《電路連接的基本方式》中的物理科學方法教育

張華

物理學家勞爾認為：“教育無非是當一切所學的知識都忘掉的時候，最后所剩下的東西.”可見，科學的方法遠比知識本身的價值要大.

《物理課程標準》（2011版）中也強調(diào)：“物理課程不僅應注重科學知識的傳授和技能的訓練，而且應注重對學生學習興趣、探究能力和創(chuàng)新意識以及科學態(tài)度、科學精神方面的培養(yǎng).”足見科學研究方法教育的重要性.

最近，研讀了張憲魁教授的《物理科學方法教育》一書，感觸良多，激起了筆者對當下中學物理課堂教學中物理科學方法教育的興趣.如何在中學物理課堂教學中滲透物理科學方法教育，從而使物理課堂的效果更加明顯呢？結(jié)合蘇科版物理教材的特點，通過一段時間的研究與摸索，我們在初中物理課堂適時地進行科學方法教育進行了有益的嘗試，以期對當下物理課堂的變革產(chǎn)生積極的推動作用.

1蘇科版初中物理教材中的科學方法教育的展現(xiàn)方式

現(xiàn)行的蘇科版初中物理教材中涉及的科學方法主要有：觀察法、類比法、抽象法、實驗法、替代法、控制變量法和轉(zhuǎn)換法等.

教材中關于科學方法教育主要是先以“隱性”后以“顯性”的方式展現(xiàn)的，即在初中物理學習的起始階段，科學方法都是通過插圖、實驗等“暗線”慢慢地浸透給學生，到了九年級再通過信息快遞、物理方法等“明線”展示給學生，循序漸進、由暗及明，有利于學生的物理學習，同時通過物理知識和物理方法兩條線索引導學生進行初中物理的探究學習，促進科學素養(yǎng)的提升.

2現(xiàn)行初中物理科學方法教育的現(xiàn)狀析辯

我國從上世紀80年代開始對物理科學方法教育進行研究以來，理論和實踐上都取得了一定的成果，但其應用領域主要集中在教育改革的先進地區(qū)，還沒有得到廣泛而深入的實施，尤其是針對城鄉(xiāng)結(jié)合部區(qū)域和農(nóng)村區(qū)域，許多問題還有待于在實踐中進一步探索和研究.

現(xiàn)行的蘇科版初中物理教材中的科學方法是以“暗線”的形式出現(xiàn)的，教師在實際的教學實踐中都自覺或不自覺地滲透著科學方法教育，但由于科學方法教育的反饋不能立即達成，加之科學方法的顯性考核很少，長此以往，廣大的物理教師感覺科學方法教育猶如空中樓閣、虛無縹緲，導致現(xiàn)行的物理教學中科學方法教育可有可無、一盤散沙，這與課程的理念是有偏差的.

物理是一門科學，物理知識固然重要，但是學生掌握一定的科學方法再進行物理探究，更有利于學生整體素質(zhì)的提高.因此，現(xiàn)今階段，做好物理科學方法教育，仍然具有重要而深遠的時代意義. ? 本文以《電路連接的基本方式》為例，闡述如何在初中物理的電路問題中進行科學方法教育.

3初中物理科學方法教育的具體應用——以《電路連接的基本方式》為例

3.1定義法——觀察法

伽利略說過：“一切推理都必須從觀察與實驗得來”，而物理又是以觀察和實驗為基礎的學科.可見，觀察法是物理教學中最常見也是最基礎的研究方法.

利用定義法識別電路連接方式的方法是：如果電路中各元件是逐個順次連接起來的，此電路就是串聯(lián)（圖1）;如果電路中各元件是并列地連接起來的，此電路就是并聯(lián)（圖2）.

例如，圖1所示的電路中各元件首尾相連，接在電源的兩極上，為串聯(lián)電路;而圖2中兩只電燈首端連在一起，末端也連在一起，然后接在電源的兩端，為并聯(lián)電路.

根據(jù)定義法來識別電路的連接方式主要應用的是觀察法，觀察法是人們?yōu)榱苏J識事物的本質(zhì)和規(guī)律，有目的、有計劃地對自然條件下所顯現(xiàn)的有關事物進行考察的一種方法，是人們收集、獲取、記載和描述感性材料的常用方法之一，是人的眼睛在大腦的指導下進行有意識、有組織的感知活動，也是最基本、最直接的研究方法.

在電路問題的教學中，經(jīng)常讓學生觀察電路，觀察好了再進行解答，長期堅持，顯性的教學行為，隱性的方法滲透，學生在潛移默化中就自然地掌握了觀察法的操作要點.

3.2電流法——類比法

“以銅為鏡，可以正衣冠;以古為鏡，可以知興替;以人為鏡，可以明得失.”可見，古人就知道應用類比法來分析問題，足見類比法應用之廣，它同時也是物理研究中的一種重要方法.

利用電流法識別電路連接方式的方法是：讓電流從電源正極流出，經(jīng)過各用電器回到電源負極，途中不分流，這些用電器就是串聯(lián)（圖3）;如果電流在某處分為幾條支路，然后電流又在某處匯合，若每條支路只有一個用電器，這幾個用電器就是并聯(lián)（圖4）.

例如，在圖3所示電路中，電流只有流經(jīng)燈泡L1、L2一條路徑，判斷其連接方式為串聯(lián);而圖4中電流有通過S1、L1或S2、L2兩條路徑的選擇，判斷其連接方式為并聯(lián).

利用電流法來識別電路的連接方式，可以進一步鞏固類比法的相關知識，類比法是為了把要表述的物理問題說得清楚明白，人們常常用具體的、有形的、人們所熟知的事物來類比要說明那些抽象的、無形的、陌生的事物的一種推理方法.通過類比使人們對所要揭示的事物有一個直接的、具體的、形象的認識，找出類似的規(guī)律.

