洪家旺

1物理科學(xué)方法教育的意義

在物理教學(xué)中，有意識(shí)、有目的的進(jìn)行科學(xué)方法教育，有利于促進(jìn)學(xué)生智能的發(fā)展，培養(yǎng)科學(xué)的態(tài)度，使學(xué)生在學(xué)習(xí)中不僅掌握了物理知識(shí)本身，而且掌握了研究和學(xué)習(xí)物理的方法，以及探索物理的精神。同時(shí)，在物理教學(xué)中有意識(shí)地滲透科學(xué)方法的教育，是提高學(xué)生科學(xué)素質(zhì)，促進(jìn)學(xué)生發(fā)展的重要途徑。

2物理教學(xué)中的科學(xué)方法

物理科學(xué)方法就是研究、描述物理現(xiàn)象，實(shí)施物理實(shí)驗(yàn)，總結(jié)檢驗(yàn)物理規(guī)律時(shí)所應(yīng)用的各種手段與方法。

研究物理的科學(xué)方法有許多，經(jīng)常用到的有實(shí)驗(yàn)法、觀察法、控制變量法、轉(zhuǎn)換法、類比法、理想化物理模型法(建模法)、歸納法、累積法、放大法、比較法、逆向思維法、等效法、科學(xué)推理法、圖像法等。

3滲透物理科學(xué)方法教育的途徑

物理科學(xué)方法教育是指在物理素質(zhì)教育中，運(yùn)用現(xiàn)代教育思想和教育手段，有目的、有意識(shí)、有步驟地滲透和傳授物理科學(xué)研究的方法，使學(xué)生受到科學(xué)方法的熏陶和訓(xùn)練，逐步掌握最基本的、最主要的物理科學(xué)方法，達(dá)到促進(jìn)三維目標(biāo)實(shí)現(xiàn)、培養(yǎng)創(chuàng)新精神、增強(qiáng)實(shí)踐能力和提高全體學(xué)生科學(xué)素質(zhì)的目的。

3.1在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中滲透科學(xué)方法教育

在開展物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)，要讓學(xué)生在物理實(shí)驗(yàn)的過程中接受科學(xué)方法的教育，要注意引導(dǎo)學(xué)生理解、領(lǐng)會(huì)實(shí)驗(yàn)中的科學(xué)方法。

例1實(shí)驗(yàn)：探究動(dòng)能的大小與哪些因素有關(guān)。

教師演示：①讓體積相同、質(zhì)量不同的球從斜面同一高度滾下撞擊水平面上的木塊；②讓同一個(gè)球從斜面不同高度滾下撞擊水平面上的木塊。

學(xué)生觀察。

這里應(yīng)用了“觀察法”。

提出問題：動(dòng)能的大小與哪些因素有關(guān)?

猜想：質(zhì)量、速度。

這里應(yīng)用了“猜想法”。

利用這些器材探究動(dòng)能的大小與質(zhì)量和速度的關(guān)系，實(shí)驗(yàn)中如何判斷動(dòng)能的大小呢?

利用能量與做功的關(guān)系(一個(gè)物體能夠做的功越多。它具有的能量越大)，把物體具有能量的大小轉(zhuǎn)換為它能夠?qū)ν庾龉Φ拇笮》磻?yīng)出來，即通過木塊被球撞擊后運(yùn)動(dòng)的距離判斷動(dòng)能的大小。這種研究問題的方法叫做“轉(zhuǎn)換法”。

物理學(xué)中對(duì)于一些看不見、摸不著的現(xiàn)象或不容易直接測(cè)量的物理量。常常通過一些非常直觀的現(xiàn)象去認(rèn)識(shí)，或用易測(cè)量的物理量間接測(cè)量。這種研究問題的方法叫轉(zhuǎn)換法。

教師演示：讓質(zhì)量不同的球從斜面的不同高度滾下撞擊水平面上的木塊。

提出問題：動(dòng)能的大小與速度和質(zhì)量有什么關(guān)系?

