物理科学方法在物理课堂教学中的应用

杨武彬

新的教育理念指出：“无论什么学科，首先需要学生学习这门学科的基础知识、基本原理和规律，以及研究这门学科的基本方法。”基础知识是客观存在的，从某种意义上讲是不变的，但是科学方法是灵活多变的。在初中短短的三年中，我们不可能指望让学生学完所有的知识。因此，教会学生掌握发现知识的方法显得尤为重要。学生掌握了正确的方法，才能更好地发挥其聪明才智和天赋，取得成功。在正确运用物理科学方法获取物理知识的同时，往往又伴随着新的方法的产生。新的方法又可以进一步成为获取物理知识的新工具。寻求和运用科学方法的过程就像探案一样，恰恰是最富有魅力的过程，对启发学生的智慧具有十分重要的作用。

物理科学方法有很多种，常见的有比较法、理想模型法、归纳法、转换法等。以下主要以比较法为着入点进行展开。比较法是理论思维的一种重要方法，也是科学地认识自然的重要方法。它帮助学生在一些知识的基础上，进一步认识事物的本质和属性，能启发和开拓学生的思维，给学生提供解决问题的线索，因而在物理课堂中有着广泛的应用，从比较法进行比较对象的属性上来说，可以分为两个层次。第一是表面层次的比较。比较对象是物体的表面现象，不需要对物体进行深入本质分析即可直接进行比较了；第二是本质层次的比较。下面就以《长度和时间的测量》这节课为例进行具体阐述，为了引入比较我们需要有一定的标准，笔者采用以下的方法：

师：首先请同学们观察两条直线，请问哪条直线长呢？

生：一样长。（大部分学生能感觉到老师的陷阱，所以故意不往设置的陷阱走）

经过两条线动画演示发现的确是一样长，这时很多学生会露出比较得意的表情……

师：那请同学们再看右图的中间两个圆的大小，请问哪个大呢？

生齐答：一样大。

师：动画再次播放，发现两个圆合拢时并不是一样大小。（学生带着一丝失望）

我们的直觉可靠吗？

在刚才回答错误的基础上，学生明白了，比较不能光靠直觉，这就是比较需要遵循的客观性原则。即在比较时首先要进行客观的分析，不能只是根据自己对比较对象的主观认识进行比较。这也迫使学生需要寻找新的比较方法。请看下例：

师：请同学们在不用刻度尺的前提下，对自己课桌的长、宽、高进行比较，比一比哪个更长？看一看哪位同学的方法更多。

生：用物理书、笔袋、拃、肘、手指……

1.长：2.5本书 宽：大约1.7本书 高：3本书出头点

2.长：3拃 宽：2拃 高：5拃少一点（个子高一

点的男生）

3.长：1肘半 宽：1肘 高：2肘多一点

4.长：4拃 宽：3拃 高：7拃（个子较小的女生）

方法还有很多……

师：从厂里生产出来的同一型号的课桌，长、宽、高应该是差不多的。1.长：2.5本书和3.长：1肘半相比，第一个同学的数字要大，是不是他的课桌特别长呢？

生：不是的，他们不能比较，因为数字后面的单位不同。（根据学生的认知，他们已有一点关于单位的知识）

师：第二位男同学和第四位女生相比，数字后面单位一样，能否说明女生的桌子比男生的桌子要更大呢？

生：不能，因为两个人的“拃”不同，不能比较。

师：所以我们进行比较得找一个公认的标准量，这个公认的标准量我们称之为单位。

在运用比较时学生明白必须要统一标准，否则比较将难以进行，上面的例子正说明学生在运用比较时，不需要对物体进行深入分析，直接比较就可以了。这就是比较的第一层次，与学生的认知规律比较符合。为了让学生能够比较得出正确结论，教师可以开展第二层次的比较，使学生养成科学探索的良好习惯。

课前教师为学生准备的工具：选择一把大的木头三角板（没有“0”刻度线，分度值为0.5cm量程1～55cm），学生用塑料小三角尺（有“0”刻度线，分度值为0.1cm量程0～10cm），直尺（有“0”刻度线，分度值为0.1cm量程0～15cm）

