摘要 在《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)》中,物理課程的總目標(biāo)之一是“學(xué)習(xí)科學(xué)探究方法,發(fā)展自主學(xué)習(xí)能力,養(yǎng)成良好的思維習(xí)慣,能運用物理知識和科學(xué)探究方法解決一些問題”。由此可見,科學(xué)方法教育是總目標(biāo)的要求。加強科學(xué)方法教育的滲透,不僅可使學(xué)生學(xué)會探索未知、發(fā)現(xiàn)真理、掌握方法,而且可以培養(yǎng)學(xué)生獨立思考、大膽質(zhì)疑、勇于創(chuàng)新的精神和提出問題、分析問題、解決問題的能力。因此,高中物理教學(xué)要注重對科學(xué)方法的教育,是培養(yǎng)科學(xué)素養(yǎng)的需要,也是為了更高層次的科學(xué)研究打基礎(chǔ)。
關(guān)鍵詞 高中;高中物理;新課程教學(xué);科學(xué)方法;教學(xué)方式
一、高中物理教學(xué)主要涉及的科學(xué)方法
研究課題的科學(xué)方法主要包括:觀察與實驗法、控制變量法、理想化法、等效替代法、極限法、守恒法、比例法、圖像法、比值定義法、歸納與演繹、推理與判斷、抽象與具體等。在新課程教材(人教版)高中物理教學(xué)中主要涉及以下幾個方法。
在高中物理教學(xué)中比較基礎(chǔ)、比較常見的方法——觀察與實驗法,也稱為實驗探究法。例如,在牛頓第二定律的教學(xué)中,要通過實驗研究加速度和力、質(zhì)量的關(guān)系。實驗過程中,還涉及到了控制變量法,這也是科學(xué)研究中不可或缺的方法之一。研究功率和力與速度的關(guān)系,研究外力做功和受力物體速度的關(guān)系,研究焦耳熱與電流、電阻的關(guān)系,研究理想氣體參量的關(guān)系等,都可以采用實驗探究的方法進(jìn)行授課,同時需要用控制變量法進(jìn)行研究分析。
在高中物理教學(xué)中經(jīng)常需要建立理想化物理模型,這是物理研究中經(jīng)常用到的另一種科學(xué)方法。高中物理概念中涉及大量的理想模型,例如,實體理想化模型有:質(zhì)點、點電荷、彈簧振子、單擺等;過程理想化模型有:勻速直線運動、勻變速直線運動、自由落體運動、勻速圓周運動、簡諧運動等。
在高中物理教學(xué)中也涉及等效替代法,比如研究合平行四邊定則,實驗探究采用研究矢量兩個分力的作用效果可以等效替代合力的作用效果。
極限的方法也經(jīng)常出現(xiàn)在高中物理教學(xué)中。例如,建立瞬時速度的概念需要用到數(shù)學(xué)上取極限的方法。
高中物理很多物理概念都是采用比值定義方法,例如,速度、加速度、功率、電場強度、磁感應(yīng)強度、電阻等概念的建立都用到了比值定義物理量的方法。
在發(fā)現(xiàn)物理規(guī)律過程中常用的科學(xué)方法還有:分析與綜合、歸納與演繹、推理與判斷、抽象與具體等是在物理學(xué)發(fā)展過程中起到非常重要的作用。
二、科學(xué)方法滲透的途徑
科學(xué)教學(xué)以科學(xué)探究作為課堂授課的主要形式,即遵循著“提出問題、猜想與假設(shè)、制訂計劃與設(shè)計實驗、進(jìn)行實驗和收集數(shù)據(jù)、分析與論證、評估、交流與合作”的探究思路。這樣的探究思路符合科學(xué)的求實規(guī)范,也符合學(xué)生的認(rèn)知特點。因此,需要讓學(xué)生親身經(jīng)歷科學(xué)探究過程,體驗科學(xué)規(guī)范,領(lǐng)會科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)木?,尤其在探究過程中的挫折、反復(fù)、懷疑、爭論、嘗試、驗證。比如:在講授《自由落體運動》一課時,應(yīng)著重講授伽利略對落體運動的研究過程,提示科學(xué)研究的一般方法和規(guī)律,即“假設(shè)、演繹、驗證和推理”。像講故事一樣使學(xué)生耳目一新,有利于對自由落體運動性質(zhì)、規(guī)律的理解和掌握,同時也調(diào)動了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。科學(xué)探究過程本身是滲透科學(xué)方法的主要途徑之一。
物理概念和規(guī)律的教學(xué)是物理教學(xué)的基本任務(wù),科學(xué)方法寓于具體的科學(xué)知識的認(rèn)識過程中,只有把認(rèn)識過程充分而又合理地展現(xiàn)出來,學(xué)生才能領(lǐng)會到科學(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。這就要求我們在物理概念與規(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)識過程合理設(shè)計教學(xué)方案,滲透科學(xué)方法教育。例如在力的概念教學(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,再逐個分析,學(xué)生認(rèn)識到,力都是一個物體施加到另一個物體上的作用,即力不能脫離物體而獨立存在。通過歸納,從而抽象出力的概念:力是物體對物體的作用。在物理概念和規(guī)律教學(xué)中滲透科學(xué)方法是高中物理教學(xué)重要途徑。
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)想思維等專項訓(xùn)練。實踐表明,盡管教師進(jìn)行了生動精辟的講述,但學(xué)生對于知識也只能達(dá)到理解的水平,如果要達(dá)到運用的水平,就非要經(jīng)過學(xué)生本人參與分析解決新問題的實踐不可。因此,教師要創(chuàng)設(shè)情景,強化習(xí)題教學(xué)和訓(xùn)練,引導(dǎo)學(xué)生運用科學(xué)方法解決具體的物理問題,使學(xué)生實現(xiàn)知識向能力的轉(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,提高分析和解決問題的能力。這是滲透科學(xué)方法的另一途徑。
總之,科學(xué)思想、方法的掌握有利于盡快培養(yǎng)創(chuàng)造型人才,有利于提高科學(xué)素質(zhì)和科學(xué)鑒賞力,有利于創(chuàng)造性地研究工作。在日常的教學(xué)中應(yīng)鉆研教材、教法,注重科學(xué)研究方法、科學(xué)思想的教學(xué),課程內(nèi)容求精不求多,以便讓學(xué)生親身經(jīng)歷科學(xué)探究的過程,獲得對物理世界的直接體驗。