初中物理實(shí)驗(yàn)思想方法的有效轉(zhuǎn)化策略

萬長米仁

摘要：轉(zhuǎn)移經(jīng)驗(yàn)?zāi)芰κ谦@取并實(shí)踐思想方法的關(guān)鍵。在初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師們要著力培養(yǎng)學(xué)生轉(zhuǎn)移經(jīng)驗(yàn)?zāi)芰Γ瑐?cè)重培養(yǎng)概括能力、聯(lián)想能力和分析類化能力。文章從實(shí)驗(yàn)思想方法教育及其關(guān)鍵的貫穿其中的轉(zhuǎn)移經(jīng)驗(yàn)?zāi)芰ε囵B(yǎng)兩方面來探索實(shí)驗(yàn)思想方法的有效轉(zhuǎn)化。

關(guān)鍵詞：物理實(shí)驗(yàn)；思想方法；轉(zhuǎn)移經(jīng)驗(yàn)；能力轉(zhuǎn)化

科學(xué)思想方法對學(xué)生認(rèn)知活動(dòng)有指導(dǎo)、調(diào)控的作用。在初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，要使學(xué)生領(lǐng)會(huì)實(shí)驗(yàn)思想方法。領(lǐng)會(huì)了思想方法，能否靈活運(yùn)用于后續(xù)學(xué)習(xí)和開拓新的知識(shí)領(lǐng)域，有賴于學(xué)生轉(zhuǎn)移經(jīng)驗(yàn)?zāi)芰ΑＫ?，初中物理要寓轉(zhuǎn)移經(jīng)驗(yàn)?zāi)芰Φ呐囵B(yǎng)于實(shí)驗(yàn)思想方法教育中。

一、實(shí)驗(yàn)思想方法的滲透教育

1.使學(xué)生認(rèn)識(shí)科學(xué)實(shí)驗(yàn)研究的一般途徑

科學(xué)實(shí)驗(yàn)研究的一般途徑是觀察、實(shí)驗(yàn)——經(jīng)過科學(xué)思維——提出假設(shè)——經(jīng)過實(shí)驗(yàn)的檢驗(yàn)和修正——形成科學(xué)理論。例如探究浮力大小，先用控制變量法探究得出浮力大小與液體密度、物體排開液體的體積有關(guān)，再根據(jù)公式G=mg=ρVg猜想浮力大小可能與物體排開液體的重力有關(guān)，后設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)探究得出阿基米德原理。

2.使學(xué)生認(rèn)識(shí)控制變量和間接測量的實(shí)驗(yàn)思想

研究物理規(guī)律時(shí)，須先找出影響一個(gè)物理量變化的獨(dú)立變量，再用控制變量法，僅使一個(gè)自變量變化，而保持其它自變量不變，然后逐一替換就能找出物理量與各個(gè)獨(dú)立變量的關(guān)系。例如研究電流，就要找出影響電流變化的本質(zhì)因素——電壓和電阻，再分別保持一個(gè)變量不變，使另一個(gè)變量發(fā)生變化，通過探究變量間的關(guān)系，就得到歐姆定律。

測物理量時(shí)，若這個(gè)物理量無法直接測出或在當(dāng)時(shí)條件下有較大困難，可通過這個(gè)物理量與其它量關(guān)系，將不易直接測量的物理量轉(zhuǎn)化為易測的物理量而間接測出。例如托里拆利實(shí)驗(yàn)中測出管內(nèi)外汞柱面高度差，根據(jù)公式p=ρgh求出大氣壓值。有些實(shí)驗(yàn)中常需將微小變化效應(yīng)通過放大后觀察，都是體現(xiàn)間接研究這種思想方法。例如讓發(fā)聲音叉接觸吊在細(xì)線下乒乓球或輕輕插入水中，通過觀察乒乓球或水花的運(yùn)動(dòng)推斷出音叉發(fā)聲是由于音叉的振動(dòng)。還有些實(shí)驗(yàn)要在保證某種效果相同的前提下，將復(fù)雜問題轉(zhuǎn)化為簡單問題，即等效替代，也體現(xiàn)這種思想方法。例如探究平面鏡成像，用未點(diǎn)燃的蠟燭替代點(diǎn)燃蠟燭的虛像，便于確定虛像位置和大小。

3.使學(xué)生認(rèn)識(shí)計(jì)量的意義和研究實(shí)驗(yàn)誤差的思想

由于實(shí)驗(yàn)條件、儀器、方法、人員等因素影響，測量誤差是不可避免的。為使人們認(rèn)識(shí)世界盡可能接近客觀真實(shí)程度，必須盡可能減小誤差。例如伏安法測電阻實(shí)驗(yàn)中，在被測電流或電壓不超電表量程時(shí)，應(yīng)盡量選用較小量程，并且進(jìn)行多次測量求電阻平均值。另一方面，要知道實(shí)驗(yàn)結(jié)果可靠程度，必須分析誤差，肯定或推翻物理理論都必須以是否落在誤差范圍內(nèi)為依據(jù)。例如1894年雷拉測定空氣中氮的密度是1.2565kg/m3，當(dāng)時(shí)他認(rèn)為空氣中除了氧以外全是氮。分析氨氣得到氮的密度卻是1.2507 kg/m3，并肯定在誤差范圍之外。后來拉姆進(jìn)一步研究后，發(fā)現(xiàn)了氬氣。

