小议科学探究.doc

小 议 科 学 探 究玉山二中 董显晖内容提要：科学探究的几种方法: 控制变量法、类比法、模型法、等效替代法、推理法、转换法、累积法。关键词：科学探究、方法、实例在全日制义务教育物理课程标准中，将义务教育阶段物理课程培养目标定位为：提高全体学生的科学素质。为实现这一目标，全日制义务教育物理课程标准特意将科学探究列入内容标准。从而将学生的学习重心从过分强调知识的传承和积累向知识的探究过程转化，从学生被动接受知识向主动获取知识转化，培养学生的科学探究能力，实事求是的科学态度和敢于创新的探索精神。义务教育阶段的科学探究，形式多种多样，探究过程可以涉及所有的探究要素，也可以只涉及部分要素。科学探究渗透在教材和教学过程的不同部分。概括起来，义务教育阶段的科学探究包括以下几种方法：控制变量法、类比法、模型法、等效替代法、推理法、转换法、累积法。一、控制变量法：在研究和解决问题的过程中，对影响事物变化规律的因素和条件加以人为控制，只改变某个量的大小，而保证其它的量不变，根据实验情况得出结论。在初中物理教学中，应用这种方法的有：1、探究蒸发的快慢与哪些因素有关；2、探究滑动摩擦力的大小与哪些因素有关；3、探究液体的压强大小与哪些因素有关；4、探究浮力的大小与哪些因素有关；5、探究阻力对运动的影响；6、探究压力的作用效果与哪些因素有关；7、探究滑轮组的机械效率与哪些因素有关；8、探究动能的大小与哪些因素有关；9、探究重力势能的大小与哪些因素有关；10、探究弹性势能的大小与哪些因素有关；11、探究影响电阻大小的因素；12、探究电流与电压的关系；13、探究电流与电阻的关系；14、探究通电导体产生的热量与哪些因素有关；15、探究影响电功大小的因素；16、探究电磁铁的磁性强弱与哪些因素有关；17、探究音调、响度与哪些因素有关；18、探究力的作用效果与哪些因素有关；19、探究二力平衡的条件；20、比较不同物质的吸热能力；由此可见，控制变量法的教与学，贯穿于整个初中物理教学过程中，也是中考出题最多的一种探究方法。运用控制变量法进行探究时，首先要弄清研究对象是什么，研究对象让它变化；然后分析应控制什么量不变。例如：探究力的作用效果与哪些因素有关时，如果是研究力的作用效果与力的作用点是否有关时，一定要控制力的大小，力的方向不变。而要改变力的作用点。二、类比法：所谓类比，实际上是一种从特殊到特殊，或从一般到一般的推理。它是根据两个（或两类）对象之间的某些相同或相似的性质，推断它们在其它性质上也有可能相同或相似的一种逻辑思维。类比得到的结论不一定正确，要确认其结论的正确性还需要经过实验论证，但是，在物理教学中，类比的方法可以帮助学生理解复杂的实验和较抽象的物理知识。使复杂、抽象的知识简单化。在初中物理教学中，应用这种方法的有：1、分析电流的形成时，用水流的形成来对比；2、说明电压的作用时，用水压的作用来类比；3、分析串联电路、并联电路的电流特点时，用水管中的水流特点来帮助学生理解；4、介绍原子的核式结构模型时，用学生熟知的太阳系进行对比；三、模型法对于一些看不见又摸不着的东西，但又是真实存在的，或者是实验现象和过程十分复杂，涉及到众多因素的。我们为了研究方便，利用特定的物理模型去描述它。从而使问题简单化。在初中物理教学中，应用这种方法的有：1、探究磁场时，用磁感线来描述磁场的分布、强弱、方向。使原来看不见的东西得到比较形象的感知。2、学习光学时，用光线来描述光的传播方向和轨迹；3、学习简单机械时，涉及到众多因素，为了使问题简单化，忽略次要因素，从复杂事物中抽象出理想模型。把剪刀、撬棒、钳子等众多的简单机械抽象成杠杆这一物理模型；4、学习原子的结构时，应用了卢瑟福所提出的原子的核式结构模型。5、学习液体压强的应用时，把水壶、船闸、锅炉水位计等抽象成连通器这一物理模型；四、等效替代法：将一个物理量、一种物理装置、一个物理状态或过程，用另一个相应的物理量、物理装置、物理状态或过程来来替代，得到同样的结果。这种方法就是等效替代法。等效是指不同的物理现象、模型、过程等在物理意义、作用效果或物理规律方面是相同的，它们之间可以相互替代，而保证结论不变。