物理科學(xué)方法在物理課堂教學(xué)中的應(yīng)用

楊武彬

新的教育理念指出：“無論什么學(xué)科，首先需要學(xué)生學(xué)習(xí)這門學(xué)科的基礎(chǔ)知識、基本原理和規(guī)律，以及研究這門學(xué)科的基本方法。”基礎(chǔ)知識是客觀存在的，從某種意義上講是不變的，但是科學(xué)方法是靈活多變的。在初中短短的三年中，我們不可能指望讓學(xué)生學(xué)完所有的知識。因此，教會學(xué)生掌握發(fā)現(xiàn)知識的方法顯得尤為重要。學(xué)生掌握了正確的方法，才能更好地發(fā)揮其聰明才智和天賦，取得成功。在正確運(yùn)用物理科學(xué)方法獲取物理知識的同時，往往又伴隨著新的方法的產(chǎn)生。新的方法又可以進(jìn)一步成為獲取物理知識的新工具。尋求和運(yùn)用科學(xué)方法的過程就像探案一樣，恰恰是最富有魅力的過程，對啟發(fā)學(xué)生的智慧具有十分重要的作用。

物理科學(xué)方法有很多種，常見的有比較法、理想模型法、歸納法、轉(zhuǎn)換法等。以下主要以比較法為著入點(diǎn)進(jìn)行展開。比較法是理論思維的一種重要方法，也是科學(xué)地認(rèn)識自然的重要方法。它幫助學(xué)生在一些知識的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步認(rèn)識事物的本質(zhì)和屬性，能啟發(fā)和開拓學(xué)生的思維，給學(xué)生提供解決問題的線索，因而在物理課堂中有著廣泛的應(yīng)用，從比較法進(jìn)行比較對象的屬性上來說，可以分為兩個層次。第一是表面層次的比較。比較對象是物體的表面現(xiàn)象，不需要對物體進(jìn)行深入本質(zhì)分析即可直接進(jìn)行比較了；第二是本質(zhì)層次的比較。下面就以《長度和時間的測量》這節(jié)課為例進(jìn)行具體闡述，為了引入比較我們需要有一定的標(biāo)準(zhǔn)，筆者采用以下的方法：

師：首先請同學(xué)們觀察兩條直線，請問哪條直線長呢？

生：一樣長。（大部分學(xué)生能感覺到老師的陷阱，所以故意不往設(shè)置的陷阱走）

經(jīng)過兩條線動畫演示發(fā)現(xiàn)的確是一樣長，這時很多學(xué)生會露出比較得意的表情……

師：那請同學(xué)們再看右圖的中間兩個圓的大小，請問哪個大呢？

生齊答：一樣大。

師：動畫再次播放，發(fā)現(xiàn)兩個圓合攏時并不是一樣大小。（學(xué)生帶著一絲失望）

我們的直覺可靠嗎？

在剛才回答錯誤的基礎(chǔ)上，學(xué)生明白了，比較不能光靠直覺，這就是比較需要遵循的客觀性原則。即在比較時首先要進(jìn)行客觀的分析，不能只是根據(jù)自己對比較對象的主觀認(rèn)識進(jìn)行比較。這也迫使學(xué)生需要尋找新的比較方法。請看下例：

師：請同學(xué)們在不用刻度尺的前提下，對自己課桌的長、寬、高進(jìn)行比較，比一比哪個更長？看一看哪位同學(xué)的方法更多。

生：用物理書、筆袋、拃、肘、手指……

1.長：2.5本書 寬：大約1.7本書 高：3本書出頭點(diǎn)

2.長：3拃 寬：2拃 高：5拃少一點(diǎn)（個子高一

點(diǎn)的男生）

3.長：1肘半 寬：1肘 高：2肘多一點(diǎn)

