【摘 要】正確、充分而周密的理論構(gòu)思和清晰的理論思路，能夠把科學方法教育與中學物理教學的具體實際結(jié)合起來，從而更有效地解釋、預測和引導學生的物理學習活動，并從中總結(jié)出具有普遍意義的物理教學規(guī)律。如果忽視理論的指導，滿足于經(jīng)驗式的照搬照抄，那么中學物理教學中的科學方法教育將是十分膚淺和具有局限性的，科學方法教育就很難得到真正落實。

【關鍵詞】物理教學；科學方法；教育功能

眾所周知，中學物理教學既是科學教育的重要組成部分，又是落實素質(zhì)教育的重要方面。要實現(xiàn)素質(zhì)教育的目標，中學物理教學在注重知識教學的同時，必須加強科學方法教育。因為科學方法教育不僅是中學物理教學的重要內(nèi)容，而上是培養(yǎng)學生能力的重要途徑。

然而，目前我國中學物理教學中的科學方法教育仍然存在一些問題。具體表現(xiàn)為：第一，科學方法教育的理論還不十分明確，以致人們沒有自覺地把科學方法作為中學物理教學的重要內(nèi)容；第二，科學方法的教育功能沒有得到充分的研究，科學方法的能力價值沒有在中學物理教學中得到很好的體現(xiàn)；第三，在教學層面上，科學方法教育的可操作性還較差。這些情況表明，在中學物理教學中，加強科學方法教育的研究依然非常必要。

一、科學方法教育的理論建構(gòu)

科學方法是人們在認識和改造客觀世界的實踐活動中總結(jié)出來的正確的思維、行為方式，是人們認識和改造自然的有效工具。作為一種基本的研究途徑、方式和方法，它與自然科學的概念、規(guī)律等知識是平行的，包含在自然科學的范疇之中。

在中學物理教學中進行科學方法教育，其理論思路至關重要。這種理論思路，主要是指整個科學方法教育的理論出發(fā)點和基本路線。正確、充分而周密的理論構(gòu)思和清晰的理論思路，能夠把科學方法教育與中學物理教學的具體實際結(jié)合起來，從而更有效地解釋、預測和引導學生的物理學習活動，并從中總結(jié)出具有普遍意義的物理教學規(guī)律。如果忽視理論的指導，滿足于經(jīng)驗式的照搬照抄，那么中學物理教學中的科學方法教育將是十分膚淺和具有局限性的，科學方法教育就很難得到真正落實。

在中學物理教學中進行科學方法教育所涉及的重要理論問題是：物理教學中科學方法教育的理論模型是什么？科學方法的教育功能是什么？等等。顯然，這些問題亟待有一個明確的回答。

一般認為，物理學科的基本結(jié)構(gòu)包括物理學的基本概念、基本原理（包括基本定律和基本理論）、基本方法以及它們之間的相互聯(lián)系。美國哈佛物理教材改革計劃（HPP）的主要執(zhí)筆人霍爾頓曾提出物理學的三維結(jié)構(gòu)模型。他認為，物理學任何一部分基本內(nèi)容的結(jié)構(gòu)及其發(fā)展都可以分解為3個因素：實驗（事實），物理思想（邏輯、方法論等），數(shù)學（表述形式或計量公式）。事實上，科學方法作為物理認識活動的中介，是連接物理現(xiàn)象與物理知識的紐帶，在物理理論的發(fā)展中起著橋梁作用。也就是說，物理概念、規(guī)律只有通過科學方法的參與，才有可能上升為知識形態(tài)。不僅如此，物理理論的應用同樣需要科學方法的參與。因此，人們普遍認為：“與科學知識相比，科學方法具有更大的穩(wěn)定性和更普遍的適用性。從這個意義上講，學生掌握科學方法比掌握科學知識更重要。”“應把方法視為比知識更重要的東西，視為知識的脈絡，按照科學方法所展示的路子，去組織教材，安排教學進程?！薄澳芰εc方法是密切聯(lián)系的。一般地說，人們完成某方面任務能力的強弱，是與人們掌握完成任務方法的自覺程度與熟練程度密切相關的?？梢哉J為，方法是能力的‘核心’，是對能力起決定性作用的因素?！?/p>

