科學(xué)方法在初中物理教學(xué)中的滲透途徑

莊網(wǎng)鳳

(江蘇省揚(yáng)州市江都區(qū)丁溝鎮(zhèn)麾村中學(xué) 225236)

在初中物理教學(xué)中，科學(xué)方法是物理學(xué)知識(shí)獲取與運(yùn)用的各類手段和方法，開(kāi)展科學(xué)方法教育，就是要立足物理現(xiàn)象、物理知識(shí)，從中展現(xiàn)物理學(xué)規(guī)律，幫助學(xué)生構(gòu)建物理知識(shí)結(jié)構(gòu)與認(rèn)知.初中階段的學(xué)生思維，具有形象思維向抽象思維過(guò)渡的轉(zhuǎn)型期，要結(jié)合物理課程，來(lái)滲透科學(xué)方法，促進(jìn)學(xué)生理解和掌握物理方法.

一、明確科學(xué)方法的內(nèi)涵，梳理科學(xué)方法培養(yǎng)思路

科學(xué)方法在物理學(xué)中有多種表現(xiàn)，可以是直接定義法，比值定義法、演繹推理定義法、實(shí)驗(yàn)歸納法等等.不同科學(xué)方法，所對(duì)應(yīng)的初中物理知識(shí)也不同，同一知識(shí)也可能對(duì)應(yīng)多種科學(xué)方法.如在蘇科版初中物理中對(duì)“質(zhì)量”、“力”等概念的直接定義，對(duì)“慣性”、“壓力”等基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)的歸納總結(jié)，對(duì)“功”、“機(jī)械能”的演繹推理等等.對(duì)于物理概念本身，與其物理現(xiàn)象具有對(duì)應(yīng)性.物理課程本身就是基于大量的物理現(xiàn)象觀察、實(shí)驗(yàn)、分析后，歸納、綜合出的基本規(guī)律.所以說(shuō)，構(gòu)成物理概念的科學(xué)方法，主要通過(guò)四方面來(lái)獲得.一是物理實(shí)驗(yàn)，可以是生活中的物理現(xiàn)象，也可以是生產(chǎn)實(shí)踐中的物理方法.二是對(duì)已有表象的科學(xué)歸納.三是對(duì)已有概念的推理派生.四是對(duì)已有物理規(guī)律的演繹推理.以初中物理中的“力”為代表，在教材中，我們可以結(jié)合人推車(chē)、汽車(chē)?yán)宪?chē)、手提箱子、人壓彈簧、磁鐵吸引鐵屑等現(xiàn)象，來(lái)觀察和分析其共同特征，從而得到“一個(gè)物體對(duì)另一個(gè)物體的作用”即為“力”的定義.再如，對(duì)于初中物理中的速度概念，其本身在定義上為路程與時(shí)間的比值.但由于初中階段對(duì)速度概念的理解有限，我們可以將之等同于“平均速度”概念.也就是說(shuō)，對(duì)于物理學(xué)中的科學(xué)方法，其基本框架是沿著“提出問(wèn)題、觀察實(shí)驗(yàn)、分析比較、抽象概念、形成物理概念”的順序來(lái)實(shí)現(xiàn).

二、洞悉物理主客體的內(nèi)在關(guān)系，挖掘物理規(guī)律

學(xué)習(xí)物理學(xué)，需要結(jié)合物理主客體之間的內(nèi)在關(guān)系，來(lái)觀察其變化，歸納其規(guī)律.事實(shí)上，物理學(xué)中的科學(xué)方法，就是基于人們對(duì)物理主客體關(guān)系的理性認(rèn)知，是建立在物理規(guī)律的基礎(chǔ)上.如我們常用的科學(xué)方法有圖像法、實(shí)驗(yàn)法、邏輯推理法、假說(shuō)法等.以實(shí)驗(yàn)歸納法為例，實(shí)驗(yàn)是反映物理現(xiàn)象的基本手段，借助于實(shí)驗(yàn)，可以反映事物各個(gè)部分之間的相互關(guān)系，還可以從實(shí)驗(yàn)中歸納出物理規(guī)律.當(dāng)然，面對(duì)客觀環(huán)境下的物理實(shí)驗(yàn)，往往涉及諸多外在因素，如果將所有的影響因素都考慮進(jìn)去，勢(shì)必將給實(shí)驗(yàn)帶來(lái)諸多難題.為此，在實(shí)驗(yàn)歸納法中，我們常常選擇控制變量法，假設(shè)對(duì)某些因素設(shè)定為不變，而改變某一因素，來(lái)觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，經(jīng)過(guò)反復(fù)多次的實(shí)驗(yàn)，來(lái)綜合出各個(gè)因素之間的關(guān)系.比如我們學(xué)習(xí)的液體內(nèi)部壓強(qiáng)規(guī)律，阿基米德定律，歐姆定律，以及光的折射、反射定律等.同樣，在對(duì)物態(tài)概念的教學(xué)中，物態(tài)有熔化和凝固的規(guī)律，通過(guò)對(duì)海波、蜂蠟的熔化與凝固實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)其與溫度之間有關(guān)系，從而得出溫度、時(shí)間關(guān)系圖.以液體內(nèi)部壓強(qiáng)規(guī)律演繹推理為例，對(duì)于液體內(nèi)部，假設(shè)理想液柱，根據(jù)平衡力的概念，即液柱底面所受壓力與液柱所受重力大小相等，F(xiàn)=G；運(yùn)用公式展開(kāi)，得出PS=ρghS.我們通過(guò)轉(zhuǎn)換發(fā)現(xiàn)，對(duì)于深度為h的液體，其所產(chǎn)生的壓強(qiáng)，可以利用P=ρgh來(lái)獲得.也就是說(shuō)，對(duì)于液體內(nèi)部的壓強(qiáng)規(guī)律，與通過(guò)壓強(qiáng)計(jì)來(lái)測(cè)量的不同位置的壓強(qiáng)定性實(shí)驗(yàn)具有一致性，從而得出實(shí)驗(yàn)結(jié)果的科學(xué)性.

