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想要取得初中科學課堂教學的良好效果,最首要需要解決的問題就是要認識到教學的主體是學生而非是教師,教師在實際的教學當中可以采用多種形式的教學思路,例如自主究式學習,合作式學習,先學后教模式等等。
例如,在最初的科學學中對于杠桿的定義這一知識點傳授時,傳統教學方式往往直接通知同學們標記書上的:科學學上定義的杠桿是一根在力作用下能繞固定點轉動的硬棒。這一定義,而這樣的抽象概念很難同學們所理解,作為科學學的基礎入門概念,這一概念不能生動理解對于同學們對于科學學的學習熱情和探索精神是很大的打擊。以學生學習為主的課堂可以在課前要求同學們準備日常用的剪刀、觀察買菜使用的桿秤、家庭工具當中的鑷子、羊角錘、喜歡運動的同學使用的滑輪和輪軸等,這樣在教學過程當中學生會通過實物自然而言的理解就記住了這一概念。
二、新課標下初中科學課堂教學上教學方法的選擇和創新
1.實驗法。實驗科學產生和發展的基礎,同時也是科學教學的一個十分重要的環節,因此脫離實驗的初中科學教學是失敗的教學,盡管很多初中科學的理論已經是已有理論,對于教師而言很容易理解,但是對于剛剛接觸科學這門課程的同學而言都是概念混亂而難以理解的。以《凸透鏡的成像規律》這節課程為例,凸透鏡的成像規律在焦點內外是不同的,不同情況下會有清晰和模糊不同的成像,成像的倒正在不同情況下也有所不同,成為中考的一個熱門的考點,然而僅僅憑借書本上的描述學生很難真正理解和記憶,考試時題型一旦稍有變動或者更加“活”的實際問題提出的時候,做過實驗的同學往往會根據自己實驗的經歷從更加客觀的角度來分析,要沒有參與過實驗的同學想象實驗過程以及其中遇到的問題難度明顯更大。如在探究凸透鏡成像的大小與哪些因素有關的實驗中:某同學通過科學知識的學習,知道放大鏡就是凸透鏡.在活動課中,他用放大鏡靠近自己的手指觀察,看到手指_______的像;再用放大鏡觀察遠處的房屋,看到房屋_______的像(選填“放大”、“等大”或“縮小”)。做過實驗與沒做過實驗的同學相比正確率相差還是很大的。學生對于實驗的親身參與、親身得出結論甚至于親身遇到問題,都有利于其更加清晰透徹的理解課本上的知識和概念,從而更加從容的應對考試更重要的是更加嚴謹的建立自己的科學知識結構,打下堅實的理論基礎。
2.比較法。比較的思維方式在科學這門學科當中的應用也是十分的廣泛,跟所有學科一樣,比較異同的方法會讓同學更好地理解兩種概念,對于知識的掌握更加靈活和堅實。例如下題:將光和聲對比,下列說法中錯誤的是()
A.聲和光都具有能量,并且都會造成污染B.聲和光都能夠傳播并且有反射的現象
C.聲和光都在真空中以一定速度傳播但是光速要大很多
D.聲和光都能夠傳播信息
這樣的對比題型就會經常出現在選擇題當中,如果在教學過程當中總結對比兩者的知識點異同,就會得到更好地教學效果。
3.類比法。由于科學學科有其抽象性,但是又有源于生活的本質,如果能夠將理論與日常的生活現象進行比喻,以及凸透鏡成像的時候比喻為人眼,能夠更好地理解概念并且聯系到生活。例如電流是抽象的物理概念,如果用水流來進行類比,學生可能更容易理解其本質。如果教學過程當中充分利用類似的比喻,同學們不僅會覺得生動形象而且還會更加有利于發展學生的想象力有利于其思維鍛煉。
4.等效替代法。如串聯電路的電阻用總電阻代替,家庭電路中線路中的電阻可用串聯一個定值電阻代替。
5.模型法。具體的應用實踐可以用 于光線、磁感線一節,表示光線、磁感線都可用帶箭頭的直線或曲線表示.同時也可以用于杠桿的概念一節課中,如右圖:將一個方形物體推轉90度,怎樣推所用的力最小?可將該物體看作一個杠桿,推力最小,力臂最大,右下角是支點,離支點最遠的點左上角是推力的作用點,過這一點沿對角線垂直的方向用力最小。這樣的教學方式可以讓同學們更加深刻的了解深刻的科學概念,化抽象為具體。
6.轉換法:如在中考熱點題――判斷劃船的槳是什么類型的杠桿時,由于支點、動力臂與阻力臂難以確定,可根據劃船時人移動的距離小于槳移動的距離確定省了距離,即是費力杠桿。這樣的轉化法可以令同學們充分加強對于概念的理解從而解題思路更加清晰。
初中科學屬于自然科學的范疇,實驗是初中科學研究的重要方法。實驗者在進行實驗時,就是按照研究目的,利用一定的手段去控制和干預研究對象或研究過程中的某些因素。但是自然界中許多現象是人們難以直接控制和干預的,如被研究的對象在時間上或空間上極為遙遠。因此必須采取模擬的方法,即通過模擬實驗才能進行。那么,筆者從以下幾方面談談模擬實驗在初中科學教學中的應用。
一、 模擬實驗的概念
初中科學是一門實驗科學,科學實驗是探索自然現象的奧秘,揭示自然規律的一種重要方法。但是,有些科學實驗由于受到一些特殊因素的制約,不能或不許直接對研究對象進行實際實驗。在這種情況下,為了獲得對研究對象的認識,以揭示其本質和規律,我們可以通過模擬的方法制成研究對象的模型,然后模擬研究對象的實際情況,在模型上進行實驗,這樣的實驗就叫做模擬實驗。
科學史上曾有過許多著名的模擬實驗,如1953年,美國學者米勒等人模擬原始地球條件,在實驗室內用甲烷、氨、氫、水蒸氣等物質制成了氨基酸等有機物,從而證明了生命起源過程的第一階段是完全能夠發生的;又如,為了深入研究生態系統的結構和功能,美國科學家于1984年開始興建一個完全封閉的生態實驗室。由于這個實驗室是模擬生物圈的結構和功能而建造的,因此叫做“生物圈2號”。1993年1月,8位科學家進入這個實驗室進行實驗。上面所舉的兩個例子說明,模擬實驗是進行科學研究的一種基本方法。
二、 模擬實驗的特點和一般過程
同直接實驗相比,模擬實驗具有如下特點:(1)模擬實驗直接作用于模型而非實際的研究對象(原型)。(2)模擬實驗根據的是相似性原理:模型和研究對象之間具有相似性,模型所處的實驗條件與研究對象所處的實際條件也是極為相似的。(3)要運用類比推理的方法,將模擬實驗的結果類推到原型上去,以揭示研究對象的本質和規律。正是由于這三個特點,決定了模擬實驗的實驗過程不同于一般的直接實驗。下面結合實例加以說明。
眾所周知,綠色植物堪稱為“自動的空氣凈化器”,能吸收二氧化碳和放出氧氣,這是地球上所有動物和人類賴以生存的基本前提,因而有些園藝愛好者習慣于夜晚臨睡前在自己的臥室內擺放較多的綠色盆景,以提高室內氧氣的含量。你認為這種做法是否恰當?為什么?請利用下面提供的實驗材料和用具設計一個簡單的實驗來證明你的觀點。
實驗材料和用具:校園內的桂花樹、廣口瓶、火柴、紙張。
在閱讀題目時,在我們的腦海中一定會浮現這樣一幅畫面:
夜晚,在一間較為封閉的臥室內,擺放著很多綠色盆景,室內沒有燈光,一名園藝愛好者正在睡覺。此時室內的氧氣含量是否一定比不放綠色盆景時高呢?要想回答這一問題,必須進行對比實驗,測定兩種情況(放綠色盆景和不放綠色盆景)下的氧氣含量。然而在真實場景下進行直接實驗不易控制實驗條件,得到的結果沒有說服力。因此,我們只能利用題目提供的實驗材料和用具,做一個模擬實驗,根據模擬實驗的結果回答問題。那么,該怎樣進行這個模擬實驗呢?
