在知识教学中渗透科学方法

褚军

新课程注重培养学生的思维能力，培养学生的科学素养，重视学生对科学方法的感受、认识和运用。但由于受应试教育的观念和“工具理性”思想的影响，实际的物理教学注意了进度，却少了从容。另一方面，在教学过程中过多地侧重于物理知识的了解，剥离了物理发现过程中的科学思想和创新智慧，淡化了科学价值取向、思维观念的人文启示等科学本质，从而使学生难以全面地体会物理文化的精髓。因此，在物理教学中，应该在知识的教学中注重渗透科学方法。

一、引入新课

活动一：脚踩鸡蛋

（为了制造神秘感，课前教师在纸槽里排好了30个鸡蛋，并用黑布罩了起来，为了让全班五十几个人清晰地看到实验过程，教师在铺有大理石的地面上铺了一张白纸，再把排好的鸡蛋放上去，把实物投影仪的镜头正对鸡蛋。等新课开始，揭开黑布，并鼓励学生上去表演脚踩鸡蛋。）

教师：有很多在日常生活中看似不可能发生的事情，在物理世界中都具有发生的可能性。例如，一只鸡蛋，放在水平地面上，一只脚踩下去，有什么现象发生是可想而知的。更何况是这么多鸡蛋，你敢踩吗？

教师故意叫了全班体重最重的学生上来尝试。

教师：鸡蛋踩不碎是什么原因？学完了“压强”这一小节，这个问题就将迎刃而解。

二、讲授新课

活动二：观察与作图

教师：图a.画出运动员对平衡木的作用力

图b.画出钉子对墙的作用力

图c.画出物体对斜面的作用力

教师：所画力的示意图有何共同特征？

学生：垂直于物体表面。

教师：我们把这种垂直作用于物体表面的力叫压力。

那压力和重力是一回事吗？

学生小组合作交流。

学生总结归纳：两者的定义、受力物体、方向均不相同。

教师：压力和重力的大小相同吗？

教师（播放视频）：随着倾斜角度变小，发现海绵的形变越来越大。

教师（总结）：压力不是重力，物体只有放在水平面时，水平面受到的压力大小等于物体的重力大小。

活动三：探究影响压力作用效果的因素

【提出问题】

教师：体重相仿的小明和小华都陷在沼泽地里，小华站在木板上陷得浅，想一想，导致这一差异的原因可能是什么？

学生：小明和小华的体重差不多，即对地面的压力大小差不多，但小华是踩在木板上的，而小明是直接踩在沼泽地上的，即他们和沼泽地地面的接触面积不一样。

教师：压力和其他力一样，作用在物体上，都会产生一定的效果。压力的作用效果也有两个：使物体发生形变和改变物体的运动状态。小明陷得深，说明小明的压力作用效果比较明显。那么，压力的作用效果可能和哪些因素有关呢？

【体验与猜想】

学生体验：如图d，一只手平压在气球上，另一只手的食指顶住气球，观察气球的形变情况。改变压力的大小，多体验几次。

学生体验：如图e，将铅笔的一端削尖，用两只手的食指分别压住铅笔的两端，两个手指的感觉不同。改变压力的大小，多体验几次。

猜想：压力的作用效果可能与压力的大小和受力面积的大小有关。

教师：既然压力的作用效果和两个因素有关，那么我们采用什么科学方法来研究这个问题？

学生：控制变量法。

教师提供器材如图f所示， 教师展示问题。

问题1：压力的作用效果怎样才能明显显示出来？

问题2：如果要验证猜想“压力的作用效果和受力面积的大小有关”，应选择哪些器材？实验如何设计？结论是什么？

问题3：如果要验证猜想“压力的作用效果和压力的大小有关”，应选择哪些器材？实验如何设计？结论是什么？

【实验验证】学生分组交流合作实验方案

学生代表展示实验方案。

学生A：小桌，沙子，砝码

学生B：水瓶，沙子

学生C：海绵，小桌，砝码……

【交流总结】当受力面积相同时，压力越大，压力的作用效果越明显；当压力相同时，受力面积越小，压力的作用效果越明显。

（1）F1=200N F2=100N S1=2m2 S2=3m2

（2）F1=200N F2=200N S1=2m2 S2=3m2

（3）F1=80N F2=90N S1=2m2 S2=2m2

过渡：有时压力不等、受力面积的大小也不同，如何比较压力的作用效果？

学生：（1）F与S的比值；（2）S与F的比值。

教师：哪种方法更符合我们的习惯？

学生：F与S的比值。

教师：我们把F与S的比值定义为压强。

教师：（1）压强的定义：物体单位面积上受到的压力叫做压强。（2）物理意义：压强是用来表示压力作用效果的物理量。（3）公式：P=■。（4）单位：压强的单位称为帕斯卡，简称帕，符号是“Pa”，1 Pa=1N/m2。

三、课堂巩固

例题1：一个重5N、边长为10cm的正方体木块，平放在面积为1m2的方桌面中央，求木块对桌面的压强大小。

四、教学反思

随着物理新课程改革的逐步推进，如何更好地落实三维目标成为需要思考的话题。“过程与方法”作为物理课程目标中的第二维度的目标，在实际教学中尽管多数物理教师能够认识到其重要性，但因为物理教材中对科学方法主要是采取隐形处理的方式，往往容易被忽视，如何挖掘出物理教材中的科学方法成为值得探讨的问题。在“压强”这一小节内容的教学中，笔者渗透和挖掘了控制变量法、比值定义法、归纳法、对比法、转化法等多种科学方法的思路和案例，现举两例。

1.“控制变量法”的渗透。

所谓“控制变量法”，就是物理学中对于多因素（多变量）的问题，把多因素的问题变成多个单因素的问题，而只改变其中的某个因素，从而研究这个因素对事物的影响，从而再综合解决的方法。

例如，在探究压力的作用效果与哪些因素有关的实验中，就采用了控制变量法，即控制相同的压力，比较受力面积，受力面积越小，压力的作用效果越明显；控制受力面积一定，比较压力的大小，压力越大，压力的作用效果越明显。

2.“转换法”的渗透。

在物理实验中有部分物理量由于其自身属性的关系或因条件所限，难以用仪器、仪表直接测量，可以根据物理量之间的定量关系和各种效应把不易测量的物理量转化成易于测量的物理量进行测量，之后再反求待测物理量的量值，这种方法就叫“转换法”。在“压强”这一节，用到“转换法”的地方主要是将“压力的作用效果”这个隐性物理量转换为海绵的形变程度或者是小桌陷入沙子的深度。

综上所述，如果教师能够在平时的教学中引导学生从具体的物理知识拓展深化到具有普适性的科学方法，将会更有效地促进学生物理思维的发展，引导学生体验科学方法应用的魅力，进而更好地落实与达成“过程与方法”这一重要的教学目标。■

【参考文献】

[1]全汉炎.例谈初中物理新教材中科学方法的挖掘[J].物理教师，2014（5）.

[2]刘先锋.知识教学注重学科方法的渗透——以“法拉第圆盘”教学片段为例[J].物理教师，2014（3）.

（作者单位：南京市江宁区湖熟初级中学）