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      初中物理實驗方法

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      初中物理實驗方法

      初中物理實驗方法范文第1篇

      一、控制變量法

      影響物理研究對象的因素往往是多方面、相互交錯、共同起作用的,所以要想把握研究對象的特性,掌握事物變化的原因和規律,必須人為的制造一些條件,便于問題的研究.控制變量法就是控制其他因素不變,只讓其中一個因素變化,來研究此因素的影響,是物理實驗教學中常用的探究問題的方法.學生在初中物理教材就接觸過,例如,導體的電阻大小與哪些因素有關?導體中的電流與導體兩端電壓和導體的電阻的關系,電熱的大小與哪些因素有關等,都用到了控制變量法.物理中的許多實驗,往往存在著多種變化的因素,為了研究它們之間的關系可以先控制一些量不變,依次研究某一個因素的影響.

      物理學是一門以實驗為主的學科,控制變量法是一種常用的、有效的探索物理規律的科學方法,通過控制變量法,我們可以研究出某個物理量與多個因素之間的定性、定量關系,從而得出普遍的規律.

      二、圖像法

      物理學習離不開物理實驗,在物理實驗中應用圖象法進行數據處理,不僅具有簡明、直觀的特點,而且還可以分析誤差的成因,減小誤差.

      在探究速度隨時間的變化規律中,運用圖像法處理實驗數據、分析實驗特點,通過做圖,分析圖像,尋找規律.

      在研究電流與電壓、電阻關系的實驗,畫完圖像就很直觀反應出正比反比的關系;重力與質量的關系也用到圖像;還有水沸騰的圖像,很直觀地反映出水沸騰時溫度不變;晶體、非晶體熔化和凝固圖像都增添了直觀效果.

      三、轉換法

      轉換法就是在保證效果相同的前提下,將陌生、復雜的問題轉換成熟悉、簡單的問題;將不可見、不易見的現象轉換成可見、易見的現象;將難以測量或難以測準的物理量轉換為能夠測量或能夠測準的物理量的方法.轉換法可以通過轉換研究對象、空間角度、思維角度、物理過程、物理狀態、時間角度等間接地解決問題.這對于學生的想象設計能力和創造性思維品質的培養是大有益處的.

      如,測量摩擦力的大小,就是用彈簧測力計測出木塊做勻速直線運動時的拉力,因為是勻速直線運動,根據二力平衡的知識,拉力的大小等于摩擦力的大小;研究聲音的產生從紙片的跳動顯示桌面或鼓面的振動;研究響度與振幅的關系的實驗也用到了轉換法從乒乓球被彈起的高度反映音叉振動的幅度等.

      四、等效替代法

      “等效替代法”是指在效果相同的前提下,把抽象、復雜的物理過程或現象變換成理想、簡單的過程或現象來研究處理的方法. 當測量器材無法直接測量某個物理量時,就要設法用可以直接測量的物理量來取代不能直接測量的物理量,但要注意的是直接測量的與不能直接測量的物理量之間要有內在的聯系.如做平面鏡成像的實驗,用兩根等大的蠟燭,把沒有點燃的蠟燭放在玻璃板后面,與前面點燃的蠟燭的像重合,用這個沒點燃的蠟燭代替虛像,就可以把看不見的虛像位置確定下來,把抽象的問題直觀化.其實這種方法自古有之——“曹沖稱象”中曹沖就是運用了等效替代的方法,巧妙地測出了大象的質量.測量不規則容器的容積時,只需要把該容器裝滿水,測量水的體積即為該容器的容積等.

      等效替代是物理實驗成功重要的方法,物理學中的相關定律、定理、原理都是以替代思維為出發點的.

      五、理想化法

      影響物理現象的因素往往很多;實驗中應采用忽略次要因素或假設理想條件的方法,以突出現象的本質因素,便于深入研究,從而取得合理的近似結果.

