探究式物理教學中滲透探究方法應用之研究

林軍

摘要：在探究式的物理教學過程中，學生是探究的主體，教師做為探究的引導者，需要解決的是如何讓學生通過自己的分析挑選某種方法進行科學探究.“授人以魚，不如授之以漁，授人以魚只救一時之急，授人以漁則可解一生之需.”讓學生在探究式的學習過程中擁有自己的想法和嘗試解決問題的方法，是激發(fā)學生學習興趣和學習主動性的關鍵.

關鍵詞：探究式物理教學；滲透；探究方法

物理學是一門研究自然界最普遍的物質運動及其形態(tài)，物質組成以及各層次的結構，相互作用和運動的基礎性學科，是自然學科和技術進步的基礎.物理學發(fā)展的過程中積累了一定的知識體系和一系列的探究方法和手段.中學物理教育的目的就是讓學生了解這樣的知識體系，體會到物理學對于科學技術發(fā)展的重要性，在生活中處處感受到物理學的存在.高爾基說過： “如果學習只在模仿，那么我們就不會有科學，就不會有技術.”所以我們進行中學物理教育更重要的是通過物理探究過程，掌握物理探究的方法，培養(yǎng)科學嚴謹的態(tài)度與作風.運用科學的思維方法敏銳的發(fā)現問題，提出驗證猜想的方法并嘗試與驗證，促進物理學的再發(fā)展，并在這個過程中培養(yǎng)繼續(xù)學習和創(chuàng)新思維，提高自身的終身學習能力.

當我們通過一些生活的現象或者實驗現象提出各種各樣的猜想后，需要設計或者模擬實驗來獲取一定的比較形象的實驗數據來判斷猜想的正確與否，而獲取實驗的數據是需要一定的手段的，有些數據或現象不能直接測量或觀察，需要我們通過一些巧妙的手段來解決，這就是物理學探究過程中采用的科學手段.美國教育家杜威說：“如果學生不能籌劃他自己解決問題的方法，自己尋找出路，他就學不到什么；即使他能背出一些正確的答案，百分之百正確，他還是學不到什么.”科學方法猶如行動綱領一樣，科學知識伴隨著它應蘊而生，所以學習物理最重要的莫過于掌握科學的探究方法.下面淺談一下筆者在教學過程中滲透科學探究方法的一些認識和做法.

一、精確定位，逐個檢查，感受控制變量法

控制變量法是基于學生對于某個要探究的問題提出若干猜想后，為了逐個確定每個猜想是否對所要研究的物理量是否有影響，采用控制其他物理量不改變，只改變所要研究的猜想，將改變前后的實驗現象或數據進行對比得出結論的方法.控制變量法在物理探究過程中最常見，是最為基本的物理探究方法之一.在當前的物理教學中存在著將探究性實驗變味為驗證性實驗的現象，很多時候很多教師在教學過程中為了省時間只要求甚至只允許學生進行和所要研究的物理量有關聯(lián)的因素進行猜想，而將在教師看來不合理的猜想因素直接否定.常此以往的結果是造成學生不敢進行大膽的猜測，極大地挫傷了學生的積極性和發(fā)散性思維.學生在進行猜想的時候往往根據直覺，其中有科學性的猜想，當然也有不科學的猜想.如何使學生在一系列的探究過程中提出有針對性的猜想是需要教師的引導和學生自己通過整個過程慢慢領悟的，只要學生能夠有自己的方法對猜想進行有效驗證就達到了“授之以漁”的目的，對于后續(xù)性學習和將來的自我探究性學習在能力上就有了基礎.如，在初中教材中“研究液體內部的壓強與哪些因素有關”的實驗過程中，學生提出的猜想非常多：可能與深度、密度、方向、液體的多少、容器的形狀、溫度等因素有關.在教學過程中不能直接將液體的多少、容器的形狀這兩個因素直接去除，否則學生沒有經過自己的驗證往往沒有比較深刻的理解而導致“死記硬背”.教師可以引導學生控制其他所有提出的猜想相同，分別只讓液體的多少和容器的形狀兩個猜想不同，利用壓強計進行實驗驗證，而溫度因素可以引導學生分析將其歸入密度因素，原因是溫度變化將導致液體的密度的變化.將提出的猜想進行合理的歸類后再讓學生自己挑選實驗器材并經歷控制變量逐個探究的過程從而得出液體內部壓強的規(guī)律和影響因素.學生在整個過程中經歷了提出猜想、如何甄別猜想的合理性、將猜想分類再利用控制變量的方法探究，培養(yǎng)了學生的發(fā)散性思維、理性分析和科學探究等一系列的能力，所得收獲遠非最后的實驗結論.初中階段許多知識點都需要通過這一科學探究的方法得出，教師應該多創(chuàng)造實驗條件，不限制學生的思維，通過反復多次的猜想、討論、交流和實驗，這一科學研究方法會在學生心中生根.

