué)探究能力。下面，我就來(lái)談?wù)劤踔形锢韺?shí)驗(yàn)中的幾種科學(xué)方法。

一、控制變量法

控制變量法是初中物理實(shí)驗(yàn)中常用的探索問(wèn)題和分析解決問(wèn)題的科學(xué)方法之一。所謂控制變量法是指為了研究物理量同影響它的多個(gè)因素中的一個(gè)因素的關(guān)系，可將除了這個(gè)因素以外的其它因素人為地控制起來(lái)，使其保持不變，再比較、研究該物理量與該因素之間的關(guān)系，得出結(jié)論，然后再綜合起來(lái)得出規(guī)律的方法。

這種方法在整個(gè)初中物理實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用比較普遍。例如在人教版實(shí)驗(yàn)教科書(shū)《物理》（八年級(jí)上冊(cè)）第一章第一節(jié)關(guān)于探究聲是怎樣傳播的實(shí)驗(yàn)中，就開(kāi)始滲透控制變量的思想。因?yàn)楣腆w、液體和氣體都是傳聲的介質(zhì)，我們逐一研究它們分別可以傳聲時(shí)，就必須控制其它兩個(gè)因素。如果在進(jìn)行該實(shí)驗(yàn)時(shí)就給學(xué)生恰當(dāng)?shù)攸c(diǎn)撥，提出：“把兩張課桌緊緊地挨在一起，一個(gè)同學(xué)輕敲桌面，另一個(gè)同學(xué)把耳朵貼在另一張桌子上，聽(tīng)到的敲擊聲為什么就能認(rèn)為是桌子傳來(lái)而不是空氣傳來(lái)的？”引導(dǎo)學(xué)生去分析比較，就能使學(xué)生體驗(yàn)到控制變量的思想。在接著的探究影響音調(diào)、響度等因素的實(shí)驗(yàn)中，把控制變量的思想對(duì)學(xué)生給予簡(jiǎn)要的介紹，就會(huì)使學(xué)生逐步領(lǐng)悟到控制變量法的實(shí)質(zhì)要領(lǐng)，為以后的探究實(shí)驗(yàn)作好方法上的準(zhǔn)備。

在初中物理中，探究影響導(dǎo)體電阻大小的因素、電流跟電壓電阻的關(guān)系、影響電熱功率大小的因素、影響電磁鐵磁性強(qiáng)弱的因素、影響滑動(dòng)摩擦力大小的因素、決定壓力作用效果的因素等等實(shí)驗(yàn)，運(yùn)用了控制變量法。

二、等效替代法

等效替代法是指在研究某一個(gè)物理現(xiàn)象和規(guī)律中，因?qū)嶒?yàn)本身的特殊限制或因?qū)嶒?yàn)器材等限制，不可以或很難直接揭示物理本質(zhì)，而采取與之相似或有共同特征的等效現(xiàn)象來(lái)替代的方法。這種方法若運(yùn)用恰當(dāng)，不僅能順利得出結(jié)論，而且容易被學(xué)生接受和理解。

例如，在探究平面鏡成像規(guī)律的實(shí)驗(yàn)中，用玻璃板替代了平面鏡，因兩者在成像特征上有共同之處，容易使學(xué)生接受，而玻璃板又是透明的，能通過(guò)它觀(guān)察到玻璃板后面的蠟燭，便于研究像的特點(diǎn)，揭示出規(guī)律。我們?cè)诮虒W(xué)中，在學(xué)生親歷實(shí)驗(yàn)過(guò)程的基礎(chǔ)上，教師注重引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行方法的總結(jié)，在思維方式上受到啟發(fā)，他們以后遇到有關(guān)的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)時(shí)，就會(huì)自覺(jué)地加以運(yùn)用。比如在學(xué)習(xí)伏安法測(cè)電阻之后，要求學(xué)生設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)，在上述實(shí)驗(yàn)中缺少電壓表或電流表，其它器材不變，另有一個(gè)已知阻值的定值電阻供選用，要求測(cè)出未知電阻，應(yīng)該怎么辦？學(xué)生就可以用等效替代的思想進(jìn)行設(shè)計(jì)了。

三、轉(zhuǎn)換法

有的物理量不便于直接測(cè)量，有的物理現(xiàn)象不便于直接觀(guān)察，通過(guò)轉(zhuǎn)換為容易測(cè)量到與之相等或與之相關(guān)聯(lián)的物理現(xiàn)象，從而獲得結(jié)論的方法。譬如，在研究電熱的功率與電阻關(guān)系的實(shí)驗(yàn)中，電流通過(guò)阻值不等的兩根電阻絲產(chǎn)生的熱量無(wú)法直接觀(guān)測(cè)和比較，而我們通過(guò)轉(zhuǎn)換為讓煤油吸熱，觀(guān)察煤油溫度變化情況，從而推導(dǎo)出那個(gè)電阻放熱多。

教學(xué)時(shí)不妨設(shè)計(jì)一問(wèn)：為什么研究電熱的功率與電阻大小的關(guān)系時(shí)，還用到似乎與實(shí)驗(yàn)無(wú)關(guān)的煤油呢？引發(fā)學(xué)生的思考和討論，在小結(jié)出該實(shí)驗(yàn)中煤油的作用的基礎(chǔ)上，進(jìn)而再問(wèn)：該實(shí)驗(yàn)?zāi)芊癫挥妹河投挠闷渌绞絹?lái)觀(guān)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(jì)實(shí)驗(yàn)的能力也隨著提高了。

在初中物理實(shí)驗(yàn)中，利用軟細(xì)繩測(cè)量地圖上鐵路線(xiàn)上的長(zhǎng)度、刻度尺和三角板配合測(cè)量硬幣的直徑、圓錐的高等，都運(yùn)用了轉(zhuǎn)換法的思想。

四、類(lèi)比法

類(lèi)比法是一種推理方法。為了把要表達(dá)的物理問(wèn)題說(shuō)清楚明白，往往用具體的、有形的、人們所熟知的事物來(lái)類(lèi)比要說(shuō)明的那些抽象的、無(wú)形的、陌生的事物，通過(guò)借助于一個(gè)比較熟悉的對(duì)象的某些特征，去理解和掌握另一個(gè)有相似性的對(duì)象的某些特征。如：在研究電壓的作用時(shí)，借助于看得見(jiàn)而學(xué)生比較熟悉的“水壓形成水流”的實(shí)驗(yàn)作類(lèi)比，來(lái)揭示電壓是形成電流的原因。又比如在研究通電螺線(xiàn)管的磁場(chǎng)的實(shí)驗(yàn)中，為準(zhǔn)確記憶通電螺線(xiàn)管的北極與電流方向的關(guān)系，以緊握的右拳頭類(lèi)比為螺線(xiàn)管，四指為線(xiàn)圈并指向電流的方向，則大拇指所指的一端為北極。

這樣形象直觀(guān)很容易被學(xué)生理解記憶牢固。還可以用其他方式來(lái)類(lèi)比，充分發(fā)揮學(xué)生的主觀(guān)能動(dòng)性，還可以找到更符合學(xué)生實(shí)際的類(lèi)比方法。