淺談初中物理教學中科學方法的應用

李松存

（河北省滄州教育局石油分局華北油田采一中學 河北滄州 062552）

俗語說：“授人以魚，不如授人以漁?！泵飨逊椒ū扔鳛闃蚝痛?，沒有橋和船就不能過河，“不解決方法問題，任務也只是瞎說一頓”。在《中學物理教學大綱》的要求中有不少內容是需要通過方法教育去體現(xiàn)和落實的。物理學的特殊性不僅表現(xiàn)在研究對象上，而且也表現(xiàn)在研究方法上。這就要求我們物理教師在教學過程中要加強方法教育。

物理方法教育過程的實質就是在物理教學過程中，通過優(yōu)化教學過程向學生傳授科學方法的教育，這對于學生形成基本的物理思維有非常重要的作用。初中階段的物理教育不應只局限于傳道授業(yè)解惑，關鍵還是要培養(yǎng)學生的能力、科學態(tài)度，以及讓學生了解科學方法的教育。

一、優(yōu)化物理教學過程的重要性

我們所說的教學活動，是指教師為完成教育教學工作而進行的一系列活動，主要包括明確教學目標、設計教學過程、篩選教學方法、整合教學措施等等。優(yōu)化物理教學是指教師在現(xiàn)有的科學觀和方法論的指導下，用探究的眼光，根據(jù)社會生產和生活發(fā)展的需要，結合學生的能力水平和課本內容，應用先進的教育理念、教育思維、教育理論來擬訂教學目標、設計教學過程、篩選教學方法、整合教學措施等進行的教學活動。優(yōu)化物理教學過程，就是要實實在在地教學活動過程中，既要重視知識傳授，又要重視方法指導、能力培養(yǎng)和心理調節(jié)，這樣才有利于學生形成科學的思維、方法和精神。學習知識和積累知識雖然重要，但在學習知識的過程中形成的思想觀念、方法及精神、品質和意志，比知識本身更加重要。知識是在不斷更新和發(fā)展的，因此，我們在進行物理教學過程中，要最大限度地適應現(xiàn)代社會和學生全面發(fā)展的需求，使學生樂在其中、富有創(chuàng)新精神。

二、優(yōu)化物理教學過程的內容

1.優(yōu)化教學目標：不一樣的知識應該有不一樣的教學要求，要根據(jù)課程標準、知識結構、學生思維能力和生活實際、社會需求，既要明確基本素質的培養(yǎng)，又要有各種能力培養(yǎng)，使學生學到的不僅是物理知識，而更重要的是學習物理的方法。例如：“密度”一節(jié)，既要讓學生理解密度是物質的一種特性，還要讓學生掌握科學測密度的特殊方法，以及學習探究問題的方法[1]。在物理教學中向學生滲透科學探究的方法，經歷科學發(fā)展的歷程，對培養(yǎng)學生的思維能力大有好處。

2.優(yōu)化教學內容：教學要以課本為依據(jù)，而教材中知識結構和難易程度的編排比較適合教師教學，而忽視學生學習這樣就要求教師要經常沖沖電，學習先進的教育理論，調動各種資源，發(fā)揮自身知識、認知水平的優(yōu)勢，吃透課本、充分使用課本，優(yōu)化教學內容和知識結構，使教學活動更符合認知過程。物理學是一門以實驗為基礎的自然科學，因此課本中安排的實驗很多，實驗為學生學習提供了很好的感知過程，也是學生學習物理知識的主要途徑，而這些實驗無論是演示實驗還是學生分組實驗，大多數(shù)是驗證性的實驗，按照實驗步驟完成即可，沒有給學生太多的想象和發(fā)揮的余地，這樣也利于教師按部就班地完成教學任務。所以這樣的實驗過程不能有效地培養(yǎng)學生的觀察能力、思維能力、創(chuàng)造能力的，因此，必須把一些驗證性實驗變成探究性實驗，使學生發(fā)揮想象力、創(chuàng)造力、交流合作的能力得到培養(yǎng)。例如，在講“電磁感應”一節(jié)時，學生已經知道電流周圍會產生磁場，那么磁場能不能使電路中也產生電流呢？學生們立即會思考這個可逆過程是否成立，并想辦法進行驗證。老師應鼓勵學生利用桌上現(xiàn)有的實驗器材設計實驗進行驗證，有的同學就會有意識地拿磁鐵在電路附近試探并觀察電流表指針是否偏轉，經過反復實驗，同學們終于發(fā)現(xiàn)電流表指針偏轉了，親自動手成功地發(fā)現(xiàn)了電。通過自己實驗、分析、對比，總結出發(fā)電的原理，使學生認識到發(fā)明創(chuàng)造并不是深不可測、高不可攀，只要勤動手動腦，我們也可成為發(fā)明家。