二、由表及里，感受轉化法的應用

物理學的原理相對于其他原理在實際生活中的表象是比較抽象的，在研究一些看不見、摸不著的現象或者測量一些不易直接測量的物理量的時候，通常用一些直觀的現象去認識物理本質或用一些易測量的物理量來間接測量，這就是探究式教學中的又一種重要方法——轉化法.物理學中的質量、長度、時間、溫度等物理量是比較直觀且容易測量的，我們在日常生活中經常接觸.而對于熱量、功、電能等物理量在生活中卻幾乎不接觸，將這些比較抽象的物理量通過前面的直觀的物理量反應不失為一種化繁為簡、化抽象為具體的方法，不僅降低了理解的難度，也為我們將抽象現象逐步轉化成具體的存在形式提供了一種有效的方法.如，在“研究影響動能大小因素”的實驗中，如何才能測量從斜面上滾下的小球的動能的時候，通過小球對木塊做功將小球的動能轉化成木塊克服摩擦所做的功，比較木塊克服摩擦所做的功的時候通過比較相同木塊（摩擦力相同）在水平面上滑行距離的遠近來比較.不僅通過所測物理量在物體間的轉換，還通過直觀的距離這個物理量來表現功這個抽象物理量，巧妙的實現了化抽象為形象，化復雜為簡單.轉化法在聲、光、力、能量、電學中無處不在，教師在教學過程中應該給予學生利用轉化法設計并進行實驗的機會，學生可以通過不同的手段來達到同樣的目的，學生在交流的過程中能夠逐漸體會到物理實驗的方法和手段的豐富多樣，并能夠在多種實驗手段的優(yōu)劣比較過程中提高實驗設計及操作能力和多樣性思維，真正利用好實驗這一科學手段學習物理學.

三、順勢而為，理想實驗法（推理法）

物理學有時候需要研究一些我們生活空間范圍內無法完成的實驗，而采用通常情況下能夠完成的實驗來觀察所要研究對象變化的趨勢，在此基礎上經過概括、抽象、推理得出規(guī)律的方法.這種方法就是物理學中常用的理想實驗法，它是在原有實驗事實基礎上思維的延伸，并不是主觀的臆斷.這種探究的方法無疑是走在技術手段之前的一種略顯無奈的實驗探究的手段，但是利用它得到的物理規(guī)律往往又會促進科技的發(fā)展.“牛頓大炮”的設想基于扔出的石塊速度越大落地點就越遠的事實基礎之上，大膽設想速度足夠大的時候將圍繞地球運轉.這個推理結論在當時是多么“天方夜譚”，但是現在我們利用當初的結論享受著衛(wèi)星給我們的生活帶來的巨大變化，體會著科學探究方法帶來的成果.科學需要我們尊重事實，又需要我們大膽設想，理想實驗法就是兩者的結合.“聲音無法在真空中傳播”，牛頓第一運動定律的得出，都需要理想實驗法，在平時的教學過程中，教師應該提供并創(chuàng)造條件讓學生經歷并體驗理想實驗的整個過程，對學生的創(chuàng)新思維和發(fā)散性思維是非常好的鍛煉.

