徐雷

[摘 要] 闡明了物理學(xué)方法訓(xùn)練的重要性，提出了物理教學(xué)中滲透物理學(xué)方法訓(xùn)練的幾種途徑。

[關(guān) 鍵 詞] 物理學(xué)方法；教學(xué)；途徑

[中圖分類號] G658.3 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼] A [文章編號] 2096-0603（2016）24-0158-02

進(jìn)行物理學(xué)方法訓(xùn)練，是物理教學(xué)的一個(gè)重要組成部分，是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的一個(gè)重要途徑。但長期以來受應(yīng)試教育的影響，物理教學(xué)往往過多地注重物理知識的傳授，而忽視了物理學(xué)方法教育。

一、物理學(xué)方法訓(xùn)練的重要性

長期以來，物理教學(xué)注重物理知識的傳授，以致使學(xué)生多為“知識型”“繼承型”的人才，缺乏創(chuàng)造性的素養(yǎng)。為了讓學(xué)生應(yīng)付考試，大量講題、大量練題成為物理教學(xué)的主要任務(wù)。過于重視對學(xué)生解題思路和解題方法的強(qiáng)化訓(xùn)練，容易使學(xué)生形成思維定勢，抑制了學(xué)生創(chuàng)造力的發(fā)展。而創(chuàng)造力的培養(yǎng)是物理教學(xué)不可或缺的重要任務(wù)。

科學(xué)素質(zhì)的含義由三方面組成：（1）求知欲；（2）思維和創(chuàng)造力；（3）嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)作風(fēng)和堅(jiān)韌不拔的苦干精神。其中思維和創(chuàng)造力是人的科學(xué)素養(yǎng)的重要組成部分。而物理學(xué)對培養(yǎng)人的這三方面具有其他學(xué)科不可替代的作用。物理學(xué)家在建造物理大廈時(shí)所表現(xiàn)出來的優(yōu)秀思想品德和崇高的科學(xué)精神；物理學(xué)尊重客觀事實(shí)，與反科學(xué)、偽科學(xué)以及人們頭腦中的陳腐觀念、習(xí)慣勢力作尖銳斗爭等。這些物理學(xué)的精神必然對培養(yǎng)學(xué)生勇于探索、勇于創(chuàng)新、實(shí)事求是、勤奮好學(xué)起著獨(dú)特作用。物理學(xué)中包含了許多極其精彩且豐富的研究方法，是科學(xué)研究方法的主要組成部分，經(jīng)常為其他學(xué)科所借鑒。對學(xué)生進(jìn)行物理方法教育，有助于培養(yǎng)學(xué)生的思維能力和創(chuàng)造能力。

日本學(xué)者在總結(jié)近幾十年來日本科技迅速發(fā)展的原因時(shí)指出，他們既注重學(xué)習(xí)“牛頓”，又重視學(xué)習(xí)“笛卡爾”，前者代表知識，后者代表方法。一個(gè)學(xué)生在校期間所獲得的知識是很有限的，如果能教給學(xué)生獲取新知識的方法，研究問題、解決問題的思維技巧，教會(huì)學(xué)生建立一個(gè)不斷演化的知識體系，學(xué)生會(huì)終生受益。

二、物理學(xué)方法訓(xùn)練的幾種途徑

（一）寓方法于知識之中

寓方法于知識之中就是將方法與理論的講授有機(jī)地融合在一起，每講一部分理論就將其中包含的物理學(xué)方法不失時(shí)機(jī)地介紹給學(xué)生。通過內(nèi)容的闡述提出解決問題的方法，然后把方法從內(nèi)容中抽象出來，進(jìn)行概括總結(jié)。

例如，講授牛頓第一定律時(shí)，伽利略發(fā)現(xiàn)這一定律所用的理想化實(shí)驗(yàn)的方法可貫穿于整個(gè)物理學(xué)方法教育中。先介紹根據(jù)伽利略原理想實(shí)驗(yàn)思路重新設(shè)計(jì)的接近式理想化實(shí)驗(yàn)，最后總結(jié)，理想化實(shí)驗(yàn)是人們在實(shí)際實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，抓住事物的主要矛盾，忽略次要矛盾，對實(shí)際過程作出的更進(jìn)一步的抽象，是在人們的思想上進(jìn)行的一種理論推理過程；在講質(zhì)點(diǎn)等概念時(shí)，著重介紹理想化模型的方法。在實(shí)際事物的研究中提出問題，激發(fā)學(xué)生思考，然后在學(xué)生的思索中提出解決問題的辦法。人們的認(rèn)識總是由簡單到復(fù)雜，前輩的科學(xué)家面對錯(cuò)綜復(fù)雜、無從下手的實(shí)際事物，采取的一個(gè)妙法就是根據(jù)問題的性質(zhì)，突出事物的主要因素，忽略次要因素，使問題大大簡化。然后總結(jié)客體抽象為理想模型的條件。最后介紹理想化模型的作用，學(xué)時(shí)在允許的條件下可以指導(dǎo)學(xué)生利用模型方法解決一些實(shí)際問題，如，跳高、跳遠(yuǎn)、飛車走壁、排球運(yùn)動(dòng)等；在介紹氣體運(yùn)動(dòng)論時(shí)，注重介紹數(shù)理統(tǒng)計(jì)的方法，以及根據(jù)問題的不同去修正理想模型的方法，利用理想模型的結(jié)論去尋找實(shí)際規(guī)律的方法等。

（二）利用物理學(xué)方法指導(dǎo)物理教學(xué)

