用“觀察、思維、實驗”三種基本的學習方法掌握物理知識

【摘 要】 本文針對中學物理的特點,提出“觀察、思維、實驗”的學習方法,認為觀察是學習的開始,思維是學習的關鍵,實驗是學習的手段,并舉例說明了具體教學方案與基本要求。

【關鍵詞】 物理;學習方法;觀察;思維;實驗

物理學習方法與物理規律的發現有著密切的關系。縱觀物理學發展史,物理學家的每一次發現都離不開觀察、實驗、思考。在物理學習時,觀察是學習的開始,思維是學習的關系,實驗是學習的手段。

一、觀察

觀察就是充分利用人的各種感覺器官,對自然界的物理現象(包括實驗現象)的知覺過程。伽利略通過觀察吊燈的擺動,認識了擺的等時性。倫福德在從事槍炮制造時,觀察到鉆孔地下的金屬碎屑具有極高的溫度,他認為這么多的熱并不是金屬提供的,并做了一系列金屬鉆孔的實驗,根據實驗結果,倫福德斷言熱質說不足為信,應當把熱看成是一種運動形式。后來,英國的戴維做了更加嚴格的實驗,為熱是物質微粒的一種運動形式奠定了實驗基礎。人們對客觀世界的正確認識,是在反復觀察,實驗的基礎上形成的。觀察既然如此重要,在學習物理知識時,應掌握哪些具體的觀察方法和要求呢?

1、觀察的方法和步驟

(1)充分做好觀察前的準備工作。即準備好觀察工具和記錄的必備之物。

(2)要集中注意力,不放棄偶然目標,不輕易放過那些你甚至覺得毫無關系的現象。長期訓練,使之形成一種一絲不茍的科學習慣。

(3)反復觀察,找出實驗中產生某種現象的原因,透過現象看本質。

(4)作好觀察后的總結,對觀察到的現象和記錄的數據進行認真分析,以便形成物理概念,建立物理規律。例如,觀察凸透鏡成像實驗,首先要明確在實驗主要觀察蠟燭和屏的位置變化以及屏上像的變化。本實驗過程中,注意力應集中在蠟燭的位置、屏的位置和像的情況上。為了更準確地觀察這些現象,可進行多次實驗,最后總結出物距、像距、焦距以及像的虛實、放大、縮小等現象之間的關系。

2、觀察的要求

(1)迅速。物理實驗中,有很多實驗要求在很短的時間內準確讀出兩個或兩個以上的數據,這就要求有很快的觀察速度。

(2)準確。就是要縮小由于觀察帶來的誤差。

(3)深刻。就是要抓住那些往往是比較隱蔽的現象,而往往又是本質的物理過程。例如,浮沉子實驗中,當用手壓下瓶口的橡皮膜時,浮沉子會下沉。而下壓引起下沉的本質是下壓使浮沉子上部的空氣柱的體積減小,所受浮力減小所至。

(4)仔細。有些物理現象的變化不明顯,要求仔細觀察,并能分辨出細微差別。

二、思維

思維,是人腦對客觀世界的一種間接的、概括的反映,是將觀察、實驗所取得的感性材料進行思維加工,上升為理性認識的過程。學習過程就是一種思維活動,而思維活動也有一定的程序和方法。

1、物理思維的程序

物理思維是將物理現象與物理實驗所得到的感性認識,上升為理性認識,并從已有的理性認識上獲得新的理性認識。物理思維的主要程序是質疑與釋疑。

(1)質疑。質疑不是一般地提出不懂的問題,而主要指觀察者在充分運用了自己的知識卻仍不能解釋的、帶有一定難度的問題。因此,正確的質疑,對進一步學習和研究帶有方向性和啟發性。質疑的途徑很多,但質疑的深度卻與觀察者的觀察能力密切相關。例如,觀察沉浮子實驗,有的人只發現下壓與下沉的簡單關系,有的人則能發現下壓造成下沉的本質原因。

