侯愛琴

（北京市豐臺第二中學，北京 100071）

高中物理課程改革提出了“嘗試應用科學探究的方法研究物理問題、驗證物理規(guī)律，通過物理概念和規(guī)律的學習過程，了解物理學的研究方法”［1］的教學要求.同時，“過程與方法”也被作為三維課程目標的一個重要維度，這意味著科學方法應當被作為中學物理教學的重要內(nèi)容加以實施.

有鑒于此，我們在教學實踐中，按照“挖掘教材中科學方法內(nèi)容→尋找科學方法教學的途徑→測量科學方法教學的結果→反思科學方法教學的得失”的研究思路，將科學方法教育內(nèi)容加以顯化，初步形成了系統(tǒng)的科學方法教育方式，為提高學生自覺運用科學方法的意識、培養(yǎng)學生運用科學方法的能力進行了有益的嘗試.

1 物理科學方法教育內(nèi)容的顯化與分析

在高中力學教學中，我們依據(jù)首都師范大學邢紅軍教授提出的科學方法分類理論，按照知識獲得過程與知識應用過程2個維度，顯化其中的科學方法教育內(nèi)容，如表1所示.

表1

進而，我們將其中的科學方法及其出現(xiàn)的應用頻次進行了統(tǒng)計，如表2所示.

表2

為了更直觀地表示科學方法在力學核心知識中出現(xiàn)和使用的次數(shù)，這里將其轉(zhuǎn)化為柱狀圖，如圖1所示.

圖1

科學方法教育內(nèi)容的顯化及其統(tǒng)計分析為明確科學方法教學目標，實施科學方法教育打下了堅實的基礎.

2 物理科學方法的顯化教育及其實施

在明確科學方法教育內(nèi)容之后，我們進行了科學方法教育的方式探索.

2.1 通過集體備課確定科學方法的教學策略

傳統(tǒng)的科學方法教育多為隱性教育，既不利于學生學習科學方法，也不利于教師展現(xiàn)科學方法的邏輯，因此就很難提高科學方法的教學效果，導致學生難以形成運用科學方法的意識，當然也就不能很好地運用科學方法.

基于以上思考，在高中力學核心知識教學中，我們首先通過教師集體備課，把核心知識所涉及的科學方法予以挖掘，并統(tǒng)一確定科學方法顯化的教學策略——有意識和邏輯化，從而為科學方法教育奠定了扎實的基礎.

2.2 通過明示科學方法的要素培養(yǎng)學生科學方法的意識

這里以比例系數(shù)法為案例來加以說明.

（1）k如果沒有具體數(shù)值是否可以？

此時，教師繼續(xù)提出問題：在牛頓時代，人們還不知道如何測量一個力的大小，如果你是牛頓，想把力與加速度的關系找到，會怎么辦呢？

學生進行思考、討論（學生一般想不到“把質(zhì)量為1kg的物體產(chǎn)生1m/s2加速度的力定義為1N”的方法）.

此時教師應當提醒學生：為了使公式運用方便起見，應當把多大的力定義為1N呢？——至此，學生會意識到k值取1是最好的選擇.

教師再次提出問題：這樣處理系數(shù)的方法應該如何命名？在本節(jié)課后針對比例系數(shù)k再設計相關問題，增加知識運用的有序性.例如在CGS單位制中，k值如果取1，力的大小會是多少N，若想使公式方便使用，可以怎么辦？

2.3 按照科學方法的邏輯設計教學過程

“科學方法與知識不同，它所涉及的不是物質(zhì)世界本身，而是人們認識物質(zhì)世界的途徑與方式，是高度抽象的.如果只從隱性教育角度進行教學，學生從中也可能學到一些科學方法，但只能是零星的、不連貫的，收效甚微.”［2］事實正是如此，一線物理教師習慣于按照知識結構線索進行教學設計，習慣于把知識的傳授作為教學活動的核心，很少關注科學方法中的邏輯.為此，我們在實踐過程中嘗試把力學的核心內(nèi)容按照科學方法的邏輯進行教學設計，以凸顯科學方法為核心的教學方式.

例如，對于牛頓第二定律這節(jié)課，我們的教學設計為：加速度與哪些因素有關？（猜想法）→如何驗證你的猜想？（實驗法）→如何實驗？（控制變量法）→不易測量的量怎樣確定？（轉(zhuǎn)化法）→如何分析數(shù)據(jù)？（圖像法、曲線化直法）→如何得出定律的表達？（比例系數(shù)法）.

