在知識教學(xué)中滲透科學(xué)方法

褚軍

新課程注重培養(yǎng)學(xué)生的思維能力，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，重視學(xué)生對科學(xué)方法的感受、認識和運用。但由于受應(yīng)試教育的觀念和“工具理性”思想的影響，實際的物理教學(xué)注意了進度，卻少了從容。另一方面，在教學(xué)過程中過多地側(cè)重于物理知識的了解，剝離了物理發(fā)現(xiàn)過程中的科學(xué)思想和創(chuàng)新智慧，淡化了科學(xué)價值取向、思維觀念的人文啟示等科學(xué)本質(zhì)，從而使學(xué)生難以全面地體會物理文化的精髓。因此，在物理教學(xué)中，應(yīng)該在知識的教學(xué)中注重滲透科學(xué)方法。

一、引入新課

活動一：腳踩雞蛋

（為了制造神秘感，課前教師在紙槽里排好了30個雞蛋，并用黑布罩了起來，為了讓全班五十幾個人清晰地看到實驗過程，教師在鋪有大理石的地面上鋪了一張白紙，再把排好的雞蛋放上去，把實物投影儀的鏡頭正對雞蛋。等新課開始，揭開黑布，并鼓勵學(xué)生上去表演腳踩雞蛋。）

教師：有很多在日常生活中看似不可能發(fā)生的事情，在物理世界中都具有發(fā)生的可能性。例如，一只雞蛋，放在水平地面上，一只腳踩下去，有什么現(xiàn)象發(fā)生是可想而知的。更何況是這么多雞蛋，你敢踩嗎？

教師故意叫了全班體重最重的學(xué)生上來嘗試。

教師：雞蛋踩不碎是什么原因？學(xué)完了“壓強”這一小節(jié)，這個問題就將迎刃而解。

二、講授新課

活動二：觀察與作圖

教師：圖a.畫出運動員對平衡木的作用力

圖b.畫出釘子對墻的作用力

圖c.畫出物體對斜面的作用力

教師：所畫力的示意圖有何共同特征？

學(xué)生：垂直于物體表面。

教師：我們把這種垂直作用于物體表面的力叫壓力。

那壓力和重力是一回事嗎？

學(xué)生小組合作交流。

學(xué)生總結(jié)歸納：兩者的定義、受力物體、方向均不相同。

教師：壓力和重力的大小相同嗎？

教師（播放視頻）：隨著傾斜角度變小，發(fā)現(xiàn)海綿的形變越來越大。

教師（總結(jié)）：壓力不是重力，物體只有放在水平面時，水平面受到的壓力大小等于物體的重力大小。

活動三：探究影響壓力作用效果的因素

【提出問題】

教師：體重相仿的小明和小華都陷在沼澤地里，小華站在木板上陷得淺，想一想，導(dǎo)致這一差異的原因可能是什么？

學(xué)生：小明和小華的體重差不多，即對地面的壓力大小差不多，但小華是踩在木板上的，而小明是直接踩在沼澤地上的，即他們和沼澤地地面的接觸面積不一樣。

教師：壓力和其他力一樣，作用在物體上，都會產(chǎn)生一定的效果。壓力的作用效果也有兩個：使物體發(fā)生形變和改變物體的運動狀態(tài)。小明陷得深，說明小明的壓力作用效果比較明顯。那么，壓力的作用效果可能和哪些因素有關(guān)呢？

