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一位科学家曾说过“重要的是科学方法,科学是思想的总结,认识一个科学家的方法远比认识他的成果价值要大。”为帮助学生形成良好的价值观、人生观,激发学生的创造力,提高实践操
作能力,在教学中教师要十分重视科学方法的培养。
一、初中现阶段物理教学的现状
初中物理教材中从每一个问题的提出到实验的设计,再到实验的过程及结论的得出,自始至终都渗透、穿插着各种研究问题的方法。但是由于教材并没有对此有所总结,所以造成学生在探究并解决物理问题时“无法可依”。而教学实践中教师又需要对此有个清晰的认识,因此笔者认为将初中物理课本中涉及的、常用的一些研究方法进行梳理总结,很有必要。
二、使用科学方法的必要性
由于物理知识比较抽象,初中学生的理解和运用能力不太强,为了帮助他们认识和理解一些比较抽象的问题需要借助一些科学方法。例如,在探究影响电阻大小因素的实验时,由于影响电阻的因素有导体的材料、长度、横截面积和温度,所以需要运用控制变量法。在认识磁场时,由于磁场看不见、摸不着,需要运用转换法和模型法等等。基于上面的原因,教师和学生对科学方法的认识和掌握是非常有必要的。
三、常用的科学方法及使用
初中物理中涉及到的常用科学方法有哪些呢?笔者认为,可以概括为如下八种:控制变量法、转换法、等效替代法、实验推理法、类比法、图像法、理想模型法、比较法(对比法)。下面,笔者结合多年教学实践对初中物理学习中常用的八种科学方法加以介绍。
(一)控制变量法
控制变量法指为了研究物理量同影响它的多个因素中的一个因素的关系,可将除了这个因素以外的其它因素人为地控制起来,使其保持不变,再比较、研究该物理量与该因素之间的关系,得出结论,然后再综合起来得出规律的方法。
控制变量法渗透了整个初中教学,例如在探究压力的作用效果时涉及到了压力大小和受力面积的大小两个因素,所以控制压力大小不变研究压力的作用效果和受力面积大小的关系,随后又控制受力面积的大小不变研究压力的作用效果和压力大小的关系。
(二)转换法
转换法是指一些比较抽象的看不见、摸不着的自然现象,要研究它们的规律,使之转化为学生熟知的看得见、摸得着的容易测量到的现象来认识它们,从而获得结论的方法。
在研究分子热运动时,由于分子看不见、摸不着,不好研究,通过研究墨水的扩散现象去认识分子的运动;用灯泡是否发光或用小磁针在电路旁是否偏转来检查电路中是否有电流;磁场看不见、摸不到,可以根据放在它之中小磁针是否偏转来认识它;判断电磁铁磁性强弱时,用电磁铁吸引大头针的多少来确定;在测量滑动摩擦力时让物体匀速运动利用二力平衡转换成测拉力的大小来获得摩擦力的大小;将物体动能的大小转换为把木块推动距离的远近;测不规则小石块的体积我们转换成测排开水的体积;我们测曲线的长短时转换成测细棉线的长度;由于无法直接测出大气压的值,转换成求被大气压托起的水银柱的压强;测硬币的直径時转换成测刻度尺的长度;测量液体压强时,将液柱的压强转换成能看到的液柱高度差的变化;在研究物体的内能与温度的关系,由于无法直接感知内能的变化,只能转换成测出温度的改变来说明内能的变化;在研究电热与电流、电阻的因素时,将电热的多少转换成液柱上升的高度;用物体发生形变或运动状态改变来证明此物体受到力的作用;通过马德堡半球实验证明了大气压的存在;根据运动的物体能对外做功证明它具有能;铅块实验证明分子间引力的存在等等。
(三)等效替代法
等效替代法指在保证某一方面效果相同的前提下,用理想的、熟悉的物理对象、物理过程、物理现象来替代实际的、陌生的、复杂的物理对象、物理过程、物理现象的思想方法。
在研究物体受几个力时,引入合力;研究多个电阻组成的电路时,引入总电阻;在探究平面镜成像特点实验中,用两根完全相同的蜡烛,其中一根等效成另一根的像;用加热时间的长短来替代物体吸收热量的多少等来帮助学生理解。
(四)实验推理法(理想实验法)
实验推理法指一些物理现象,由于受实验条件所限,无法直接验证,需要先进行实验,再进行合理推理得出正确结论的方法。
研究牛顿第一定律时当把物体在越光滑的平面运动的就越远的知识结合起来就推理出,如果平面绝对光滑物体将永远做匀速直线运动;在研究真空中能否传声,当发现空气越少,传出的声音就越小时,就可以推理出,真空是不能传声的结论。
(五)类比法
类比法是根据两个(或两类)对象之间在某些方面的相同或相似而推出它们在其他方面也可能相同或相似的一种逻辑思维方法。
在讲电流和电压时,由于电流和电压看不见摸不着在讲课时将它们类比为水流和水压;用抽水机类比电源;把分子的动能与物体的动能进行对比;将功率与速度进行类比等等;通过将它们类比使学生在对新知识的理解上起到了事半功倍的效果。
(六)图像法
在学习<<物态变化>>这一章时,通过晶体和非晶体熔化和凝固的图像将它们区分开,在图像中可以看到晶体在熔化和凝固时都有确定的温度而非晶体没有;在初中物理中还有一些通过图像反映物理规律和现象的例子,例如研究重力和质量的关系;同种物质质量和体积的关系;匀速直线运动中路程和时间的关系;水的沸腾特点;电阻不变时电流与电压的关系;电压不变时电流与电阻的关系等等。
