王祥委　段娟娟　彭朝陽

(云南師范大學(xué)物理與電子信息學(xué)院，云南　昆明　650500)

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初中物理教學(xué)中顯化科學(xué)方法教育初探

王祥委段娟娟彭朝陽

(云南師范大學(xué)物理與電子信息學(xué)院，云南昆明650500)

本文針對(duì)我國(guó)初中物理教學(xué)中科學(xué)方法教育的顯化現(xiàn)狀，在目前已有的研究成果基礎(chǔ)之上，依照初中物理課程標(biāo)準(zhǔn)，采用“對(duì)應(yīng)原則”“歸納原則”，顯化初中物理中獲得知識(shí)和應(yīng)用知識(shí)的方法，力求使初中物理教學(xué)中科學(xué)方法教育真正落到實(shí)處.

初中物理；科學(xué)方法；顯化

1　引言

物理學(xué)是一門研究物質(zhì)結(jié)構(gòu)、相互作用和運(yùn)動(dòng)規(guī)律的科學(xué)，理論性和實(shí)踐性強(qiáng)，縱觀物理學(xué)的發(fā)展歷程，許多物理學(xué)家都是運(yùn)用有效的科學(xué)方法研究物理問題，從而做出了巨大的貢獻(xiàn)并造福人類.

法國(guó)科學(xué)家笛卡爾曾經(jīng)說過：最有價(jià)值的知識(shí)是關(guān)于方法的知識(shí)，有研究者認(rèn)為：“從隱含的印象中得出的認(rèn)識(shí)將是混亂不清的和一堆零散的概念，無論采用何種形式，都必須明確地加以講述”，這充分說明了顯化科學(xué)方法教育的重要性.

2　初中物理教學(xué)中科學(xué)方法教育探討

2.1科學(xué)方法和物理方法

科學(xué)方法是人們?cè)谡J(rèn)識(shí)和改造客觀世界的實(shí)踐活動(dòng)中，從實(shí)踐中得出來的并經(jīng)過總結(jié)的正確的思維方式和行為方式.科學(xué)方法具有客觀性，它并不是隨心所欲地選擇或約定，而是客觀存在的，是經(jīng)過實(shí)踐檢驗(yàn)得出的.科學(xué)方法還具有歷史性，它隨著社會(huì)的變化而變化，在不同的歷史時(shí)期和不同的科學(xué)背景下就會(huì)有不同的科學(xué)方法產(chǎn)生.

物理科學(xué)方法是科學(xué)方法的重要組成部分，是研究物理現(xiàn)象、描述物理現(xiàn)象、實(shí)施物理實(shí)驗(yàn)、總結(jié)物理規(guī)律、檢驗(yàn)物理規(guī)律時(shí)所采用的各種手段與方法.在嚴(yán)格的科學(xué)條件限制下，通過嚴(yán)密的觀察實(shí)驗(yàn)和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)倪壿嬐评?，去偽存真、去粗取精、由此及彼、由表及里，找到事物?nèi)各部分之間及事物與外部環(huán)境的相互關(guān)系，確定由相互作用產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)、運(yùn)動(dòng)變化和因果關(guān)系，形成規(guī)律性知識(shí).

2.2物理科學(xué)方法在初中物理教學(xué)中的地位

人民教育出版社張大昌先生說：人類的知識(shí)很多很多，而且正在以飛快的速度增加著，物理課程的一個(gè)重要任務(wù)是使學(xué)生通過知識(shí)的學(xué)習(xí)，受到科學(xué)世界觀的教育，提高處理與科學(xué)相關(guān)問題的能力，并由此學(xué)會(huì)自己獲取新知識(shí)的方法.的確，物理科學(xué)方法在物理教育中起到“中流砥柱”的作用，作為一名教師不可能把所有的知識(shí)傳授給學(xué)生，應(yīng)教給學(xué)生獲取新知識(shí)的方法，教給學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的科學(xué)方法，這是學(xué)校教育給予學(xué)生的最具有生命力的教育成果，也是學(xué)生離校后進(jìn)一步學(xué)習(xí)和工作的得力工具.

2.3初中物理教學(xué)中科學(xué)方法教育的方式

目前在物理教學(xué)中科學(xué)方法的教育方式主要有兩種：即隱性教育和顯性教育.所謂隱性教育，就是在教學(xué)中不指明科學(xué)方法的名稱，不對(duì)科學(xué)方法進(jìn)行解釋，而是隱藏地發(fā)揮科學(xué)方法的指導(dǎo)作用，使學(xué)生潛移默化地受到科學(xué)方法的熏陶.所謂顯性教育，就是在教學(xué)中進(jìn)行科學(xué)方法教育時(shí)，明確指出科學(xué)方法的名稱，傳授科學(xué)方法的知識(shí)，揭示科學(xué)方法的形式、操作過程.