      初中物理實驗方法范文第2篇

      一、觀察――分析――總結法。觀察物理現象的實驗目的是使學生了解現象產生的條件,觀察現象發生的過程,從而加深對現象的理解。

      1.學生的觀察。在教師的指導下,學生通過對物理現象的觀察,深入了解物理現象發生、發展、變化的全過程。

      2.師生的分析。在學生對物理現象進行全面、系統、具體觀察的基礎上,在教師的引導下,對物理現象產生的原因和條件進行理論分析,找出物理現象產生的條件,解釋現象產生的原因。

      3.師生的總結。在學生對物理現象進行觀察和分析的基礎上,教師和學生一起,對觀察實驗的方法與技巧、物理現象的本質以及如何利用這個物理現象解釋有關物理問題進行歸納和總結,有利于提高學生觀察實驗的能力。

      二、示范――練習――總結法。練習使用物理儀器的實驗目的是要求學生掌握物理儀器的使用方法或讀數方法。

      1.教師的示范。在學生練習使用某種物理儀器之前,教師要對這種儀器的操作方法、讀數及使用時應注意的問題等講清、講明、講透并做好示范。如在練習使用天平測物體質量時,可采用實物投影儀,教師將天平的使用方法及讀數方法投影到大屏幕上,使全班學生都了解天平的使用方法及讀數方法。

      2.學生的練習。在教師的指導下,學生自己練習物理儀器的使用方法或讀數方法。只有通過學生自己的實際練習,才能更好地掌握物理儀器的使用方法或讀數方法。

      3.師生的總結。在學生實驗練習了某種物理儀器以后,教師要引導學生及時總結使用方法及讀數方法,找出其難點問題,師生共同分析,得出解決方法。

      三、引導――實驗――分析法。測物理量的實驗目的是通過物理實驗測出某些物理量的數值,有利于學生加深對這些物理量的理解。

      1.教師的引導。在學生做實驗之前,教師要引導學生分析被測物理量與哪些因素有關,采用什么方法測量最方便、準確,如何去測量等等。

      2.學生的實驗。在確定實驗方法之后,要指導學生按照實驗步驟進行具體實驗操作,按要求測出有關數據。此時,教師要加強個別指導,對學生中有創造性的好方法及時予以肯定和表揚,對學生中錯誤的操作方法予以及時糾正。只有讓學生進行實驗訓練,才能提高實驗能力。

      初中物理實驗方法范文第3篇

      關鍵詞:實驗教學;科學方法;滲透;策略

      2011年,教育部在對初中物理課程標準進行修訂時,提出了通過物理課程的實施注重提升學生的科學素養以及應對未來社會挑戰能力的指導思想。物理學實驗是人類認識世界的一種重要活動,是進行科學研究的基礎,而實驗教學是塑造學生科學素養的重要過程。隨著課程改革的不斷深入,科學方法的教育越來越受到人們的重視,如何在實驗中通過科學方法的滲透讓學生建立起清晰的科學探究模型、豐富的解決問題方法、具備一定的科學素養是廣大物理教師應該注重研究的方向和課題。

      一、實驗教學中滲透科學方法存在的普遍性問題

      1.思想重視不足

      在現行的初中升學選拔的機制下,物理教學的評價仍然以紙筆測驗來反應,這一方式是以“知識與技能”這一維度目標的考查占大部分。這樣一來物理教師為了保證教學成績,不得不圍繞歷年紙筆測驗的經驗來指導課堂教學,而對繁瑣又耗時的分組實驗多采用演示、視頻實驗、課件實驗來搪塞,有的甚至以講授來代替實驗,在思想上不重視實驗教學,更談不上在實驗教學中對學生科學方法的傳授和培養。

      2.科學思路不明

      物理學史的發展,除了積累了豐富的物理理論知識外,還在科學探索中形成了有效的科學方法,這些方法為世界科技的進步和未來科技的發展奠定了寶貴的實踐基礎。而目前卻有相當部分物理教師在實驗教學中未能掌握正確的科學方法,實驗時出現實驗目的不明確、實驗方案不合理、科學方法不明顯等問題。

