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【摘 要】物理是一门以观察和实验为基础的科学，如何使实验教学达到课程标准确定的目标，其中蕴含着大量的科学方法。科学方法是连接知识与能力的桥梁，是学生正确动手实验的基础，与物理知识共同形成了物理学完整的体系。本文结合笔者的教学实践，重点谈谈如何在实验设计、实验现象、实验数据分析、实验结论等环节中渗透科学方法。
【关键词】初中物理实验教学；渗透；科学方法
中国分类号：G633.7
【正 文】
一、在实验设计中渗透控制变量法
物理学对于多因素（多变量）的问题常常采用控制因素（变量）的办法，即把多因素的问题转变为多个单因素的问题，分别加以研究，再综合解决，这种解决问题的方法叫控制变量法。控制变量法是初中物理实验中常用的探索问题和分析解决问题的科学方法之一。
这种方法在引导学生设计实验环节尤为重要。如在探究滑动摩擦力的大小跟哪些因素有关时，由于我们猜想是跟压力大小和接触面的粗糙程度有关，所以学生在研究其中一个因素对滑动摩擦力的大小有什么影响时容易忽略另一个因素的变化可能对实验结果造成的影响。这时我们可以引导学生思考：在研究滑动摩擦力的大小跟压力大小的关系时，应该控制什么因素不变，改变什么因素？在研究滑动摩擦力的大小跟接触面的粗糙程度的关系时，又应该控制什么因素不变，改变什么因素？这可以使学生体验到控制变量的思想，顺利地设计实验：先保持接触面的粗糙程度不变，研究滑动摩擦力的大小跟压力大小的关系；再保持压力大小不变，研究滑动摩擦力的大小跟接触面的粗糙程度的关系。
又如在探究电流与电压、电阻的关系这一实验中，同样可以引导学生思考：在研究电流跟电压的关系时，应该控制什么因素不变，改变什么因素？在研究电流跟电阻的关系时，又应该控制什么因素不变，改变什么因素？让学生体验控制变量的思想，便于学生进行实验设计：在研究电流I与电压U的关系时，需要保持电阻R不变，改变电压U；在研究电流I与电阻R的关系时，需要保持电压U不变，改变电阻R。
这种方法在整个初中物理实验中的应用比较普遍。例如探究压力作用效果的实验；探究液体内部压强的规律；物体吸热与物质种类、质量、温度变化的关系；动能的大小与哪些因素有关；探究影响导体电阻的因素；探究影响电流做功的因素；。控制变量法是一种很常用、很有效的探索客观物理规律的科学方法，通过控制变量法，可以让我们很方便地研究出某个物理量与多个因素之间的定性或定量的关系。
二、在实验现象中渗透转换法
观察实验现象是实验过程的一个重要环节，但有的物理现象不便于直接观察，需要转换为与之相关联的容易观察的物理现象，这种方法叫做转换法。
如在探究动能的大小跟哪些因素有关的实验中，质量不同的小球从斜面滚到水平面具有的动能大小无法直接观察和比较，可以转换为小球推动纸盒，通过观察纸盒被推动的距离的远近，从而判断小球动能的大小。教学中可以引导学生思考：实验中要研究的是小球的动能，为什么要观察纸盒被推动的距离呢？这不仅让学生清楚实验中应该观察什么，还从思想上感悟到为什么要观察，使转换法思想得到训练和发散的同时，学生设计实验的能力也随之得到了提高。
又如在探究电磁铁的磁性强弱跟什么因素有关的实验中，电磁铁的磁性强弱是无法直接观察的，可以转换为观察电磁铁吸引大头针的数目来判断。电磁铁吸引大頭针的数目越多表示磁性越强；电磁铁吸引大头针的数目越少表示磁性越弱。
初中物理实验中还有很多地方都用到了转换法，如通过观察海棉的凹陷程度来反映压力的作用效果；通过观察电流表示数的大小或灯泡的亮暗程度来比较电阻的大小；通过观察煤油温度变化情况来推导电流热效应中电阻的发热情况；通过小磁针发生偏转从而判断通电导体周围存在磁场等等都是运用了转换法的思想。