二、科學方法的教育功能

把科學方法作為中學物理教學重要目標的原因在于，科學方法不僅具有獨特的認知功能，而且具有獨特的教育功能。其教育功能主要有以下幾個方面：

1.獲取功能

首先，掌握科學方法是獲取物理知識的重要途徑。學生只有掌握科學方法，才能更快捷地獲取物理知識。我們把這種路徑表示為：物理現(xiàn)象→科學方法→物理知識。同樣，只有借助科學方法，才能使教學活動順利進行。比如，牛頓第一定律是通過實驗法得出的；阿基米德定律是通過猜想驗證法得出的；等等。

其次，學生要理解物理知識，同樣離不開科學方法。我們把這種路徑表示為：科學方法一物理知識。比如，中學物理教材中有十余個重要的物理量是通過比值法來定義的。

我們在研究中發(fā)現(xiàn)，長期以來，在中學物理教學中，比值定義法的本質(zhì)一直缺乏深人的理解。比如，人們普遍認為：“在研究物理問題時，常會遇見這樣的情況，某兩個（或幾個）量在一定條件下成正比，其比值是一個常量，這個常量正好反映了事物的本質(zhì)屬性。因此，利用這個比值可以定義出描寫事物本質(zhì)屬性的一類概念?！鳖愃七@樣的論述，在許多書籍乃至中學物理教材中比比皆是。這一觀點的邏輯缺陷在于，把結(jié)果當作原因來加以闡述，忽視了比值定義法運用中的一個關鍵問題——為什么要用兩個物理量相比來定義一個新的物理量。它只回答是什么（比值是常量），而沒有回答為什么（為什么要比），沒有揭示出比值定義法的本質(zhì)。

所謂比值定義法，就是用兩個或多個物理量的比值來定義物理概念的方法。在這里，比較的關鍵是選取相同的標準。因為只有選取相同的標準，比較的結(jié)果才有意義。因此，只有對不同科學方法的本質(zhì)區(qū)別與聯(lián)系以及使用方法的條件有所了解，才能弄清物理知識的內(nèi)涵以及不同層次知識之間的關系，從而形成知識的網(wǎng)絡，達到對知識的真正理解。

2.建構(gòu)功能

科學方法是物理知識的脈絡，是物理知識的神經(jīng)。它具有把物理知識聯(lián)系起來并形成結(jié)構(gòu)的功能。根據(jù)圖2，我們把這種路徑表示為：科學方法與上、下、左、右4個鄰區(qū)都發(fā)生聯(lián)系。

從知識結(jié)構(gòu)形成的角度看，科學方法作為一種基本的研究方式和方法，它縱橫交錯、貫穿于整個知識領域之中，使不同的知識相互聯(lián)系并形成知識結(jié)構(gòu)。從認知結(jié)構(gòu)形成的角度看，我們認為，只有通過科學方法的參與，客觀存在的物理知識結(jié)構(gòu)才能轉(zhuǎn)化為學生頭腦中的認知結(jié)構(gòu)。學生通過對物理新知識的加工、組織、簡化、記憶、系統(tǒng)化重建及應用等環(huán)節(jié)，把原有的認知結(jié)構(gòu)演變?yōu)楦忧逦喂痰男碌恼J知結(jié)構(gòu)。年以，在中學物理教學中，學生如果沒有學會通過科學方法把大量的物理知識在自己的頭腦中編織成一個層次清晰、邏輯嚴密的結(jié)構(gòu)或網(wǎng)絡，就無法不斷接收、容納新的信息，也就無法完善自己的知識系統(tǒng)。