      3.方法滲透不準

      物理實驗中可以滲透使用的科學方法很多,比如,控制變量法、物理模型法、等效替代法、理想實驗法、歸納分析、對比法、轉換法、放大法、平衡法、積累法等。在實驗教學中,有些實驗的方法比較明確單一,有些實驗中卻包含著多種方法的綜合運用,有些注重在設計方案環節突出科學方法,有些是在操作過程或是數據分析中運用了科學方法,而教師在實踐中往往會過多地突出某一方法的運用,或者一些方法在實驗的不同階段中相互混淆把握

      不準。

      二、實驗教學中滲透科學方法應遵循的原則

      “實驗不僅是學習和研究物理學的重要方法,還是運用物理學解決其他問題的重要手段。”科學方法不是教出來的,而要遵循一定的原則讓學生在實驗活動中體驗、感悟和內化。

      1.漸進性原則

      學生剛開始接觸物理實驗時應以建立興趣為主,在實驗的設計中以滲透單一的科學方法為宜,把重點放在儀器的使用和物理現象的觀察上,嘗試讓學生進行簡單的歸納與分析。隨著實驗活動的不斷深入,學生思維水平的提高,學生積累了一定的實踐經驗,這時應逐步提高對實驗的過程性管理和要求,讓學生從實驗中學會運用科學方法的思維,使學生對科學方法的認識從感性漸進到理性、從經驗漸進到理論的層級上來。

      2.整體性原則

      物理實驗絕不是單個科學方法的體現,多數初中物理實驗綜合應用了各種科學方法,“不同的科學方法共同作用、相互支撐,這就要求教師權衡一個知識點突出了哪種方法,有選擇地突出一些科學方法的同時兼顧其他。”因此不管是教師的演示實驗還是學生的分組實驗,我們都應該從這整體上考慮,把握教材所關注的重點方法進行滲透。

      3.教與學統一的原則

      科學方法絕不是“教”出來的,皮亞杰的建構主義理論強調的是學生對知識的主動探索、主動發現和主動建構,而不是把知識從教師頭腦中傳送到學生的筆記本上,學生科學素養的提高主要在于他在實驗中獲得知識和能力的方式。“教”是一種直接而比較系統的方式,但它容易導致學生機械地記憶而不能正確理解和運用;學生主動實驗的過程就是“學”方法的過程,在實驗探究中主動發現問題、主動學習科學方法、主動思考解決問題的辦法更容易把所體驗和學習到的科學方法轉化為終身的素養,所以,應該把“教”實驗與“學”實驗統一起來,取長補短。

      三、實驗教學中滲透科學方法的教學策略

      1.利用問題設計滲透科學方法

      初中生的思維正處在一個從直觀感性思維漸進到抽象理性思維的初級階段,這就要求物理教師要善于利用引導式的講授方法來開啟學生的智慧,切忌使用填鴨式的灌輸,特別是科學方法的傳授。筆者所在地區的教研部門這幾年以科學探究中的問題設計開展了豐富的研究,達成了利用問題設計來滲透科學方法是行之有效的策略之一。學生在問題引領下很容易發現實驗中所需要解決的問題以及如何解決這些問題,而在解決問題過程中自然形成了要用科學方法的意識,此時教師再將應用到的科學方法進行歸納,讓學生在解決問題的過程中將這些方法內化為科學方法。

      例如,在進行《牛頓第一定律》實驗時進行了這樣的問題設計:

      演示:用手推動小車在桌面上運動一段距離后停下來。

      師問:“小車為什么會停下來?”

      生答:“受到桌面對它的摩擦阻力。”

      師問:“如何讓小車在桌面上運動得更遠呢?”

      生答:“用更大的力推小車”“用更輕的小車”“減小桌面的摩擦力”等。

      老師引導學生分析得出影響小車運動距離的因素有:小車的初速度、小車的質量和小車受到的摩擦力等。

      師追問:“我們要怎樣證明小車運動距離與受摩擦阻力的關系呢?”