另外，有些不便于直接测量和观察的物理量，转换为便于直接测量和观察的物理量，也是应用了转换法。如力的大小是不便于直接测量和观察的，但是根据弹簧的伸长跟所受到的拉力成正比，所以我们就可以将力的大小转换成弹簧的伸长量来观察，这就是弹簧测力计的原理。不仅弹簧测力计是这样的，温度计、电流表等也是如此，看见的是液柱、角度的变化，反映的是温度、电流的变化。
三、在实验数据分析中渗透图像法
利用图象这种特殊且形象的数学语言工具来表达各种物理现象的过程和规律，这种方法叫图像法。
由于物理学中经常要研究一个物理量随另一个物理量的变化情况，因此在实验中，运用图像来处理实验数据，有着广泛的应用。如：在探究熔化和凝固的特点实验中，由于晶体和非晶体的特点有所不同，如何才能让学生更好地掌握、区分它们呢？这时我们不防可以引导学生采用图像法来处理数据。首先，以横坐标表示时间，纵坐标表示测得的温度；然后，根据实验数据在坐标系中分别画出海波、石蜡熔化时的温度—时间图像。从图像可以非常形象直观地得出：海波（晶体）在熔化过程中温度保持不变；石蜡（非晶体）在熔化过程中温度变化的特点。通过描点、连线绘出图像，不仅能加深了学生对所得数据的分析和理解，更能使学生轻松、准确地把握晶体和非晶体熔化的温度特点。
在遇到一些易错、易混问题时，运用图像法也能比较清楚、直观地反映出物理量之间的关系，以便于学生理解和区分。如在弹簧测力计下挂一重物，让重物从空气缓缓进入水中，直至完全浸没在水中较深的位置（水足够深）。若重物的下表面到水面的深度为h，水对重物体下表面的压强为P，弹簧测力计的示数为F，重物受到的浮力为F浮，则P与h，F与h，F浮与h的关系如何？由于这里涉及到同一物理量对多个物理量都有影响，就容易导致学生在理解上存在困惑或混乱，再加上如果学生读题不思心，那么错误率就更高。如何来突破这个难点呢？可以渗透图像法的思想，让学生根据实验得出的数据，绘画成图像。图像对人大脑思维的影响是最直接的，通过观察对比图像，其中的原理和区别就不言而喻。学生在亲历绘画图像的过程中也体验到了学习的成功和喜悦。 在物理实验中还有很多利用图像来处理数据的实例，如重力大小跟质量的关系、匀速直线运动路程跟时间的关系等等。在教学中适当地把数据与图形、文字与图形结合起来，不仅有利于处理数据、描述物理规律，还能大大地提高学生分析、处理问题的能力。
四、在实验结论中渗透归纳法与理想实验法
“实验归纳法”是在实验基础上，对实验数据认真加以分析，通过实验事实归纳出物理规律的认识方法。在科学研究中，归纳法发挥着重要的作用，许多物理实验结论都是由实验（演示实验或学生实验）归纳获得的。
在初中物理实验中，归纳法常应用于将实验中变化的因素进行归纳，找出共同点及普遍性，从而得出规律。如浸在水中的物体受到浮力，浸在酒精中的物体也受到浮力，浸在煤油中的物体也受到浮力，通过找出水、酒精、煤油的共同点及普遍性，从而得出浸在液体中的物体受到浮力；两个规格相同的灯泡串联时电流相等，两个规格不同的灯泡串联时电流也相等，灯泡与其它用电器串联时电流也相等，通过找出两个规格相同、不同的灯泡及，灯泡与其它用电器的共同点及普遍性，从而得出串联电路中电流处处相等；在探究杠杆的平衡条件时，改变钩码数量和它们离支点的距离，使杠杆处于水平位置平衡，分析实验中的数据，通过找出它们的共同点及普遍性，从而得出杠杆的平衡条件是动力乘以动力臂等于阻力乘以阻力臂；在探究平面镜成像的实验中，改变蜡烛的位置并分别找出其对应的像的位置，再用刻度尺量出蜡烛及其对应的像到平面镜的距离进行比较，通过找出它们的共同点及普遍性，从而得出在平面镜成像中像与物到平面镜距离相等的结论。在实验教学中适当渗透归纳法的思想，不仅可以较准确地得出实验结论，而且可以使学生的归纳能力得到较大的提升。