3　初中物理教學(xué)中科學(xué)方法教育的顯化

3.1初中物理科學(xué)方法教育的顯化思路和方法

目前在教育界對(duì)物理科學(xué)方法的分類是多種多樣的，筆者比較贊同的是立足于教育心理學(xué)將物理科學(xué)方法分為物理方法和思維方法兩大類.基于初中生現(xiàn)有知識(shí)水平，本文只研究物理方法.根據(jù)課堂教學(xué)過程與科學(xué)方法使用的時(shí)空條件，物理方法又可分為獲得物理知識(shí)的方法和應(yīng)用物理知識(shí)的方法.按照這一思路，筆者將物理科學(xué)方法的分類結(jié)構(gòu)體系歸納如圖1所示.

圖1

根據(jù)物理科學(xué)方法的分類，要顯化它就需要從獲得物理知識(shí)的方法和應(yīng)用物理知識(shí)方法兩個(gè)方面進(jìn)行.首都師大喬際平先生提出：科學(xué)知識(shí)的得出總是與一定的科學(xué)方法相聯(lián)系的.筆者認(rèn)為：對(duì)獲得物理知識(shí)的方法進(jìn)行顯化需采用“對(duì)應(yīng)原則”進(jìn)行，即每一個(gè)物理知識(shí)的獲得都對(duì)應(yīng)著一些物理科學(xué)方法.例如，人教版八年級(jí)物理上冊(cè)“機(jī)械運(yùn)動(dòng)”中，機(jī)械運(yùn)動(dòng)概念的得出就采用了歸納法.教材中寫道：“夜空中的彗星、飛奔的獵豹、緩慢爬行的蝸?！@些運(yùn)動(dòng)的物體都有一個(gè)共同的特點(diǎn)，就是它們的位置隨時(shí)間不斷地發(fā)生變化.在物理學(xué)中，我們把物體位置的變化叫做機(jī)械運(yùn)動(dòng).”先列舉生活中常見的運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象，然后找出它們的共同特征就是位置隨時(shí)間不斷變化，最后經(jīng)過提煉，得出機(jī)械運(yùn)動(dòng)的概念，但是教材中未提及歸納法的名稱，在教學(xué)中教師在講解上述內(nèi)容時(shí)，可把歸納法顯化出來.

而對(duì)應(yīng)用物理知識(shí)的科學(xué)方法進(jìn)行顯化卻沒有那么容易，相對(duì)復(fù)雜些.它的復(fù)雜性主要源于同一個(gè)物理知識(shí)會(huì)與諸多物理情景對(duì)應(yīng)，而不同的物理情景需要用到不同的方法.因此，對(duì)應(yīng)原則已不再適用.當(dāng)然，這不等于我們就無法可依了，筆者提出顯化應(yīng)用物理知識(shí)的科學(xué)方法時(shí)采用“歸納原則”，即對(duì)應(yīng)用物理知識(shí)解決實(shí)際問題情境所用的科學(xué)方法進(jìn)行歸納.例如，探討電流、電壓時(shí)我們采用水流類比于電流，用水壓類比于電壓，這就應(yīng)用了類比法；我們?cè)谂袛嚯娏鞔笮r(shí)用燈泡亮度來體現(xiàn)，這就應(yīng)用了轉(zhuǎn)化法；在研究多個(gè)電阻組成的電路時(shí)引入了總電阻，這就應(yīng)用了等效法；在探究串聯(lián)電路電流特點(diǎn)時(shí)，換用不同燈泡以及改變電源電壓，多次實(shí)驗(yàn)，這就應(yīng)用了分析、歸納法；在學(xué)習(xí)歐姆定律時(shí)，為了研究導(dǎo)體中的電流與導(dǎo)體兩端的電壓、導(dǎo)體電阻的關(guān)系，先保持導(dǎo)體的電阻一定，研究導(dǎo)體中的電流與導(dǎo)體兩端電壓的關(guān)系，這就應(yīng)用了控制變量法.

