初中物理實驗思想方法的有效轉化策略

萬長米仁

摘要：轉移經驗能力是獲取并實踐思想方法的關鍵。在初中物理實驗教學中，教師們要著力培養學生轉移經驗能力，側重培養概括能力、聯想能力和分析類化能力。文章從實驗思想方法教育及其關鍵的貫穿其中的轉移經驗能力培養兩方面來探索實驗思想方法的有效轉化。

關鍵詞：物理實驗；思想方法；轉移經驗；能力轉化

科學思想方法對學生認知活動有指導、調控的作用。在初中物理實驗教學中，要使學生領會實驗思想方法。領會了思想方法，能否靈活運用于后續學習和開拓新的知識領域，有賴于學生轉移經驗能力。所以，初中物理要寓轉移經驗能力的培養于實驗思想方法教育中。

一、實驗思想方法的滲透教育

1.使學生認識科學實驗研究的一般途徑

科學實驗研究的一般途徑是觀察、實驗——經過科學思維——提出假設——經過實驗的檢驗和修正——形成科學理論。例如探究浮力大小，先用控制變量法探究得出浮力大小與液體密度、物體排開液體的體積有關，再根據公式G=mg=ρVg猜想浮力大小可能與物體排開液體的重力有關，后設計實驗探究得出阿基米德原理。

2.使學生認識控制變量和間接測量的實驗思想

研究物理規律時，須先找出影響一個物理量變化的獨立變量，再用控制變量法，僅使一個自變量變化，而保持其它自變量不變，然后逐一替換就能找出物理量與各個獨立變量的關系。例如研究電流，就要找出影響電流變化的本質因素——電壓和電阻，再分別保持一個變量不變，使另一個變量發生變化，通過探究變量間的關系，就得到歐姆定律。

測物理量時，若這個物理量無法直接測出或在當時條件下有較大困難，可通過這個物理量與其它量關系，將不易直接測量的物理量轉化為易測的物理量而間接測出。例如托里拆利實驗中測出管內外汞柱面高度差，根據公式p=ρgh求出大氣壓值。有些實驗中常需將微小變化效應通過放大后觀察，都是體現間接研究這種思想方法。例如讓發聲音叉接觸吊在細線下乒乓球或輕輕插入水中，通過觀察乒乓球或水花的運動推斷出音叉發聲是由于音叉的振動。還有些實驗要在保證某種效果相同的前提下，將復雜問題轉化為簡單問題，即等效替代，也體現這種思想方法。例如探究平面鏡成像，用未點燃的蠟燭替代點燃蠟燭的虛像，便于確定虛像位置和大小。

3.使學生認識計量的意義和研究實驗誤差的思想

由于實驗條件、儀器、方法、人員等因素影響，測量誤差是不可避免的。為使人們認識世界盡可能接近客觀真實程度，必須盡可能減小誤差。例如伏安法測電阻實驗中，在被測電流或電壓不超電表量程時，應盡量選用較小量程，并且進行多次測量求電阻平均值。另一方面，要知道實驗結果可靠程度，必須分析誤差，肯定或推翻物理理論都必須以是否落在誤差范圍內為依據。例如1894年雷拉測定空氣中氮的密度是1.2565kg/m3，當時他認為空氣中除了氧以外全是氮。分析氨氣得到氮的密度卻是1.2507 kg/m3，并肯定在誤差范圍之外。后來拉姆進一步研究后，發現了氬氣。

4.使學生認識科學抽象的研究物理的思想方法

（1）學習用科學抽象的方法形成物理概念。基本概念是在大量事實和實驗基礎上產生的，但必須經過科學思維才能抽象概括出來。例如探究密度，先測出若干個體積不同的鐵塊質量和體積、若干個體積不同的鋁塊質量和體積……后對以上數據進行分析、比較、綜合、概括，抽象出共性：無論體積怎么變化，單位體積鐵的質量都相同，單位體積鋁的質量也都相同，但單位體積鐵的質量與單位體積鋁的質量不同。單位體積物質的質量反映了物質特性，稱為密度。

（2）領會理想實驗的思想方法。利用理想實驗可以獲得無法用實驗驗證或暫時限于條件無法用實驗驗證的結論。例如探究慣性定律，是在 “運動物體受阻力越小，速度減小越慢。”基礎上推理得到在平面足夠光滑，完全沒有摩擦阻力，運動物體做勻速直線運動的結論。

二、要讓實驗思想方法得到有效應用，必須培養轉移經驗能力

歷史上許多發明創造與經驗轉移分不開。萊特兄弟制造飛機時遇到一個難題：怎樣使飛機在空中拐彎時保持機身平穩。當他們觀察到一種叫做鵟的老鷹飛行時，問題就迎刃而解。他們仿照鵟的羽翼制作了后緣能彎折的機翼。

經驗轉移過程是由審題、聯想、分析類化幾個相互聯系、相互制約的認知成分構成的，即首先形成課題映象，通過聯想讓映象激活頭腦中有關知識經驗系統，然后分析課題與舊經驗的內在聯系，將課題納入已有知識經驗系統中，形成概括化聯想，從而解決課題。

針對經驗轉移過程的分析，在實驗思想方法教育中要培養學生轉移經驗能力，應側重培養概括能力、聯想能力和分析類化能力。

1.聯想能力的培養

聯想是使概念相接近的能力。這種能力越強，就越會把在意義上差距很大的兩個概念聯結起來，也越能靈活地發生經驗轉移。

教學中要注意形成學生多種聯想和概括化聯想，使他們的經驗能夠廣泛地轉移。

例如探究大氣壓時，引導學生設計出測定大氣壓的多種方案。第一種設計建立聯想：先由“馬德堡半球實驗”想到“內部接近真空” 而選用“吸盤或注射器”；由“壓強” 依次想到“p=F/S”、想到“壓力F”而選用“彈簧測力計”、想到“S”而選用“刻度尺和三角板”；后由“內部不可能真空”想到“只能粗略測定”。第二種設計按下列順序建立聯想：“覆杯實驗”，從“大氣壓支持著水柱”想到“若杯子足夠高且水上方仍然真空”、“大氣壓等于水柱產生的壓強”，再從“p=ρgh”想到“已知ρ，測h”，從要“測h”想到“選用刻度尺”，從“水密度太小，水柱太高”、“測量不方便”、“汞密度大，汞柱高度小”、“測量方便” 想到“選用汞”。這兩種方案都是通過聯想，也都體現了間接測量的實驗思想方法。

2.分析類化能力的培養

分析能力差的學生不善于把復合問題分解成簡單問題，不善于從課題內容中抽出與已有經驗相關聯的因素，課題不能類化，因而已有經驗不能轉移。

教學中應當培養學生的分析能力，使他們學會從具體事物中排除無關或次要因素，找到本質東西，然后通過類化，依據一般原理或公式來解決具體課題的本領。

總之，教師只有充分認識經驗轉移規律，教學中根據學生實際合理運用這些規律，才能通過培養轉移經驗能力來更好地體現物理實驗思想方法的應用。

（作者單位：江西省南昌市桃花學校（南昌一中教育集團桃花校區） 330000）endprint