【體驗與猜想】

學(xué)生體驗：如圖d，一只手平壓在氣球上，另一只手的食指頂住氣球，觀察氣球的形變情況。改變壓力的大小，多體驗幾次。

學(xué)生體驗：如圖e，將鉛筆的一端削尖，用兩只手的食指分別壓住鉛筆的兩端，兩個手指的感覺不同。改變壓力的大小，多體驗幾次。

猜想：壓力的作用效果可能與壓力的大小和受力面積的大小有關(guān)。

教師：既然壓力的作用效果和兩個因素有關(guān)，那么我們采用什么科學(xué)方法來研究這個問題？

學(xué)生：控制變量法。

教師提供器材如圖f所示， 教師展示問題。

問題1：壓力的作用效果怎樣才能明顯顯示出來？

問題2：如果要驗證猜想“壓力的作用效果和受力面積的大小有關(guān)”，應(yīng)選擇哪些器材？實驗如何設(shè)計？結(jié)論是什么？

問題3：如果要驗證猜想“壓力的作用效果和壓力的大小有關(guān)”，應(yīng)選擇哪些器材？實驗如何設(shè)計？結(jié)論是什么？

【實驗驗證】學(xué)生分組交流合作實驗方案

學(xué)生代表展示實驗方案。

學(xué)生A：小桌，沙子，砝碼

學(xué)生B：水瓶，沙子

學(xué)生C：海綿，小桌，砝碼……

【交流總結(jié)】當(dāng)受力面積相同時，壓力越大，壓力的作用效果越明顯；當(dāng)壓力相同時，受力面積越小，壓力的作用效果越明顯。

（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

過渡：有時壓力不等、受力面積的大小也不同，如何比較壓力的作用效果？

學(xué)生：（1）F與S的比值；（2）S與F的比值。

教師：哪種方法更符合我們的習(xí)慣？

學(xué)生：F與S的比值。

教師：我們把F與S的比值定義為壓強。

教師：（1）壓強的定義：物體單位面積上受到的壓力叫做壓強。（2）物理意義：壓強是用來表示壓力作用效果的物理量。（3）公式：P=■。（4）單位：壓強的單位稱為帕斯卡，簡稱帕，符號是“Pa”，1 Pa=1N/m2。

三、課堂鞏固

例題1：一個重5N、邊長為10cm的正方體木塊，平放在面積為1m2的方桌面中央，求木塊對桌面的壓強大小。

四、教學(xué)反思

隨著物理新課程改革的逐步推進，如何更好地落實三維目標(biāo)成為需要思考的話題。“過程與方法”作為物理課程目標(biāo)中的第二維度的目標(biāo)，在實際教學(xué)中盡管多數(shù)物理教師能夠認識到其重要性，但因為物理教材中對科學(xué)方法主要是采取隱形處理的方式，往往容易被忽視，如何挖掘出物理教材中的科學(xué)方法成為值得探討的問題。在“壓強”這一小節(jié)內(nèi)容的教學(xué)中，筆者滲透和挖掘了控制變量法、比值定義法、歸納法、對比法、轉(zhuǎn)化法等多種科學(xué)方法的思路和案例，現(xiàn)舉兩例。

1.“控制變量法”的滲透。

所謂“控制變量法”，就是物理學(xué)中對于多因素（多變量）的問題，把多因素的問題變成多個單因素的問題，而只改變其中的某個因素，從而研究這個因素對事物的影響，從而再綜合解決的方法。

例如，在探究壓力的作用效果與哪些因素有關(guān)的實驗中，就采用了控制變量法，即控制相同的壓力，比較受力面積，受力面積越小，壓力的作用效果越明顯；控制受力面積一定，比較壓力的大小，壓力越大，壓力的作用效果越明顯。

2.“轉(zhuǎn)換法”的滲透。

在物理實驗中有部分物理量由于其自身屬性的關(guān)系或因條件所限，難以用儀器、儀表直接測量，可以根據(jù)物理量之間的定量關(guān)系和各種效應(yīng)把不易測量的物理量轉(zhuǎn)化成易于測量的物理量進行測量，之后再反求待測物理量的量值，這種方法就叫“轉(zhuǎn)換法”。在“壓強”這一節(jié)，用到“轉(zhuǎn)換法”的地方主要是將“壓力的作用效果”這個隱性物理量轉(zhuǎn)換為海綿的形變程度或者是小桌陷入沙子的深度。

綜上所述，如果教師能夠在平時的教學(xué)中引導(dǎo)學(xué)生從具體的物理知識拓展深化到具有普適性的科學(xué)方法，將會更有效地促進學(xué)生物理思維的發(fā)展，引導(dǎo)學(xué)生體驗科學(xué)方法應(yīng)用的魅力，進而更好地落實與達成“過程與方法”這一重要的教學(xué)目標(biāo)?！?/p>

【參考文獻】

[1]全漢炎.例談初中物理新教材中科學(xué)方法的挖掘[J].物理教師，2014（5）.

[2]劉先鋒.知識教學(xué)注重學(xué)科方法的滲透——以“法拉第圓盤”教學(xué)片段為例[J].物理教師，2014（3）.

（作者單位：南京市江寧區(qū)湖熟初級中學(xué)）