(一)選擇和建立研究對象(原型)的模型
無論是直接實驗還是模擬實驗,實驗之前都要明確實驗目的和實驗原理,配齊實驗儀器和設備等。除此之外,模擬實驗還有一個重要步驟,那就是要選擇原型,然后依據原型的特點,按照相似性原理并運用類比推理法選擇或建造與原型在結構上相似或功能上相似的事物作為實驗模型,在此基礎上再對模型進行實驗。建立科學和正確的模型,這是進行模擬實驗的基礎,是實驗成敗的關鍵,這也是由模擬實驗的特點所決定的。
上述實驗所呈現出的畫面就是本實驗的原型,我們要根據原型建立模型:
根據題目提供的材料用具,可以用一個封閉的廣口瓶來模擬園藝愛好者的臥室;但不能用整棵桂花樹來模擬園藝愛好者的盆景,因為廣口瓶太小,容不下整棵桂花樹,看來要用活的桂花樹的樹葉來模擬畫面中的盆景;題目中沒有實驗動物可以用來模擬園藝愛好者,只能用紙張的燃燒情況來檢驗氧氣的含量變化。一個封閉的廣口瓶,瓶內放入一些新鮮的桂花樹葉片,用燃燒的紙張來檢驗氧氣的含量,研究對象的模型就這樣建立起來了。由于要進行對比實驗,所以還要有一個相同的裝置,并放入與裝置一中同樣多、大小相同的曬干的桂花樹葉片,以便進行對照。
(二)將模型置于與原型相似的條件下進行實驗
嚴格控制實驗條件,要讓模型與原型所處的實驗條件盡可能相同或相似,只有這樣,才能把從模型上獲取的信息可靠地、有效地類推到原型上去。
例題中的原型是在黑暗的臥室中,沒有燈光,因此我們要把兩個裝置(即模型)放在暗處大約24小時。
(三)將模擬實驗的結果類推到原型上
觀察實驗現象,根據實驗結果分析并得出實驗結論,這是科學實驗的幾個重要步驟。但對于模擬實驗而有,在結果處理階段,除了要對模型實驗的結果進行分析、處理之外,還要將模型實驗的結果類推到原型上去。
上題的實驗結果是:將紙張制成可點燃的紙棒,24小時后,用火柴點燃紙棒,分別伸入兩個廣口瓶中,裝置1中的紙棒很快熄滅,裝置2中的紙棒能燃燒較長時間。實驗表明:裝置1中的氧氣含量低,而裝置2中的氧氣含量較高。
由于模型與原型具有相似性,并且模型所處的條件與原型所處的條件基本相同,因此,我們可以把模擬實驗的結果類推到原型上,得出結論,即夜晚臨睡前,園藝愛好者在白己的臥室內擺放較多的綠色盆景,室內氧氣的含量不僅不會提高,反而會下降。究其原因,是由于在黑暗的臥室內,綠色植物不能進行光合作用制造氧氣,但此時植物細胞仍要進行有氧呼吸消耗室內氧氣,致使室內氧氣含量下降。因此,園藝愛好者的做法是不恰當的。通過上述模擬實驗,我們解決了看似復雜的實際問題。
三、模擬實驗在科學教學中的作用
(一)利用模擬實驗培養學生的科學思維能力和科學探究能力
隨著教育改革的不斷深入及新課程標準的逐步實施,對學生的科學素養和科學探究能力的培養被擺在了日益重要的位置。如模擬“噪聲污染及其控制”實驗,其實是在模擬噪聲污染對人類造成哪些嚴重危害,通過該實驗既能增強學生的環境保護意識,又可以培養學生的科學探究能力,提高他們的科學素養。在學生實驗中增添了模擬實驗或讓學生制作模型,這在以前是從來沒有過的。這些模擬實驗或模擬原型建立模型的實驗,對訓練學生的科學思維能力和培養學生的科學探究能力是十分有用的。
(二)利用模擬實驗突破教學難點
在教學過程中,對于一些難點知識,有時可以通過一個簡單的模擬實驗加以突破。
例如,在“水的組成”一節中,學生普遍認為“一個水分子是由兩個氫原子和一個氧子構成”這個概念較抽象、較難理解。為了突破教學難點,我設計了一個簡單的模擬實驗:取兩個不同顏色橡皮泥,把其中一個橡皮泥做成一個較大橡皮泥球來表示氧原子,把另一個橡皮泥做成兩個較小橡皮泥球來表示氫原子,然后把他們粘在一起來表示一個水分子模型,接著把他們拆開再重新組合這一過程來表示電解水的過程。通過這個模擬實驗,學生才真正理解并掌握了這個概念,難點因此而突破。
(三)通過模擬實驗及模型的制作,培養學生的創新能力
創新能力是一個人根據當前的知識和經驗,加工、處理并有機遷移或整合,創造出新知識或新技術的能力。創新能力分為知識創新和技術創新,在初中科學教學中應該充分利用模擬實驗及構建模型的機會來培養學生的創造能力。如制作潛水艇浮沉模擬實驗時,可就如下問題進行個性化的討論:1、制作模型的選材還可以有哪些?2、物體沉浮條件與哪些因素關?3、物體沉浮條件還有哪些應用?通過上述問題可以使學生在制作潛水艇浮沉模型實驗時,加深對物體沉浮條件的理解,又激發學生學習興趣。同時,制作的過程,也是學生根據自己所獲取的知識進行創新的過程。
綜上所述,無論是進行科學研究,還是進行初中科學教學,模擬實驗都是一種非常有用的研究方法。在教學過程中,如果能夠適當運用,對突破教學難點,對提高學生學習興趣,對培養學生的科學探究能力、科學思維能力和科學實踐能力將會起到積極的推動作用。
參考文獻
中圖分類號:G632 文獻標識碼:A 文章編號:1671-0568(2012)18-0109-03
初中科學課程標準要求在科學教學過程中融入方法論的教育,重視“傳道”,傳授科學的研究方法。在分析科學問題時總是同時貫穿著某種具體的思考方法。如觀察法、實驗法、數學法、分析與綜合法、歸納與演繹法、類比法、理想模型法、量綱分析法、對稱性分析、對應原理的應用、數量級估算等。在科學教學過程中,對學生進行科學方法的講解與訓練,讓學生容易輕松地習得各種各樣的有效科學方法和思想方法,不但可以使學生掌握正確的思想方法和工作方法,提高科學素養和科學鑒賞力,還縮短了時間,提高了學習效率,更加重要的是讓學生進一步掌握獲取知識的方法,為學生的終身學習和終身發展服務,從而出現初中科學領域中“萬紫千紅總是春”的壯美景觀!
一、在探究教學的各個環節中始終堅持滲透科學方法教育
1.在“提出問題”中滲透科學方法教育。當學生提出問題時,教師要盡可能幫助展現發現問題的思路,滲透發現問題的科學方法,讓學生懂得問題是怎樣被發現和提出的,讓學生學會自己提出問題。教師循循善誘,引導學生掌握盡可能多的關于提出問題的科學方法,常用的科學方法有觀察法、聯想法、比較法、推理法和實驗法等。
(1)觀察法。它指通過讓學生觀察實物、錄像、掛圖、實驗現象等,提出可能與教學相關的有價值的問題。例如在學生探究凸透鏡成像規律時,教師只要先演示凸透鏡成像實驗的幾種現象,即移動光屏和蠟燭,讓學生看到放大的像、縮小的像等。然后教師就可以提問:“你們看到了什么?由此想知道什么問題嗎?”學生就有可能提出:怎樣才能得到放大的像?怎樣才能得到縮小的像?像為什么是倒立的?像的大小與什么因素有關?用凹透鏡行嗎?諸多問題,不一而足。觀察法和實驗法是緊密聯系在一起的,一般來講,先進行實驗,再在實驗中進行觀察。
(2)聯想法。它是指讓學生對身邊某個比較熟悉的物體、現象、情境或知識產生聯想,提出問題。如學生在探究浮力與哪些因素有關時,教師先提問:“通常不會游泳的人能不依靠任何外力躺在水面看報紙嗎?”學生的第一回答就是:“不能。”然后教師播放了游客躺在死海上看報紙的片段,再提問:“為什么人能獨自自由地躺在死海上看報紙呢?”學生自然就想到:“浮力是否與液體的密度有關呢?”
(3)比較法。是指讓學生通過比較幾個相關而又有區別的現象和事例,從中發現問題,提出問題。例如在探究電流的熱效應與電阻的大小關系時,可這樣來引導學生提出問題:①教師可先出示這樣兩個實例:一是燈泡接入電路時,燈泡熱,與燈泡相連的導線卻不怎么熱;二是與大功率電爐相連的導線為什么顯著發熱。②讓學生通過比較、討論兩個實例提出問題:電流產生的熱量與哪些因素有關?電流產生的熱量是不是與電流和電阻有關?電流產生的熱量除與電流、電阻有關外,還與其他什么因素有關?
教師作為教學的引導者、激勵者,在運用各種科學方法引導學生提出問題時,一方面應鼓勵學生大膽提出問題,即使學生提出的問題是幼稚的甚至是錯誤的,教師也要對這種積極的態度給予肯定和表揚:另一方面注重科學方法教育,讓學生自己學會提出問題。
2.在“猜想與假設”中滲透科學方法教育。猜想與假設是科學探究的核心環節,它能使探究者明確探究方向,有目的、有計劃地進行探究,在探究過程中起導向的作用。猜想和假設也不是隨便地進行的,正確的猜想和假設應該建立在客觀的現象和事實上,要求學生說出自己的猜想和假設的依據。所以,教師首先要會引導學生進行科學的猜想假設。引導學生猜想時,通常有以下科學方法的運用:
(1)分析比較法。例如,在教學“汽化”這一章節的內容時,可以這樣引導學生進行猜想:①教師用濕的酒精棉球在黑板上畫出相隔一定距離、大小一樣的圓,其中一個圓用紅外燈照射,讓學生觀察哪個圓干得更快。②學生觀察到用紅外燈照射的哪個圓干得快。③教師:“根據觀察的現象進行分析,蒸發的快慢可能與什么因素有關,有什么關系?請你猜想。教師讓學生通過實驗觀察到有關現象,再在這些現象的基礎上進行分析與比較,讓學生獲得一定的感性認識,再做出猜想和假設。這樣,不僅學生能提出科學的猜想,而且對學生滲透了一定的科學方法的教育。
初中物理教材中,很多物理概念的形成、規律的產生、實驗的設計等等,都采用了控制變量法.控制變量法是初中物理知識中最重要最常見的研究方法,同學們一定要認真對待.
例1 (2006年三明)某物理學習小組,選擇如圖1所示的四個透鏡進行探究實驗(其中A、B和C、D是兩組形狀相同的凸透鏡,它們分別用玻璃、塑料和水晶制作而成):
(1) 為了探究凸透鏡的焦距大小與透鏡球形表面彎曲程度的關系,小組同學應選擇圖1中的哪兩個凸透鏡做實驗?答:____(選填字母序號).器材確定后,接著小組同學讓一束與主光軸平行的光,分別經過兩凸透鏡后會聚于焦點處,如圖1的甲、乙所示.