      生討論后回答:“改變桌面的粗糙程度”“要用同一輛小車”、“要用相同的力推小車”…

      通過這三個問題,引導學生意識到:小車運動距離受多個因素的影響,而為了探究運動距離與受摩擦阻力的關系必須控制其他的因素保持不變,進而就要解決如何控制小車質量和初始運動速度等這些變量的問題,在解決這些問題過程中教師引出控制變量的概念,滲透控制變量這一科學方法。

      2.利用演示實驗滲透科學方法

      演示實驗除了具有引出物理現象、證明物理規律或作為課題導入部分的功能外,筆者認為,有些實驗有必要由老師先進行演示,并在演示過程中直接引出科學方法,讓學生在老師的示范下理解這些科學方法的運用。比如,在探究影響電流做功的因素這個實驗中,學生已經熟練掌握了控制變量的方法,但這個實驗的難點之一卻是如何應用轉換法讓學生直觀地比較電流做功的多少,為此教師可進行不同電熱絲給等質量的兩杯煤油加熱的演示實驗,讓學生觀察兩支溫度計的示數來比較電流做功的多少,而在演示過程中通過對溫度計作用的分析引出轉換法,讓學生明白有些實驗的現象不容易觀察,需要借助一定的材料或現象把它轉換成明顯能觀察到的現象也是物理研究常用的科學方法。

      3.利用數據分析滲透科學方法

      實驗后要對數據進行處理得出結論,而對實驗數據的處理也要滲透適合的科學方法,比如,算術平均法、比值歸納法、圖像分析法等。對實驗要分析的數據可以是預期的數據也可以是實驗得到的數據,我們可以利用記錄數據的表格設計巧妙地滲透科學

      方法。

      例如,為了探究滑動摩擦力與壓力大小關系,我們可以事先設計這樣一張空表(如下),表中空白部分的“接觸面”和“壓力”兩列是這個實驗中預期的數據,在實驗前可以填寫。當我們把這樣的空表展示給學生并要求學生討論思考后填寫前兩列可能的數據或內容時,學生會推測:“老師究竟要我在這兩列中填寫什么呢?”在這樣的好奇心的驅動下學生自然會思考實驗的過程,而表格中的“接觸面”一列就已經體現了控制變量的科學思想。

      綜上所述,雖然初中物理教材中針對科學方法的表達相對比較隱蔽,但卻又貫穿著整個初中物理的學習過程;雖然教材中沒有明確的科學方法的定義,但教師在教學過程中還是有責任將科學方法的教育滲透到每個實驗中,讓學生通過實驗不僅掌握了物理知識、探索了物理規律,更重要的是培養了他們科學思維的習慣和方法,為下一階段的學習奠定終身受用的基礎。

      參考文獻:

      初中物理實驗方法范文第4篇

      關鍵詞:初中 物理 實驗 教學

      如何來加大實驗教學力度,改進實驗教學、提高教學效果以推進物理素質教育,我認為可以從以下幾點入手:

      一、切實重視演示實驗,提高課堂教學質量

      物理演示實驗具有形象真實、生動有趣的特點,能為學生在形成物理概念、得出物理規律前營造出活生生的物理情景,使學生感受倍深。心理學研究表明:人的動作記憶效率比語言文字記憶效率要高好幾倍。“百聞不如一見,百看不如一做”說的就是這個道理。經驗告訴我們:一個成績優秀的物理尖子對物理現象和物理過程具有很強的“悟性”,這種“悟性”源于對日常生活豐富的感性認識。對物理學習有障礙的人,其最大的障礙不在于智力因素,而在于缺少對日常生活的用心觀察,頭腦中缺乏感性經驗,而這些感性經驗恰恰是物理思維的基礎。因此,作為一名物理教師,首要任務就是:盡一切可能,在課堂上為學生展現出豐富多采的物理現象和活生生的物理情景。教師不僅要用好課程標準上規定的演示實驗,甚至教材上的一段話、一幅插圖、一道習題也可以將它搬上“講臺”,進行演示。演示的形式不能僅僅是“教師演,學生看”,還可以是“教師導,學生演” ? 即邊學邊實驗。