把驗證實驗變成探究性實驗，首先需要教師進行創(chuàng)新設計，包括實驗器材的改進設計、實驗層次的安排、探究問題的逐漸深入的預設以及解決的方法等。教師重新設計實驗的目的，是為了讓學生充分發(fā)揮想象力、創(chuàng)造力、從而激發(fā)學生的主觀能動性。

3.優(yōu)化教學過程：先進的教學理念認為，教學既要讓學生學會知識，又要讓學生會學知識，培養(yǎng)學生開拓創(chuàng)新的能力。因此，要把握好知識和技能、過程與方法、情感態(tài)度與價值觀三者的關系，教師需要事先深思熟慮、精認真準備，制定各種預案，使各個教學環(huán)節(jié)的設計要具有探究性、啟發(fā)性、創(chuàng)造性。例如，在做“測量小燈泡電功率”這節(jié)的實驗時，學生按教材上的步驟完成實驗后，在學生已經掌握實驗的原理和實驗方法的基礎上，教師依據(jù)實驗目的，鼓勵學生探討交流、大膽想象，自主設計實驗思路并進行驗證。剛開始時學生肯定會摸不著頭腦、無所適從，但通過不斷的嘗試和實驗，學生們還是成功設計出了多種實驗方案，極大地增強了他們的自信心。人民教育家陶行知曾說過：“要創(chuàng)造，非你在用腦的時候，同時用手去做；用手的時候，同時用腦去想不可。手和腦在一起干，是創(chuàng)造教育的開始；手腦雙全，是創(chuàng)造教育的目的。”初中物理教學過程中，學生動手動腦的主要活動就是物理實驗，因此教師足夠重視實驗，尤其是學生分組實驗，要盡量開足開好實驗課，不能以講或者采用課件模擬的形式代替，這才是真正培養(yǎng)學生的創(chuàng)造性。此外，教師要允許學生犯錯誤，給學生充分的自由和發(fā)揮空間，讓知識、方法、能力伴隨學生成長[2]。

4.優(yōu)化教學方法：教學方法不是一成不變的，教師要在教學過程中不斷地摸索，還要根據(jù)學生實際情況的變化不斷進行調整，創(chuàng)新教學的構成要素是探究性、啟發(fā)性。這就要求教師在創(chuàng)造性的工作中要有先進的教學理念、教學方法以及多種多樣的教學手段。因此，教師在初中物理實驗教學中要更多地為學生布置動手動腦的創(chuàng)造活動，激發(fā)學生的想象力創(chuàng)造力。如，在教授“歐姆定律”一節(jié)課時，教師可讓讓學生用已有的知識自己推導出串分壓公式，這樣記憶深刻、理解透徹?！庇秩纾涸诔跞龔蛷土暼绾螜z修電路故障這類題時，我常提出這樣一個問題，“檢修電路故障的常用儀器除測電筆之外還有哪些？如何使用？”同學們聽后，往往是興趣盎然，各抒己見，最后總結出：有小燈泡、電流表、電壓表等，以及它們各自不同的檢修方法。這一問題使學生充分意識到很多器材和儀表既有常規(guī)用法外，還有意想不到的用法。因此，要學習先進的教學理念和各種各樣的教學方法，并進行有效的整合，為我所用，才能真正發(fā)揮教師主導作用和學生的主觀能動性，形成自己的教學方法。同時我們還要常常注意教學方法的新變化，熟悉現(xiàn)代信息技術在教學中的應用，了解各種有效的教學方法，明確其利弊，有取有舍及時充實到物理教學實踐過程中去。

5.優(yōu)化教學手段：現(xiàn)代教學手段的多樣化和現(xiàn)代化，使得課堂教學效果完全不同。我認為，現(xiàn)代化的課堂教學要采用多媒體計算機輔助教學，幻燈投影、實物投影等現(xiàn)代化教學手段，增大課堂密度，體驗感知到認知的過程，提高課堂教學質量。

