初中物理实验方法的显化研究

陈晓霞 邢红军

摘要：以《义务教育物理课程标准（2011版）》为依据，以初中物理教材中的实验为研究对象，按照科学方法研究的分类原则和对应原则，将物理实验方法分为实验操作过程中的物理方法和实验数据处理过程中的物理方法，显化和归纳了初中物理实验教学中的科学方法教育内容，从而为初中物理实验教学进行科学方法教育提供了理论依据.

关键词：初中物理;实验教学;科学方法;显化

长期以来，由于受科学方法隐性教育观的影响，科学方法在《义务教育物理课程标准（2011版）》和初中物理教材中均未明确显现出来，这种“无法可依”的情况，同样存在于初中物理实验教学中.因此，为了促进初中物理实验教学的健康发展，显化初中物理实验教学中的科学方法就显得尤为重要.

1初中物理实验方法的显化研究

目前有关科学方法的显化研究大多集中在理论方法，这些研究初步显化了获得物理知识[1]和应用物理知识[2]的物理方法，为初中物理科学方法教育提供了依据.但是，有关实验方法的显化研究却较少涉及.有鉴于此，本文就初中物理实验教学中的物理方法教育内容进行显化研究.

依照科学方法研究的分类原则，我们将物理实验过程分为测量过程和数据处理过程，其中测量过程所涉及的主要物理方法有等效法，控制变量法，转换法等，数据处理过程中常用的物理方法有图像法，列表法等.

物理学的知识体系离不开方法，方法是联系知识的纽带，因此，乔际平先生提出了对应原则，即物理知识的得出总是与一定的科学方法相联系.依据对应原则的思想，我们认为，既然物理知识的建构依赖于物理方法，那么，物理实验过程中的每一个操作过程与数据处理过程，也应该有一种或多种物理方法与之对应.由此，分析所选取的初中物理实验，把其中的操作过程和数据处理过程与相应的物理方法对应，将其中隐含的物理方法显化出来.

本文的研究对象取自初中物理教材中学生分组实验以及物理中考大纲中所要求的实验，总计33个，显化结果见表1.

为了更直观地呈现物理方法及其出现频次，将其转化为频次图，如图1和图2所示.

分析统计表可知，初中物理实验教学中出现频次较高的物理方法有控制变量法、列表法、图像法、转化法、直接测量法等.因此，在初中物理实验教学中，应着重显化这些科学方法.

2初中物理实验方法的界说

在物理实验教学中，使学生学习并掌握基本的实验方法，是初中物理实验教学的重要内容.因为实验教学要求学生既要掌握实验原理、操作技能，同时也要掌握实验方法.正是基于这种认识，本文初步明确了初中物理实验方法，统计了物理实验方法出现的频次，这就为初中物理实验教学提供了方法依据.下面对两类实验方法进行界说.

21测量过程中的实验方法

物理实验都离不开定量的测量和分析，明确测量过程中基本的实验方法，才能更好地进行实验.以下对测量过程中出现频次较高的实验方法进行界说.

控制变量法：是指讨论多个物理量的关系时，通过控制其几个物理量不变，只改变其中一个物理量从而转化为多个单一物理量影响某一个物理量的问题的研究方法.

转换法：在实验过程中，有很多物理量由于其属性关系，很难用仪器或仪表直接测量，或者因条件所限无法提高测量的准确度.此时可以根据物理量之间的定量关系把不易测量的待测量转换成容易测量的物理量进行测量.

直接测量法：直接测量法是指无需通过数学模型的计算，通过测量可直接得出结果.如用天平测量物体的质量，天平平衡时的读数就是物体的质量.

留迹法：把瞬间即逝的物理量（位置、轨迹、图像等）记录下来的处理实验数据的方法.

等效法：对一些复杂问题采用等同效果方法，将其变换成理想的、简单的、已知规律的过程来处理，常可使问题的解决得以简化.

伏安法：利用欧姆定律R=U/I来测出电阻值的方法.这种方法测电阻虽然精度不很高，但所用的测量仪器比较简单，而且使用也方便，是最基本的测量电阻的方法.