比較兩次實驗的現象,可以得到的結論是:凸透鏡表面越凸,凸透鏡的焦距越____.
(2) 如果選擇A、B兩個透鏡,他們還可以探究凸透鏡的焦距大小與____的關系.
分析與解答:(1) 探究凸透鏡的焦距大小與透鏡球形表面彎曲程度的關系時,應選擇材料相同的凸透鏡,因此應選擇A、C兩個凸透鏡做實驗.比較兩次實驗的現象,可以得到的結論是:凸透鏡表面越凸,凸透鏡的焦距越小(或短).(2) A、B兩個透鏡的球形表面彎曲程度相同,但材料不同,因此可以探究凸透鏡的焦距大小與材料的關系.
例2 在探究導體的電阻跟哪些因素有關時,某老師引導學生作了如下的猜想:
猜想1:導體的電阻可能跟導體的橫截面積有關;
猜想2:導體的電阻可能跟導體的長度有關;
猜想3:導體的電阻可能跟導體的材料有關.
圖2是他們進行實驗探究的器材,演示板上固定了四條金屬電阻絲.a、b、c長度均是1 m,d的長度是0.5 m;a、b的橫截面積相同,材料不同;a、c的材料相同,但c的橫截面積大于a;a、d的材料和橫截面積都相同.
(1) 在探究電阻跟橫截面積的關系時,可依次把M、N跟____的兩端連接,閉合開關,記下電流表的示數,分析比較這兩根金屬絲電阻的大小.
(2) 依次把M、N跟a、d的兩端連接,閉合開關,記下電流表示數,分析比較a、d兩根金屬絲電阻的大小,可探究電阻跟____的關系,其結論是:____.
(3) 以上方法在研究物理問題時經常用到,被稱為控制變量法.試根據學過的物理知識再列出兩例用這種方法研究的問題:____.
(4) 一般說來,所有物體都有電阻,探究過程中,又有同學提出猜想4:電阻還可能跟溫度有關.請用一個廢燈泡的燈芯設計一個實驗來研究這個問題,要求:① 說出方法;② 畫出電路圖.
分析與解答:導體的長度、橫截面積、材料和溫度是本實驗中的四個變量,因此,要研究電阻與其中一個變量的關系,需要控制其他三個量不變.
(1) 研究電阻跟橫截面積的關系時,應控制長度、材料、溫度不變,由題設條件,應依次把M、N跟a、c的兩端連接.
(2) a、d的材料、橫截面積相同,顯見,比較它們電阻的大小,可探究電阻跟長度的關系.其結論是:在導體的材料、橫截面積相同時,導體越長,電阻越大(或導體電阻跟長度成正比等).
(3) 控制變量法應用十分普遍,除此之外還有:研究電流與電壓、電阻的關系;研究壓強與壓力、受力面積的關系等.
(4) 略.
例3 滑動摩擦力在研究相關物體運動情況時起著重要的作用.通過實驗探究已經知道,滑動摩擦力與接觸面的粗糙程度有關,也與接觸面之間的壓力有關.有些同學猜想“滑動摩擦力可能還與接觸面的大小有關”.請你從以下器材中選出部分器材,設計實驗對此猜想進行檢驗.
器材:a. 斜面 b. 帶鉤的正方體木塊 c. 帶鉤的長方體木塊 d. 表面平整的長木板 e. 幾條毛巾 f. 直尺 g. 彈簧測力計 h. 硬紙板
(1) 你所需要的實驗器材(用器材前面的字母表示):____.
(2) 簡述主要的實驗步驟:____.
分析與解答:本題中提出問題的方法叫“假說”,設計實驗的思想是控制變量法.因此在設計實驗時,一定要保證接觸面粗糙程度和壓力不變,僅讓接觸面的大小發生變化.(1) 實驗器材為c、d、g.(2) 實驗步驟為:① 將長方體木塊平放在水平放置的長木板上,用彈簧測力計拉著它勻速前進,觀察并記錄這時彈簧測力計的示數;② 將長方體木塊側放在長木板上,用彈簧測力計拉著它勻速前進,觀察并記錄這時彈簧測力計的示數;③ 比較兩次彈簧測力計的示數,即可初步檢驗上述猜想;④ 重復幾次上述3個步驟.
在初中物理課本中,用到控制變量法的實驗比較多,例如:
1. 研究滑動摩擦力的大小與壓力的大小和接觸面的粗糙程度的關系;
2. 研究物體的動能的大小與質量和速度的關系;
3. 研究壓力的作用效果與壓力的大小和受力面積大小的關系;
4. 研究電磁鐵的磁性與線圈的匝數和電流大小的關系;
5. 研究導體電阻大小跟導體的材料、長度、橫截面積的關系;
6. 研究電流與電壓、電阻的關系(即歐姆定律);
7. 研究不同物質的吸熱能力.
在研究看不見的物質或現象時,可以通過研究該物質或現象所產生的可見的效果,由此進一步分析物質或現象,這種方法叫轉換法.值得注意的是,等效替代法雖然也包含有轉換法的思想,但其研究主體已發生轉移,而轉換法則是通過研究主體所產生的效果來上溯其原因的一種研究方法.
例4 在體育課上練習投擲鉛球時,小楠想借此探究重力勢能的大小與哪些因素有關.請你幫他完成設計過程.
(1) 你將選擇哪些實驗器材?
(2) 寫出實驗步驟.
(3) 說出實驗中判斷重力勢能大小的方法.
分析與解答:此題將同學們所熟悉的體育課場景轉化為物理情景,同學們一般會想到利用鉛球陷入沙子的深淺程度來判斷重力勢能的大小,這種方法就是轉換法的應用.(1) 質量不同的兩個鉛球(也可添加刻度尺).(2) 根據課本知識可知,重力勢能的大小與重力和高度有關,所以在設計實驗步驟時應考慮這兩方面,并注意控制變量法的使用.實驗步驟為:① 讓同一鉛球從不同的高度落下;② 使質量不同的兩個鉛球從同一高度落下.(3) 觀察沙子凹陷程度,凹陷程度越大,則重力勢能越大.
例5 (2006年南京)小明和小華做“探究導體電阻大小與長度的關系”的實驗.他們準備在圖3中的A、B兩點間接入待研究的電阻絲,電源電壓恒定,忽略燈絲電阻受溫度變化的影響,待用電阻絲的規格如下表.
(1) 他們應選擇序號為____的兩根電阻絲來探究.
(2) 正確選擇后,他們將所選電阻絲分別接入A、B兩點間,閉合開關,通過觀察燈泡的亮暗或電流表的示數來比較電阻絲電阻的大小.實驗中,兩次電流表指針均有偏轉,但第二次的示數小于第一次的示數,說明第二次接入電路的電阻絲的阻值____(填“較大”或“較小”),同時小華發現第二次實驗中燈泡不亮,你認為原因是____.
(3) 以上(2)中判斷電阻大小關系的方法在初中物理中經常用到,以下描述中能體現這種方法的是().
A. 水壓使水管中形成水流,類似地,電壓使電路中形成電流
B. 根據物質在常態下的形狀和體積是否固定,可將物質分為三態
C. 通過觀察木塊被運動物體撞擊后移動距離的大小,可比較運動物體動能的大小
D. 研究滑動摩擦力大小與壓力大小的關系,應控制接觸面粗糙程度相同
(4) 科學研究表明:在導體的材料、橫截面積和溫度相同的條件下,導體電阻的大小與長度成正比.你認為他們用上述(2)中的方案能否得到這個結論?請用歐姆定律加以解釋.
(5) 若電流表損壞,換用一只電壓表,仍然利用上述器材來探究導體電阻的大小與長度是否成正比,請畫出一個能反映該實驗原理的電路圖.(電阻絲用電阻符號表示,導線根數不限)
分析與解答:此題考查設計實驗、分析與論證、評估等方面的能力.在第(3)問中用到了轉換法.另外在設計探究過程中,還應注意控制變量法這一最常用物理研究方法的應用.(1) 因為是“探究導體電阻大小與長度的關系”,所以應選擇序號為2和4的兩根電阻絲.(2) 由于第二次電流表的示數變小了,說明第二次接入電路的電阻絲的阻值較大;第二次實驗中燈泡不亮,是因為燈泡兩端的電壓太小,實際功率太小,不足以發光.(3) 此實驗中判斷電阻大小關系的方法用到了轉換法,只有選項C用到了這種方法.(4) 不能得到這個結論.根據歐姆定律可知,在電壓一定的條件下,通過導體的電流與導體的電阻成反比,而此方案不能控制電阻絲兩端的電壓一定.(5) 如圖4.
在初中物理課本中,用到轉換法的實驗比較多,例如:
1. 利用小球的振動來判斷發聲體在振動;
2. 判斷電路中是否有電流時,可通過電路中的燈泡是否發光去確定;
3. 通過擴散現象研究分子的熱運動;
4. 電磁鐵的磁性強弱可通過它吸引大頭針的多少來確定;
5. 判斷磁場是否存在時,可用小磁針放在其中看是否轉動來判斷;
6. 利用小桌陷入海綿的深度判斷壓力的作用效果;
7. 根據小球將木塊推動的遠近來判斷小球動能的大小.
