在物理教學中如何兼顧科學方法的培養

李啟萬

摘 要：教學不但要使學生掌握科學知識，更重要的是要使學生學到科學方法，本文闡述在物理教學中如何兼顧科學方法的培養幾種做法。

關鍵詞：物理；科學方法；培養

方法乃途徑也，科學方法乃捷徑也。明智人凡事都求方法，得到了科學方法，學習可以少走彎路，工作也能提高效率。科學方法的得到并非臨場靠靈活的腦子想就，而是靠平時的培養。筆者認為教師在平時的教學中不但要教給學生科學知識，為學生提供尋找科學方法的前提條件，也必須注重科學方法的培養，下面就談談筆者結合物理教學培養學生科學方法的一些體會。

1 摸擬方法的培養

說明某一件事情打一個比方，生產某一個零件做一個模型，這些都有利于被人接受。打比方做模型是常用的模擬方法，教學中常用的模擬方法還有：打手勢、畫圖形、做教具、設想、類比等。打一個手勢簡單又方便但往往可以收到良好的模擬效果，如用手勢表示距離的長短，速度的快慢，力的大小，速度的變化，形狀的變化等等都可以得到滿意的效果。畫圖形作模擬并對事實作些夸大往往能激起學生的興趣又能使問題明了化。如在講大氣層的大氣密度隨高度變化情況時可出示一張表示大氣層密度的圖形1所示：

用來形象表示大氣密度隨高度而減少的情況。又如在講晶體和非晶體的分子結構時出示晶體的分子結構圖：石英晶體如圖2，非晶體分子結構圖：石英玻璃如圖3

這樣就可以形象地表示晶體分子的有規律排列和非晶體分子的無規律排列。做教具作模擬是教學中必不可少的方法，比如用氣球做可變焦水透鏡模擬動物眼睛，就能夠生動地展示動物眼睛變焦的原理。“設想”可以把事物變無為有，變虛為實，變小為大，從而揭示問題的真諦，如在講連通器的原理時就可以想象連通器底部有一個小液片，再分析小液片兩邊所受的壓強就可以得到規律。類比也是一種很好的模擬方法，就是把難以理解的東西比喻成現實生活中常見的東西，使之理解，比如：把電流比喻成水流、電路中的開關比喻成閥門、電源比喻成抽水機、用電器比喻成水輪機，就能使這些很難理解的物理問題變為容易理解的生活中常見的東西。總之，不論在學習中還是在生活中習慣于用模擬方法解決問題往往可以少走彎路，達到事半功倍的作用。

2 數據處理方法的培養

物理是一門始于實驗用于實踐的科學。通過實驗往往能得到許多數據，再對實驗數據進行準確的處理就能得到科學的結論。數據處理的方法有很多，在初中物理教學中常用的有比較、列表、函數圖象、取平均值和方差處理方法等。比較是常用的處理數據的方法，采用比較的方法處理數據時如果變量較多往往可以事先確定某量比較它量的變化情況從而得到規律。如在研究電流、電壓和電阻關系得到歐姆定律時，先確定導體也就是先確定電阻分析電流與電壓的關系，再確定電壓分析電流與電阻的關系，然后即能得到歐姆定律；列表處理數據可以把一堆零亂的數據整理成有條有序的表格從而可以使問題明了化。如：在研究杠桿平衡條件實驗中設計的記錄表格如表1：讓學生比較F1×L1與F2×L2的關系，就很容易得到F1×L1=F2×L2的結論。可見在數據較多的情況下例出一個表格（如表1）就可以清楚的找出數據間的關系。

有些自然現象中某些量的變化會引起他量的變化，也就是說這些變量之間存在一些關系，為清楚地表示它們之間的關系往往可以畫出這些量變化時的函數圖象以找出這些變量之間的關系，這就是用函數圖象處理數據。比如路程s、時間t和速度v的關系s=vt，由于時間t變化，路程s、速度v都可能會變化，它們的變化規律可用圖象表示（如圖4）從圖象中能迅速準確地找出各個變量之間的關系。在物理試驗中隨著實驗次數的增加對某個量的測量會得到許多不同的值，怎樣才能得到這個量較為準確的值呢？那只有取平均值。在初中物理教學中如長度的測量，質量的測量，力的測量都用到了取平均值處理數據的方法，在初中物理教材中有關于誤差的知識在處理誤差數據時，可以向學生介紹一些有關這方面理論，使學生了解處理數據有許多方法，如果方法得當可以從許多無序的數據中很快得到某些規律。

3 知識遷移規律的培養

在中學物理知識中存在某些未知知識與某些已知知識有許多相關或相似的方面。在教學中如果注意了新舊知識的聯系，舊知識在新知識中的遷移往往可以使學生在掌握新知識時少走彎路，起到事半功倍之效。知識遷移方法很多，首先有直接用定義舊知識的方法定義新知識，比如在密度、壓強、功率等知識時，為使學生容易掌握，就先讓學生回顧速度的定義“單位時間內物體經過的路程”，那么密度就是“單位體積內物體的質量”， 壓強就是“單位面積內物體受到的壓力”， 功率就是“單位時間內物體做的功”。其次也可以用生活經驗理解物理問題，比如在研究杠桿平衡條件實驗前讓學生玩蹺蹺板，使學生在玩蹺蹺板過程中感受到杠桿平衡與力和力臂有關系，先從感性上感受杠桿平衡可能有關的因素，再結合試驗進行定量探究。再次也可以引導學生進行學習方法的遷移，比如用控制變量法可以在“滑動摩擦力的大小跟什么因素有關”、“液體的壓強與什么因素有關”、 “浸在液體中的物體受到的浮力與什么因素有關”、“探究物質的比熱容”和“探究歐姆定律”等試驗中同樣使用。又比如用等效法在研究“力的合成”中用若干個共同作用的分力可以等同于作用效果相同的一個合力，在研究“電路串、并聯”中若干個電阻，可以等效為一個合適的電阻，在"曹沖稱象"中用石塊等效替換大象，在研究“平面鏡成像”試驗中用兩根完全相同的蠟燭，其中一根等效另一根的像；知識遷移規律的培養就是在教學中引導學生總結、歸納、類比而獲得牢固掌握知識。

學生的科學方法的形成是長期培養的結果，教師在課內外教學中要有意識加以引導、歸納和總結，使學生在學習科學知識的同時又能掌握科學方法。