      例如:利用雞蛋做實驗。雞蛋很容易找到,若引導學生利用雞蛋做實驗,既可說明物理道理,又可提高學生的學習興趣。

      1.做壓強的實驗

      雞蛋握在手中,使勁握也難以破碎,但手拿雞蛋在碗邊輕輕一敲即破。說明:雞蛋緊握在手中時,受力面積大,壓強小;而在碗邊輕敲時,受力面積小,壓強大。可見,壓力的作用效果不僅跟壓力大小有關,還跟受力面積有關。

      2.做大氣壓實驗

      將浸濕酒精的棉花放在廣口瓶內,點燃棉花,并讓它燃燒一會兒,然后將一只剝殼的熟雞蛋(稍大于瓶口)置于瓶口上,熟雞蛋在瓶內、外壓強差作用下,被壓入了瓶里。

      3.做物體的浮沉實驗

      將一只雞蛋放入濃鹽水中,然后緩緩倒入清水稀釋、攪拌,隨著鹽水的不斷稀釋,雞蛋排開液體的體積隨著增大,由漂浮狀態慢慢變成懸浮狀態,最終沉入杯底。這說明:浸在液體中物體的上浮和下沉,決定于它所受浮力和重力的合力。

      世界上許多發達國家重視演示實驗的經驗值得我們借鑒。德國物理教育界流傳著這樣一種說法:“沒有演示實驗的課,不算是一堂成功的課”德國的物理教師除了極少數純理論課沒有演示實驗外,一般每堂課要做2~3個實驗。美國物理教師普遍都很重視演示實驗。在他們上的每一節課中至少要做一個演示實驗。而且這些實驗都是他們自己設計,所用器材都是他們自己動手制作的。日本的物理教學也非常活躍,學生課堂上動手活動量較大,有半數以上的課是在實驗室渡過的。大量的信息資料顯示:國際物理教育界正在流行這樣一種趨勢,即衡量一堂物理課的好壞,很大程度上取決于這堂課中演示實驗的數量和質量。

      二、認真上好學生分組實驗課,培養學生的創造思維和實驗操作技能

      分組實驗多以測量性、驗證性和實用性實驗為主。要提高學生分組實驗的教學效果,就必須使學生真正進入角色,手、眼、腦并用地進行有目的的探索活動。根據教育心理學的觀點,課堂教學的目的不在于教師完成某種過程,而在于通過某種活動促使學生在行為上發生某些重要的變化,如在學生身上引起的認識上、理解上、技能上、態度上的變化。如果學生通過主動參與教學,在教師的積極指導下獲得物理知識,則會印象更加深刻,并增強他們的學習動機。

      根據這一思想,我進行了一些探索,將初中物理第一冊中電學的一節課《電路的連接方法》由原來的驗證性實驗改為學生的探索性實驗,教學中采用啟發式教學和有控開放。

      引入時通過演示窗簾被自動拉開、合攏的現象,讓學生觀察并思考:“為什么閉合一個電鍵,只有一個窗戶的窗簾被拉動,而其它窗戶的窗簾不受影響?”

      通過學習,學生們基本能較好的達到教學所預期的目標,但是,要取得這樣的效果,就要求教師在每次實驗前必須做好大量的準備工作(包括知識和實驗方面的準備)。對于實驗中學生初次接觸的儀器、實驗操作中的難點和關鍵之處,實驗開始前教師必須給予適當的指點。在學生實驗的過程中,必須注意培養學生養成良好的實驗習慣,如正確使用儀器,謹慎操作;尊重客觀事實,不拼湊數據;實驗完畢后自覺整理并愛護儀器等等。實驗后,還必須及時反饋,發現問題及時補救。