三、初中物理內容中涉及的科學方法

1.我們在復習測量的方法時，可以把長度、質量、溫度、電流強度、電壓這幾個物理量作為一個專題，使學生透過概念看本質，了解測量在物理研究中的重要作用。

2.學生在初中階段要學習很多基本的物理概念，如速度、密度、壓強、功率、比熱容、熱值等概念都用到了比值定義法。具體如下：

速度v=s/t定義為：勻速直線運動中物體在單位時間內通過的路程。

密度p=m/v定義為：某種物質單位體積的質量。

壓強P=F/S定義為：物體在單位面積上受到的壓力。

功率P=W/t定義為：單位時間里完成的功。它是表示物體做功快慢的物理量。

比熱容C=Q/m△t定義為：單位質量的某種物質溫度升高1攝氏度吸收的熱量。

熱值q=Q/m定義為：單位質量的某種燃料完全燃燒放出的熱量。

通過把“比值定義法”作為學習的專題。為什么要這樣安排呢？一是把基本的物理概念與相應數(shù)學表達方式緊密地聯(lián)到一起，培養(yǎng)學生用數(shù)學的語言描述物理問題的能力，并學會用數(shù)學工具解決物理問題。二是這樣做既有利于學生深刻理解物理公式的形成過程和公式自身的物理意義，還能使學生了解物理科學研究的一般方法，體會這方面最初級的訓練，對他們以后從事科學研究工作以及進行發(fā)明創(chuàng)造有重要意義。

3.課本上很多的重要實驗都多次用到控制變量法，這種方法是物理學研究最普遍、表達最簡單的方法。這種方法對學生抽象思維能力的形成與發(fā)展，對學生領會并接受物理思想有著很重要的意義。例如，我們在學習影響蒸發(fā)快慢的因素和影響滑動摩擦力大小的因素等內容時，是從定性的角度讓學生了解這種方法的。我們在探究問題時，往往需要研制其中兩個變量或多個變量有無影響時，才能描述出正確的結論。例如，影響滑動摩擦力大小的因素有壓力和接觸面的粗糙程度，如果想要增大有益摩擦或者減小有害摩擦，可控制壓力大小不變，增大或減小接觸面的粗糙程度；或者，控制接觸面的粗糙程度，增大或減小壓力。而當我們學習到歐姆定律時，就是定量的討論了。這時就需要我們明確提出“控制變量法”的方法了。前面我們已經定性的討論過幾個問題，所以在這基礎上學生就能夠理解的更深刻些。

歐姆定律的具體討論及實驗過程如下：

（1）在一定值電阻R兩端，隨著電壓的改變電流也改變，而且電壓與電流的比值不變。在這里，電阻R本身就是一個不變量。

（2）當我們改變電阻R的大小，但通過調節(jié)滑動變阻器以保證電阻兩端電壓不變（這里電壓是個被控制量），發(fā)現(xiàn)電流也發(fā)生變化，而且與電阻成反比。

于是，我們通過運用控制變量法，得到了電阻、電壓、電流三個物理量的定量關系。

這樣由淺人深的探究式學習過程，不僅能使學生了解研究物理問題的簡便方法，還能達到理解、掌握的基本目的，更能鞏固了所學知識，鍛煉了學生的抽象思維能力。

四、初中物理教學中另一類科學方法——理想化方法

教師還應該告訴學生，物理是一門簡單的科學，它是從紛繁復雜的物理現(xiàn)象中提煉升華出一些理想化的方法。這些知識應該向學生交代清楚，否則學生不容易搞清實際問題及理解化方法在實際問題中的應用[3]。

初中物理教材中有幾類典型問題用到科學化的方法。一是在學習牛頓第一定律時，要求從同一斜面的同一高度滾下，通過實驗及生活常識，學生能夠得到“平面越光滑，小球通過的距離就越大”的結論，然后在老師的啟發(fā)下進一步推理，如果在理想化條件下，如無摩擦，小球運動情況會如何？組織學生討論，學生也能得到“小球會一直不停地勻速運動下去”的結論；二是在學習滑輪及滑輪組時，經常用到一個很重要的條件，摩擦不計、繩重及滑輪重不計。這就是一種理想化的研究方法；三是在分析串并聯(lián)電路時，也經常用到理想化的條件，就是認為電流表內阻很小可是為零，那么它在電路中相當于一根導線；而電壓表的電阻很大，可近似認為無窮大，它在電路中的作用相當于斷路。在這兩點的基礎上，我們在判斷電路的連接形式及其他問題。

為什么把理想化的科學方法也作為一個專題學習呢？因為理想化的研究方法是一種很重要的物理思想，而培養(yǎng)學生的物理思想比讓學生會做十道題、百道題更有用，對他以后繼續(xù)學習物理更有幫助。這實際上也是從應試教育到素質教育的重大轉變，是素質教育對教師出的更高要求。

因此，教師在初中物理教學過程中強調方法的教育，不僅要用知識去武裝學生，而且要使他們在科學方法上得到鍛煉，使他們在掌握物理知識的同時掌握取得知識的方法，這是物理學的本性所決定的，是素質教育的要求，是適應素質教育改革的需要，更是遵循教育要面向生活、面向社會、面向未深遠思考的必然要求。