科学探究方法在初中物理教学中的应用--堰桥中学胡建

1、科学探究方法在初中物理教学中的应用摘要：近几年中小学教育逐渐由应试教育向素质教育转变，新课程标准也强调要培养学生的探究能力,重要的是在探究过程中逐步培养学生用科学的方法去探究，使获得知识与基本技能的过程同时成为学会学习和形成正确价值观的过程。教师从单纯注重传授知识转变为引导学生学会学习，学会交流合作。当然要达到这一目标，必须更新教育理念。新课程标准强调要培养学生的探究能力,重要的是在探究过程中逐步培养学生用科学的方法去探究，那么研究物理问题的科学方法有很多,如比较法、转换法、控制变量法、等效替换法、模型法、假设法、类比法、理想化法、图象法、演绎法、归纳法、推理法等等。这里仅就其中最典型的，最常

2、用的比较法、控制变量法二种科学研究方法在初中物理教学中的应用国加以归纳、总结。关键词：初中物理教学 科学探究方法 比较法 控制变量法1、 比较法 “比较”是人们常用的思维方法，是找出事物之间的差异点和共同点的思维方法，通过事物间相同特征或相异特征的比较，提示事物的本质和区别。人们认识事物往往是从区别事物的本质特征开始的。而要区别就要有比较，有比较才有鉴别。事物之间在现象上和本质上都存在着同一性和差异性。现象上的同一和差异一般来说是容易识别的，而本质上的同一和差异就不那么容易识别。物理学中有许多物理思维和物理规律具有可比性，运用比较法可帮助学生接受新概念并加深对概念的理解，尤其在复习课上运用，能

3、使知识融会贯通，开拓学生的思维，并培养学生的知识迁移能力。在物理教学中，既要求学生找出差异性极大的物理现象或物理概念之间本质上的共同点，又要求学生找出表面上极为相似的物理现象和物理概念之间本质上的差异，在物理教学中运用比较法常有以下几种情况。 首先，是用“比较”引入新概念。有些物理概念间有许多相似之处，讲解一些概念之后，另一些概念可用比较法引入，使教学难度降低，并能把规律提示出来。例如：在演示声音的响度时，比较用力敲击音叉和轻敲音叉；演示声音的音调时，快速和较慢的划过木梳。都能很直接的比较出这其中的区别，加深学生的学习印象。其次，用“比较”可以深化概念。在上新课时，知识往往比较分散，复习课上教

4、师要帮助学生通过比较，把一些有内在联系的知识串联起来，以深化概念。例如：平衡力和相互作用力（作用力与反作用力）。 平衡力相互作用力不同点作用的物体（主要的）二力作用在同一物体上二力作用在不同物体上力的性质不一定相同一定相同存在性不一定同时消失同时消失语言特征涉及三个物体涉及两个物体（甲受乙，乙受甲；甲给乙，乙给甲）相同点大小相等，方向相反，作用在同一直线上通过这样的比较和思索，学生豁然开朗，较快的接受了新概念。可见运用“比较法教学”对解决教学难点是很有益处的。 再次，用“比较”区分概念。有些相反性质的物理概念也可用比较法讲解，着重区分两个概念的相异之处，抓住事物个性加以区别，从而分清概念。在电

5、磁学中应用左，右手定则往往会引起混淆。教师在评讲时要比较异同。着重突出应用条件上的差异，以免弄错。左右手定理有许多类同之处，在应用时分别伸开左右手掌，并拢四指，拇指与四指垂直；表示的物理也类同：磁感线穿过手心，四指指向表示电流方向，拇指表示受力运动的方向。用左手还是用右手判定，关键不在于求哪个量的方向，而在于条件。即导线中电流与导线运动方向的因果关系，若是由于导线中有了电流在磁场中受力运动，那么不论是求磁场方向，电流方向还是导线受力运动方向，都应用左手定则。若是由于导线切割磁感线运动而产生电流，则不论求磁场方向，电流方向还是导线运动方向，都应用右手定则。差异就在于因果关系。抓住关键就能正确运用

6、。又例如，为了证明大气压的存在，可用一只底部开有小圆孔的塑料杯子，用右手手指按住小圆孔，在杯口向上时将塑料杯里盛满水，用纸片把杯口盖严，左手按住纸片把杯子倒过来使杯口向下，放开左手后，纸片不会掉下来，杯子里的水也不会流出来。这时，有学生认为“纸片是被水粘住了”，然后老师拿掉按住小圆孔的右手指，结果纸片掉下来了，水也流出来了。这样通过手指按住小圆孔和不按住小圆孔两次实验的比较，使学生观察到两次实验中纸片都与水接触，所不同的是后一次实验是杯底与大气相通。从而解除了“纸片是被粘住了”的误解。提高了“大气压存在”这个结论的可信度。二、控制变量法 “控制变量法”是初中物理中常用的探索问题和分析解决问题的