在組織教學(xué)內(nèi)容時(shí)，應(yīng)從提出問題開始，有意識地引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行分析—理想化—綜合和歸納—演繹的思維訓(xùn)練。如，卡諾為了提高熱機(jī)效率，分析了影響熱機(jī)效率的因素：摩擦、散熱、漏氣、熱源溫度、工質(zhì)、循環(huán)過程，前三個(gè)因素的影響很顯然，故他抓住后三個(gè)因素深入研究，設(shè)計(jì)了無摩擦、無漏氣的理想熱機(jī)；法拉第在綜合電磁感應(yīng)現(xiàn)象時(shí)，通過幾十種實(shí)驗(yàn)概括了產(chǎn)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象的五大原因：變化的電流、運(yùn)動(dòng)的電流、運(yùn)動(dòng)的磁鐵、變化的磁場、磁場中運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)體，并進(jìn)一步探索五大原因的聯(lián)系，最后歸納出磁通量的變化是電磁感應(yīng)現(xiàn)象產(chǎn)生的原因。教學(xué)內(nèi)容的編排也應(yīng)該這樣：提出問題—分析問題—解決問題，由淺入深，啟發(fā)學(xué)生積極思維。

比較法是認(rèn)識研究對象的相同點(diǎn)和相異點(diǎn)的邏輯方法，探求相異對象之間的相同點(diǎn)，往往能找到事物之間更普遍的聯(lián)系，探求相同對象的相異點(diǎn)，也能由此發(fā)現(xiàn)更深層次的聯(lián)系和規(guī)律。利用比較法往往能導(dǎo)致重大發(fā)現(xiàn)。1932年，居里夫人因沒有同中求異而失去了一次重大發(fā)現(xiàn)的機(jī)會(huì)，而查德威克把新射線和伽馬射線進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)了中字流并因此獲諾貝爾獎(jiǎng)。將比較法轉(zhuǎn)移到物理教學(xué)中，不僅有利于學(xué)生牢固地掌握知識，而且培養(yǎng)了學(xué)生善于比較、敢于比較，從比較中把握事物的本質(zhì)。物理學(xué)中有許多表面上極為相似、極易混淆的概念，通過比較它們的相同點(diǎn)和相異點(diǎn)，弄清它們的區(qū)別和聯(lián)系，在區(qū)別中避免混淆，在聯(lián)系中掌握這些概念的相互聯(lián)系和物理實(shí)質(zhì)。

類比也是一種重要的物理學(xué)思維方法，是根據(jù)兩個(gè)或兩類對象的相同或相似方面來推斷它們在其他方面也可能相同或相似的一種思維方法。哈密頓等人將多種物理過程進(jìn)行類比，提出了著名的最小作用原理。牛頓將引力作用的效果與光的強(qiáng)度類比，作出引力與距離的二次方成反比的假設(shè)。后來庫侖定律的得來在很大程度上來源于與萬有引力定律的類比。在教學(xué)中，教師應(yīng)千方百計(jì)地搜尋學(xué)生待識記的新知識有與已掌握了的舊知識相似性，講解新知識，類比與之相似的舊知識，幫助學(xué)生建立知識網(wǎng)絡(luò)，使學(xué)生學(xué)得輕松，是一種快而省的方法。例如，靜磁學(xué)是運(yùn)用類比靜電學(xué)的方法來研究構(gòu)建的，它們的概念、規(guī)律、處理問題的方法有對應(yīng)的相似性。所以類比靜電學(xué)講授靜磁學(xué)，就能使學(xué)生感受到物理規(guī)律的和諧統(tǒng)一，公式的簡潔優(yōu)美。

（三）物理學(xué)史與物理教學(xué)相結(jié)合，讓學(xué)生“與科學(xué)家一起去發(fā)現(xiàn)新知識”

科學(xué)方法是科學(xué)認(rèn)識的主體即科學(xué)家獲取知識所應(yīng)遵循的道路，而從本質(zhì)上講，學(xué)習(xí)新知識的過程特別是解決問題的過程與科學(xué)家的認(rèn)識所應(yīng)遵循的道路基本相同。物理學(xué)史料中可以找到許多與物理教學(xué)相配合的科研實(shí)例。在教學(xué)中，適當(dāng)穿插一些介紹物理概念、規(guī)律由來的小故事，引導(dǎo)學(xué)生“與科學(xué)家一起提問、一起研究”，可以使學(xué)生學(xué)到科學(xué)家的研究方法及高尚品質(zhì)。

（四）系統(tǒng)介紹某一位科學(xué)家的科學(xué)思想和科學(xué)

方法

愛因斯坦在創(chuàng)立相對論的過程中展現(xiàn)了愛因斯坦極其豐富的思想和科學(xué)方法，在介紹相對論時(shí)，可以搞一些講座，系統(tǒng)介紹愛因斯坦的科學(xué)思想，愛因斯坦善于運(yùn)用“直覺”，善于巧妙地運(yùn)用“思想實(shí)驗(yàn)”的方法，他常用批評的眼光審視物理學(xué)中已經(jīng)確立的理論，洞悉舊理論的局限性、矛盾性，從而力求使理論更具有普遍性、統(tǒng)一性。學(xué)生聽后，不僅能感受到探索知識的樂趣，還激發(fā)了他們的求知欲、創(chuàng)造欲，同時(shí)也受到了科學(xué)方法的熏陶。

參考文獻(xiàn)：

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[2]劉存?zhèn)b.物理教學(xué)論[M].陜西人民教育出版社，1990.