实施物理科学方法教育的策略谈（续）

张宪魁

摘要：本文从四个方面论述了进一步全面落实物理科学方法教育需要做的几项工作。

关键词：课程标准；科学方法教育内涵；实验教学；科学方法教育因素

中图分类号：G633.7 文献标识码：A 文章编号：1003-6148（2014）2（S）-0001-5

（上接第1期）

如前所述，物理教学中实施科学方法教育的目的之一。就是要弘扬科学的创新思想，培养学生的创新意识。而富有新意的实验则是一个教师的创新精神、创新意识和创新能力的最好体现。下面我们结合实例，谈谈如何在实验的过程中，通过反思设疑、改革创新，点燃学生创新的思维火花，捕捉生成新的资源，推进创新人才的早期培养。

4.5 通过实验培养学生的创新意识

4.5.1 任何一个成功的实验都是综合利用多种科学方法的成果

例如，如图10、图11所示的微小形变实验，玻璃瓶的底面是椭圆形状的。是为了探究物体受力是否发生形变而开发的一个看上去很简单的实验，但是我们却可以提出几个有关科学方法方面的问题：

①如何探究玻璃瓶能否发生形变？显然利用实验方法是最简单可行的。

②这个实验是由三部分组成的：

实验对象——玻璃瓶；实验源——人手；实验效果显示器——细玻璃管中的色水。初中物理实验中有十几处都是利用了这种方法显示实验效果。

③在此实验中，人手是力源还是热源可以作为悖论提出来研究。如果是热源，那么先后从两个方向用手捂而加热的话，细玻璃管中的色水应该是连续上升的。这与实验结果是矛盾的，否定了加热，肯定了手是起到力源的作用。

④问题：为什么如图10那样，沿着底面短半轴方向挤压玻璃瓶时。细玻璃管中的水是上升的：如图11沿着底面长半轴方向挤压玻璃瓶时，细玻璃管中的水是下降的。一个上升，一个下降，是否矛盾？我们只要利用数学知识，即可迎刃而解。原来沿着短半轴方向挤压时，椭圆面积变小了，挤压时水沿着细玻璃管上升；当沿着底面长半轴方向挤压玻璃瓶时，底面向着圆的方向发展，同样周长的曲面，圆面积最大，因此挤压时水沿着细玻璃管下降。

同样如图12所示的真空铃实验也可以提出类似的一些问题：

①如何探究真空中能否传播声音？

②实验的三个基本组成部分：实验对象——封有空气的钟罩及发声闹钟：实验源——抽气机；实验效果显示器——人的耳朵。

③如何分析得出结论

因果关系分析：分析电铃声音变小的原因是抽出了气体。

共变分析法：声音变小是与气体逐渐减少同时发生的。因此，根据因果共变说明气体逐渐减少是声音变小的原因。

理想实验：真空是难以实现的，抽气到一定程度，即可做理想实验进行推理；如果继续抽成真空的话，声音就会消失了，说明真空不能传声。

反向对比：逐渐向钟罩里充气，声音又逐渐变大，说明了声音传播与空气的关系。

④共变法：如果每当某一现象发生一定程度的变化时。另一现象也随之发生一定程度的变化，那么这两个现象之间就有因果关系。

4.5.2 实验对象的拓展

将实验对象从一个（种）拓展成多个（种）。例如，学习了通电导体在磁场中受力（如图13）之后，有的学生问老师。通电的液体在磁场中是否受力，受力之后的液体呈现什么样子？这是许多老师包括笔者，从来没有考虑过的问题。老师如实回答不知道。让学生自己去进行实验观察研究。结果学生到化学实验室，研究通电食盐水在磁场中受力的情况，发现通电食盐水转动起来。

实验过程中。学生改进了电源连接的方式。并在食盐水中撒一些纸屑用来观察食盐水的转动（如图14），同时研究了此过程中的化学反应式。学生不仅学到了知识，还体验了探究的乐趣。

4.5.3 实验方法的创新

例如，显示光线时有的老师应用棉线绳显示光线的路径，十分明显。又如，研究平面镜成像问题时，现在一般的初中教材基本上都是借助于转换的方法，用透明玻璃板代替平面镜（如图15）。人们不禁要问，难道就没有办法直接用平面镜进行研究吗？有的老师这样设计：用平面镜和两个完全相同的墨水瓶A、B，研究“平面镜成像的特点”。实验时，将平面镜竖立在桌面上，把A放置在镜前的边缘处（如图16）。调整观察角度，可在镜中看到它的部分像。再将B放到镜后并来回移动。直至其未被平面镜遮挡部分与A在镜中的不完整像拼接成一个完全吻合的“瓶”，那么墨水瓶B所在的位置即为A在镜中成像的位置。

再如，有的老师用如图17所示的“斜面塔”代替原来的单个斜面，这样就可以“同时观察”三种不同平面上物体移动的距离，不必再作数据的记录，这对定性实验来说是很方便的。

4.5.4 实验仪器的改进

进行实验仪器的改进。最常用的方法是“列举不足”。例如，研究楞次定律时，传统的是向一个线圈中插拔磁铁，观察与线圈相连的电流计的指针是否偏转以及偏转的方向，进而研究总结楞次定律（如图18）。由于电流表的指针在偏转过程中有惯性问题，这样磁针偏转越过中心零点，是电流方向不同引起的还是惯性问题。容易引起歧义。江西的郭训盛老师研制了一件实验仪器：在一个自己绕制的线圈的两端，并联两个正反向连接的发光二极管（如图19）。当用强磁铁靠近线圈时，假设是左面的二极管发光，那么远离线圈时则是右边的那个二极管发光，进而据此分析研究总结楞次定律。解决了上述传统仪器几十年来未解决的不足之处，这是一种仪器的创新。为此他在全国名师大赛中获得了特等奖。

4.5.5 开拓研究思路。形成系列实验

不断地对实验进行反思，提出一些相悖的问题，进而设计实验，形成系列化实验。例如，如图20所示用小烧杯做覆杯实验（不够惊险）——提出用大的烧杯可以做吗？如图21所示用大玻璃筒做覆杯实验（比较惊险）——提出质疑：纸片覆在玻璃杯上，真的是因为大气施压的缘故吗？——设计实验：将实验用的覆杯放到真空罩中（如图22），抽出空气到一定程度时，纸片脱落下来，说明纸片覆在玻璃杯上，真的是因为大气施压的结果。以上实验连续形成了系列实验，很有借鉴意义。