4.長：4拃 寬：3拃 高：7拃（個子較小的女生）

方法還有很多……

師：從廠里生產(chǎn)出來的同一型號的課桌，長、寬、高應(yīng)該是差不多的。1.長：2.5本書和3.長：1肘半相比，第一個同學(xué)的數(shù)字要大，是不是他的課桌特別長呢？

生：不是的，他們不能比較，因?yàn)閿?shù)字后面的單位不同。（根據(jù)學(xué)生的認(rèn)知，他們已有一點(diǎn)關(guān)于單位的知識）

師：第二位男同學(xué)和第四位女生相比，數(shù)字后面單位一樣，能否說明女生的桌子比男生的桌子要更大呢？

生：不能，因?yàn)閮蓚€人的“拃”不同，不能比較。

師：所以我們進(jìn)行比較得找一個公認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)量，這個公認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)量我們稱之為單位。

在運(yùn)用比較時學(xué)生明白必須要統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，否則比較將難以進(jìn)行，上面的例子正說明學(xué)生在運(yùn)用比較時，不需要對物體進(jìn)行深入分析，直接比較就可以了。這就是比較的第一層次，與學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律比較符合。為了讓學(xué)生能夠比較得出正確結(jié)論，教師可以開展第二層次的比較，使學(xué)生養(yǎng)成科學(xué)探索的良好習(xí)慣。

課前教師為學(xué)生準(zhǔn)備的工具：選擇一把大的木頭三角板（沒有“0”刻度線，分度值為0.5cm量程1～55cm），學(xué)生用塑料小三角尺（有“0”刻度線，分度值為0.1cm量程0～10cm），直尺（有“0”刻度線，分度值為0.1cm量程0～15cm）

師：請同學(xué)們選擇桌上的工具測量我們物理補(bǔ)充習(xí)題的寬，請說出你選擇這個測量工具的理由。

生1：選擇的是刻度尺，因?yàn)樾∪前宓淖畲鬁y量值都沒有補(bǔ)充習(xí)題的寬大，大三角板雖然夠測量，但是分度值太大，測量不夠精確。

師：有沒有同學(xué)選擇其他測量工具的？

生2：選擇大木三角板，因?yàn)樗梢詼y補(bǔ)充習(xí)題的寬，測起來方便。（木三角板好拿）

師：聽了第一位同學(xué)的方案后，你覺得誰的更完善一些呢？

生2：第一位同學(xué)的好，因?yàn)槲覜]有考慮到測量的精確度。

師：請這兩位同學(xué)把所測量的寬寫到黑板上，

生1： 14.7cm 生2： 15.8cm（沒有講估讀之前的讀數(shù)）

師：請同學(xué)們分析一下，我們的補(bǔ)充習(xí)題型號都一樣，為什么會有這么大的差距呢？你能否幫其中的一位同學(xué)找出問題呢？（議論片刻）

生3：第二位同學(xué)錯了，因?yàn)樵跍y量時，我們的大木三角板沒有“0”刻度線，是從“1”開始的，所以應(yīng)該減去前面的“1”。

師：那你能否總結(jié)一下測量時的注意點(diǎn)呢？

生3：測量的時候，被測物體一端要對準(zhǔn)“0”刻度，若沒有“0”刻度，可以對準(zhǔn)其他的刻度，但是最后的讀數(shù)得減去前面的數(shù)字。

師：非常不錯，那請每位同學(xué)嘗試著用木三角板來測補(bǔ)充習(xí)題的寬，測量之后，請說出你在使用薄直尺和稍厚的木三角板測量時，有什么不方便？（部分學(xué)生發(fā)現(xiàn)不了問題，還有一部分學(xué)生發(fā)現(xiàn)了讀數(shù)有點(diǎn)困難的問題）

師：老師這有一把厚近10cm的木尺，請沒有發(fā)現(xiàn)問題的同學(xué)上來，用這把尺測量補(bǔ)充習(xí)題的寬。請?jiān)俅握f出你此時測量的感受。