      三、充分發揮教材中“小實驗”的作用,訓練學生動手制作的能力

      當前在物理教學過程中,有不少教師認為教材中的“小實驗”是課外知識,與考試無關,因此常被視為可有可無,或被棄之不理。然而這些小實驗卻往往具有取材容易、貼近生活、直觀明了、便于操作的特點,不僅能加深學生對所學知識的理解,而且能極大地提高學生學習物理的興趣,鍛煉學生的動手制作能力和獨立操作能力,發展智力。

      四、不定期地開放實驗室,給學生創造更多的動手機會

      初中物理實驗方法范文第5篇

      《標準》中明確指出:“設計實驗與制定計劃”環節,要嘗試考慮影響問題的主要因素,有控制變量的意識。由此可見,在該環節中首先有必要滲透的就是控制變量法。物理學中對于多因素(多變量)的問題,常常采用控制因素(變量)的方法,把多因素的問題變成多個單因素的問題,而只改變其中的某一個因素,從而研究這個因素對事物的影響,分別加以研究,最后再綜合解決,這種方法叫控制變量法。

      現實情境中的物理問題往往多種因素共同作用,如果能使用控制變量法簡化為研究對象與單一因素分別研究,就能簡化問題,降低難度。下面以“液體內部壓強與哪些因素有關”為例來談控制變量法在“設計實驗與制定計劃”環節中的具體應用。猜想1:液體內部的壓強,可能與液體的深度有關;猜想2:液體內部的壓強,可能與液體的密度有關;猜想3:液體內部的壓強,可能與方向有關.由于已經猜想液體內部壓強與三個因素有關,故而在實驗設計時就必須使用控制變量法。第一個階段由教師直接告知部分實驗設計方案,進行隱性教育:在研究與液體深度的關系時,應該保證液體密度、方向相同,比如都在水(同種液體)中且朝同一方向,并多次改變所處深度進行實驗,再觀察實驗現象。第二個階段由教師和同學共同探討、交流,進行顯性教育。得出在研究液體內部壓強與液體密度關系時,則應該使得每次所處深度及方向相同,并多次選擇密度不同的液體進行實驗,再觀察實驗現象。第三個階段:把研究液體內部的壓強與方向的關系完全交給學生,讓學生主動進入方法應用階段。第四個階段:研究方法的內化。引導學生總結出多因素的問題需要用到控制變量法,要研究的因素必須多次改變,暫時不研究的因素要保持不變,然后觀察研究對象。

      控制變量的研究方法滲透進去了,但“液體內部壓強與哪些因素有關”的實驗設計并沒有完成。在研究與液體深度的關系時,可以直接觀察同種液體、同一方向的不同深度時,并不能直接觀察到壓強這個量,就更無法判斷壓強的大小是否有發生變化。所以,還需要重點滲透轉換法。轉換法主要是指在保證效果相同的前提下,將不可見、不易見的現象轉換成可見、易見的現象;將陌生、復雜的問題轉換成熟悉、簡單的問題;將難以測量或測準的物理量轉換為能夠測量或測準的物理量的方法。仍然以“液體內部壓強與哪些因素有關”為例來談轉換法如何在“設計實驗與制定計劃”環節中進行滲透。第一個階段可由教師直接告知“研究發聲體是否在振動”時的實驗設計方案,進行隱性教育:將紙屑置于鼓面,觀察紙屑是否發生跳動。第二個階段由教師和同學共同探討、交流,進行顯性教育。探究固體壓強的大小與什么因素有關,固體壓強大小是否可以直接觀測,不能直接觀測時是如何解決這個問題的。第三個階段:把液體壓強大小如何觀測這個問題直接交給學生。讓學生自行得出液體壓強無法直接觀察,而液體壓強的作用效果卻是可以直接觀察的。引導學生得出液體壓強有使得物體發生形變的作用效果,進而引導學生選擇體積易于形變的物體放入液體中,如空心氣球。并進一步得出氣球浸沒后,若液體壓強變大,則氣球體積會變小,容器內的液面高度也會隨之降低。即液面降低則液體壓強增大,液面升高則液體壓強減小,液面不變則液體壓強不變。當實驗的設計完成后可以提供相應的器材讓學生自行完成實驗。也可以給出液體壓強計讓學生通過遷移的方法來說出液體壓強計的原理和使用方法,讓學生學會使用液體壓強計,并用該儀器設計一個較好的實驗方案。第四個階段:研究方法的內化。引導學生得出,在實驗中遇到不可見、不易見的物理現象時可以轉換成可見、易見的現象;遇到陌生、復雜的問題時可以轉換成熟悉、簡單的問題;遇到難以測量或測準的物理量時可以轉換成能夠測量或測準的物理量。控制變量法和轉換法在探究實驗的“設計實驗與制定計劃”要素中有很高的復現率,如果按所述四個階段反復應用、滲透會有利于形成穩定的心理特征,從而提高學生使用這兩種方法的能力。