7、科学方法之一,本文就它在教学中的应用作一探讨. 自然界中发生的各种物理现象往往是错综复杂的,因此影响物理学研究对象的因素在许多情况下并不是单一的,而是多种因素相互交错、共同起作用的.譬如说某段导体中通过电流的大小不仅和其两端电压有关,还和这段导体的长度、横截面积的大小及材料种类等因素有关.所以要想精确地把握研究对象的各种特性,弄清事物变化的原因和规律,单靠自然条件下整体观察研究对象是远远不够的,还必须对研究对象施加人为的影响,造成特定的便于观察的条件,这就是“控制变量”的方法.例如为了研究某物理量同影响它的三个因素中的一个因素之间的关系,可将另外两个因素人为地控制起来,使它们保持不变,以便观察

8、和研究该物理量与这一因素之间的关系. 首先,在初中物理实验过程中,控制变量法是一种最常用的、非常有效的探索客观物理规律的科学方法. 具体做法是根据研究目的,运用一定的手段(控制实验仪器设备等)主动干预或控制自然事物、自然现象发生发展的过程,在特定的观察条件下去探索客观规律.例如,在引导学生探索、研究导电体的电阻的大小同导电体的哪些特性有关时,可先故意将横截面积、长度都不同的一根镍铬合金丝和一根铜丝分别串入接有小灯泡的直流电路中,让学生分别观察灯泡发光的亮度,并问学生:刚才的实验现象能否说明电阻大小与导电体的某个特性有关?学生经过思考与讨论,得到的结论当然是否定的.再用横截面积和长度都不同的两根

9、镍铬合金丝分别串入上述电路中,观察小灯泡的亮度,并让学生思考这个实验能否说明电阻大小同导电体的某种特性有关,结论同样是不能.这时就可不失时机地问学生:“那么,我们应该取怎样的两根金属丝串入上述电路来做这个实验,以研究导电体的电阻大小到底与哪些因素有关呢?”同时向学生出示课前准备好的几根金属丝让他们选择.学生经过思考并相互讨论后,有的回答:应取两根横截面积相同、但长度不同的镍铬合金丝进行上述实验;有的同学说:应取两根长度相同、但横截面积不同的镍铬合金丝进行上述实验;还有的说应取长度、横截面积均相同的一根铜丝和一根镍铬合金丝进行实验比较.这时,教师可适时指出上述几种方法都可以,同时指出要研究电阻的

10、大小同导电物质的长度、横截面积、材料种类这三个因素任何一个因素间的关系,就要人为地控制另外两个因素,使它们相等,并指出这种实验的方法就是“控制变量法”,再让学生运用这一方法系统地进行上述实验,使学生在实际操作过程中去体验这一科学方法. 在初中物理教学中还有许多概念或规律之探索和推导的实验过程中,都运用了“控制变量法”这一科学方法,如在引导学生探索“导电体中电流大小同其两端电压大小和其电阻大小之间的定性关系,最终得出欧姆定律”和探索“力的作用效果同力的哪些因素有关,最终得出力的三要素”等实验过程中都用到了这一科学方法,使学生对“控制变量法”不断加深理解,并逐步达到有意识地去应用的目的. 其次,在

11、利用物理知识去分析和解决一些实际问题时,如能灵活运用“控制变量法”进行分析,有时可起到事半功倍的效果. 在初中物理中,可用“控制变量”去分析和解决的实际问题是很多的,这就为这一科学方法的教学和应用提供了很好的机会.例如,有这样一道题:质量相同的水和煤油,吸收相同的热量,谁的温度升高较大?对于这一道习题,初看起来似乎有一定的难度,因为这样简短的一句话中包含了四个相互关联的物理量,也就是说,要比较谁的温度升高较大,就要同时分析其它三个物理量(质量、热量、比热容)对它的综合影响,如果没有一种科学的分析方法,要解决这样一个实际问题,不仅费时费力,且准确率不高,但如能对学生加以恰当的引导,让他们考虑是否

12、可用物理实验中常用的科学方法来解决这道实际问题,经过思考及同学间的相互讨论,许多同学便会想到用“控制变量法”结合公式Q=cmt来解决这个问题,思路是这样的:因为这个问题要解决的是t(升高的温度)的大小,所以先将此公式变成t=Q/cm的形式,再分析题目发现,m(质量)、Q(热量)相同,即这个问题中t仅取决于c(比热容),且从t=Q/cm这一关系式中可以看出,t与c成反比,而水的比热容大于煤油的比热容,因此很容易得出这个问题的答案是:“煤油升高的温度比水大”.可见,在解决物理问题时,如能恰当运用科学方法进行分析,确实能起到提高解题速度与准确率的良好效果.更为重要的是,通过这一实际问题的解决过程,使

13、学生对如何应用“控制变量法”等科学方法去分析、解决问题作了有益的尝试.在初中物理(如在力学、电学、热学)中,可用“控制变量”这一科学方法去分析解决的实际问题还很多,这就为学生灵活应用这一科学方法解决问题提供了保证.近几年我们看到中小学教育逐渐由应试教育向素质教育转变。物理作为一门自然科学,在教学中应侧重培养学生的物理科学素质。而物理科学素质则由物理科学知识、物理科学能力、物理科学方法，物理科学意识和物理科学品质等诸要素构成。其中物理科学方法是科学素质的翅膀，是获取科学知识的手段。学生只有掌握了科学方法，才能更深入地理解和牢固掌握科学知识，提高学习效率，起到事半功倍的作用。而且，科学方法对人一生的学习和工