理想化实验是一种科学的抽象方法，它既要以实验事实作基础，又不能直接由实验得到结论。比如，我们在探究空气能传声的实验中，逐渐将真空罩内的空气抽出，听到罩内闹钟的声音逐渐变弱，于是我们推理得出将真空罩内的空气抽完（即真空），就听不到闹钟的声音了，从而得出空气能传声而真空不能传声的结论。这里采用的方法就是理想化，因为无论怎样抽气都是不可能将真空罩内的空气抽完的。又如牛顿第一定律就是理想化实验得出的一条重要物理规律。分别将小车放在斜面的同一高度，让其自行滑下，并沿着粗糙程度不同的水平表面运动，观察小车在不同表面上运动的距离。从實验现象可以看出：水平面越光滑，小车受到的摩擦力越小，小车的速度减小得越慢，小车运动的距离就越远。假如水平面对小车完全没有摩擦，小车将永远运动下去。实际上，完全没有摩擦是做不到的。这里，设想完全没有摩擦是一种理想化的推理方法。如果教师在教学中注意很好地渗透这一方法，有利于培养学生的科学思想，提高学生的创新能力。
另外，需要指出的是对于不同类型的实验，渗透科学方法教育的侧重点有所不同，例如分组实验与演示实验相比，在都重视实验设计思想的同时，分组实验侧重仪器使用、实验操作方法及数据处理方法，演示实验则更重视实验结果的显示方法和结果的分析归纳方法。
总之，在初中物理实验中，蕴含的科学方法有很多，比如还有等效替代法、比较法、类比法逆向思维法等，遍布在实验探究的各个环节，需要我们在实验教学中恰当地渗透，使学生掌握物理知识的同时，更提高了分析和解决问题的能力，领悟科学的思想和精神。
【参考文献】
[1]张宪魁.物理科学方法教育[M].青岛：中国海洋大学出版社. 2009.
[2] 崔秀梅. 初中物理新课程教学法[M]. 北京：首都师范大学出版社，2004.
[3]乔通，邢红军.初中物理教学中应用物理知识的科学方法教育内容研究[J].物理教师.2011，32（1）：18-21.
[4]孙维强.浅谈物理科学方法与创造能力的培养[J].中学物理.2011，29（6）：57-58.
[5]陈兴瑞，陈万平，李乡新.物理科学方法教育教学模式探讨[J].曲阜师范大学学报，2001（3）：108～110.
[6]邢洪明.贯彻新课程理念渗透科学方法教育[DB/OL].2006-11-29.
【关键词】初中物理实验教学；渗透；科学方法
中国分类号：G633.7
【正 文】
一、在实验设计中渗透控制变量法
物理学对于多因素（多变量）的问题常常采用控制因素（变量）的办法，即把多因素的问题转变为多个单因素的问题，分别加以研究，再综合解决，这种解决问题的方法叫控制变量法。控制变量法是初中物理实验中常用的探索问题和分析解决问题的科学方法之一。
这种方法在引导学生设计实验环节尤为重要。如在探究滑动摩擦力的大小跟哪些因素有关时，由于我们猜想是跟压力大小和接触面的粗糙程度有关，所以学生在研究其中一个因素对滑动摩擦力的大小有什么影响时容易忽略另一个因素的变化可能对实验结果造成的影响。这时我们可以引导学生思考：在研究滑动摩擦力的大小跟压力大小的关系时，应该控制什么因素不变，改变什么因素？在研究滑动摩擦力的大小跟接触面的粗糙程度的关系时，又应该控制什么因素不变，改变什么因素？这可以使学生体验到控制变量的思想，顺利地设计实验：先保持接触面的粗糙程度不变，研究滑动摩擦力的大小跟压力大小的关系；再保持压力大小不变，研究滑动摩擦力的大小跟接触面的粗糙程度的关系。
又如在探究电流与电压、电阻的关系这一实验中，同样可以引导学生思考：在研究电流跟电压的关系时，应该控制什么因素不变，改变什么因素？在研究电流跟电阻的关系时，又应该控制什么因素不变，改变什么因素？让学生体验控制变量的思想，便于学生进行实验设计：在研究电流I与电压U的关系时，需要保持电阻R不变，改变电压U；在研究电流I与电阻R的关系时，需要保持电压U不变，改变电阻R。
