陳清梅

論物理科學(xué)方法教育的教學(xué)模式

陳清梅

目前科學(xué)方法教育受到越來越多物理教育工作者的重視，科學(xué)方法的教育價(jià)值、教育目標(biāo)、教育內(nèi)容等方面的研究都有所涉及，而科學(xué)方法教育如何實(shí)施的問題還需要做大量工作。針對(duì)這個(gè)問題，一種雙線并行的科學(xué)方法教學(xué)模式被提出。

一、雙線并行教學(xué)模式

所謂雙線并行教學(xué)模式，是指在物理教學(xué)過程中，以教材中的知識(shí)發(fā)展過程和伴隨知識(shí)的發(fā)展過程所蘊(yùn)含的科學(xué)方法為基礎(chǔ)，將知識(shí)的發(fā)展過程及其所運(yùn)用的科學(xué)方法整理出線索，使知識(shí)線和方法線在教學(xué)過程中同時(shí)展開、并行前進(jìn)的一種教學(xué)模式。雙線并行教學(xué)模式的操作結(jié)構(gòu)如圖1所示：

圖1

雙線并行教學(xué)模式分為3個(gè)階段，準(zhǔn)備階段、教學(xué)階段和運(yùn)用階段。

在準(zhǔn)備階段，教師要做好分析因素、理出雙線和教學(xué)設(shè)計(jì)3項(xiàng)工作。在該階段，教師需要找出相鄰知識(shí)點(diǎn)之間的科學(xué)方法，按照知識(shí)點(diǎn)的發(fā)展順序，排列成“知識(shí)線”，根據(jù)前后知識(shí)點(diǎn)之間的各個(gè)銜接中的科學(xué)方法進(jìn)行一一排列，理出“方法線”，而后依據(jù)“方法線”進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)。

在教學(xué)階段和運(yùn)用階段，教師根據(jù)不同教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方式、教學(xué)課型和學(xué)生實(shí)際，開展豐富多彩的科學(xué)方法教育形式。在課堂教學(xué)內(nèi)，教師的重點(diǎn)是把握科學(xué)方法這條主線。

我們認(rèn)為，雙線并行教學(xué)模式為科學(xué)方法實(shí)施提出了比較中肯的方案，但正如筆者所指出的，其中仍有尚待完善之處。依據(jù)教學(xué)模式的創(chuàng)始人喬伊斯和韋爾的理論，“每一個(gè)模式都有一個(gè)內(nèi)在的理論基礎(chǔ)”，顯然，雙線并行教學(xué)模式缺乏真實(shí)的理論基礎(chǔ)。因此，雙線并行教學(xué)模式并不是實(shí)施科學(xué)方法教育的唯一模式，這就需要建構(gòu)新的科學(xué)方法教育教學(xué)模式。

二、方法中心教學(xué)模式

教學(xué)理論是教學(xué)模式得以建立的基礎(chǔ)和依據(jù)，它對(duì)其他要素起著導(dǎo)向作用。依據(jù)這一思想，我們選擇物理學(xué)知能結(jié)構(gòu)作為科學(xué)方法教學(xué)模式的理論基礎(chǔ)(如圖2所示)。

圖2 物理學(xué)知能結(jié)構(gòu)圖

圖2表明，物理學(xué)知能結(jié)構(gòu)圖主要包括5個(gè)部分：實(shí)驗(yàn)事實(shí)、物理知識(shí)、科學(xué)方法、數(shù)學(xué)以及延伸與應(yīng)用?？茖W(xué)方法處于結(jié)構(gòu)圖的中心，分別與其他4個(gè)部分相聯(lián)系。圖中的箭頭表示了不同部分之間的相互關(guān)系，不同部分之間也會(huì)發(fā)生聯(lián)系，但這種聯(lián)系須經(jīng)科學(xué)方法才能實(shí)現(xiàn)，科學(xué)方法起到橋梁和紐帶的作用。從物理教學(xué)的實(shí)踐來看，物理教學(xué)過程主要體現(xiàn)在物理學(xué)知能結(jié)構(gòu)圖的兩個(gè)教學(xué)途徑上。

(1)在物理教學(xué)中，從實(shí)驗(yàn)事實(shí)出發(fā)，必須經(jīng)過科學(xué)方法的介入才能獲得物理知識(shí)，科學(xué)方法是實(shí)驗(yàn)事實(shí)通達(dá)物理知識(shí)的必經(jīng)之路，既不可或缺，也無法逾越。這一教學(xué)途徑反映了物理知識(shí)的獲得過程，可以表示為：實(shí)驗(yàn)事實(shí)→科學(xué)方法→數(shù)學(xué)→物理知識(shí)。這就是說，科學(xué)方法是獲取物理知識(shí)的重要手段，學(xué)生只有掌握了科學(xué)方法，才能更快捷地獲取物理知識(shí)。教學(xué)中只有借助于科學(xué)方法，才能使教學(xué)活動(dòng)順利進(jìn)行。比如牛頓第二定律的建立，就需要應(yīng)用實(shí)驗(yàn)法、控制變量法、圖像法、曲線改直法、比例系數(shù)法等科學(xué)方法。顯然，科學(xué)方法與物理知識(shí)形成了“因”與“果”的關(guān)系。

(2)科學(xué)方法還是物理知識(shí)應(yīng)用的重要手段，是實(shí)現(xiàn)物理知識(shí)智力價(jià)值的橋梁。進(jìn)一步說，從物理知識(shí)出發(fā)，必須通過科學(xué)方法的中介才能解決實(shí)際問題。這一教學(xué)途徑反映了物理知識(shí)的應(yīng)用過程，可以表示為：物理知識(shí)→科學(xué)方法→數(shù)學(xué)→延伸與應(yīng)用。仍以牛頓第二定律為例，在應(yīng)用該定律解決實(shí)際問題時(shí)，就需要用到整體法、隔離法、正交分解法、圖像法等科學(xué)方法。