      2“進行實驗與收集證據”要素中有必要進行研究方法的滲透

      進行實驗與收集證據要素在整個科學探究中非常重要。設計的實驗與制定的計劃必須通過這一要素來實施。關于“進行實驗與收集證據”要素,標準中指出:“能通過觀察、實驗和公共信息資源收集證據”、“會閱讀簡單儀器的說明書,能按要求進行操作”。可見這個科學探究要素中能檢驗學生對理論知識和基本技能的掌握與運用,能培養學生的觀察能力和信息收集能力。部分教師錯誤地認為該要素只需要按設計好的方案按部就班即可,不再需要研究方法的滲透。而筆者認為,該要素中不僅需要滲透相關研究方法,而且要求學生對研究方法的理解很深刻。下面筆者通過兩個實例來說明。

      在“探究液體蒸發快慢與液體表面空氣流動速度”時,使得液體表面積、液體溫度及液體質量相同,并用電吹風對著左邊玻璃板吹風,然后記錄兩邊液體各自蒸發完的時間。可以發現在“設計實驗與制定計劃”要素中學生很好地應用了控制變量法和轉換法。但是在進行實驗時,學生對著左邊玻璃板吹風,就會出現如圖1所示的現象。在這個過程中,可以觀察到左邊玻璃板上的水滴表面積明顯增大。

      在“探究弦樂器的音調與松緊的關系”時,選用了三根長度、粗細相同的尼龍線,并使得尼龍線的松緊分別不同。在進行實驗時,學生一旦改變尼龍線的松緊,尼龍線的粗細就會隨之發生變化。于是該組實驗將有弦的粗細、弦的松緊兩個因素不同。所以該實驗有必要更換成不易被拉伸的鋼絲來完成實驗。該實驗同樣要求在進行實驗時學生要有控制變量的意識。由以上兩個例子可以知道,在進行實驗與收集證據環節不僅僅是對知識與技能有要求,同時對研究方法也有高要求。這就說明在“進行實驗與收集證據”要素中有必要進行研究方法的滲透。

      3“分析與論證”要素中如何進行研究方法的滲透

      關于“分析與論證”要素,在《標準》中明確提出:“經歷從物理現象和實驗中歸納科學規律的過程”、“能對收集的信息進行簡單歸類及比較”、“能進行簡單的因果推理”。可見在“分析與論證”要素中最重要的就是:會使用歸納推理這種研究方法。對初中生進行歸納推理能力的培養,還可以使得學生理解其他研究方法運用的一般規律。因此,歸納推理方法也可看作是許多研究方法的應用基礎。中學階段很多物理概念也是通過物理現象和實驗歸納推理得到的,所以說歸納推理能力運用不僅存在于科學探究過程中,它還貫穿于整個初中物理學習過程。