4.使學(xué)生認(rèn)識(shí)科學(xué)抽象的研究物理的思想方法

（1）學(xué)習(xí)用科學(xué)抽象的方法形成物理概念。基本概念是在大量事實(shí)和實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上產(chǎn)生的，但必須經(jīng)過科學(xué)思維才能抽象概括出來。例如探究密度，先測出若干個(gè)體積不同的鐵塊質(zhì)量和體積、若干個(gè)體積不同的鋁塊質(zhì)量和體積……后對以上數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、比較、綜合、概括，抽象出共性：無論體積怎么變化，單位體積鐵的質(zhì)量都相同，單位體積鋁的質(zhì)量也都相同，但單位體積鐵的質(zhì)量與單位體積鋁的質(zhì)量不同。單位體積物質(zhì)的質(zhì)量反映了物質(zhì)特性，稱為密度。

（2）領(lǐng)會(huì)理想實(shí)驗(yàn)的思想方法。利用理想實(shí)驗(yàn)可以獲得無法用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證或暫時(shí)限于條件無法用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的結(jié)論。例如探究慣性定律，是在 “運(yùn)動(dòng)物體受阻力越小，速度減小越慢?！被A(chǔ)上推理得到在平面足夠光滑，完全沒有摩擦阻力，運(yùn)動(dòng)物體做勻速直線運(yùn)動(dòng)的結(jié)論。

二、要讓實(shí)驗(yàn)思想方法得到有效應(yīng)用，必須培養(yǎng)轉(zhuǎn)移經(jīng)驗(yàn)?zāi)芰?/p>

歷史上許多發(fā)明創(chuàng)造與經(jīng)驗(yàn)轉(zhuǎn)移分不開。萊特兄弟制造飛機(jī)時(shí)遇到一個(gè)難題：怎樣使飛機(jī)在空中拐彎時(shí)保持機(jī)身平穩(wěn)。當(dāng)他們觀察到一種叫做鵟的老鷹飛行時(shí)，問題就迎刃而解。他們仿照鵟的羽翼制作了后緣能彎折的機(jī)翼。

經(jīng)驗(yàn)轉(zhuǎn)移過程是由審題、聯(lián)想、分析類化幾個(gè)相互聯(lián)系、相互制約的認(rèn)知成分構(gòu)成的，即首先形成課題映象，通過聯(lián)想讓映象激活頭腦中有關(guān)知識(shí)經(jīng)驗(yàn)系統(tǒng)，然后分析課題與舊經(jīng)驗(yàn)的內(nèi)在聯(lián)系，將課題納入已有知識(shí)經(jīng)驗(yàn)系統(tǒng)中，形成概括化聯(lián)想，從而解決課題。

針對經(jīng)驗(yàn)轉(zhuǎn)移過程的分析，在實(shí)驗(yàn)思想方法教育中要培養(yǎng)學(xué)生轉(zhuǎn)移經(jīng)驗(yàn)?zāi)芰?，?yīng)側(cè)重培養(yǎng)概括能力、聯(lián)想能力和分析類化能力。

1.聯(lián)想能力的培養(yǎng)

聯(lián)想是使概念相接近的能力。這種能力越強(qiáng)，就越會(huì)把在意義上差距很大的兩個(gè)概念聯(lián)結(jié)起來，也越能靈活地發(fā)生經(jīng)驗(yàn)轉(zhuǎn)移。

教學(xué)中要注意形成學(xué)生多種聯(lián)想和概括化聯(lián)想，使他們的經(jīng)驗(yàn)?zāi)軌驈V泛地轉(zhuǎn)移。

例如探究大氣壓時(shí)，引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)出測定大氣壓的多種方案。第一種設(shè)計(jì)建立聯(lián)想：先由“馬德堡半球?qū)嶒?yàn)”想到“內(nèi)部接近真空” 而選用“吸盤或注射器”；由“壓強(qiáng)” 依次想到“p=F/S”、想到“壓力F”而選用“彈簧測力計(jì)”、想到“S”而選用“刻度尺和三角板”；后由“內(nèi)部不可能真空”想到“只能粗略測定”。第二種設(shè)計(jì)按下列順序建立聯(lián)想：“覆杯實(shí)驗(yàn)”，從“大氣壓支持著水柱”想到“若杯子足夠高且水上方仍然真空”、“大氣壓等于水柱產(chǎn)生的壓強(qiáng)”，再從“p=ρgh”想到“已知ρ，測h”，從要“測h”想到“選用刻度尺”，從“水密度太小，水柱太高”、“測量不方便”、“汞密度大，汞柱高度小”、“測量方便” 想到“選用汞”。這兩種方案都是通過聯(lián)想，也都體現(xiàn)了間接測量的實(shí)驗(yàn)思想方法。

2.分析類化能力的培養(yǎng)

分析能力差的學(xué)生不善于把復(fù)合問題分解成簡單問題，不善于從課題內(nèi)容中抽出與已有經(jīng)驗(yàn)相關(guān)聯(lián)的因素，課題不能類化，因而已有經(jīng)驗(yàn)不能轉(zhuǎn)移。

教學(xué)中應(yīng)當(dāng)培養(yǎng)學(xué)生的分析能力，使他們學(xué)會(huì)從具體事物中排除無關(guān)或次要因素，找到本質(zhì)東西，然后通過類化，依據(jù)一般原理或公式來解決具體課題的本領(lǐng)。

總之，教師只有充分認(rèn)識(shí)經(jīng)驗(yàn)轉(zhuǎn)移規(guī)律，教學(xué)中根據(jù)學(xué)生實(shí)際合理運(yùn)用這些規(guī)律，才能通過培養(yǎng)轉(zhuǎn)移經(jīng)驗(yàn)?zāi)芰砀玫伢w現(xiàn)物理實(shí)驗(yàn)思想方法的應(yīng)用。

（作者單位：江西省南昌市桃花學(xué)校（南昌一中教育集團(tuán)桃花校區(qū)） 330000）endprint