將某個物理量、物理裝置、物理狀態(或過程),用另外一個物理量、物理裝置、物理狀態(或過程)來替代,得到同樣的結論,這種方法叫“等效替代法”.在間接測量中,有許多物理量的測量都利用了等效替代法.
例6 (2007年大連)圖5是探究平面鏡成像規律的實驗裝置.
(1) 用玻璃板代替平面鏡,主要是利用玻璃板透明的特點,便于____.
(2) 如果有3 mm厚和2 mm厚的兩塊玻璃板,應選擇____mm厚的玻璃板做實驗.
(3) 如果玻璃板沒有放正,將對實驗產生什么影響?____.
(4) 使點燃的蠟燭在兩個不同的位置,分別測出了物距和像距相等的兩組數據,得出實驗結論之一:“像距與物距相等”.你認為這種方法是否合理?____.理由是:____.
分析與解答:“探究平面鏡成像的規律”是光學中的一個重要實驗,該實驗中為了明確像和物體的大小、距離等關系,用到了等效替代法,即用一根同樣大小的未點燃的蠟燭和玻璃后面已燃蠟燭的像去重合,從而替代已燃蠟燭的像.在第(1)問中用玻璃板代替平面鏡,主要是為了看到玻璃板后面的蠟燭.在第(2)問中,由于玻璃板的兩個表面都會成像,實驗中應盡量選擇較薄的玻璃,減小兩個像的距離,從而減小誤差.在第(3)問中,如果玻璃板沒有放正,傾斜了,所成的像在白紙上方或下方,不利于找到像的位置.在第(4)問中,尋找規律時一般最少有三組數據.答案是:(1) 透過玻璃看到像,進而找到并畫出像的位置 (2) 2 (3) 有可能找不到像 (4) 不合理 兩組數據太少
例7 (2007年玉溪)“曹沖稱象”的故事流傳至今,最為人稱道的是曹沖采用的方法,他把船上的大象換成石頭,而其他條件保持不變,使兩次的效果(船體浸入水中的深度)相同,于是得出大象的重就等于石頭的重.人們把這種方法叫“等效替代法”.請嘗試利用“等效替代法”解決下面的問題.
【探究目的】粗略測量待測電阻Rx的值.
【探究器材】待測電阻Rx、一個標準的電阻箱(符號為)、若干開關、干電池、導線和一個刻度不準確但靈敏度良好的電流表(電流表量程足夠大).
【設計實驗和進行實驗】
(1) 畫出你設計的實驗電路圖.
(2) 將下面的實驗步驟補充完整,并用字母表示需要測出的物理量.
第一步:開關斷開,并按設計的電路圖連接電路;____.
(3) 寫出Rx的表達式:Rx=____.
分析與解答:題中明確指出用“等效替代法”解決問題,因此設計實驗時應設法利用電阻箱的阻值來替代待測電阻的阻值,這是解題的關鍵.
(1) 電路圖如圖6所示.(2) 第二步:閉合開關S1,觀察并記錄電流表的指針偏轉位置;第三步:斷開開關S1,閉合開關S2,調節電阻箱電阻大小,觀察電流表的指針,使它指向前面記錄的位置;第四步:讀出此時電阻箱電阻大小R.(3) Rx=R.
在初中物理課本中,用到等效替代法的實驗有:
1. 探究多個用電器組成的串、并聯電路的總電阻;
2. 測量不規則小塊固體的體積時,用它排開水的體積替代固體的體積;
3. 托里拆利實驗中,利用水銀柱產生的壓強與大氣壓相等測定大氣壓的數值.
理想模型是物理學中的一個重要的研究方法,運用這種方法的目的,就是為了摒棄次要因素,突出主要因素,對實際問題進行理想化、簡單化處理,從而方便對物理本質的研究.在物理學中,常常把實際研究對象或實際過程抽象成為理想模型或物理模型.
例8 物理學常常把實際的研究對象或實際的過程抽象成物理模型.如用鍘刀鍘草時,可以把鍘刀看做是一個能夠繞軸轉動的硬桿,而不必考慮刀的形狀、刀的材質,在物理學中把它稱為“杠桿”,這時“杠桿”就是鍘刀的物理模型.汛期,江河中的水有時會透過大壩的底層從壩外的地面冒出來,形成“管涌”.初中物理講過的什么裝置可以作為“管涌”的物理模型?自行車的車把可以控制車的方向,它的物理模型又是什么?
分析與解答:江河中的水有時會透過大壩的底層從壩外的地面冒出來,說明大壩的底層有洞穴連通,所以管涌的物理模型是連通器.當轉動自行車的車把時,可以使車把和車子的前叉一起轉動,達到控制方向的作用,車把和前叉構成一個輪軸.
在初中物理課本中,用到理想模型法的實驗有:
1. 在研究磁場的分布時,引入磁感線;
2. 在研究光的傳播路徑和方向時,引入光線;
3. 將光滑表面看做是沒有摩擦的理想表面;
4. “電流表”、“電壓表”也是一種理想模型,在實際應用時,不考慮電流表本身的電阻對電路的影響;而電壓表在接入電路時,則認為其“斷路”.
在研究某些較為抽象的物理問題時,往往用具體的、形象的事物來進行類比說明,找出共性的特點,使得被研究對象變得易于理解,這種方法叫做類比法.進行類比的兩個對象應具備較多的共同點或相似之處.
例9 自從湯姆遜發現了電子,人們開始研究原子內部結構.科學家提出了許多原子結構的模型,在20世紀上半葉,最為大家接受的原子結構與圖7中哪個圖最相似?()
分析與解答:此題考查對原子內部結構的掌握情況.原子由原子核與電子組成,其中原子核位于原子的中央,電子在周圍繞原子核高速運動.因此原子的結構與太陽系的結構最為相似,在理解原子的結構時可以類比太陽系的結構.正確答案是D.
在初中物理課本中,用到類比法的還有:
1. 用水波類比聲波;
2. 在學習電流時,將它比作水流;
3. 在研究分子的作用力時,用彈簧的作用力進行類比.
推理法是在大量可靠事實的基礎上,以實際的實驗過程為原形,通過合理的推理總結出結論,從而深刻地揭示物理規律的本質.這種方法是物理學中進行研究的一種重要方法.
例10 圖8所示是伽利略著名的斜面理想實驗,實驗設想的步驟有:
① 減小第二個斜面的傾角,小球在該斜面上仍然要達到原來的高度.
② 兩個對接的斜面,讓靜止的小球沿一個斜面滾下,小球將滾上另一個斜面.
③ 繼續減小第二個斜面的傾角,最后使它成水平面,小球將沿水平面做持續的勻速運動.
④ 如果沒有摩擦,小球將上升到原來釋放時的高度.
(1) 請將上述步驟按照正確的順序排列:____(只要填寫序號).
(2) 在上述設想步驟中,有的屬于可靠事實,有的則是理想化的推論.下面關于這些事實和推論的分類正確的是().
A. ①是事實,②③④是推論
B. ②是事實,①③④是推論
C. ③是事實,①②④是推論
D. ④是事實,①②③是推論
分析與解答:(1) 分析實驗過程,可得出正確的順序排列是②④①③;(2) 步驟②中的現象是可以觀察到的事實,而步驟①、③、④中的結論都必須建立在光滑斜面的基礎上,所以這些步驟是推論.正確選項是B.
此題用到了控制變量法、理想模型法和推理法.步驟③中講到“繼續減小第二個斜面的傾角,最后使它成水平面,小球將沿水平面做持續的勻速運動”,這一過程是在前面三個步驟(即步驟②④①)的基礎上通過合理的推理得出的,這里用到了推理法.
在初中物理課本中,用到推理法的過程不多,例如:
1. 研究真空中不能傳聲;
2. 研究牛頓第一定律.
借助于圖象來研究物理問題,是物理學中對數據進行處理的常用方法,目的是使問題形象化.作圖最基本的方法是描點法,即在坐標系中,先找出對應的點,用平滑的曲線(或直線)連接各點,從而直觀地反映出物理量之間的變化.
例11 某初中科技活動小組的同學們準備自己動手制作彈簧測力計,他們選了甲、乙兩種規格不同的彈簧進行測試,繪出如圖9所示的圖象,圖中只有OA段和OB段是彈性形變.若他們要制作量程較大的彈簧測力計,應選用彈簧____;若要制作精確程度較高的彈簧測力計,應選用彈簧____.從圖象中你還可以獲得的信息有:____.
分析與解答:此題應結合圖象與彈簧的有關性質綜合分析.從圖象中可以看出,在彈性限度內,彈簧乙所能承受的拉力更大,所以要制作量程較大的彈簧測力計,應選用彈簧乙;在受到相同的拉力時,彈簧甲的伸長量更大,所以要制作精確程度較高的彈簧測力計,應選用彈簧甲,因為它的刻度間隔大.從圖象中還可以獲得的信息有:在彈性限度內,彈簧的伸長量與拉力成正比.
例12 在“觀察水的沸騰”實驗中,當水溫升到90 ℃時,隨著加熱過程,每隔1 min記錄一次水的溫度.某同學記錄的數據如下表.
(1) 根據記錄,在圖10中畫出水的沸騰圖象.
(2) 試根據實驗現象歸納水沸騰時的特點:____.
分析與解答:根據實驗數據,采用描點法作出水的沸騰圖象可直觀地反映出水溫隨時間變化的特點.(1) 見圖11.(2) 水沸騰時的特點有:由液體變為氣體;沸騰時繼續吸熱;沸騰時水的溫度保持不變等.