3.培養(yǎng)功能

通過對科學方法的不斷了解、積累和熟練，使學生形成一種借助于科學方法獲取物理知識的心理定勢，這樣，學生就能夠以快捷的速度獲取知識，深刻地領會和掌握知識，牢固地記住知識。還可以使學生產(chǎn)生一種對問題的敏感性，能夠用科學方法迅速地抓住問題的要害，找出解決問題的途徑。具有這樣一種心理定勢，也是學生能力的一種表現(xiàn)。所以掌握科學方法，不僅與學生獲取知識的效率有關，而且與學生能力的發(fā)展直接有關。

科學方法還是培養(yǎng)學生物理學習能力的橋梁。根據(jù)圖2，我們把這種路徑表示為：物理知識→科學方法→延伸與應用。這是因為，物理概念和規(guī)律只有與科學方法相結(jié)合才有生命力，才能顯示其內(nèi)在的理由、作用和功能；學生只有把學習過拓物理概念和規(guī)律與科學方法結(jié)合起來，才能真正地掌握知識，并加以運用。通過一定量的科學方法訓練，使學生在解決實際問題時，能夠迅速檢索各種各樣的方法而無須對照過去，在處理前一個步驟時就能在大腦中預感下一個步驟。即使學生更好地掌握物理知識，而且能很好地培養(yǎng)學生的能力。

三、科學方法教育的實施

如何在中學物理教學中實施科學方法教育呢？我們提出如下觀點：

1.《物理課程標準》應把科學方法作為教學內(nèi)容

《物理課程標準》是編寫中學物理教材的指導性文件。在制訂中，除了要考慮物理知識以外，還應當把科學方法作為中學物理教學的內(nèi)容之一。這既是物理教學規(guī)律的必然要求，同時也是物理教學目的與教學內(nèi)容相互對應的邏輯體現(xiàn)。

此外，從科學方法教育的層次性來考慮，思維方法同樣是科學方法教育的重要內(nèi)容，它包括分析、綜合、抽象、概括等。這就使科學方法與物理知識密切聯(lián)系起來，使科學方法教育的內(nèi)容在一定程度上達到相對統(tǒng)一。

2.按照科學方法的邏輯來設計教學程序

目前的教學程序，往往是從傳授知識的角度來考慮設計的。這樣做，學生也能學到一些科學方法，但他們對科學方法的理解往往是表面的、膚淺的、零星的、不連續(xù)的。

由于科學方法并不由學科的知識內(nèi)容直接地表達，而往往隱藏在知識的背后，支配著知識的獲取和運用，所以科學方法既不易學習，又不易掌握。如果按照科學方法所展示的路子去組織教材，安排教學進程，即把方法教育作為教學活動的中心，情況就大不一樣。比如，高中“歐姆定律”的教學可以這樣設計：研究問題（實驗法）→實驗（控制變量法）→分析實驗數(shù)據(jù)（圖像法）→得出定律的表達式（經(jīng)驗公式法）。顯然，可以把科學方法貫穿于整個教學過程。

這樣的教學，把科學方法體現(xiàn)在知識的認知過程中，按照學生的認知模式推進教學，讓學生清楚地了解、經(jīng)歷這一過程，學生可以真正領略到科學方法和物理知識的內(nèi)涵，能力得到提高。

3.讓學生運用科學方法解決實際物理問題

在中學物理教學中進行科學方法教育，必須結(jié)合實際問題。這是因為，科學方法的真正掌握，必須在探索和發(fā)現(xiàn)之中實現(xiàn)。這正是掌握科學方法與學習物理知識的不同之處。例如，當學生學習了光學成像的知識后，可以向?qū)W生提出這樣一個問題：通常防盜門上都裝有“貓眼”，其特點是可以從室內(nèi)向外觀察而不能從室外向室內(nèi)觀察。怎樣解釋這一現(xiàn)象？這是一個看似簡單其實并不容易回答的問題，它的解決不僅需要擁有物理知識，而且需要運用科學方法。

因此，在中學物理教學中，必須創(chuàng)設良好的認知情境，對學生的探索進行指導，讓學生主動地觀察、思考、實驗、討論，使之沿著科學的思路在不知不覺中掌握其中的科學方法。