师：请同学们选择桌上的工具测量我们物理补充习题的宽，请说出你选择这个测量工具的理由。

生1：选择的是刻度尺，因为小三角板的最大测量值都没有补充习题的宽大，大三角板虽然够测量，但是分度值太大，测量不够精确。

师：有没有同学选择其他测量工具的？

生2：选择大木三角板，因为它可以测补充习题的宽，测起来方便。（木三角板好拿）

师：听了第一位同学的方案后，你觉得谁的更完善一些呢？

生2：第一位同学的好，因为我没有考虑到测量的精确度。

师：请这两位同学把所测量的宽写到黑板上，

生1： 14.7cm 生2： 15.8cm（没有讲估读之前的读数）

师：请同学们分析一下，我们的补充习题型号都一样，为什么会有这么大的差距呢？你能否帮其中的一位同学找出问题呢？（议论片刻）

生3：第二位同学错了，因为在测量时，我们的大木三角板没有“0”刻度线，是从“1”开始的，所以应该减去前面的“1”。

师：那你能否总结一下测量时的注意点呢？

生3：测量的时候，被测物体一端要对准“0”刻度，若没有“0”刻度，可以对准其他的刻度，但是最后的读数得减去前面的数字。

师：非常不错，那请每位同学尝试着用木三角板来测补充习题的宽，测量之后，请说出你在使用薄直尺和稍厚的木三角板测量时，有什么不方便？（部分学生发现不了问题，还有一部分学生发现了读数有点困难的问题）

师：老师这有一把厚近10cm的木尺，请没有发现问题的同学上来，用这把尺测量补充习题的宽。请再次说出你此时测量的感受。

生4：不怎么好测量，太厚了，读数时视线很容易看偏，会导致读错。

师：若只有这把尺，你有什么办法可以避免刚才问题的出现呢？请演示给大家看。

生4：把补充习题紧靠刻度线。（演示）

在如何使用刻度尺的活动中，教师充分利用谈话法、比较法、讨论法、放大法、演示法等物理科学方法。谈话法是教师在传授知识时常用的教学方法，尤其是谈话法中的问答式，类似于“记者招待会”的谈话方式，教师提问，学生回答。教师经过周密的准备，慎重地提出一些与学生知识基础和接受能力相适应的问题。提出问题的同时，可以活跃课堂的气氛使学生敞开思路，培养学生的想象力，在提问时教师的作用是引导、启发，而不是强迫、代替。有时学生的回答并非完全错误，因为从学生的角度只觉得大的木三角板拿起来方便，刻度线间隔大，容易看清楚。这时我们就更需要给学生以正确的引导和启发，让学生既受鼓励又能接受正确的观点，以达到更好的教学效果。

在上述例子中，学生通过比较各测量工具的特征，自己总结概括比较这几个测量工具之间有什么共同点和不同点。这种概括比较与前面的比较更深了一个层次，也就是提升为本质层次的比较。在比较过程中，学生根据教师的问题，能够抓住重点和关键，弄清各测量工具的特征。在探讨哪位同学的读数有问题时，学生积极参与到课堂的讨论中来，发挥了学生的主体作用和教师的主导作用。教师选择了合适的时机，将教师制作的教具（特别厚的尺子）给还有疑问的同学再一次通过实验，发现问题的所在，这种放大的思想可以把学生的疑惑全部解除，便于学生真正地理解在使用刻度尺的时候，被测物体必须与刻度线紧靠的概念。这一环节给学生创造亲身体验的机会，从操作中发现问题，便于学生对知识的掌握。在整个活动过程中，教师诱发学生的学习主动性，尤其是让学生参与演示，在演示前，教师首先要提供适当的材料，因为材料过大或过小都不能保证演示的效果，演示时还要提醒演示的学生要让全班所有同学都能观察到演示的对象，并尽可能运用多种感官来认知事物的特征。通过演示，学生不仅可以加深对知识的理解，还激发了学习动机和学习兴趣，学生参与课堂演示活动可以进一步集中其他学生的注意力，这也体现了把课堂还给学生的理念。

正确的科学方法教育可以提高学生的科学素养，对学生的创造力、科学鉴赏力的培养有一定的指导价值。教学中，教师多注重科学方法的学习和训练，还可以使学生的心理素质得到更好的发展。学生在学习阶段能够较早地接受科学方法指导，这为其将来成为有创造力的人才打下了坚实的基础。

本文为江苏省十二五规划课题“初中物理‘行为课堂的构建”（编号：B/b/2013/02/328）的研究成果。