學(xué)生回答：沒法判斷。

研究動(dòng)能的大小與質(zhì)量和速度的關(guān)系時(shí)。若質(zhì)量和速度同時(shí)改變。則沒法判斷出動(dòng)能的大小與速度和質(zhì)量的關(guān)系。因此，在實(shí)驗(yàn)探究時(shí)，質(zhì)量和速度不能同時(shí)改變，只能讓其中的一個(gè)量改變。研究動(dòng)能與質(zhì)量的關(guān)系時(shí)?？刂扑俣炔蛔?，改變質(zhì)量；研究動(dòng)能與速度的關(guān)系時(shí)，控制質(zhì)量不變。改變速度。這種研究問題的方法叫做“控制變量法”。

當(dāng)要研究的一個(gè)物理量與另外幾個(gè)物理量都有關(guān)系時(shí)，為簡(jiǎn)化和方便，先研究與其中一個(gè)量的關(guān)系，而要控制其余幾個(gè)量不變。這種研究問題的方法叫控制變量法?？刂谱兞糠ㄊ侵袑W(xué)物理中最常用的方法。

3.2在理論教學(xué)中滲透科學(xué)方法教育

科學(xué)方法寓于具體的科學(xué)知識(shí)的認(rèn)識(shí)過程中，只有把認(rèn)識(shí)過程充分而又合理地展現(xiàn)出來，學(xué)生才能領(lǐng)會(huì)到科學(xué)方法是如何提出的，從什么角度用什么方法解決，從而學(xué)到科學(xué)方法。這就要求在物理概念與規(guī)律的教學(xué)中，認(rèn)真挖掘教材的科學(xué)方法，按照學(xué)生的認(rèn)識(shí)過程合理設(shè)計(jì)教學(xué)方案。滲透科學(xué)方法教育。

例2物理概念：什么是力?

在力的概念教學(xué)中。提出什么是力?引導(dǎo)學(xué)生列舉大量有力存在的事例，再逐個(gè)分析，學(xué)生認(rèn)識(shí)到，力是一個(gè)物體施加到另一個(gè)物體上的作用，即力不能脫離物體而獨(dú)立存在。通過歸納，從而抽象出力的概念：力是物體對(duì)物體的作用。這里應(yīng)用了“歸納法”。

例3物理規(guī)律：牛頓第一定律。

在進(jìn)行牛頓第一定律教學(xué)時(shí)。可以設(shè)計(jì)如下程序：①提出問題：只有力作用物體才運(yùn)動(dòng)，沒有力作用物體就不運(yùn)動(dòng)嗎?②演示實(shí)驗(yàn)：讓小車斜面頂端滑下，分別滑到鋪有毛巾、棉布和木板的平面上，觀察小車運(yùn)動(dòng)的距離；③分析推論：從實(shí)驗(yàn)看出，運(yùn)動(dòng)小車受到的阻力越小，它的速度減小就越慢，它的運(yùn)動(dòng)時(shí)間就越長。進(jìn)一步推理得出，如果水平面絕對(duì)光滑，物體受到的阻力為零，它的速度將保持不變，將永遠(yuǎn)運(yùn)動(dòng)下去。從而概括得出牛頓第一定律。這里將使學(xué)生領(lǐng)悟到“實(shí)驗(yàn)加科學(xué)推理”的方法。

3.3在物理學(xué)史講授中滲透科學(xué)方法教育

在物理教學(xué)中，適時(shí)恰當(dāng)?shù)夭迦胛锢韺W(xué)史，可使學(xué)生領(lǐng)略到科學(xué)家的思維方法。

例4介紹物理學(xué)家法拉第和電磁感應(yīng)現(xiàn)象發(fā)現(xiàn)的過程。

在學(xué)電磁感應(yīng)現(xiàn)象時(shí)，通過介紹法拉弟和他發(fā)現(xiàn)電磁感應(yīng)現(xiàn)象的過程。使學(xué)生明白電磁感應(yīng)現(xiàn)象發(fā)現(xiàn)的科學(xué)實(shí)驗(yàn)和科學(xué)思維方法以及對(duì)物理學(xué)發(fā)展的深遠(yuǎn)影響。這樣的科學(xué)方法教育學(xué)生易于接受和理解，是行之有效的方法。