在初中物理課本中,用到圖象法的過程較多,例如:
1. 研究固體的熔化過程;
2. 研究水的沸騰過程的特點;
3. 研究同種物質質量與體積的關系;
4. 研究重力與質量的關系.
歸納與分類是研究事物的重要方法之一.在物理實驗中,經常要對實驗現象或實驗數據進行歸納總結,比如上例中的第(2)問,就用到了歸納法.對于要分類的事物,應當進行仔細的分析,找到它們之間相同之處與不同的特點,就不難正確地進行分類了.歸納與分類是科學研究中最常用的方法,歸納與分類往往是從事物的某一特征出發,而不能有雙重標準.
例13 有下列光學器具:照相機、潛望鏡、幻燈機、穿衣鏡、放大鏡、牙醫內窺鏡.可以把它們分成兩類:
一類包括____,其特征為____.二類包括____,其特征為____.
《物理課程標準》中指出:“科學探究既是學生的學習目標,又是重要的教學方式之一.將科學探究列入學習目標,旨在將學習重心從過分強調知識的傳承和積累向知識的探究過程轉化,從學生被動接受知識向主動獲取知識轉化,從而培養學生的科學探究能力、實事求是的科學態度和敢于創新的探索精神.”可見,探究活動除了能夠改革教學過程,完善教學方式之外,還能夠培養學生各方面的能力.
一、培養學生觀察能力和提出問題的能力
進行科學探究的前提是先發現并提出問題,再圍繞探究的問題展開深層次的探究活動,使探究過程沿著明確的方向進行合理的猜想和假設.如果沒有細心觀察發現問題的話,科學探究便無從談起.對于初學物理的學生來講,一開始就要求他們從物理現象中發現并提出具有探究價值又具體明確的物理問題是相當不易的.因此,教師在教學過程中要多創設一些適合學生發現問題,符合認知水平的教學情境,并要適時引導學生逐漸向預定的問題方向思考,通過示范演示,逐步讓學生學會提出問題.
如,在“壓強”教學中,讓學生先觀察這樣的情景:一人先后穿兩雙不同的鞋子(一雙平底鞋,一雙高跟鞋)在同一沙灘上散步,對身后沙地上的鞋印進行放大對比,很明顯的觀察到平底鞋的鞋印寬而淺,高跟鞋后跟的印痕卻窄而深.通過仔細觀察,學生會提出“為什么高跟鞋在沙地上的壓痕比平跟鞋的深?”的問題,這時初步目標確定,教師再適時引導,把通過觀察到的現象直接問題化的表達方式轉化成具體的科學問題,明確探究的方向.
二、培養學生的實踐能力
物理學是一門以實驗教學為基礎的學科.初中物理實驗的設計盡可能讓學生從多角度、多方位、多層次去思考并解決問題,使學生勇于創新,不局限于傳統思維定勢的束縛,敢于打破常規,積極思考找出解決問題的多種方法.探究式教學明確指出,要給學生多創造親自動手實驗的機會,讓學生帶著對實驗現象的疑惑和問題投入到實驗探究中去,在實驗中培養學生動手能力、解決問題的能力等.
如,在“測量鹽水密度”實驗中,讓學生按照實驗目的和要求自行設計實驗步驟并完成實驗,計算出鹽水的密度,交流討論時細心的學生會發現當將杯中鹽水倒入量筒中進行體積測量時,有部分鹽水沾在了杯的內表面,使得所測的體積值與真實值有偏差,從而對實驗進行完善,對方案二的理解也更加透徹.通過親身實踐,讓他們在相互糾錯、自我糾錯的過程中找到解決問題的方法,體驗成功的喜悅,逐漸掌握基本的實驗操作技能,學會觀察實驗現象和記錄實驗數據,培養學生的判斷、決策能力,逐漸增強安全操作意識,養成嚴謹認真的科學探究態度.
三、培養學生的思維能力和想象能力
在探究式教學中,學生是主體,教師是主導,教師的主導要恰到好處,既不壓抑影響學生的主體性發揮,又能為學生提供最為恰當的幫助,還要給學生提供多渠道的信息資源,讓學生從各種信息資源中獲取并篩選對探究有用的資源.在教學中,要讓學生來唱主角,教師甘當配角,如果教師在課堂上沒有給學生自主學習的機會,也沒有給他們提供探究的渠道,創新也就無從談起.
探究式教學提倡學生能自由、自主地思考,大膽提出自己的猜想和假設,根據實驗要求對所牽涉的要素與信息進行取舍,圍繞提出的問題,廣開思路、充分想象,尋找更多解決問題的方案,親身感知客觀世界,增強探索未知世界的信心,教師鼓勵學生相互激勵、啟發、評價、比較,培養學生思維的廣闊性和靈活性,激發學生的創新思維能力.
四、培養學生運用科學方法的能力
在進行探究式教學時,不僅要突出科學探究的內容,還要重視探究方法的指導,使學生在進行科學探究、學習物理知識的過程中,逐漸拓寬視野,初步領悟到科學探究方法的真諦.初中物理常用的探究方法很多,比如:控制變量法、等效替代法、模型法、轉換法、圖像法、類比法、推理法、比較法等.
如,在“比熱容”教學中,在提出“水和砂石吸收相同的熱量后,升高的溫度可能不同”的猜想后,進行實驗設計的關鍵問題是要考慮水和砂石的升溫可能和哪些因素有關:①與吸收的熱量有關;②與物質的質量有關.本實驗中若要考察溫度的升高與不同物質(水或砂石)是否有關,則其它兩個量應保持不變,這里滲透著控制變量的思想方法.教師要不斷的引導學生通過討論與交流,完善實驗方案,提高運用各種探究方法的意識和能力.
五、培養學生表達、交流、合作的能力
交流與合作是科學探究的一個基本要素.對于每個個體他都有想展示自己才能的愿望,因此,在科學探究中,教師要多給學生提供一些能發表自己觀點的機會,鼓勵學生之間開展多角度的討論與交流,這樣不僅可以培養學生的表達能力,還可以充分滿足學生的愿望,有助于提高學生的自我成功感.通過交流與合作,可以活躍學生的思想,增進彼此間團結合作的精神,還能從中學到他人解決問題的有效策略和方法;通過小組成員間的互動和協作,培養面臨困難善于尋找解決問題的能力,有利于團隊精神和社會責任意識的建立和完善.
如,在“機械運動”教學中,通過觀看掛圖提出 “為什么司機說坐在車里的乘客‘沒動’,而站在路邊的小孩卻說乘客‘動的真快’?”,讓學生提出猜想,并討論設計實驗方案進行歸納解釋.在探究過程中,有的組在課本上放支筆,推動課本移動,分別以桌面、課本、筆作為不同的參照物,觀察其它二者的運動情況;有的組兩兩學生并肩走、超前走、落后走親身演示,使學生的思維向更寬廣的范圍拓展.最后經過組組討論,認識到“相對不同的參照物,物體運動和靜止的情況不一定相同.”
科學探究式學習源于科學家的探究,學生經歷過探索的過程,對能力的提高、知識的記憶有很大幫助,這就是為什么在物理教學中科學探究具有如此重要的地位.