总之,如何引导学生选择合适的研究方法,去发现问题和解决问题,是培养学生创新精神、提高学生素质的关键。在日常的教学过程中,教师要多引导学生采取合适的方法去研究问题并进行归纳总结,可以达到“授之以渔”的目的。
作能力,在教学中教师要十分重视科学方法的培养。
一、初中现阶段物理教学的现状
初中物理教材中从每一个问题的提出到实验的设计,再到实验的过程及结论的得出,自始至终都渗透、穿插着各种研究问题的方法。但是由于教材并没有对此有所总结,所以造成学生在探究并解决物理问题时“无法可依”。而教学实践中教师又需要对此有个清晰的认识,因此笔者认为将初中物理课本中涉及的、常用的一些研究方法进行梳理总结,很有必要。
二、使用科学方法的必要性
由于物理知识比较抽象,初中学生的理解和运用能力不太强,为了帮助他们认识和理解一些比较抽象的问题需要借助一些科学方法。例如,在探究影响电阻大小因素的实验时,由于影响电阻的因素有导体的材料、长度、横截面积和温度,所以需要运用控制变量法。在认识磁场时,由于磁场看不见、摸不着,需要运用转换法和模型法等等。基于上面的原因,教师和学生对科学方法的认识和掌握是非常有必要的。
三、常用的科学方法及使用
初中物理中涉及到的常用科学方法有哪些呢?笔者认为,可以概括为如下八种:控制变量法、转换法、等效替代法、实验推理法、类比法、图像法、理想模型法、比较法(对比法)。下面,笔者结合多年教学实践对初中物理学习中常用的八种科学方法加以介绍。
(一)控制变量法
控制变量法指为了研究物理量同影响它的多个因素中的一个因素的关系,可将除了这个因素以外的其它因素人为地控制起来,使其保持不变,再比较、研究该物理量与该因素之间的关系,得出结论,然后再综合起来得出规律的方法。
控制变量法渗透了整个初中教学,例如在探究压力的作用效果时涉及到了压力大小和受力面积的大小两个因素,所以控制压力大小不变研究压力的作用效果和受力面积大小的关系,随后又控制受力面积的大小不变研究压力的作用效果和压力大小的关系。
(二)转换法
转换法是指一些比较抽象的看不见、摸不着的自然现象,要研究它们的规律,使之转化为学生熟知的看得见、摸得着的容易测量到的现象来认识它们,从而获得结论的方法。
在研究分子热运动时,由于分子看不见、摸不着,不好研究,通过研究墨水的扩散现象去认识分子的运动;用灯泡是否发光或用小磁针在电路旁是否偏转来检查电路中是否有电流;磁场看不见、摸不到,可以根据放在它之中小磁针是否偏转来认识它;判断电磁铁磁性强弱时,用电磁铁吸引大头针的多少来确定;在测量滑动摩擦力时让物体匀速运动利用二力平衡转换成测拉力的大小来获得摩擦力的大小;将物体动能的大小转换为把木块推动距离的远近;测不规则小石块的体积我们转换成测排开水的体积;我们测曲线的长短时转换成测细棉线的长度;由于无法直接测出大气压的值,转换成求被大气压托起的水银柱的压强;测硬币的直径時转换成测刻度尺的长度;测量液体压强时,将液柱的压强转换成能看到的液柱高度差的变化;在研究物体的内能与温度的关系,由于无法直接感知内能的变化,只能转换成测出温度的改变来说明内能的变化;在研究电热与电流、电阻的因素时,将电热的多少转换成液柱上升的高度;用物体发生形变或运动状态改变来证明此物体受到力的作用;通过马德堡半球实验证明了大气压的存在;根据运动的物体能对外做功证明它具有能;铅块实验证明分子间引力的存在等等。
(三)等效替代法
等效替代法指在保证某一方面效果相同的前提下,用理想的、熟悉的物理对象、物理过程、物理现象来替代实际的、陌生的、复杂的物理对象、物理过程、物理现象的思想方法。
在研究物体受几个力时,引入合力;研究多个电阻组成的电路时,引入总电阻;在探究平面镜成像特点实验中,用两根完全相同的蜡烛,其中一根等效成另一根的像;用加热时间的长短来替代物体吸收热量的多少等来帮助学生理解。
(四)实验推理法(理想实验法)
实验推理法指一些物理现象,由于受实验条件所限,无法直接验证,需要先进行实验,再进行合理推理得出正确结论的方法。
研究牛顿第一定律时当把物体在越光滑的平面运动的就越远的知识结合起来就推理出,如果平面绝对光滑物体将永远做匀速直线运动;在研究真空中能否传声,当发现空气越少,传出的声音就越小时,就可以推理出,真空是不能传声的结论。
(五)类比法
类比法是根据两个(或两类)对象之间在某些方面的相同或相似而推出它们在其他方面也可能相同或相似的一种逻辑思维方法。
在讲电流和电压时,由于电流和电压看不见摸不着在讲课时将它们类比为水流和水压;用抽水机类比电源;把分子的动能与物体的动能进行对比;将功率与速度进行类比等等;通过将它们类比使学生在对新知识的理解上起到了事半功倍的效果。
(六)图像法
在学习<<物态变化>>这一章时,通过晶体和非晶体熔化和凝固的图像将它们区分开,在图像中可以看到晶体在熔化和凝固时都有确定的温度而非晶体没有;在初中物理中还有一些通过图像反映物理规律和现象的例子,例如研究重力和质量的关系;同种物质质量和体积的关系;匀速直线运动中路程和时间的关系;水的沸腾特点;电阻不变时电流与电压的关系;电压不变时电流与电阻的关系等等。
总之,如何引导学生选择合适的研究方法,去发现问题和解决问题,是培养学生创新精神、提高学生素质的关键。在日常的教学过程中,教师要多引导学生采取合适的方法去研究问题并进行归纳总结,可以达到“授之以渔”的目的。