这种方法在整个初中物理实验中的应用比较普遍。例如探究压力作用效果的实验；探究液体内部压强的规律；物体吸热与物质种类、质量、温度变化的关系；动能的大小与哪些因素有关；探究影响导体电阻的因素；探究影响电流做功的因素；。控制变量法是一种很常用、很有效的探索客观物理规律的科学方法，通过控制变量法，可以让我们很方便地研究出某个物理量与多个因素之间的定性或定量的关系。
二、在实验现象中渗透转换法
观察实验现象是实验过程的一个重要环节，但有的物理现象不便于直接观察，需要转换为与之相关联的容易观察的物理现象，这种方法叫做转换法。
如在探究动能的大小跟哪些因素有关的实验中，质量不同的小球从斜面滚到水平面具有的动能大小无法直接观察和比较，可以转换为小球推动纸盒，通过观察纸盒被推动的距离的远近，从而判断小球动能的大小。教学中可以引导学生思考：实验中要研究的是小球的动能，为什么要观察纸盒被推动的距离呢？这不仅让学生清楚实验中应该观察什么，还从思想上感悟到为什么要观察，使转换法思想得到训练和发散的同时，学生设计实验的能力也随之得到了提高。
又如在探究电磁铁的磁性强弱跟什么因素有关的实验中，电磁铁的磁性强弱是无法直接观察的，可以转换为观察电磁铁吸引大头针的数目来判断。电磁铁吸引大頭针的数目越多表示磁性越强；电磁铁吸引大头针的数目越少表示磁性越弱。
初中物理实验中还有很多地方都用到了转换法，如通过观察海棉的凹陷程度来反映压力的作用效果；通过观察电流表示数的大小或灯泡的亮暗程度来比较电阻的大小；通过观察煤油温度变化情况来推导电流热效应中电阻的发热情况；通过小磁针发生偏转从而判断通电导体周围存在磁场等等都是运用了转换法的思想。
另外，有些不便于直接测量和观察的物理量，转换为便于直接测量和观察的物理量，也是应用了转换法。如力的大小是不便于直接测量和观察的，但是根据弹簧的伸长跟所受到的拉力成正比，所以我们就可以将力的大小转换成弹簧的伸长量来观察，这就是弹簧测力计的原理。不仅弹簧测力计是这样的，温度计、电流表等也是如此，看见的是液柱、角度的变化，反映的是温度、电流的变化。
三、在实验数据分析中渗透图像法
利用图象这种特殊且形象的数学语言工具来表达各种物理现象的过程和规律，这种方法叫图像法。
由于物理学中经常要研究一个物理量随另一个物理量的变化情况，因此在实验中，运用图像来处理实验数据，有着广泛的应用。如：在探究熔化和凝固的特点实验中，由于晶体和非晶体的特点有所不同，如何才能让学生更好地掌握、区分它们呢？这时我们不防可以引导学生采用图像法来处理数据。首先，以横坐标表示时间，纵坐标表示测得的温度；然后，根据实验数据在坐标系中分别画出海波、石蜡熔化时的温度—时间图像。从图像可以非常形象直观地得出：海波（晶体）在熔化过程中温度保持不变；石蜡（非晶体）在熔化过程中温度变化的特点。通过描点、连线绘出图像，不仅能加深了学生对所得数据的分析和理解，更能使学生轻松、准确地把握晶体和非晶体熔化的温度特点。
在遇到一些易错、易混问题时，运用图像法也能比较清楚、直观地反映出物理量之间的关系，以便于学生理解和区分。如在弹簧测力计下挂一重物，让重物从空气缓缓进入水中，直至完全浸没在水中较深的位置（水足够深）。若重物的下表面到水面的深度为h，水对重物体下表面的压强为P，弹簧测力计的示数为F，重物受到的浮力为F浮，则P与h，F与h，F浮与h的关系如何？由于这里涉及到同一物理量对多个物理量都有影响，就容易导致学生在理解上存在困惑或混乱，再加上如果学生读题不思心，那么错误率就更高。如何来突破这个难点呢？可以渗透图像法的思想，让学生根据实验得出的数据，绘画成图像。图像对人大脑思维的影响是最直接的，通过观察对比图像，其中的原理和区别就不言而喻。学生在亲历绘画图像的过程中也体验到了学习的成功和喜悦。 在物理实验中还有很多利用图像来处理数据的实例，如重力大小跟质量的关系、匀速直线运动路程跟时间的关系等等。在教学中适当地把数据与图形、文字与图形结合起来，不仅有利于处理数据、描述物理规律，还能大大地提高学生分析、处理问题的能力。