      歸納推理(inductiveinference),從個別性或特殊性知識的前提推出一般性知識結論的推理。物理歸納推理:由個別性的物理判斷推斷出一般性的物理判斷。歸納推理又分為完全歸納推理和不完全歸納推理。完全歸納推理的特點是:在前提中考察了一類事物的全部對象,結論沒有超出前提所斷定的知識范圍。因此,其前提和結論之間的聯系是必然的,運用完全歸納推理獲得正確的結論,必須滿足兩條要求:(1)在前提中考察了一類事物的全部對象;(2)前提中對該類事物每一對象所作的斷定都是真的。例如:通過實驗得到固體中可以傳播聲音,液體中可以傳播聲音,氣體中可以傳播聲音,實驗結論:聲音可以在介質中傳播。在得完實驗結論后,應該引導讓學生體會完全歸納推理的邏輯形式:S1是PS2是P……Sn是PS1,S2,…,Sn是S類的全部對象所以,所有S都是P。

      完全歸納推理通常適用于數量不多的事物,當所要考察的事物數量極多,甚至是無限的時候,完全歸納推理就不適用了,而需要運用另一種歸納推理形式,即不完全歸納推理。這里以“探究液體內部壓強與哪些因素有關”為例,就如何通過四個階段來滲透“不完全歸納”進行示例。在收集到相關數據后,就可以進入“分析與論證”要素。第一個階段由教師直接告知,進行隱性教育:選取①、②、③三組數據,可以看到液體種類和深度是保持不變的(運用了控制變量法),橡皮膜的方向有三種:朝上、朝下、某一個側面,但是研究對象液體壓強(表中觀察的是壓強計左右液面高度差,運用了轉換法)并沒有發生改變。得出實驗結論:液體內部壓強與方向無關。第二個階段由教師和學生共同探討、交流,進行顯性教育。選取⑤、⑥、⑦三組數據,可以看到深度保持不變,在密度最大的鹽水中液體壓強最大,在密度較小的水中液體壓強壓強較小,在密度最小的酒精中液體壓強最小。雖然只研究了三種液體,但是可以根據研究目的合理地擴大研究對象的范圍,進一步推理出一般結論。即:在深度相同時,液體壓強隨液體密度的增大而增大。第三個階段:把“探究液體壓強與深度的關系”完全交給學生,讓學生主動的進入方法應用階段。第四個階段:方法的內化,讓學生一起體會不完全歸納推理的邏輯形式如下:S1是PS2是P……Sn是PS1,S2,…,Sn是S類的部分對象,并且其中沒有S不是P所以,所有S是(或不是)P。

      在分析與論證要素中,要將歸納推理和其他研究方法結合在一起進行滲透,才能達到較好的教學效果。如正確表述實驗結論一直是學生的弱項。先來看一個錯誤的實驗結論表述:深度越大,壓強計兩邊液面高度差就越大。該表述的第一個錯誤就是沒有控制變量。修改后的表述應該是:當液體密度相同時,深度越大壓強計兩邊液面高度差就越大。該表述的第二個錯誤就是沒有很好地理解轉換法且忘記了實驗目的,再次修改后的表述應該是:當液體密度相同時,深度越大液體壓強越大。

      4“評估”要素中有必要進行研究方法的滲透

      《標準》明確指出:“有評估探究過程和結果的意識”、“能關注探究活動中出現的新問題”、“有從評估中吸取經驗教訓的意識”、“嘗試改進探究方案”、“了解評估在科學探究中的意義。”由此可見,評估是對整個探究過程的科學性、合理性的反思,可以及時發現各探究環節存在的不足,進而改進探究方案。評估可以從很多角度出發,比如實驗的合理性、安全性、節能環保等等。多因素影響的實驗是否合理,其中一個非常重要的角度就是:是否準確地應用了控制變量法。由此可見,評估環節也需要研究方法的滲透。從控制變量的角度評估,主要有以下三個方面的內容:一是實驗器材的選擇是否合理。如“研究電阻大小與長度的關系”時,是否選擇了粗細、材料相同而長度不同的電阻絲。二是探究過程中,是否按要求控制了其它因素保持不變,并使得研究的因素發生改變。如:“探究物體的動能與質量的關系”時,是否在多次改變小車質量的同時,有做到將小車放在同一斜面、同一高度自由滑下。三是實驗結論的表述是否有注意到控制變量。如當壓力相同時,接觸面越粗糙物體所受滑動摩擦力越大。

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