顯然，這樣的教學設計，把科學方法教育與學生的認知模式相互結合起來了，使學生親歷了使用科學方法獲取知識的過程，從而培養(yǎng)了學生運用科學方法的意識和能力.

3 物理科學方法顯化教育效果的檢測

我校為北京市市級示范學校，高一有8個教學班，4位物理教師，每位教師教授2個班級，同一任課教師所教班級為相同層次.A教師所教1、2班為入學成績較好學生組成的優(yōu)班，B、C、D3位教師所教班級按入學成績隨機編班.我們采用心理學的縱向研究方法，對同一教師所教班級進行分組，一個班級為受實驗干預的實驗班，另一個班級為不受實驗干預的對照班.在實驗班，我們實施科學方法顯化教育，并在每節(jié)課課堂小結中單獨顯化所教科學方法，設計相關練習.經(jīng)過一段時間干預，運用如表3題目檢驗實驗班與對照班在運用科學方法上的差異.

表3

續(xù)表

試卷中每道題目主要考查的科學方法已經(jīng)標于題后，其中1－4題每題5分，做定量分析，5－6題定性分析.數(shù)據(jù)統(tǒng)計結果如表4.對得分結果進一步做S-N-K單因素樣本檢驗，如表5所示.

表4

表5

結果表明：（1）經(jīng)過科學方法顯化教學和強化訓練的班級科學方法測驗成績均高于對照班，說明科學方法顯化教育的效果是顯著的；（2）優(yōu)班2班雖然沒有經(jīng)過科學方法顯化訓練，但學生基礎較好，科學方法測試的成績也高于5、7兩個經(jīng)過訓練的班級，說明科學方法教育除了受到教學策略的影響，也會受學生認知水平的影響.對此，還需要做進一步的研究.

4 物理科學方法顯化教育實踐的反思

在為期兩年的實踐研究中，我們收獲了研究成果，也認識到科學方法教育中存在的問題.以下是我們的反思.

4.1 科學方法課程目標的確定

在科學方法教育實踐中，一線教師已經(jīng)充分認識到科學方法教育的緊迫性和重要性.但在科學方法顯化教育過程中，由于缺乏對科學方法相對標準的界定，從而增加了一線教師備課的難度，也使得一線教師受科學方法“概念模糊”的因素影響，從而對學生的科學方法學習造成一定影響.因此，在課程標準中納入科學方法并明確解釋每個方法的內(nèi)涵，編制科學方法教學手冊，是需要進一步研究的課題.

4.2 科學方法教學過程的反思

在課程目標層面，確定化和標準化可以為科學方法教育實施做出保障，因此，在教學過程中，通過明示科學方法名稱、講解科學方法步驟，彰顯科學方法的邏輯，可以使科學方法教育落到實處.進一步，教學中還可以采用“一知多方”（一個知識點，多種方法）的教學模式，以提高科學方法我們在牛頓第二定律教學中就采教育的可操作性，例如，用了這種教學模式，取得了滿意的教學效果.

4.3 科學方法教育效果的評價

我們的教學實踐表明，定量的、可重復的評價是科學方法教育效果評價的重要方式.因為只有這樣，才能使科學方法教學效果的評價符合規(guī)范化、客觀化的要求.我們在科學方法顯化教育實踐中，采用S-N-K單因素樣本分析方法就體現(xiàn)了這種思想.我們期待，這一研究工作可以啟發(fā)更多物理教師的專業(yè)智慧，使科學方法教育的評價不斷深化與發(fā)展.

1 中華人民共和國教育部.高中物理課程標準（實驗）［S］.北京：人民教育出版社，2003.

2 邢紅軍.物理科學方法顯化教育的理論與實踐研究［J］.中國現(xiàn)代教育裝備，2011（24）.

3 邢紅軍，陳清梅，胡揚洋.科學方法納入《課程標準》：基礎教育課程改革的重大理論問題［J］.教育科學研究，2013（7）.

4 肖驍，邢紅軍.高中物理課程標準中的科學方法顯化研究［J］.首都師范大學學報（自然科學版），2011（8）.

5 張憲魁.物理科學方法教育［M］.青島：青島海洋大學出版社，2000.