(2)釋疑。釋疑的前題是質疑,已有的知識是釋疑優先考慮使用的內容,當已有的知識對質疑的解釋明顯有困難時,對困難的那一部分就要進行創造性活動。釋疑應從物理學的基本概念、基本規律出發,先分析物理現象,找出產生這些現象的本質因素,再選擇適當的物理知識來解答物理問題。

2、物理思維的基本方法

物理思維的方法包括分析、綜合、比較、抽象、概括、歸納、演繹等,在物理學習過程中,形成物理概念以抽象、概括為主,建立物理規律以演繹、歸納、概括為主,而分析、綜合與比較的方法滲透到整個物理思維之中。特別是解決物理問題時,分析、綜合方法應用更為普遍,如下面介紹的順藤摸瓜法和發散思維法就是這些方法的具體體現。

(1)順藤摸瓜法,即正向推理法,它是從已知條件推論其結果的方法。

(2)發散思維法,即從某條物理規律出發,找出規律的多種表述。這是形成熟練的技能技巧的重要方法。例如,從歐姆定律以及串并聯電能的特點出發,推出如下結論:串聯電路的總電阻大于任何一個分電阻、并聯電路的總電阻小于任何一個分電阻;串聯電路中,阻值大的電阻兩端的電壓大,阻值小的電阻兩端的電壓小;并聯電路中,阻值大的電阻通過的電流小,阻值小的電阻通過的電流大。

三、實驗

實驗是物理科學的基礎,也是物理知識的源泉,加強實驗是物理教學的時代特征,又是提高物理教學質量的先決條件。同樣,實驗也是形成物理概念、建立物理規律的重要方法,物理學習就是通過對物理現象、過程獲得必要的感性認識,這種感性認識可以來源于學生的生活,也可以來源于實驗提供的物理事實。從生活中得到的感性材料通常來自復雜的運動形態,本質的、非本質的因素通常交融在一起,僅通過這種途徑形成概念,建立規律有相當的困難。而實驗則可提供經過簡化和純化了的感性材料。它能使學生對物理事實獲得明確的具體的認識。例如,初中物理教材中,影響蒸發快慢的因素是直接從日常生活經驗中分析歸納得出的結論;聲音的發生是從實驗現象中分析歸納得出的結論;杠桿平衡條件是由大量的實驗數據,經歸納和必要的數學處理得到的結論;液體的壓強是先從實驗現象中得出定性的結論,再進一步尋求嚴格的定量關系。

物理教學過程中,物理教師對實驗教學的重視程度是影響教學質量的重要因素,學生對實驗的重視程度則是影響學習質量的重要因素。在物理學習時,要求做到如下幾點:①認真觀察課堂演示實驗。②獨立完成學生分組實驗和課外小實驗,勤動手、敢動手。③自己設計和制作某些簡單模型或玩具。④逐步養成用實驗解決物理問題的習慣。

物理學在形成的發展過程中,逐步形成了一種物質觀,即物質普遍存在于相互作用之中,普遍存在于運動之中,普遍存在于能的轉化與守恒之中。于是,研究宏觀物體的受力、運動、和機械能的規律形成了力學。研究分子的受力、運動和內能的規律形成了熱學。研究電、磁之間的受力、運動和能的規律形成了電磁學等。在物理學習時,當我們形成了這種物質觀,就會有目的去認識和理解物質的相互作用規律、運動規律和能的轉化與守恒規律,學習就會更上一個臺階。正確的學習方法是使學習事半功倍的金鑰匙。然而成功的學習靠的是辛勤的勞動———觀察、思維、實驗。

【參考文獻】

[1] 邢紅軍.論科學技術發展與中學物理課程改革.中學物理教學參考.

[2] 李榮明,張云生.用原型啟發培養學生的創新思維.物理教學探討.

【作者簡介】

劉永莉,青海省平安縣平安鎮東營中學,本科學歷,中教一級職稱.