參考文獻:
中國歷年來實行的教育模式,即教師講臺上授課,學生講臺下聽講的形式,已經成為許多教育者統一的教育手段,影響了中國大部分人。然而,對于初中物理這樣一門實踐性較強的科目,在教學時,課堂上還是不可避免地出現了“教師講、學生聽”現象。在這樣的教學制度下,中國初中生一般養成了對教材、對教師的依賴性。很少有學生會對教科書提出質疑或者對教師的授課內容提出疑問,他們盲目相信權威,沒有自己的想法。學生總是坐在自己的座位上,看著教師在講臺上口若懸河地講述著教學內容。這樣的教學過程主要是要求學生對教學內容接受、理解。但是,事實上,在這樣的教育模式下,學生沒有機會獨立思考,甚至失去了提出意見的權利。因此,這就極大程度上扼殺了學生學習的積極性和主動性,限制了學生思維的多向性。學生在創新思維的指導下提出的觀點得不到認可,嚴重打擊了學生的自信心。
二、新課改下物理課堂的要求
在課程改革的新環境下,物理教師不僅要傳授給學生物理的基本原理和規律,了解物理的基本思想、方法,掌握物理實驗內容,更要注重對學生的智力開發,加強他們的創新思維能力,引導他們將物理知識應用于實際。
1.課堂的計劃性
無論是任何一門科目的授課,教師都應該認真、負責地備課,認真研究教學標準、目的及內容。教師的備課過程的詳細與否,直接影響教學質量的好壞。教師在走向課室進行授課之前,應該對課堂教學內容有一個整體的把握,拿捏好教學進度,避免對學生進行灌輸式的教育,導致學生難以接受課堂內容。
2.課堂的靈活性
在授課過程中,教師可以根據學生的接受程度調整自己的教學進度,提高教學質量水平。物理知識具備嚴謹性和邏輯性,它需要學生具有一定的想象力。因此,教師應該適當預留時間給學生思考。在課堂上,教師應該充分掌握學生的思想,了解學生是否能夠理解教材內容,在課堂中可以穿插一些提問、答疑的環節,使教學更具靈活性。
三、物理課堂滲透創新思想的方法
1.轉變學生固有思想
要在新課程改革下實行初中物理教育,在課堂上向學生滲透創新思想是關鍵。中國教育體制下的初中生,已經把被動接受教學內容視為一種很平常的事。他們大體缺乏一種好奇心以及創新能力。這主要是因為他們在受教育過程中,沒有形成一種批判性的思維,而是養成了盲目接受教師安排和教學內容的習慣。要從真正意義上指導學生成為適應新時勢要求的人才,初中物理教師應該積極鼓勵學生進行抽象性思維,培養他們的創新能力。我們要鼓勵學生敢于質疑,激發他們的創新意識。
2.依托生活經驗,創設物理情境
物理與我們的生活息息相關。看似平常的生活事物,都可能蘊涵豐富的物理知識。這就為學生提供了大量的現實材料。在物理的學習過程中,我們要合理巧妙地運用身邊的事物,激發學生的創新靈感,豐富學生的想象,讓他們了解物理、掌握物理。例如,在講述物體的運動過程時,我們可以引用日常過程中的汽車或者船之類的事例,幫助學生理解。又如,在講解地心引力過程時,我們可以隨手拿起一支粉筆,直接在空中松手,讓學生觀察粉筆的降落過程。物理教學要靈活運用生活中的一切物體,不能依賴于教材,拘泥于教材。
3.培養學生動手操作能力
在進行實驗的探究過程,我們應該適當增加學生自主做實驗的機會。在實驗教學中,我們不僅要教會學生基本的實驗原理,還要正確引導學生探究研究物理問題的實驗方法,如“控制變量法”“比較法”以及“推理法”等等。如果有條件,我們更可以讓學生自行安排實驗內容,設計一套實驗步驟,在課堂中進行演示。這樣既能較好地引導學生培養自主思考能力、探究能力以及創新能力,又能幫助活躍課堂氣氛。這可謂是一舉多得。
4.使用多媒體輔助教學
由于物理常常需要學生發揮想象和聯想,教師可根據物理講課的需求,采用多媒體輔助教學,就可以化抽象為具體、化微觀為宏觀,幫助學生理解物理知識。例如,在講解“反射定律”時,我們可以采用一些視頻教學,在學生的視覺上造成沖擊,加速學生對物理知識的吸收。另外,在講述電場、磁場的微觀運動時,多媒體可以通過圖文聲像并茂,模擬這些現象,讓學生觀看粒子間的相互作用。我們還可以通過視頻向學生介紹物理學家,告訴他們物理學家們是如何發現物理原理的,讓他們學習物理學家的創新精神。多媒體輔助教學可以使課堂趣味性加強,激發學生學習興趣,有效提高教學質量。
5.開展物理課外活動
為了加強學生的創新意識,我們應該根據學生所學的物理知識,開展研究性調查活動,讓學生加強課外動手能力。例如,我們可以讓學生調查附近家庭的用電情況,通過探究活動提出節電措施。我們還可以開辦實驗操作比賽活動或者科技制作小發明比賽,豐富學生的生活,同時加強學生對物理知識的了解,促進學生創新能力的培養。
四、結語
總而言之,作為初中物理教師,我們有責任、有義務把學生培養成適應科技發展的人才。我們要在當前的物理教育現狀下,大膽創新,積極探索教育新方案,綜合培養學生的實踐能力和創新能力,不斷提高教學質量。我們要發揮學生的主體作用,以學生為本,開展物理課堂教學,激發學生的求知欲望。
參考文獻:
[1]吳秋瑛.初中物理實驗教學的探究思想[J].中學物理:初中版,2011(29).
認真學習《課程標準》,仔細研讀《泉州市物理中考考試說明》,全面把握中考方向,深入了解各探究實驗在中考中的具體要求,以便在復習中做到有的放矢,提高復習效率。這里對《課程標準》與《考試說明》的解讀就不一一贅述了。
二、熟練掌握各基本儀器的正確使用方法與讀數
歷屆中考實驗探究題的第一小題,都是一些基本儀器的使用與讀數。這樣的“送分題”我們必須做到穩操勝券,絕不丟分。這些題目的考查主要包括刻度尺、秒表、彈簧測力計、天平、量筒、溫度計、電流表、電壓表、電度表、電阻箱等基本儀器的使用與讀數。
三、熟練掌握并靈活應用四大實驗
中考對力、熱、光、電各部分重點探究實驗的考查可以說是很明確的。
歸納歷屆泉州市實驗中考題,力、熱、光、電四大實驗考查概率最大為:密度、水的沸騰、凸透鏡成像、伏安法測小燈泡的功率。當然,力學實驗有時也考杠桿平衡條件、測量滑輪組機械效率、動能與哪些因素有關、壓強、浮力等其他實驗,熱學有時也考查晶體熔化與凝固、比熱容等,光學偶爾考查平面鏡成像,電學有時考查伏安法測電阻、歐姆定律的探究實驗或等效替代法測量未知電阻(2011年泉州)等,甚至還考查了電流表改裝電壓表的實驗(2010年泉州)。當然,我們的復習不可能僅僅局限在概率最大的那幾個實驗,全面復習才是硬道理。考試說明里有要求的實驗我們都要做好充分復習。不過,熟練掌握好四大實驗還是前提。
四、注重科學探究方法的學習與應用
《課程標準》提倡以人為本,注重培養學生的科學探究能力。科學探究過程中,“讓學生經歷科學探究過程,學習科學研究方法,培養學生探索精神、實踐能力以及創新意識”是《課程標準》對我們科學探究實驗提出的新要求。因此,中考實驗題里越來越注重這方面的考查。初中科學探究實驗里,我們學過多種科學探究方法,有控制變量法、等效替代法、轉換法、類比法、理想實驗法、理想模型法、猜想法等。另外常用的科學方法還有圖像法、歸納法、比較法、演繹法、推理法、想象法、逆向思維法、宏觀與微觀結合法、累積法以及微分法等。實驗考查里的體現如下:
(等效替代法)(2016年泉州)1.小理要測量一個定值電阻R的大小,但他只有一個電壓表、一個電源和一個阻值已知的定值電阻Ro,開關和導線若干。請你幫他設計測量的電路圖,簡要說明測量方法及需測的物理量(并用相應的符號表示),寫出計算待測電阻R的表達式。
(歸納法)2.在科學實驗時,為了減小誤差或尋找普遍規律,經常需要進行反復多次實驗。
①“測量物體的長度”時,多次測量;
②“研究杠桿的平衡”時,改變動力(臂)和阻力(臂),多次測量;
③“研究串、并聯電路的電流特點”時,換用不同定值電阻,多次測量;
④“用電壓表和電流表測導體的電阻”時,多次測量電阻兩端電壓和通過電阻的電流值。
上述實驗中尋找普遍規律的是( )
A.①② B.①③ C.②③ D.②④
五、注重對實驗數據與圖像的處理能力的培養
明確實驗目的,了解實驗原理,會選用合適的器材,并進行規范的、正確的實驗操作過程是對實驗題最平常的要求了,學會科學地處理實驗數據與圖像,是當前中考實驗題越來越注重的一個方面。數據與圖像的處理能力的考查可以是通過數據的分析歸納得出結論,也可以是利用數據做出相應圖像再得出結論,或是從圖像上獲取有效數據做相關的計算。
六、嘗試培養對實驗誤差的分析能力,試著學會對實驗進行改進
中考實驗題中最難的莫過于對實驗誤差的分析了,這樣的考查分值不多,但體現了學生分析問題、解決問題的能力,是中考得分拉開差距的地方,若能在平時實驗題復習中多教給學生分析誤差的方法,學生在中考實驗題的得分就占優勢。而實驗往往因為誤差而不夠完美,所以進一步地改進實驗更是得分的難點了。但再難,我們都要學會嘗試著進步,只有這樣,學生的科學探究能力才能得以拓展與提高。
七、注意初高中知識與方法的銜接與應用
關鍵詞:高職物理教育;科學素養;五年制學前教育專業
對于學前教育專業學生科學素養開展的物理教學活動并不僅僅體現于培養現在的學生這樣的單純意義,還涉及到科學素養會影響到高職物理科學素養的啟蒙階段所給予的質量。但是,在我國學前教育專業的教學中,乃至學生對于物理學習的態度和動機上,都存在著淡化和偏頗的問題。認真梳理和分析這方面的問題,拿出改變現狀的對策,在學前教育專業物理教學中加強對學生科學素養的培養是本文聚焦的論題。
