新課程變革要求,在突出科學(xué)探究內(nèi)容的同時(shí),要注重研究方式的指導(dǎo)。通過(guò)舉例、專業(yè)的數(shù)學(xué)敘述能達(dá)到事半功倍的療效。人類在探求自然規(guī)律的過(guò)程中,總結(jié)出了許多科學(xué)研究方式,如:“控制變量法”“等效取代法”“類比法”“理想模型法”等。
一、控制變量法
所謂控制變量法就是指一個(gè)化學(xué)量遭到多個(gè)數(shù)學(xué)誘因的影響和阻礙。這么在討論這個(gè)數(shù)學(xué)量與其中某個(gè)誘因的關(guān)系時(shí),只讓這個(gè)誘因發(fā)生變化,須要先控制其他幾個(gè)誘因不變,確定相關(guān)數(shù)學(xué)量之間的關(guān)系初二簡(jiǎn)單物理實(shí)驗(yàn),這些方式叫控制變量法。例如在“探究影響電磁鐵的磁性強(qiáng)弱與什么誘因有關(guān)”的實(shí)驗(yàn)活動(dòng)中。中學(xué)生推測(cè):①可能跟電壓大小有關(guān);②可能跟線圈阻值多少有關(guān)。要驗(yàn)證推測(cè)①跟電壓大小有關(guān),只改變通過(guò)電磁鐵線圈中電流的大小,要控制線圈的阻值不變;要驗(yàn)證推測(cè)②可能跟線圈阻值多少有關(guān),就應(yīng)當(dāng)只改變電磁鐵線圈的阻值,而要控制通過(guò)電磁鐵線圈電壓大小不變。最后我們借助電磁鐵吸引大頭針的數(shù)目來(lái)剖析判別出它們之間的關(guān)系。
高中數(shù)學(xué)設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)主要有:
1.探究影響液體蒸發(fā)快慢的誘因有什么;
2.探究滑動(dòng)磨擦力的大小與什么誘因有關(guān);
3.探究壓力的作用療效與什么誘因有關(guān);
4.探究液體內(nèi)部的浮力與什么誘因有關(guān);
5.探究液體壓強(qiáng)的大小與什么誘因有關(guān);
6.探究滑車架的機(jī)械效率與什么誘因有關(guān);
7.探究動(dòng)能、重力勢(shì)能大小與什么誘因有關(guān);
8.探究物體氣溫下降(或減少)時(shí),吸收(或放出)的熱量與什么誘因有關(guān);
9.探究研究通過(guò)導(dǎo)體的電壓與導(dǎo)體兩端的電流以及導(dǎo)體阻值的關(guān)系;
10.探究探究影響導(dǎo)體內(nèi)阻大小的誘因;
11.探究研究電壓做功的多少跟什么誘因有關(guān);
12.探究電壓的熱效應(yīng)與什么誘因有關(guān)。
二、轉(zhuǎn)換法
在數(shù)學(xué)學(xué)中對(duì)一些不易觀察的化學(xué)現(xiàn)象或不易直接檢測(cè)的數(shù)學(xué)量,一般用一些較直觀、易觀察的現(xiàn)象去認(rèn)識(shí),或用易檢測(cè)的數(shù)學(xué)量間接檢測(cè),這些研究問(wèn)題的方式叫轉(zhuǎn)換法。在小學(xué)數(shù)學(xué)概念、規(guī)律學(xué)習(xí)和實(shí)驗(yàn)中常常應(yīng)用這些技巧。例如說(shuō)電壓看不見(jiàn)、摸不著,不易研究它的大小,并且我們可以通過(guò)電壓通過(guò)導(dǎo)體形成的三大效應(yīng)(熱效應(yīng)、磁效應(yīng)、化學(xué)效應(yīng))來(lái)研究它的存在及大小;磁場(chǎng)看不見(jiàn)、摸不著,我們可以通過(guò)觀察倒入其中的小n極的偏轉(zhuǎn)情況來(lái)判定磁場(chǎng)的存在;空氣看不見(jiàn)、摸不著,我們可以按照空氣流動(dòng)所形成的作用療效來(lái)認(rèn)識(shí)它。