四、在实验结论中渗透归纳法与理想实验法
“实验归纳法”是在实验基础上，对实验数据认真加以分析，通过实验事实归纳出物理规律的认识方法。在科学研究中，归纳法发挥着重要的作用，许多物理实验结论都是由实验（演示实验或学生实验）归纳获得的。
在初中物理实验中，归纳法常应用于将实验中变化的因素进行归纳，找出共同点及普遍性，从而得出规律。如浸在水中的物体受到浮力，浸在酒精中的物体也受到浮力，浸在煤油中的物体也受到浮力，通过找出水、酒精、煤油的共同点及普遍性，从而得出浸在液体中的物体受到浮力；两个规格相同的灯泡串联时电流相等，两个规格不同的灯泡串联时电流也相等，灯泡与其它用电器串联时电流也相等，通过找出两个规格相同、不同的灯泡及，灯泡与其它用电器的共同点及普遍性，从而得出串联电路中电流处处相等；在探究杠杆的平衡条件时，改变钩码数量和它们离支点的距离，使杠杆处于水平位置平衡，分析实验中的数据，通过找出它们的共同点及普遍性，从而得出杠杆的平衡条件是动力乘以动力臂等于阻力乘以阻力臂；在探究平面镜成像的实验中，改变蜡烛的位置并分别找出其对应的像的位置，再用刻度尺量出蜡烛及其对应的像到平面镜的距离进行比较，通过找出它们的共同点及普遍性，从而得出在平面镜成像中像与物到平面镜距离相等的结论。在实验教学中适当渗透归纳法的思想，不仅可以较准确地得出实验结论，而且可以使学生的归纳能力得到较大的提升。
理想化实验是一种科学的抽象方法，它既要以实验事实作基础，又不能直接由实验得到结论。比如，我们在探究空气能传声的实验中，逐渐将真空罩内的空气抽出，听到罩内闹钟的声音逐渐变弱，于是我们推理得出将真空罩内的空气抽完（即真空），就听不到闹钟的声音了，从而得出空气能传声而真空不能传声的结论。这里采用的方法就是理想化，因为无论怎样抽气都是不可能将真空罩内的空气抽完的。又如牛顿第一定律就是理想化实验得出的一条重要物理规律。分别将小车放在斜面的同一高度，让其自行滑下，并沿着粗糙程度不同的水平表面运动，观察小车在不同表面上运动的距离。从實验现象可以看出：水平面越光滑，小车受到的摩擦力越小，小车的速度减小得越慢，小车运动的距离就越远。假如水平面对小车完全没有摩擦，小车将永远运动下去。实际上，完全没有摩擦是做不到的。这里，设想完全没有摩擦是一种理想化的推理方法。如果教师在教学中注意很好地渗透这一方法，有利于培养学生的科学思想，提高学生的创新能力。
另外，需要指出的是对于不同类型的实验，渗透科学方法教育的侧重点有所不同，例如分组实验与演示实验相比，在都重视实验设计思想的同时，分组实验侧重仪器使用、实验操作方法及数据处理方法，演示实验则更重视实验结果的显示方法和结果的分析归纳方法。
总之，在初中物理实验中，蕴含的科学方法有很多，比如还有等效替代法、比较法、类比法逆向思维法等，遍布在实验探究的各个环节，需要我们在实验教学中恰当地渗透，使学生掌握物理知识的同时，更提高了分析和解决问题的能力，领悟科学的思想和精神。
【参考文献】
[1]张宪魁.物理科学方法教育[M].青岛：中国海洋大学出版社. 2009.
[2] 崔秀梅. 初中物理新课程教学法[M]. 北京：首都师范大学出版社，2004.
[3]乔通，邢红军.初中物理教学中应用物理知识的科学方法教育内容研究[J].物理教师.2011，32（1）：18-21.
[4]孙维强.浅谈物理科学方法与创造能力的培养[J].中学物理.2011，29（6）：57-58.
[5]陈兴瑞，陈万平，李乡新.物理科学方法教育教学模式探讨[J].曲阜师范大学学报，2001（3）：108～110.
[6]邢洪明.贯彻新课程理念渗透科学方法教育[DB/OL].2006-11-29.