1 科學素養標準
學前教育專業學生物理學素養的前提是需要明確所應具備的基本科學素養的標準,標準是尺度,掌握了標準才能夠掌握分析學前教育專業學生物理學素養現狀的尺度。國際通用的測度本國公眾科學素養狀況的尺度是看被測度人是否達到了三個基本了解,即對于科學知識、對于科學的研究過程和方法、對于科學技術對社會和人所產生的影響是否達到了基本了解的程度。因而,對于我國學前教育專業學生物理學素養分析是依據這樣的標準來進行的。
2 高職物理教育對五年制學前教育專業學生科學素養的作用
當前五年制學前教育專業學生科學素養水平總體偏低。一方面,缺少優秀生源。另一方面,藝術課程在學前教育專業的課程設置上所占比重很大,而物理、化學、生物等理科課時明顯被壓縮,學科地位被弱化、邊緣化,理科課程比重則明顯偏小。由于課時被壓縮較多,導致學生具備的科學素養水平偏低,使他們難以承擔幼兒科學教育之重任。
2.1高職物理教育有助于學生獲得必要的自然科學知識。科學知識起著基礎性作用,是培養和形成其他要素的載體。《幼兒園教師專業標準(試行)》指出幼兒教師應具有一定的自然科學知識。物理學是自然科學的核心。物理學知識是人類幾千年文明傳承和積累的結晶,也是現代文明生活和工業生產中不可或缺的基礎知識。人類歷史上的第一次技術革命是以牛頓建立經典力學體系為背景的,實現了工業生產從手工工具到機械化的轉變。第二次技術革命以電力技術為主導,極大地推動了化工技術、鋼鐵技術、內燃機技術等的發展,創造了巨大的生產力。雖然在初中階段開設過物理課程,但由于五年制學前教育專業學生生源質量不理想,他們中的多數同學對物理現象、物理原理、物理規律是一知半解,甚至一無所知,很少能對它們有深入透徹的理解。由于基本科學知識的缺乏,特別是物理知識的缺乏,導致幼兒園教師常常不能解釋生活中常見的一些物理現象。通過物理教育,把物理知識與身邊很多的物理現象緊密聯系,將物理知識應用到實際中去。如此,承擔著激發幼兒對自然、對科學、對周圍世界的興趣,啟迪幼兒心智任務的準幼兒教師在將來指導幼兒科學活動中,對于孩子生活中一些有趣的、有益的現象能深入淺出地做出適當的、科學的解釋。因此,在五年制學前教育專業學生知識面的拓寬、視野的開拓、文化素質的提升方面,高職物理教育具有重要的促進作用。
2.2高職物理教育有助于促進學生掌握科學方法。科學方法是科學的認識方式,是科學素養的重要組成要素。科學方法是科學工作者所應掌握的一種復雜的創造性技能,這種技能是人們通過學習不斷總結經驗而逐步提高和發展的。物理學中具有豐富的科學方法,如觀察法、實驗法、比較法、控制變量法、等效法、模型法、科學推理法等。觀察和實驗在物理學中發揮了至關重要的作用。物理學中每個概念的確立,原理和定律的發現,無不有著堅實的實驗基礎,而每一個成功的實驗都建立在細致耐心觀察的基礎上。比較法,物理學中有許多物理規律具有可比性。在研究平拋物體的運動時,在豎直方向上把它與做自由落體運動的物體比較、在水平方向上把它與沿水平方向做勻速直線運動的物體比較,從而發現平拋運動是豎直方向自由落體運動與水平方向勻速直線運動的合成。等效法,在物理學中,諸如合力與分力、合運動與分運動、總電阻與各支路電阻以及平均值、有效值等概念都是根據等效的思想引入的。物理學中還有許多科學方法,如比值定義法、歸納法、類比法、積累法、放大法、轉換法等。通過高職物理教育,學生能逐步親身體會、掌握各種科學方法,并用在將來的幼兒科學教育活動中。
2.3高職物理教育有助于學生培養科學意識和科學品質。科學意識和科學品質是科學素養的重要表現形式,其中科學意識包含科學的世界觀,在社會生產及生活中有理解和用科學的意識等內容,科學品質主要指科學態度、科學精神以及對科學的興趣、情感、動機等內容。物理學是一門古老的、基礎的學科,從古代物理學發展到經典物理,再發展到現代物理學,它的每一次發現、每一次革命都對人類的發展進步起了不可估量的作用。人類歷史上的三次工業革命就是在物理學發展到一定階段產生重大發明的基礎上而發生的。當今物理學已成為現代科學的基礎與核心,也是現代前沿技術的先導和源泉。學生能夠理性認識科技應用到社會中可能產生的影響,更好地理解科學、技術與社會的關系。在高職物理教育中,學生可以通過物理學史的學習了解到許多科學家刻苦鉆研、頑強不屈、嚴謹認真、勇攀高峰的精神。通過物理學習,學生將受到前輩物理學家們科學精神的感染,對學生培養科學素質和形成良好的科學品質具有重要作用。
總之,高職物理教育在促進學生掌握必要的自然科學知識、提高多方面能力、掌握科學方法、培養科學意識和科學品質方面都能發揮很好的甚至是獨特的作用,這對提升五年制學前教育專業學生科學素養有著重要的作用。
參考文獻:
培根說:“讀史使人明智。”科學史在科學教育中的價值,得到了全世界科學教育工作者中的認同。科學史獨特的教育教學價值在于:科學史可以促進學生對科學本質的理解,促進學生對科學知識的建構,激發學生學習科學的興趣,提升學生的人文素養,培養學生的批判精神。將科學史融入科學課堂教學,是教學的重要的方向。但目前教科書的編制沒能有效地反映科學史的真實情況,教材中的科學史多是科學家的姓名、生卒年月,以及一些簡單的故事,這并不能給學生學習科學帶來多少實質性幫助。要真正理解、領會科學內涵及科學思想,必須從科學家如何思考這個問題上分析引入,也就是沿著科學發現的足跡從思維角度重新進行展現,這樣的學習方式有利于學生思維品質的發展和科學素養的提升。
科學教學的基本理念是全面提高每個學生的科學素養,科學素養一個重要的組成部分就是對科學本質的理解。科學素養是指人們在認識自然和應用科學知識的過程中表現出來的內稟特質,指人們對知識的識記、了解、理解、掌握和應用科學知識的能力,以及發現新的自然規律的能力。因此,科學素養是人們能夠認識自然和應用自然規律的特質。學生的科學素養包括知識與技能,過程、方法與能力,科學態度、情感與價值觀,科學、技術與社會的關系這四方面。
科學史除了能提供科學知識與技能外,在科學方法、科學思維、科學思想、科學精神等各個方面都提供很好的載體。科學教育的目的是使學生理解科學的本質,并培養學生的科學素養和人文素養,這也是科學教育的最高境界。
一、挖掘史料資源,激發探究欲望
良好的開端是成功的一半,回溯科學發展的歷史,發掘與課堂內容相關的史料導入新課,能增加科學的故事情節和人文韻味,增強學生探究欲望,提高學生的強烈求知興趣。科學史料內容豐富,而且有許多膾炙人口的故事,但由于人們缺乏科學的思維,往往給科學故事增添了許多的神秘色彩,如牛頓因蘋果落地發現了萬有引力定律,這樣的故事實質是對科學思維的誤導。科學教學必須從現象到本質進行深度的思維分析,借學生對科學故事好感激發其原始的求知欲望。
上課開始,直接演示某一科學現象或針對某一現象介紹科學史上不同科學家的觀點,產生需要解決的問題。當然,向學生揭示這些科學現象最好是利用科學家在歷史上的經歷。這樣既能引起學生的好奇心,又能促使學生了解科學史實,利用科學史料進行探究學習,感受科學發現的過程。
在講授力是改變物體運動狀態的原因時,直接利用羽毛和小球進行落體實驗,從小球運動的比較快的事實中,引出亞里士多德的觀點:物體的質量越大,下落的速度越快。這一觀點延續了兩千多年,直到伽利略用邏輯推理的方法發現這是錯誤觀點。推理過程是,他用一根繩子把質量不同的石頭聯系起來,那它們將以什么速度下落呢?按照亞里士多德的觀點,它們的質量是兩塊石頭之和,所以下落的速度也是兩塊石頭之和。可是用繩子聯系起來的兩塊石頭又畢竟不是一塊石頭,大石塊下落速度快,被小石塊拖了后腿,所以速度減慢,而小石塊下落的速度有所增加,很快兩塊石頭都以相同的速度下落,這個速度是兩個石塊速度的平均值。兩個大相徑庭的結論都是從亞里士多德的落體觀念中推導出來的,可見這種觀點是不足信的。
科學史中的許多事例可以為課堂教學提供生動的資源,在大氣壓強中可以介紹托里拆利請教老師伽利略對“自然界害怕真空”的觀點;達爾文對植物向光性的思考,發現植物的尖端可能存在著影響植物生長的物質;巴斯德對傷口感染引起的對微生物的思考。通過各種生動的科學史例,激起學生的強烈求知欲望。
二、發掘科學史料,強化科學思維過程
科學給人以知識,而科學史給人以智慧,科學史料能啟迪學生的思維方法,開發學生的智慧。正如布魯納說,“知識是過程,不是結果”。對于相關的科學史料直接向學生介紹:(1)歷史上科學家對這一現象研究觀點;(2)同時期不同科學家的不同觀點,以及能說明的實驗事實;(3)引導學生討論這些觀點產生的背景、實驗的條件,使學生認識到科學認識的歷史制約性。科學的發展史是曲折的螺旋式上升的過程,是在不斷總結前人基礎上的發展,是通過一次又一次的實驗事實―理論假設―實驗(提供新的事實)―理論修正(建立新的假設)不斷完善。在課堂教學中傳授知識的同時,更要注重科學的思維過程,發掘科學史中的思維深度,建立完善的課程資源,如讓學生理清原子結構的發展史的知識脈絡:道爾頓的實心模型―湯姆生棗糕式原子模型―盧瑟福有核模型―玻爾電子云模型。