三、融入物理實(shí)驗(yàn)，呈現(xiàn)科學(xué)方法

在初中物理學(xué)中，實(shí)驗(yàn)課程是重要內(nèi)容.物理實(shí)驗(yàn)本身是建立在物理研究的基礎(chǔ)上，通過(guò)探索性物理實(shí)驗(yàn)、驗(yàn)證性物理實(shí)驗(yàn)、測(cè)量性物理實(shí)驗(yàn)等來(lái)獲得.當(dāng)然，科學(xué)方法也可以融入到物理實(shí)驗(yàn)中，從物理實(shí)驗(yàn)中來(lái)歸納和運(yùn)用科學(xué)方法.如“控制變量法”是初中物理實(shí)驗(yàn)最常用的方法之一，但對(duì)于很多學(xué)生而言，也是最為難以理解的內(nèi)容.以“浮力的影響因素”為例，如何通過(guò)物理探究實(shí)驗(yàn)，來(lái)滲透“控制變量法”，來(lái)歸納物理科學(xué)方法.在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)階段，我們可以聯(lián)系生活中的浮力現(xiàn)象，給學(xué)生提供感性的實(shí)驗(yàn)環(huán)境.然后，根據(jù)浮力的計(jì)算方法，可能涉及液體密度、排液體積、物體密度、物體體積、浸入深度等，每一個(gè)因素，都可能影響浮力變化.所以，我們?yōu)榱送怀鰧?duì)“控制變量法”的運(yùn)用，在對(duì)該實(shí)驗(yàn)進(jìn)行操作前，對(duì)某些影響因素進(jìn)行人為控制，使其保持不變，而只改變某一變量，來(lái)獲得該變量與浮力的關(guān)系.如在研究浸入深度變化時(shí)，對(duì)其他條件設(shè)定為不變.第二階段為實(shí)驗(yàn)操作，結(jié)合浮力原理，我們?cè)趯?shí)驗(yàn)器材、實(shí)驗(yàn)環(huán)境構(gòu)設(shè)上，突出實(shí)驗(yàn)的可操作性、可觀性.如選取圓柱體，細(xì)線、水、燒杯、彈簧測(cè)力計(jì)等.在實(shí)驗(yàn)方法上，將細(xì)線與圓柱體連接后，掛在彈簧測(cè)力計(jì)下，記錄每次示數(shù)；然后將圓柱體進(jìn)入到不同的深度，不接觸燒杯的前提下，記錄測(cè)力計(jì)示數(shù)；改變圓柱體浸入深度，記錄測(cè)力計(jì)示數(shù).最后，對(duì)上述實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的數(shù)據(jù)記錄進(jìn)行測(cè)算和整理，我們可以引入圖表法，分別對(duì)不同浸入深度下的彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)進(jìn)行對(duì)比，繪制變化曲線，得到不同浸入深度下所對(duì)應(yīng)的測(cè)力計(jì)示數(shù)值.通過(guò)測(cè)算得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論，即在物體浸入前，浮力為零，測(cè)力計(jì)示數(shù)不變；當(dāng)浸入液體深度越深，其排出的液體體積越大，測(cè)力計(jì)示數(shù)值越大；但完全浸入液體時(shí)，其彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)值不變，說(shuō)明與浸入深度無(wú)關(guān).

在物理學(xué)教學(xué)中，引入科學(xué)方法這條主線，來(lái)組織課堂教學(xué)，展現(xiàn)物理現(xiàn)象與物理知識(shí)之間的關(guān)系，并引導(dǎo)學(xué)生從觀察、記錄、計(jì)算、歸納、總結(jié)中得出物理規(guī)律，培養(yǎng)學(xué)生對(duì)科學(xué)方法的理解與認(rèn)知，漸進(jìn)提升學(xué)生物理素養(yǎng).

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