需要說明的是，這里前后兩個(gè)“物理方法”的內(nèi)涵不盡相同，第一個(gè)“物理方法”是物理知識(shí)獲得過程中的物理方法，第二個(gè)“物理方法”是物理知識(shí)運(yùn)用過程中的物理方法，兩者有部分的交集，卻不完全相同。

根據(jù)物理學(xué)知能結(jié)構(gòu)圖，我們提出了方法中心教學(xué)模式。與雙線并行教學(xué)模式不同的是，方法中心教學(xué)模式不是把科學(xué)方法與物理知識(shí)看成地位相等的，而是看成主次不同的?？茖W(xué)方法為主，物理知識(shí)為輔，是科學(xué)方法作為主線，引領(lǐng)了物理知識(shí)的獲得和應(yīng)用。因此，在科學(xué)方法教學(xué)思想上，方法中心教學(xué)模式與雙線并行教學(xué)模式具有本質(zhì)的差異。

教學(xué)模式都是指向一定的教學(xué)目標(biāo)，為達(dá)到特定的教學(xué)目標(biāo)而設(shè)計(jì)的。科學(xué)方法中心教學(xué)模式的教學(xué)目標(biāo)正是通過科學(xué)方法教育促使學(xué)生掌握物理知識(shí)，完善物理認(rèn)知結(jié)構(gòu)，最終提高物理能力。

三、方法中心教學(xué)模式的操作程序

進(jìn)一步，我們分別闡述方法中心教學(xué)模式的操作程序。

第一，介紹物理知識(shí)獲得過程中實(shí)施科學(xué)方法中心教學(xué)模式的操作程序。

(1)從實(shí)驗(yàn)事實(shí)(包括觀察、歷史資料、實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)等)出發(fā)，聯(lián)系舊知識(shí)，設(shè)置問題情境。

(2)聯(lián)系已有的知識(shí)，運(yùn)用思維方法分析實(shí)驗(yàn)事實(shí)，這一過程可能需要運(yùn)用多種思維方法，包括分析、綜合、抽象、概括、判斷、推理等思維方法。

(3)借助于獲得物理知識(shí)的物理方法形成對(duì)知識(shí)的建構(gòu)，這一過程可能包含運(yùn)用多個(gè)物理方法。

(4)借助于數(shù)學(xué)(物理量與數(shù)學(xué)公式)表達(dá)物理知識(shí)(物理概念、規(guī)律等)。

從以上分析不難看出，知識(shí)獲得過程中實(shí)施科學(xué)方法中心教學(xué)模式的操作程序其實(shí)既包括了思維方法的運(yùn)用，也包括了物理方法的運(yùn)用，而且思維方法貫穿了知識(shí)獲得的全過程。

第二，介紹物理知識(shí)運(yùn)用過程中實(shí)施科學(xué)方法中心教學(xué)模式的操作程序。

(1)確定解決問題需要的物理知識(shí)(物理概念、規(guī)律等)。

(2)運(yùn)用思維方法分析問題，這一過程可能需要運(yùn)用多種思維方法，包括分析、綜合、抽象、概括、判斷、推理等思維方法。

(3)借助于運(yùn)用物理知識(shí)的物理方法形成對(duì)問題的解決，這一過程可能包含運(yùn)用多個(gè)物理方法。

(4)運(yùn)用數(shù)學(xué)知識(shí)(物理量與數(shù)學(xué)公式)求解問題。

同樣，知識(shí)應(yīng)用過程中實(shí)施科學(xué)方法中心教學(xué)模式的操作程序既包括了思維方法的運(yùn)用，也包括了物理方法的運(yùn)用，而且思維方法貫穿了知識(shí)獲得的全過程。需要說明的是，獲得知識(shí)和運(yùn)用知識(shí)過程中的科學(xué)方法有一定的交集，通過兩個(gè)過程的先后教學(xué)，從而共同促進(jìn)學(xué)生掌握科學(xué)方法。

以上是我們建構(gòu)的科學(xué)方法中心教學(xué)模式，不難看出，科學(xué)方法中心教學(xué)模式是在深入研究“物理學(xué)知能結(jié)構(gòu)圖”的基礎(chǔ)上建構(gòu)的，它為解決物理教學(xué)中學(xué)生掌握知識(shí)、學(xué)習(xí)方法、提高能力提供了理論依據(jù)和操作程序。同時(shí)我們也要看到教學(xué)模式的發(fā)展性，隨著教學(xué)理論和實(shí)踐的不斷深入，教學(xué)模式會(huì)不斷得到修正、完善和發(fā)展，我們對(duì)科學(xué)方法教學(xué)模式的探索還會(huì)繼續(xù)下去。

[1] 徐志長.高中物理科學(xué)方法教育的研究[J].課程?教材?教法，2002，6：32～35

[2] 李正福，李春密，邢紅軍.從隱性到顯性：物理科學(xué)方法教育方式的重要變革[J].課程?教材?教法，2010，12：71～74

陳清梅，碩士，副教授。

北京中醫(yī)藥大學(xué)。

本文系北京市“十一五”規(guī)劃教育科學(xué)重點(diǎn)課題“高中物理科學(xué)方法教育內(nèi)容顯化的理論與實(shí)踐研究”成果(編號(hào)：ABA08010)。