1.道爾頓的實心模型
道爾頓在思考物質組成時,提出物質是由原子構成的。用他的話來說,“我是選擇用原子這個字來表示這些終極質點,而沒有用質點、分子或者任何其他小的稱號。因為它更容易表達出它的意思,它本身有不可再分的含意,這是其他名稱所不具有的”。實際上在這里道爾頓提出了原子是一個不能再分的原子模型。
2.湯姆生棗糕式原子模型
實驗事實:由于科學實驗的技術進步,湯姆生在1897年發現了任何物質和原子中都有帶負電荷的電子。
思維過程:原子是呈電中性的,既然任何物質的原子都有帶負電荷的電子,顯然原子內部肯定還有帶正電荷的一種微粒。這和道爾頓提出的原子不可分的觀點是矛盾的,通過這一實驗事實說明原子實心模型是錯誤的。
新的假設:提出了面包葡萄干(西瓜模型)結構的原子模型。
電子的發現是科學史上一次革命性的事件。從電子的發現入手,打破了原子不可分的傳統觀念,標志著人類對物質微觀結構認識的開始,證明道爾頓的實心不可分的原子模型是錯誤的。讓學生像科學家一樣思考,在探索過程中體驗到學習科學知識的方法和樂趣,然后給出通過探究將“湯姆生的發現”轉換變成“湯姆生的原子模型”。
3.盧瑟福有核模型
由于實驗技術進步,對微觀世界的認識越來越深入,1909年,盧瑟福做了α粒子散射實驗。
實驗事實:1909年,盧瑟福用α粒子來轟擊原子內部,大部分沿原來的方向前進,少數發生了較大偏轉,極少數發生超過90的大角度偏轉,甚至被完全反彈。
思維過程:如果用α粒子去轟擊湯姆生模型,是不可能出現反彈現象。從質量上分析電子和α粒子分別類比于泡沫球和膠木球。用膠木球撞擊泡沫球路徑不會改變,要使路徑發生改變只能是撞擊質量較大的鉛球,從實驗的結果看,原子內部可能存在著質量較大的微粒。由于大部分的α粒子直線前進,只有少數的發生偏轉,說明質量大的微粒所占的空間比較小。依據這樣推理,原子中間有一個質量很大、所占的體積卻很小的微粒,而電子在周圍環繞著。這樣的模型和太陽系的模型有著類似之處,于是提出了原子的核式結構模型。
用盧瑟福的原話說:“這是我一生中最不可思議的事件,這就像你對著卷煙紙射出一顆15英寸的炮彈,卻被反彈回來的炮彈擊中一樣不可思議。”一邊是恩師的理論,一邊是千真萬確的實驗事實,經過長時的思考,懷著“吾愛吾師,吾更愛真理”的批判精神,1910年底,盧瑟福終于作出決斷,放棄湯姆生模型,承認原子有核的核式結構模型。
新的假設:原子有核模型(太陽系模型)。如單純從知識傳授角度,這一知識可能幾分鐘就可以解決,但分析科學觀點的形成過程,思維解決方案,可能在課堂上花費45分鐘,學生也難以領悟。科學課堂教學的目標是傳授學生學習科學的方法,重視科學知識的形成過程,這樣的教學是長期的、潛移默化的,不能急于求成。
目前對科學史的教學往往有急功近利的思想。如在學習電流的磁效應時,往往通過用奧斯特實驗就馬上知道電流周圍存在著磁場。其實1820年7月,奧斯特公布了電流周圍存在著磁場是一個非常嚴密的思維過程。他用一根白金絲把伏打電池的兩極連接起來,當導線通電時,旁邊的小磁針就轉動了。當時他認為這可能是由于電流產生的熱量使周圍的空氣流動造成的干擾,于是在電流和小磁針之間用紙片隔開,發現小磁針還能轉動,排除了空氣流動的原因,讓導線轉動180°小磁針也會轉動180°。當導線放在小磁針的下方時,小磁針的方向發生了改變,由此說明小磁針的轉動的確是由導線中的電流引起的。
從奧斯特的思考的過程中不難發現,科學課堂教學中對實驗現象的分析,存在著只強調得出的實驗結果的弊端,缺乏思維的嚴密性,對過程的分析沒有有效地發掘。發掘科學史中的思維資源,是對科學思想最好的詮釋。讓學生在認知思維上深刻認同科學家們的思維方法和技巧,如果學生思維活動不能得到足夠的關注,就將導致教學活動的表面化,缺乏深刻性。科學教育的目的就是提升學生的科學素養,促進其對科學本質的理解。
三、拓展史料情境,充實科學方法內涵
1.阿基米德的轉換法
在分析阿基米德定律時,除了注重講解浮力發現史外,還要從科學方法上進行拓展。2000多年前,古希臘學者阿基米德在思考如何鑒別王冠的含金量時,從洗澡浴缸向外溢水的現象中受到啟發。質量相同金和銀的體積不同,當將它們放入水中時,溢出水的體積也不相同,由此歸納出液體中物體受到浮力的規律,把物體受到的浮力轉換為物體排開水的重力。從阿基米德的思維方法中,我們可以悟出一個解決問題的方法,即如果直接處理或解決某一問題而感到困難時,可以將問題等價地變換為我們熟悉的另一個問題去解決,我們把這種方法叫轉換法。
“轉換法”,主要是指在保證效果相同的前提下,將不可見、不易見的現象轉換成可見、易見的現象;將陌生、復雜的問題轉換成熟悉、簡單的問題;將難以測量或測準的量轉換為能夠測量或測準的量的方法。在科學教學過程中,不能被測量的量例溫度、電流、電壓、磁性的強弱、壓強都是通過這種方法測出的。溫度不可以直接測量,將溫度轉換成液體受熱膨脹來觀察,根據液體液面的高度變化來衡量溫度的高低;磁性的強弱不能被直接觀察,但可以借助磁性的作用效果來反映,通過磁鐵吸引小鐵釘的多少來確定磁鐵的磁性強弱;空氣看不到,摸不著,可以根據空氣流動(風)所產生的作用來認識它;分子是微觀世界,不能確定它的運動狀況,可以通過研究墨水的擴散現象去認識它。
2.伽利略的理想化法
亞里士多德認為“力是維持物體運動的原因”,這一認識統治了人們的思維觀念兩千年,這一憑直覺的生活經驗,被看成天經地義、不證自明的結論。伽利略提出了質疑,為什么木塊在水平面上運動,停止推力作用后,表面越光滑木塊向前滑動的距離越大。假設所有的摩擦力都被理想化地消除,木塊就會沿著直線永遠不停地運動下去。由此得出一個極其重要的物理原理,即維持物體的運動速度不需要力,而力是改變物體運動狀態的原因。這不僅是一個概念的產生,更是一個觀念性的思想突破,是理想實驗這一科學思維方法在科學探究上的真正開始,是人類思想史上最偉大的成就之一,是人類智慧史上的重大飛躍。
初中科學中除了牛頓第一定律用到了這一理想化方法外,在探究聲音在真空中的傳播時也用到了這一方法。在做真空不能傳聲的實驗時,我們發現空氣越少,傳出的聲音越低,由此推理,若空氣越稀薄,則聲音更低,沒有空氣則不能傳聲。而為了描述磁場中的磁性強弱和方向,則引入磁感線概念。
3.法拉第的逆向思維法
1820年,奧斯特發現了電流的磁效應,善于思考的法拉第就意識到,既然電能生磁,那么磁能否產生電呢?經歷了多次的失敗,他并沒有退縮,堅信“電和磁是一對和諧的對稱和統一現象,既然電能產生磁,那么磁也一定能生電”。在1822年法拉第的日記中有這樣的記載:“我因為對產生電的方法感到不滿意,因此急于想發現電磁及感應電流的關系,覺得電學在這一條路上一定可以有充分的發展。”他做了各種的實驗,把磁鐵靜置在線圈內,沒有電流產生。他又改用大的磁鐵,多次改變導線與磁鐵的位置,仍然沒有電流產生。又不斷替換各種形狀的磁鐵,一直都未能成功。實驗斷斷續續地經歷了10年時間,不知經受過多少挫折,他終于在1831年10月17日,獲得了成功。
科學史中除了以上提到的方法外,還有假設法、發散思維法、創新法、建模法、實驗法。再現科學家進行科學研究時所采用的思想和方法,可以讓學生領略到科學的本質,掌握科學學習的策略和科學的思維方法,促進學生的科學素養的提升。
四、引入科學史實,滲透科學精神
科學精神難以從單純講授中理解,需要不斷體驗、內化并在潛移默化中領悟。科學史中的鮮活生動的素材為這一教學提供了大量資源。科學進步與社會的發展密切相關,科學發展史不僅記載著科學知識的一步步重大進展,而且反映著每一進展中人類為之所做的努力,歷經艱辛付出的代價、獲得的經驗和教訓等。
法拉第為發現電磁感應現象花費了十年時間。同時,在英國皇家學院實驗室,沃拉斯頓也在緊張地做著相同的實驗,但他卻沒有能成功。用法拉第老師戴維的話說:“僅僅是因為儀器出了點故障,實驗失敗了。他沒有繼續探索,否則沃拉斯頓將成為電磁感應現象的最早發現者。”而在1822年,安培做過這樣的實驗:把銅質多匝線圈A固定在絕緣支架上,把另一單匝線圈B用細線懸掛起來,兩者在同一平面內。在實驗過程中,有一個重要的異常現象被安培忽略:A線圈接通電流的瞬間B線圈動了。遺憾的是,安培沒有對這一細微的現象進行觀察,錯過了發現電磁感應的機會。
機會是給有準備的、時刻努力、鍥而不舍的人的。用活生生的事例去感染學生,用科學家的精神同化學生的心靈。用巴斯德的話說即是:“意志、工作、成功,是人生的三大要素。意志將為你打開事業的大門;工作是入室的路徑;這條路徑的盡頭,有個成功來慶賀你努力的結果……只要有堅強的意志,努力的工作,必定有成功的那一天。”
科學精神就是敢于追求真理,對科學事業的執著和頑強,尊重客觀世界,具有懷疑的態度、批判性的思維和創造能力。科學精神是探索知識的理性精神、實事求是的嚴謹精神、批判創新的進取精神、互助共進的協作精神。
參考文獻:
[1]林德宏.科學思想史.江蘇科學技術出版社.2004.
[2]黃網官.大氣壓強教學設計.物理教學,2008,1.