四、異曲同工，等效替代法

等效法是在效果相等的前提下將實際復雜的物理過程轉化為簡單的、易于研究和處理的方案來處理的方法.這種方法的優(yōu)點在于能夠將實際不能測量的物理量經過替代之后進行測量，將抽象復雜的問題簡單化、實際化，在物理學中有著廣泛的應用.如，在研究“平面鏡成像特點”的實驗過程中，如何比較物與像到平面鏡的距離關系的時候，實際蠟燭到平面鏡的距離可以用刻度尺直接測量，但是虛像到平面鏡的距離是不可能直接測量的，因為這個虛像不是實際存在的物體.如何在效果相同的情況下找到虛像的位置并能夠使之可以測量呢？利用一根等長的蠟燭，采用 “視差法”使實際的蠟燭和虛像完全重合，在這里需要比較的是物與像的大小關系以及物與像到平面鏡的距離關系，利用實際蠟燭替代蠟燭的虛像只改變了虛實，對于大小關系和距離關系并無影響，就所要測量的物理量來講效果是一樣的，經過這樣的“等效替換”，原來看似不可能的測量變得實際而易操作，有“柳暗花明又一村”的感覺.這種方法在初中物理中許多地方應用，如，研究串并聯(lián)電路電阻特點的過程中引入“總電阻”的等效物理量，力學中引入“合力”的概念等.教師在引導學生嘗試使用這種方法的過程中最為關鍵的是如何做到“等效”，必須做到需要研究或測量的物理量在利用所選的物理量替代之后是沒有影響的.

五、觸類旁通的類比法

類比是一種物理學中常用的推理方法.它通常用于將一類具有相似之處的物理現象歸納相同的地方，達到觸類旁通的效果；或者利用人們熟知的、形象的現象去說明那些無形的、陌生的現象.初中物理中有許多用比值定義的物理量，最先接觸的是速度的定義，在熟悉這一定義后再接觸到“密度”、“壓強”、“功率”等物理概念的時候就可以利用類比的方法輕易掌握這些物理知識，在這里類比法起到歸納的作用，降低了學生對新的物理知識的認知難度.在學習聲波的時候將生活中的水波與之類比，在學習電壓電流的時候將水壓水流與之類比，很好地讓學生理解這些抽象的物理現象，很好地利用了學生熟知的有形的物理現象去理解無形的物理現象.在讓學生了解宇宙起源過程中，用氣球類比宇宙、用粘在氣球上的小塑料顆粒類比天體，突破了時間上的限制，很好的顯示了宇宙的起源以及演化過程.在向學生滲透這種物理研究方法的時候需要讓學生明確類比的兩種物理現象大多在表象上有相似之處，在本質原因上是有區(qū)別的.

六、化虛為實，建立模型法

初中物理中有許多客觀存在但是在日常生活中又難以直接觀察到的物理現象，如，光現象和磁現象中的光和磁難以直接觀測.我們通常是利用轉化的方法將光傳播的規(guī)律和磁體的特點研究出來之后提出如何將光的傳播規(guī)律和磁體周圍的“特殊物質”的特點表示出來，引導學生利用帶箭頭的直線來表示光的傳播規(guī)律、利用帶箭頭的曲線和疏密來表示“特殊物質”的分布特點.利用這種建立實實在在的模型的方法方便學生對于抽象物理規(guī)律的理解，有利于學生從形象思維到抽象思維的轉化，也幫助學生如何利用假想的模型來理解抽象的物理規(guī)律，為學生在形象與抽象之間建立了一座橋梁.建立模型的方法在初中物理中很多，如，研究物質的構成時，盧塞福建立了原子行星模型，很好地解釋了生活中關于物質構成的一系列現象.建立模型這種方法的目的是將抽象的事物具體化，復雜的事物簡單化，便于人們了解各種復雜抽象事物的內在規(guī)律和本質，在初中物理教學中教師也應該注意滲透這種方法，使學生遇新不懼，培養(yǎng)良好的解決問題的能力.