因此，在遇到较为复杂的问题时，可以用一个简单的方案或设想，使它们效果完全相同，从而将问题化难为易，化繁为简。在初中物理教学中，应用这种方法的有：1、在研究同一直线上二力的合成时 图（1）中的力与共同作用的效果与图（2）中的力F效果相同。图（3）中的力与共同作用的效果与图（4）中的力F效果相同。2、在研究电阻的连接时图（5）中的电阻R1、R2共同的作用效果与图（6）中的电阻R的效果相同图（7）中的电阻R1、R2共同的作用效果与图（8）中的电阻R的效果相同3、在平面镜成像实验中，用两支完全相同的蜡烛验证物与像的大小相同。4、测电阻： 器材：待测电阻Rx、电阻箱、电流表、电源、开关各一个，导线若干（1）、按（图9）接好电路，闭合开关，记下这时电流表示数为I（2）、把电阻箱改接在原电路的待测电阻的位置，闭合开关，调整电阻箱，使电流表的示数为I，读出这时电阻箱的阻值为R，则Rx=R五、推理法：对于部分不能用实验验证的物理现象和规律，可以根据已知物理现象和规律，通过想象和推理对未知的现象做出科学的推理和预见，得出结论，达到认识事物本质的目的。在初中物理教学中，应用这种方法的有：1、在“研究声音的传播”实验中，我们不能把玻璃钟罩内抽成绝对真空状态，但随着玻璃钟罩内空气的减少，听到的声音越来越小这一现象，由此推理出“声音不能在真空中传播”这一结论。2、在“研究阻力对物体运动的影响”时，我们根据平面越光滑，阻力越小时，小车运动的距离越远，速度减少得越慢这一规律，推理出“如果运动物体不受力，它将永远运动下去。”这一结论。六、转换法：物理学中对于一些看不见，摸不着的现象或不易直接测量的物理量，通过用一些非常直观的现象去认识，或用易测量的物理量间接测量，一些比较抽象的看不见，摸不着的微观现象，要研究它们的运动规律，使之转化为学生熟知的看得见、摸得着的宏观现象来认识它们。这就是转换法。在初中物理教学中，应用这种方法的有：1、利用液体的热胀冷缩来反映温度的变化制成了温度计；2、利用弹簧在弹性范围内，弹簧的伸长与力的大小成正比，制成了弹簧测力计；3、电流表、电压表、测电笔，利用电流的效应，把不可见的电转换成可见的；4、研究电磁铁的磁性特点时，把不可见的磁性转换成可见的（1）用能否吸引大头针来反映是否有磁性（2）用吸引大头针的数量来反映磁性的强弱；5、测不规则固体体积时，转换成测排开水的体积；6、测曲线长度时，转换成测细棉线的长度；7、测滑动摩擦力的大小时，转换成测拉力的大小；8、研究电热与电流、电压的关系时，把电热的多少转换成液柱上升的高度的多少；9、研究电功与哪些因素有关时，把电功的多少转换成砝码上升高度的多少；10、研究动能的大小与什么因素有关时，把动能的大小转换成木块在水平面上被推动的距离的大小；11、测密度时，转换成测质量与体积；12、测机械功率时，转换成测力、物体在力的方向上移动的距离、做功的时间；13、测电功率时，转换成测电流、电压；14、测大气压强时，转换成测水银柱的高；15、测压强时，转换成测压力和受力面积；16、测平均速度时，转换成测运动路程和时间；17、测浮力时，转换成测物体在空气中的称重和物体浸在水中的称重；18、测浮力时，转换成测物体排开液体的重力；19、研究声音的产生条件时，把音叉的振动转换成乒乓球被弹开的情况；20、研究分子的运动时，把分子的运动转换成二氧化氮气体、墨水等的扩散。七、累积法：对于一些太小的物理量，不宜直接测量，我们可以把多个量集中起来测量，再除以被测量的个数。累积法主要应用于测量中，在初中物理教学中，应用这种方法的有：1、测一张纸的厚度；2、用天平测一张邮票的质量；3、用刻度尺测细铜丝的直径；4、用秒表测摆的周期。总之，义务教育阶段的物理教学，科学探究渗透在教学中的各个环节。正确运用科学探究，一方面，有利于激发学生的学习兴趣；另一方面，培养了学生的科学探究能力、逻辑思维能力、分析概括能力；再者，通过科学探究，使学生学习到了物理知识与技能，领悟到科学思想和科学精神。纵观近几年全国各地的中考试卷，越来越侧重学生能力的考察，越来越关