《物理課程標準》一方面強調(diào)科學探究是一種重要而有效的學習方式,另一方面將科學探究作為義務教育階段物理課程的重要學習內(nèi)容。探究教學中問題是核心,問題的解決是關鍵。課堂上學生提問時盲目隨意;猜想時胡猜亂想;驗證時漏洞屢出;互評時相互指責,這些都是學生缺乏探究經(jīng)驗和探究方法而造成的。要使學生積極參與探究活動并有所收獲,必須進行一些基本方法的教育和訓練。
1 猜想與假設的方法
1.1 逐分法(對多個影響因素逐一分離、組合)
例1 壓力的作用效果跟什么因素有關?
猜想 ①壓力的大?。虎趬毫Φ淖饔妹娣e;③跟壓力的大小和壓力的作用面積兩個因素有關。
1.2 定量法(在極端量和中間量中假設)
例2 斜面的機械效率的探究實驗。改變木板的傾斜程度:較緩、較陡和最陡,再分別測量得出三組數(shù)據(jù),計算出斜面的機械效率,從而得出斜面的機械效率與它的傾斜程度的關系。
猜想 ①斜面越緩,機械效率越大;②斜面越陡,機械效率越大;③斜面與平面成45°夾角時,機械效率最大。
1.3 解析法(根據(jù)已有的經(jīng)驗、事實或知識進行猜測)
例3 摩擦力的大小與什么因素有關?(同學們會很自然地聯(lián)想起:當推箱子時,箱子越重,推起來越費力;地面越粗糙,推起來越費力。)
猜想 ①接觸面所受的壓力; ②接觸面的粗糙程度;③接觸面所受的壓力和接觸面的粗糙程度。
2 控制變量的方法
2.1 控制實驗的條件(在相同的條件下實驗,便于進行對比,得出科學的結(jié)論)
例4 探究杠桿的平衡條件。調(diào)節(jié)杠桿兩端的螺母,使杠桿在不掛鉤碼時,保持水平并靜止,達到平衡狀態(tài)。給杠桿兩端掛上不同數(shù)量的鉤碼,移動鉤碼的位置,使杠桿平衡。這時杠桿兩端受到的作用力等于各自鉤碼的重量。改變力和力臂的數(shù)值,再做兩次實驗,通過分析三組實驗數(shù)據(jù),得出杠桿平衡的條件。
2.2 控制實驗(在相同條件的前提下,確保只有一個變量)
例5 在“牛頓第一定律”的實驗探究中,在相同條件的前提下,分別通過毛巾、棉布、木板等改變水平桌面的粗糙程度,確保小車所處的環(huán)境只有一個變量。
3 假設猜想驗證的方法
3.1 邏輯推理法
如例3中,箱子越重,推起來越費力;地面越粗糙,推起來越費力;所以通過邏輯推理,可對猜想③進行肯定。
3.2 實驗驗證法
如例1中,把小桌腿朝下放在泡沫塑料上;在桌面上放一個砝碼;再把小桌翻過來,砝碼同樣壓在桌面上。根據(jù)三次實驗時泡沫塑料被壓下的深淺,顯示了壓力作用的效果。從而驗證了例1中的猜想③是正確的。
3.3 數(shù)據(jù)分析法
探究電阻上的電流跟兩端電壓的關系。通過測量阻值不同的幾個定值電阻兩端的電壓U和電流I,得出幾組數(shù)據(jù),分析研究R、U、I這三個量之間的關系得出“電阻上的電流與兩端電壓成正比關系”的結(jié)論。
3.4 史料旁證法
如例5,在“牛頓第一定律”的實驗探究中,如果運動物體不受力,它將會怎樣呢?猜想①物體保持靜止狀態(tài);猜想②物體以不變的速度下和方向永遠運動下去??梢龑W生查閱伽利略、笛卡兒等科學家所做的類似實驗的有關資料來了解其中的原因。
當然,假設猜想驗證的方法不是孤立的,而是緊密聯(lián)系和統(tǒng)一的。如例5中的猜想①和猜想②既可以通過邏輯推理法進行推理,以可以通過史料旁證法進行驗證。
4 驗證結(jié)果的三種情況
①結(jié)論與假設猜想不一致;
②結(jié)論與假設猜想完全一致;
③結(jié)論與假設猜想不完全一致。
當前,教學和測試中探究活動多是結(jié)論與假設猜想完全一致的。在平時的教學中,我們應加強結(jié)論與假設猜想不一致的探究活動。
例如,凸透鏡成像規(guī)律的探究實驗,在猜測當物體到凸透鏡的距離小于焦距時,往往容易猜測為成正立、放大的實像或倒立、縮小的虛像。學生通過實驗探究發(fā)現(xiàn)他們的猜想是錯誤的。
其他重要的方法還有:觀察、實驗、記錄、收集、歸納等。要引導學生經(jīng)過認真學習、反復訓練、循序漸進,物理探究教學方法才能建立起來。