累积法：把某些难以直接准确测量的微小量累积后测量，从而提高测量精确程度的实验方法.比如测量一张纸的厚度，就需要采用累積法.

22.数据处理过程中的实验方法

数据处理是对原始实验记录的科学加工.通过数据处理，往往可以从一堆表面上似乎毫无联系的数据中找出难以察觉的、内在的规律.下面对处理数据过程中出现频次较高的几种实验方法进行界说.

列表法：运用列出表格来分析思考、寻找思路、求解实验结论的方法叫做列表法.

图像法：图像法处理实验数据是物理实验中最常用的方法之一.选取适当的坐标系，用图像法找到变量间的函数关系.图像法的优点是直观、简便、有取平均值的效果.由图像的斜率、截距、包围的面积等可以研究物理量之间的变化关系.

平均值法：平均值法是为了减小偶然误差常用的数据处理方法.平均值法的基本原理是：在多次测量中，由偶然因素引起的正、副偏差出现的机会相等，故将多次的测量值相加时，所有偏差的代数和为零.

显然，在初中物理实验教学中，应当恰当显化这两类实验方法，引领学生在实验中探究实验方法本质，领悟实验方法内涵，促进学生对实验方法的掌握，从而提高学生的实验能力.

3初中物理实验方法显化的意义

31确立分类原则，使实验方法教育有章可循

物理方法属于程序性知识，学生掌握了程序性知识，才能在具体问题面前知道“怎么办”“如何做”.按照程序性知识的性质和特点，可以把程序性知识分为智慧技能、认知策略和动作技能[3].依据分类原则，将初中物理实验过程分为测量过程和数据处理过程.其中，实验中的测量属于动作技能，数据处理属于智慧技能.按照操作过程将实验方法进行分类，就为在物理实验教学中进行科学方法教育提供了一套可操作的步骤.即先让学生掌握测量过程中的实验方法，再学习数据处理过程中的实验方法，并分别依据动作技能和智慧技能的特点进行针对性地教学，给学生提供学习和使用实验方法的途径，从而使物理实验方法教育有章可循.

32明确教学目标，使科学方法教育有的放矢

在初中物理实验教学中，通常教师对于“知识与技能”维度的教学目标比较清楚，但对于教授哪些科学方法并不清楚.这样，就使实验教学的“过程与方法”维度的教学目标虚化.在教师不能明确给出方法目标的情况下，学生在实验过程中往往就难以形成实验方法的意识，也就不利于实验方法的掌握.因此，显化实验教学中的物理方法教育内容势在必行.初中物理实验教学中物理方法教育内容显化，能够为教师的“教”和学生的“学”指明方向，使教师在科学方法教育中有的放矢，同时将学生置于方法学习的情境，从而激发学生的学习动机，进而促进学生实验能力的提升.

33确定教育内容，使实验方法教育有据可依

目前我国科学方法教育存在的问题之一，是科学方法教育内容缺失.这种情况不仅存在于物理概念与规律教学中，而且也存在于物理实验教学中.究其根源，就在于义务教育《物理课程标准（2011版）》和各个版本的初中物理教材中缺失实验方法.有鉴于此，我们依据义务教育《物理课程标准（2011版）》， 把其中隐藏的物理实验方法明朗化、显性化， 从而给出物理实验方法教育的主要内容，使物理实验教学中的科学方法教育有据可依，并能够真正落到实处.在此基础上，通过创设良好的实验情境，对学生的实验探究进行指导，让学生在实验过程中主动地去观察、思考、操作、讨论 ，使之沿着实验的思路在不知不觉中掌握其中的实验方法.

参考文献：

[1] 李正福，李春密，邢红军.物理教学中的科学方法显性教育[J].教育科学研究，2011（01）：54-57.

[2] 赵维和，邢红军.知识应用过程中的物理科学方法研究[J].物理教师，2010，31（10）：1-2.

[3] 张大均. 教育心理学[M]. 北京：人民教育出版社，2003.