3.4在物理習(xí)題教學(xué)中滲透科學(xué)方法教育

科學(xué)方法教育的目的在于發(fā)展學(xué)生分析和解決問題的能力。實(shí)踐表明：教師生動(dòng)精辟的講述，使學(xué)生對(duì)于知識(shí)只能達(dá)到理解的水平，要達(dá)到運(yùn)用的水平，就要經(jīng)過學(xué)生本人參與分析解決新問題的實(shí)踐。因此，教師要?jiǎng)?chuàng)設(shè)情景，強(qiáng)化習(xí)題教學(xué)和訓(xùn)練，引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用科學(xué)方法解決具體的物理問題，使學(xué)生實(shí)現(xiàn)知識(shí)向能力的轉(zhuǎn)化。在習(xí)題教學(xué)中進(jìn)行科學(xué)方法教育，主要是進(jìn)行思維方法的訓(xùn)練，提高思維能力和分析解決問題的能力。教師要站在科學(xué)方法論的高度，認(rèn)真研究題型、分析歸類、精選典型例題和習(xí)題，對(duì)學(xué)生進(jìn)行邏輯思維與非邏輯思維、集中思維與發(fā)散思維、正向思維與逆向思維、局部思維與整體思維、類比思維與聯(lián)想思維等專項(xiàng)訓(xùn)練。在教學(xué)中有些習(xí)題明顯要運(yùn)用科學(xué)方法來求解，教師要點(diǎn)明這種科學(xué)方法，讓學(xué)生學(xué)會(huì)應(yīng)用這種方法。

3.5在物理專題講座中滲透科學(xué)方法教育

著名物理學(xué)家李政道回顧自己的經(jīng)歷說過，跟大師學(xué)的是什么，不是知識(shí)，而是方法。有一些內(nèi)容，課本很少涉及的或不便于過多展開的知識(shí)，可以開設(shè)專題，測(cè)重于介紹知識(shí)的發(fā)現(xiàn)和形成過程中物理學(xué)家們的思維過程和科學(xué)方法。對(duì)于近代物理和現(xiàn)代物理，如相對(duì)論、量子理論的建立過程和物理學(xué)的新發(fā)展，進(jìn)行搜集，整理成科普化的知識(shí)講座，介紹相關(guān)的知識(shí)背景和研究方法，因?yàn)槊恳粋€(gè)新知識(shí)新理論的產(chǎn)生都有新思想的進(jìn)發(fā)。新方法的出現(xiàn)。通過這些講座，使學(xué)生初步接觸新知識(shí)、新信息，開闊視野，培養(yǎng)對(duì)物理的興趣，接受科學(xué)方法的熏陶。

物理課程以知識(shí)為主要內(nèi)容，物理研究方法應(yīng)滲透到物理教學(xué)之中，研究問題的科學(xué)方法要潛移默化的熏陶和刻意訓(xùn)練，脫離物理知識(shí)而大講物理科學(xué)方法如同空中樓閣；埋頭只講知識(shí)不注意科學(xué)方法教育，學(xué)生得到的知識(shí)是零散不系統(tǒng)的。植根于物理知識(shí)沃土中的物理科學(xué)方法才會(huì)結(jié)出豐碩的果實(shí)。學(xué)生只有逐漸掌握了物理科學(xué)方法，才能運(yùn)用所學(xué)的知識(shí)去解決實(shí)際問題，去探索新的知識(shí)；只有對(duì)這些方法的不斷了解、積累和熟練，才能盡快地獲取知識(shí)，并通過一定的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)深刻體會(huì)和掌握知識(shí)。