生4：不怎么好測量，太厚了，讀數(shù)時視線很容易看偏，會導(dǎo)致讀錯。

師：若只有這把尺，你有什么辦法可以避免剛才問題的出現(xiàn)呢？請演示給大家看。

生4：把補(bǔ)充習(xí)題緊靠刻度線。（演示）

在如何使用刻度尺的活動中，教師充分利用談話法、比較法、討論法、放大法、演示法等物理科學(xué)方法。談話法是教師在傳授知識時常用的教學(xué)方法，尤其是談話法中的問答式，類似于“記者招待會”的談話方式，教師提問，學(xué)生回答。教師經(jīng)過周密的準(zhǔn)備，慎重地提出一些與學(xué)生知識基礎(chǔ)和接受能力相適應(yīng)的問題。提出問題的同時，可以活躍課堂的氣氛使學(xué)生敞開思路，培養(yǎng)學(xué)生的想象力，在提問時教師的作用是引導(dǎo)、啟發(fā)，而不是強(qiáng)迫、代替。有時學(xué)生的回答并非完全錯誤，因?yàn)閺膶W(xué)生的角度只覺得大的木三角板拿起來方便，刻度線間隔大，容易看清楚。這時我們就更需要給學(xué)生以正確的引導(dǎo)和啟發(fā)，讓學(xué)生既受鼓勵又能接受正確的觀點(diǎn)，以達(dá)到更好的教學(xué)效果。

在上述例子中，學(xué)生通過比較各測量工具的特征，自己總結(jié)概括比較這幾個測量工具之間有什么共同點(diǎn)和不同點(diǎn)。這種概括比較與前面的比較更深了一個層次，也就是提升為本質(zhì)層次的比較。在比較過程中，學(xué)生根據(jù)教師的問題，能夠抓住重點(diǎn)和關(guān)鍵，弄清各測量工具的特征。在探討哪位同學(xué)的讀數(shù)有問題時，學(xué)生積極參與到課堂的討論中來，發(fā)揮了學(xué)生的主體作用和教師的主導(dǎo)作用。教師選擇了合適的時機(jī)，將教師制作的教具（特別厚的尺子）給還有疑問的同學(xué)再一次通過實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)問題的所在，這種放大的思想可以把學(xué)生的疑惑全部解除，便于學(xué)生真正地理解在使用刻度尺的時候，被測物體必須與刻度線緊靠的概念。這一環(huán)節(jié)給學(xué)生創(chuàng)造親身體驗(yàn)的機(jī)會，從操作中發(fā)現(xiàn)問題，便于學(xué)生對知識的掌握。在整個活動過程中，教師誘發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性，尤其是讓學(xué)生參與演示，在演示前，教師首先要提供適當(dāng)?shù)牟牧希驗(yàn)椴牧线^大或過小都不能保證演示的效果，演示時還要提醒演示的學(xué)生要讓全班所有同學(xué)都能觀察到演示的對象，并盡可能運(yùn)用多種感官來認(rèn)知事物的特征。通過演示，學(xué)生不僅可以加深對知識的理解，還激發(fā)了學(xué)習(xí)動機(jī)和學(xué)習(xí)興趣，學(xué)生參與課堂演示活動可以進(jìn)一步集中其他學(xué)生的注意力，這也體現(xiàn)了把課堂還給學(xué)生的理念。

正確的科學(xué)方法教育可以提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，對學(xué)生的創(chuàng)造力、科學(xué)鑒賞力的培養(yǎng)有一定的指導(dǎo)價值。教學(xué)中，教師多注重科學(xué)方法的學(xué)習(xí)和訓(xùn)練，還可以使學(xué)生的心理素質(zhì)得到更好的發(fā)展。學(xué)生在學(xué)習(xí)階段能夠較早地接受科學(xué)方法指導(dǎo)，這為其將來成為有創(chuàng)造力的人才打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

本文為江蘇省十二五規(guī)劃課題“初中物理‘行為課堂的構(gòu)建”（編號：B/b/2013/02/328）的研究成果。