在知識教學中滲透科學方法

褚軍

新課程注重培養學生的思維能力，培養學生的科學素養，重視學生對科學方法的感受、認識和運用。但由于受應試教育的觀念和“工具理性”思想的影響，實際的物理教學注意了進度，卻少了從容。另一方面，在教學過程中過多地側重于物理知識的了解，剝離了物理發現過程中的科學思想和創新智慧，淡化了科學價值取向、思維觀念的人文啟示等科學本質，從而使學生難以全面地體會物理文化的精髓。因此，在物理教學中，應該在知識的教學中注重滲透科學方法。

一、引入新課

活動一：腳踩雞蛋

（為了制造神秘感，課前教師在紙槽里排好了30個雞蛋，并用黑布罩了起來，為了讓全班五十幾個人清晰地看到實驗過程，教師在鋪有大理石的地面上鋪了一張白紙，再把排好的雞蛋放上去，把實物投影儀的鏡頭正對雞蛋。等新課開始，揭開黑布，并鼓勵學生上去表演腳踩雞蛋。）

教師：有很多在日常生活中看似不可能發生的事情，在物理世界中都具有發生的可能性。例如，一只雞蛋，放在水平地面上，一只腳踩下去，有什么現象發生是可想而知的。更何況是這么多雞蛋，你敢踩嗎？

教師故意叫了全班體重最重的學生上來嘗試。

教師：雞蛋踩不碎是什么原因？學完了“壓強”這一小節，這個問題就將迎刃而解。

二、講授新課

活動二：觀察與作圖

教師：圖a.畫出運動員對平衡木的作用力

圖b.畫出釘子對墻的作用力

圖c.畫出物體對斜面的作用力

教師：所畫力的示意圖有何共同特征？

學生：垂直于物體表面。

教師：我們把這種垂直作用于物體表面的力叫壓力。

那壓力和重力是一回事嗎？

學生小組合作交流。

學生總結歸納：兩者的定義、受力物體、方向均不相同。

教師：壓力和重力的大小相同嗎？

教師（播放視頻）：隨著傾斜角度變小，發現海綿的形變越來越大。

教師（總結）：壓力不是重力，物體只有放在水平面時，水平面受到的壓力大小等于物體的重力大小。

活動三：探究影響壓力作用效果的因素

【提出問題】

教師：體重相仿的小明和小華都陷在沼澤地里，小華站在木板上陷得淺，想一想，導致這一差異的原因可能是什么？

學生：小明和小華的體重差不多，即對地面的壓力大小差不多，但小華是踩在木板上的，而小明是直接踩在沼澤地上的，即他們和沼澤地地面的接觸面積不一樣。

教師：壓力和其他力一樣，作用在物體上，都會產生一定的效果。壓力的作用效果也有兩個：使物體發生形變和改變物體的運動狀態。小明陷得深，說明小明的壓力作用效果比較明顯。那么，壓力的作用效果可能和哪些因素有關呢？

【體驗與猜想】

學生體驗：如圖d，一只手平壓在氣球上，另一只手的食指頂住氣球，觀察氣球的形變情況。改變壓力的大小，多體驗幾次。

學生體驗：如圖e，將鉛筆的一端削尖，用兩只手的食指分別壓住鉛筆的兩端，兩個手指的感覺不同。改變壓力的大小，多體驗幾次。

猜想：壓力的作用效果可能與壓力的大小和受力面積的大小有關。

教師：既然壓力的作用效果和兩個因素有關，那么我們采用什么科學方法來研究這個問題？

學生：控制變量法。

教師提供器材如圖f所示， 教師展示問題。

問題1：壓力的作用效果怎樣才能明顯顯示出來？

問題2：如果要驗證猜想“壓力的作用效果和受力面積的大小有關”，應選擇哪些器材？實驗如何設計？結論是什么？

問題3：如果要驗證猜想“壓力的作用效果和壓力的大小有關”，應選擇哪些器材？實驗如何設計？結論是什么？

【實驗驗證】學生分組交流合作實驗方案

學生代表展示實驗方案。

學生A：小桌，沙子，砝碼

學生B：水瓶，沙子

學生C：海綿，小桌，砝碼……

【交流總結】當受力面積相同時，壓力越大，壓力的作用效果越明顯；當壓力相同時，受力面積越小，壓力的作用效果越明顯。

（1）F1=200N F2=100N S1=2m2 S2=3m2

（2）F1=200N F2=200N S1=2m2 S2=3m2

（3）F1=80N F2=90N S1=2m2 S2=2m2

過渡：有時壓力不等、受力面積的大小也不同，如何比較壓力的作用效果？

學生：（1）F與S的比值；（2）S與F的比值。

教師：哪種方法更符合我們的習慣？

學生：F與S的比值。

教師：我們把F與S的比值定義為壓強。

教師：（1）壓強的定義：物體單位面積上受到的壓力叫做壓強。（2）物理意義：壓強是用來表示壓力作用效果的物理量。（3）公式：P=■。（4）單位：壓強的單位稱為帕斯卡，簡稱帕，符號是“Pa”，1 Pa=1N/m2。

三、課堂鞏固

例題1：一個重5N、邊長為10cm的正方體木塊，平放在面積為1m2的方桌面中央，求木塊對桌面的壓強大小。

四、教學反思

隨著物理新課程改革的逐步推進，如何更好地落實三維目標成為需要思考的話題。“過程與方法”作為物理課程目標中的第二維度的目標，在實際教學中盡管多數物理教師能夠認識到其重要性，但因為物理教材中對科學方法主要是采取隱形處理的方式，往往容易被忽視，如何挖掘出物理教材中的科學方法成為值得探討的問題。在“壓強”這一小節內容的教學中，筆者滲透和挖掘了控制變量法、比值定義法、歸納法、對比法、轉化法等多種科學方法的思路和案例，現舉兩例。

1.“控制變量法”的滲透。

所謂“控制變量法”，就是物理學中對于多因素（多變量）的問題，把多因素的問題變成多個單因素的問題，而只改變其中的某個因素，從而研究這個因素對事物的影響，從而再綜合解決的方法。

例如，在探究壓力的作用效果與哪些因素有關的實驗中，就采用了控制變量法，即控制相同的壓力，比較受力面積，受力面積越小，壓力的作用效果越明顯；控制受力面積一定，比較壓力的大小，壓力越大，壓力的作用效果越明顯。

2.“轉換法”的滲透。

在物理實驗中有部分物理量由于其自身屬性的關系或因條件所限，難以用儀器、儀表直接測量，可以根據物理量之間的定量關系和各種效應把不易測量的物理量轉化成易于測量的物理量進行測量，之后再反求待測物理量的量值，這種方法就叫“轉換法”。在“壓強”這一節，用到“轉換法”的地方主要是將“壓力的作用效果”這個隱性物理量轉換為海綿的形變程度或者是小桌陷入沙子的深度。

綜上所述，如果教師能夠在平時的教學中引導學生從具體的物理知識拓展深化到具有普適性的科學方法，將會更有效地促進學生物理思維的發展，引導學生體驗科學方法應用的魅力，進而更好地落實與達成“過程與方法”這一重要的教學目標。■

【參考文獻】

[1]全漢炎.例談初中物理新教材中科學方法的挖掘[J].物理教師，2014（5）.

[2]劉先鋒.知識教學注重學科方法的滲透——以“法拉第圓盤”教學片段為例[J].物理教師，2014（3）.

（作者單位：南京市江寧區湖熟初級中學）