从科学思维的角度分析“归纳法”在物理规律教学中的应用

发表时间:2021/1/6   来源:《教学与研究》2020年第54卷24期   作者:翟羽佳
[导读] 物理规律是中学物理最核心的内容,是连接各种物理知识的桥梁

        翟羽佳
        (南京市秦淮中学,江苏 南京,211100)
        摘要:物理规律是中学物理最核心的内容,是连接各种物理知识的桥梁。物理规律的教学,不仅要让学生掌握其结论,更要在规律获得的过程中,使学生掌握科学方法,锻炼其科学思维。“归纳法”是物理教学中重要的思维方法,也是学生最容易接受的思维方法,在物理规律教学中运用归纳法,对学生掌握物理规律、增强创新能力、培养科学思维都有不可替代的作用。
        关键词:归纳法 科学思维 规律教学
一、归纳法与科学思维
        核心素养是学生在接受教育的过程中,形成的适应未来生活和发展需要的必备品格和关键能力。科学思维是物理学科核心素养的关键内容。它对于学生面对新挑战时,解决问题的能力的培养具有不可替代的作用。
        从个别事实出发,发现一条适用于群体的普遍性规律的方法,叫做归纳法。它是一种从个别现象到一般规律的思维方法。物理学中的各个原理都是科学家从个别现象推论,然后再归纳出来的。例如,对于电现象的认识,分别对摩擦起电、接触起电、感应起电现等现象进行分析,最终发现本质——都是电子的得失引起的。
        “归纳法”是物理教学中重要的思维方法,可以有效的培养学生的科学思维。
二、在物理规律教学中培养归纳能力
   物理规律是中学物理知识中最核心的内容,如:牛顿定律、折射定律、楞次定律等,它是学生分析、解决问题的前提。物理规律也是连接物理概念的桥梁,如:牛顿第二定律将运动学和力学结合在一起。
物理规律一般都是借助观察、实验,再与科学思维相结合而获得的。科学家对现象进行有意识地探究,有目的地去追寻事物的本质以及内在规律,这是物理规律形成的重要途径。
        高中生学习物理规律的过程与物理学家探索真理的过程是相似的。物理新课程提倡探究性、合作性、自主性学习,因此在实际物理规律教学中不仅要让学生掌握结论,更要在规律获得的过程中,使学生掌握科学方法,培养思维能力。
        下面以“理想气体状态方程”教学片段为例 :
1、创设情境
       
        学生3:没有给出具体的过程,这些状态量之间没有关系。
        设计意图:该问题起到了先行组织者的作用,学生很自然的会想到用玻意耳定律、查理定律、盖—吕萨克定律去解决,但无法解决,引发矛盾。为了解决未知的问题和已知的知识之间的矛盾,学生求知欲被激发,为解决问题而求学。
2、启发思考
问题:回顾梳理气体的三大实验定律,并思考它们的使用条件?
        学生1:一定质量的某种气体,在温度不变的情况下,压强与体积成反比,这是玻意耳定律。适用于温度不变的情况。
        学生2:一定质量的某种气体,在体积不变的情况下,压强与热力学温度成正比,这是查理定律。适用于体积不变的情况。
        学生3:一定质量的某种气体,在压强不变的情况下,体积与热力学温度成正比,这是盖—吕萨克定律。适用于压强不变的情况。
        设计意图:指导学生对已学知识进行归纳,形成自己的物理知识体系,为后面解决新问题做好铺垫。气体三大实验定律必须分别在“等温、等容、等压”的特殊前提保证下,才能进行使用。面对“三个参量都可能变化”的一般情况,启发学生必须寻找突破口,借助已有的有限的知识去解决未知的问题。
3、解决问题
       
        学生1:先等容,再等温;先等温,再等容。
        学生2:先等压,再等容……
        设计意图:通过分组讨论、合作交流的方式,寻找多种途径,鼓励学生对同一问题,从多角度寻求不同的探究方法。
        问题:根据气体定律关系,你能否发现始末状态之间的关系?
       
        学生3:……
        设计意图:分别根据各组设计的方案,要求学生通过小组合作,共同探究状态量之间的关系。采用各组逐个展示的形式,分享探究过程中遇到的问题以及解决的方法。在彼此交流的过程中,借助别人的力量纠正自己的错误认识和少走弯路。
4、概括归纳
        问题:各种途径的推导,有什么相同的特征?
       
        整个设计教学过程中,创设情境,激发学生求知欲,并启发学生进行思考,引导其利用已有知识去解决问题,在解决问题的过程中,逐渐在大脑中对知识进行建构,提升科学思维能力。通过整理归纳获得物理规律,最终迁移为学生自己的物理知识。学生在归纳总结的过程中,不仅获取了知识,还掌握了技能和方法,形成了探索的兴趣和热情。
三、归纳法对科学思维培养的意义
        归纳法容易被学生接受,符合学生的认知规律,能更好地帮助学生理解和掌握物理概念和物理规律。它们是物理学习中重要地思维方法,对训练学生科学思维具有不可替代的作用。
        在物理课堂中,教师指导学生对物理知识进行讨论、归纳,学生在讨论和归纳中激发了好奇心和求知欲,有利于培养学生的反思和创新思维能力。学生自己分析各种物理现象的过程,提升了学生推理能力和探究能力。在整个物理课堂中,让学生意识到物理规律的掌握都是学生有目的的寻找事物的因果关系,自己探究、归纳得出的,这样一方面使学生对物理规律的本质有了更深入的理解,另一方面也锻炼了学生的科学思维。
        随着社会经济的发展、科学技术的进步,人类已经进入信息爆炸时代。网络的传播,改变了获取知识的方式和途径。在这种环境中,学生单纯的接受知识已经不能适应人类知识量的飞速增长。在学习的过程中,对知识的甄别能力、筛选能力、运用能力尤为重要。除归纳法之外,学生的科学思维还包括:演绎法、分析法、综合法等等。在实际教学中,传授知识的同时,要注重从多角度、多方位、多层面去培养学生各种科学思维,为学生的终身学习提供支柱。
参考文献:
1、王益然,束炳如.中学物理思维方法丛书【M】.中国科学技术大学出版社,2015
2、金新喜.中学物理教学中的归纳之惑【J】.物理教师,2014(7):7-10
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