模拟体验法对中学生进行科学方法训练的尝试，本文主要内容关键词为：学生进行论文,对中论文,科学论文,方法论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
培养学生思维能力，激发中学生的创造精神是中学物理教学的根本目的。突出科学方法教育，使学生在学习基本物理知识的过程中逐步掌握研究物理问题的科学方法是实现这个教学目标的有效途径。正如爱因斯坦所说：“发展独立思考和独立判断的一般能力，应当始终放在首位，而不应当把获得专业知识放在首位。如果一个人掌握了他的学科的基础理论并且学会了独立地思考和工作，他必定会找到自己的道路。”
为此，在教学实践中我们尝试了模拟体验的训练方法，即在积极挖掘教材中的积极因素，充分应用物理学史的说服力的同时，针对中学生对科学研究方法缺乏实践的弱点，从大处着眼，小处着手精心设计方案，让学生进行模拟练习，亲身体验。本文略举几例谈谈这一尝试，并请专家和同行斧正。
1 模拟“好奇——怀疑， 质疑——想象”的实验观察方法
物理学的创造性通常表现为发现、解释和预言新现象。而科学的新发现经常产生在一些不为人注意的小事上，如X射线， 放射性现象等的发现。科学发现的历史表明：具有好奇心和怀疑精神的人，对外来刺激高度敏感，常以怀疑的目光、批判的态度审视周围事物，包括那些已被大多数人所接受的、似乎无人怀疑的东西。他们对新的可能性不断探索，使自己的思想不局限在所接受的教育和训练的范围内。“好奇——怀疑，质疑——想象”是科学发现者之路。因此在实验观察方法训练方面必须不断激发中学生的好奇心和想象力。训练他们善于在别人习以为常之处发现惊异之点。
我们尝试的做法如下：
一是改变演示实验一做就成功的习惯，尽可能安排一些疑点，鼓励学生怀疑、质疑。
二是注意引导学生捕捉实验观察过程中的惊异之点。如演示直流电不能通过电容器的实验中，开关接通时偶然发现小灯泡微亮，重做时现象不能重复。我及时鼓励学生质疑，当学生发现这是由于实验前电容器已被充电，而又被反向接入造成瞬间有较大充电电流所致，且通过几个比较实验证实这种假设时，好奇心被激发，科学怀疑精神得到了鼓舞。
三是训练学生在观察身边物理现象时在别人习以为常之处发现惊异之点。如我曾布置学生观察思考房间的色感是由什么因素引起的？同学们观察了现象，查找了参考书籍，他们不满足于书本上单纯从心理学角度解释色感。有一位同学提出晶状态体对蓝光和红光的折光本领不同，蓝光对晶状态体的调节作用与远物相同；红光对晶状态体的调节作用与近物类似，因而房间布置成浅绿、浅蓝色时觉得宽敞、舒适；布置成赭红色时家具显得外突，房间觉得狭窄。因此除了心理因素外还有物理原因，较成功地解释了房间色感问题。他把这一分析写成小论文还被刊载于《北京青年报》。
2 模拟观察实验结果，通过归纳，总结物理规律
从大量数据的积累，经过归纳推理，找出规律，再由此发展出理论，这就是从伽利略开始的以采用精确的数字分析和总结数据为特点的物理学研究道路。我们通过精心选例让学生模拟这一科学方法。
如：给定几个凸透镜、光具座等器材，通过实验和处理数据总结出透镜成像公式。学生类比在研究定质量气体等温度变化时通过实验作p－v和p－v[－1]图线时总结出玻意耳定律的方法。先让蜡烛通过透镜在光屏上成像，测出几组u、v数据。接着启发他们作出几种可能的图像：v－u图像（如图1所示）、（u＋v）－u图像（如图2所示）、u/v－u图像（如图3所示）等。发现u/v－u图像是一条直线。 再让他们去探索u/v－u图像有什么值得引起注意的规律？通过反复比较，找出图线的特征是OP＝PQ/QR，究竟OP表示什么物理量？同学们想到还有一个重要物理量——焦距f。于是让大家用平面镜辅助法测出f，发现在误差允许范围内
OP＝PQ/QR＝f，
即（u－f）/（u/v）＝f，
进而整理得出凸透镜成像公式
（1/u）＋（1/v）＝（1/f）。
最后引导学生用其它凸透镜重复做几次实验，证明了公式的普遍意义。
3 模拟建立物理模型和用物理模型研究问题
利用模型进行思维，是物理学工作者经常采用的思维方式。先是从某些物理现象或实验事实开始，或是受到某些事物的启发，提出便于研究者下手的较“原始”的模型，用来解释已有的实验事实，对这个模型再作细致的深入研究，修正和完善这个模型，再应用这个模型来解决实际问题。即“实验——模型——实验——新的模型——……”原子模型的发展史充分地说明了这个思维发展过程。利用模型进行思维便于进行广泛联系，逐步改进。从思维方式上看，提出模型时到较多地采用了个别到一般的归纳或类比推理方式，应用模型研究问题时采用了一般到个别的演绎推理的方式。
而中学生对中学教材中一些物理模型，缺乏直接的实践。让中学生学习建立模型和应用模型研究问题是十分必要的。
如要求学生：设计实验，粗略测出米粒间的静摩擦系数，要求提出并运用适当的模型，选择最简单的器材研究这个课题。开始，学生提出了几种方案，通过比较，提出可以把测定斜面与滑块间摩擦系数的方法作为一种“斜面滑块模型”，来研究米粒间的摩擦系数问题。根据这个模型，他们让少量米粒置于斜面上，改变倾角测出米粒刚滑动时倾角θ，则μ＝tanθ；但这显然是米粒与板间的μ。 于是提出在斜面板上放上较多的米粒，改变倾角，观察米粒之间能保持相对平衡时测出最大倾角θ后再求μ。接着又让米粒逐渐沿板放下，让米粒自然堆成斜面一直到继续放下米粒不改变米粒斜面形状时测倾角而求μ，最后干脆将斜面板去掉，利用漏斗，将米粒放入漏斗，漏在桌面上堆成一个圆锥形的小山（如图4所示）直到一定时间后尽管米粒仍漏下， 但“山”顶锥角保持不变，再用米尺测h和L，得μ＝tanθ＝h/（L/2）＝2h/L。
尽管方案一再修改，但根据仍然是“斜面滑块模型”μ＝tanθ。 同学们还把模型的应用作了一些推广，使之成为测定摩擦系数μ的一种“物理模型”。通过这样的模拟实践，使学生对建立模型，应用模型有了亲身的体验。
用模拟体验法对学生进行科学方法的训练，由于选例都是中学生所熟悉的内容，可以结合各部分教材有机地进行。尽管例子不一定确切，但可以使学生身临其“法”，便于学生在思维实践中掌握实验观测和理论分析相结合、统一的这一科学方法，以使他们终身受益。从我们的实践来看，训练过程中还应注意因材施教，使不同学生得到不同层次的模拟训练，才能取得较好的效果。