三、類比法
從兩類不同事物之間找出個(gè)別相同或相像的量的思維方式,為了把要敘述的數(shù)學(xué)事物說(shuō)得清楚明白,常常用具體的、易理解的、人們所熟知的事物來(lái)類比這些具象的、不易理解的、陌生的事物。例如在化學(xué)教材中用水流來(lái)類比電壓;用水壓來(lái)類比電流;用抽水機(jī)類比電源;用速率概念類比機(jī)械功率及電功率概念等。
四、等效取代法
等效取代法簡(jiǎn)稱“等效法”,所謂“等效法”就是在特定的某種意義上,在保證療效相同的前提下,將陌生的、復(fù)雜的、難處理的問(wèn)題轉(zhuǎn)換成熟悉的、容易的、易處理的一種方式。中學(xué)數(shù)學(xué)教材中,在二力的合成中用合力等效取代分力;研究串、并聯(lián)電路中電阻關(guān)系時(shí)引入等效內(nèi)阻的概念;在電路剖析中可以把不易剖析的復(fù)雜電路簡(jiǎn)化成較為簡(jiǎn)單的等效電路。
五、建立理想模型法
為了研究的須要,把數(shù)學(xué)實(shí)體或化學(xué)過(guò)程經(jīng)過(guò)科學(xué)具象轉(zhuǎn)化為一定的模型,這些轉(zhuǎn)化忽視了一些次要誘因,突出主要誘因,它使化學(xué)教學(xué)簡(jiǎn)單化、形象直觀化,便于中學(xué)生理解。如:磁場(chǎng)是客觀存在的一種特殊物質(zhì),而“磁感線”并不存在,為了描述磁場(chǎng)而引入的“磁感線”是假想的化學(xué)模型;光是客觀存在的,為了研究光的傳播路徑和方向而引入“光線”,也是“假想模型法”;用圖示的方式表示力;電路圖是實(shí)物電路的模型;“管涌”是連通器模型;杠桿模型;車鉤模型;斜面模型等等。
六、科學(xué)推理法
有些化學(xué)實(shí)驗(yàn)推論或規(guī)律單憑化學(xué)實(shí)驗(yàn)是難以完成的,它須要大量可靠事實(shí)為基礎(chǔ),以真實(shí)的實(shí)驗(yàn)為原型,通過(guò)大膽、科學(xué)、合理的推理得出推論,深刻地解釋化學(xué)規(guī)律的本質(zhì),是化學(xué)學(xué)研究的一種重要的思想方式。諸如在進(jìn)行牛頓第一定理的實(shí)驗(yàn)時(shí)初二簡(jiǎn)單物理實(shí)驗(yàn),依據(jù)把物體放到越光滑的平面上就運(yùn)動(dòng)的越遠(yuǎn)的知識(shí),我們可以推理出:假如平面絕對(duì)光滑且不受其他磨擦阻力,物體將永遠(yuǎn)做勻速直線運(yùn)動(dòng);在做真空是否能傳聲的實(shí)驗(yàn)時(shí),當(dāng)我們發(fā)覺(jué)裝置中空氣越少,傳出的聲音就越小時(shí),我們可以推理出:真空是不能傳聲的。
其實(shí)物理研究方式不僅僅是以上所談,還有觀察法、實(shí)驗(yàn)法、歸納法、累積法、微小放大法、比較法、比值法、圖像法等等。
在進(jìn)行科學(xué)探究、學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)知識(shí)的過(guò)程中,漸漸擴(kuò)寬視野,初步體會(huì)科學(xué)研究方式帶來(lái)的思維靈感火花,才能從中感受化學(xué)學(xué)科的奧妙,因而體會(huì)“另類思維”給她們帶來(lái)“柳暗花明又一村”的療效。