在電路問題的教學中，將電流類比成水流進行分析，重點是分析清楚從電源正極回到電源負極的路徑，通過學生熟悉的水流進行講解，形象生動，便于理解，同時又能夠鞏固學生對類比法的有效掌握，慢慢地體會到類比法的本質(zhì)含義.

3.3節(jié)點法——抽象法

“不管物理的任一分支是多么抽象，總有一天會應用在這實際世界上.”可見，抽象法與生活實際聯(lián)系的緊密性，人類認識事物也在經(jīng)歷實際——抽象——實際的螺旋上升中，這是研究問題的一種普遍方法.

利用節(jié)點法識別電路連接方式的方法是：在識別電路時，不論導線有多長，只要其中沒有電源、用電器，導線兩端點均可以看成同一點，這樣就可以找到用電器兩端的公共點，然后把公共點按照原來的電路連在電源上，就得到了等效電路，從等效電路就較容易找出電路連接的方式.

例如，在圖5所示電路中，在電路的節(jié)點處分別標上相應的字母，相同導線所標的字母應該相同，得到如圖6的電路，然后把相同的節(jié)點按照原來的電路連在電源上，得到的等效電路如圖7所示，進而判斷三燈并聯(lián)也就水到渠成了.

利用節(jié)點法進行電路的識別，其關鍵是要具有一定的抽象思維能力，這也是現(xiàn)階段初中生感覺抽象法困難的地方，它需要學生在觀察的基礎上發(fā)揮想象，找到事物的內(nèi)在本質(zhì)，而抽象法就是利用概念，借助言語符號進行思維的方法，其主要特點是通過分析、綜合、抽象和概括等基本方法協(xié)調(diào)運用，從而揭露事物的本質(zhì)和規(guī)律性聯(lián)系的一種研究方法.

在電路問題的教學中，引導學生將導線的兩個端點看成同一點，抽絲剝繭、按圖索驥，找到用電器兩端的公共節(jié)點，進而引導學生的電路想象，幫助學生逐步形成抽象能力.

3.4拆除法——實驗法

“任何人都得承認實驗是科學之父.”實驗是初中物理教學的主陣地和主旋律，經(jīng)過實驗法得出的結(jié)論才具有普遍的說服力，也正因為如此，實驗法是初中物理教學中最直接的一種研究方法.

利用拆除法識別電路連接方式的方法是：拆除其中一個用電器，看其他用電器是否還能工作，若其它用電器都不能工作，則這幾個用電器是串聯(lián)的;若其它用電器正常工作，則這幾個用電器是并聯(lián)的.由于這一方法中用電器的工作與否易于觀察，可以應用實驗法進行教學.

例如，在識別電路時，常遇到用電器被短路的現(xiàn)象，可將被短路的用電器從電路上拆除，如圖8所示，一根導線直接連在燈L1兩端，燈L1被短路，沒有電流通過燈L1，因此，用拆除法將燈L1從電路中拆除，等效電路如圖9所示，然后再判斷電路的連接方式.

電路的識別要求學生具備一定的簡化電路的能力，而在學習的初期，通過實驗法可以將研究的過程具體地展現(xiàn)出來，對其站在一定的理性高度分析問題起到了一定的鋪墊作用，實驗法就是根據(jù)研究的目的、任務，人為地制造或改變某些客觀條件，控制或模擬某些自然過程而進行研究的一種方法.

在電路問題的教學中，可以事先準備好相應電路識別的實驗器材，在遇到不會簡化電路的實際問題時，通過物理實驗器材自主探究拆除法對電路的實際作用，在學生的實際動手操作中將拆除法的隱性含義顯性體會，同時形成通過實踐來檢驗真理的良好習慣.

3.5滑動法——替代法

“重要的是科學方法，科學是思想的總結(jié)，認識一個科學家的方法遠比認識他的成果價值要大.”可見，物理研究方法的教育遠比物理知識本身的教學重要得多，而替代法也是初中物理階段經(jīng)常采用的一種方法.

利用滑動法識別電路連接方式的方法是：在某用電器A的兩端沿導線滑動，若不經(jīng)過任何用電器就能滑到電源的兩極，則此用電器和其他用電器是并聯(lián)的;若滑動時要經(jīng)過某一用電器B才能滑到電源的兩極，則用電器A與B是串聯(lián)的（電流表、開關不算做用電器）.

例如，我們用滑動法來分析如圖10所示的電路.電壓表的負極接線柱保持不動，而電壓表的正極接線柱可以沿著導線通過開關滑到電阻R2的右端，這樣就容易判斷電壓表測量的是電阻R2兩端的電壓.

滑動法要求學生具備一定的轉(zhuǎn)化意識和用已知的、便于觀察的現(xiàn)象替代未知的、不易觀察的能力，有利于學生正確分析電路問題.替代法是指在保證某種效果（特性和關系）相同的前提下，將實際的、復雜的物理問題和物理過程轉(zhuǎn)化為等效的、簡單的、易于研究的物理問題和物理過程的研究和處理問題的一種研究方法，這樣的替代有利于學生的后續(xù)學習.

在電路問題的教學中，教師可以先引導學生動態(tài)滑動替代，輔以實物器材的實驗，再讓學生自己動手分析，找出替代的本質(zhì)真實含義，內(nèi)化為自身的解題方法并用以指導自己的實際學習.

通過實踐和探索，我們深刻地認識到正確的學習方法是科學之魂，在中學物理教學過程中進行科學方法教育，讓學生了解、掌握和應用正確的思想方法和學習方法，對指導學生進行研究性學習和終身學習都將受益終生.