3.2初中物理課程中科學(xué)方法的統(tǒng)計(jì)與分析

依據(jù)初中物理科學(xué)方法顯化的思路和方法，筆者利用“對(duì)應(yīng)原則”，顯化了初中《物理課程標(biāo)準(zhǔn)》中獲得物理知識(shí)的方法，共8種；同時(shí)，采用“歸納原則”顯化了運(yùn)用物理知識(shí)的科學(xué)方法，共13種.我們加以統(tǒng)計(jì)得到各種獲得物理知識(shí)的科學(xué)方法在《物理課程標(biāo)準(zhǔn)》中出現(xiàn)的次數(shù)(如表1).

表1　獲得物理知識(shí)的科學(xué)方法

依據(jù)表1我們對(duì)獲得物理知識(shí)的科學(xué)方法在《物理課程標(biāo)準(zhǔn)》中出現(xiàn)的次數(shù)做出了頻次分布直方圖(如圖2).從上述的統(tǒng)計(jì)表和直方圖中可以明顯看出，初中物理獲得知識(shí)的科學(xué)方法共8種，合計(jì)出現(xiàn)的次數(shù)為55次，各種物理科學(xué)方法出現(xiàn)的頻次不等，頻次最多的直接定義法出現(xiàn)21次，頻次最少的理想化方法出現(xiàn)2次.在初中物理教學(xué)中，不同的物理方法出現(xiàn)的頻次不同暗示著需要制定不同的教學(xué)目標(biāo)，我們可把獲得物理知識(shí)的教學(xué)目標(biāo)分為兩個(gè)層次：知道和理解.

同樣，通過對(duì)上述初中《物理課程標(biāo)準(zhǔn)》中所涉及的主要物理科學(xué)方法的顯化，通過統(tǒng)計(jì)得到各種應(yīng)用物理知識(shí)的科學(xué)方法在《物理課程標(biāo)準(zhǔn)》中出現(xiàn)的次數(shù)(如表2).

表2　應(yīng)用物理知識(shí)的科學(xué)方法

圖3

依據(jù)表2我們對(duì)應(yīng)用物理知識(shí)的科學(xué)方法在《物理課程標(biāo)準(zhǔn)》中出現(xiàn)的次數(shù)做出了頻次分布直方圖(如圖3)，根據(jù)表2和圖3的統(tǒng)計(jì)結(jié)果可以看出，初中物理中應(yīng)用知識(shí)的物理科學(xué)方法共13種，合計(jì)出現(xiàn)次數(shù)為85次，各種方法出現(xiàn)的頻次也是各不相同的.其中，隔離法出現(xiàn)的次數(shù)最多，高達(dá)14次；而類比推理法出現(xiàn)的次數(shù)最少，為2次.結(jié)合最近幾年全國(guó)各省市中考物理情況看，對(duì)出現(xiàn)頻次較多的物理科學(xué)方法考察也較多.因此，對(duì)于這一類科學(xué)方法學(xué)生應(yīng)該達(dá)到靈活應(yīng)用的層次，而出現(xiàn)頻次較少的物理科學(xué)方法則只要求學(xué)生達(dá)到簡(jiǎn)單運(yùn)用的層次.

4　教學(xué)建議

4.1在物理知識(shí)的獲取中實(shí)施科學(xué)方法的顯化教育

我國(guó)的初中物理教學(xué)一直處于以“知識(shí)”為中心的狀態(tài).就課堂教學(xué)而言，可以分為概念教學(xué)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)、規(guī)律教學(xué)、習(xí)題教學(xué)和復(fù)習(xí)教學(xué).而對(duì)于科學(xué)方法的教育卻很少提及.在教學(xué)中，應(yīng)該把方法視為比知識(shí)更重要的東西，視為知識(shí)的脈絡(luò)，按照科學(xué)方法所展示的路徑去組織教材，安排教學(xué)進(jìn)程.科學(xué)方法常常隱藏于物理知識(shí)背后，對(duì)物理知識(shí)的獲取起著至關(guān)重要的作用，物理知識(shí)的獲取離不開科學(xué)方法.教師在教學(xué)中，要對(duì)教材進(jìn)行分析和研究，結(jié)合《課程標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)劃出兩條路線，一條是知識(shí)線，即對(duì)教材的物理知識(shí)進(jìn)行分析；一條是方法線，即對(duì)教材中的科學(xué)方法進(jìn)行分析.在課堂教學(xué)中，物理教師要按照規(guī)劃的兩條路線，通過問題設(shè)置和情景設(shè)置有意識(shí)地引導(dǎo)學(xué)生利用科學(xué)方法來獲取知識(shí)，把科學(xué)方法的顯化教育真正落到實(shí)處.

4.2在物理習(xí)題教學(xué)中實(shí)施科學(xué)方法的顯化教育

在實(shí)際初中物理教學(xué)中，以某一知識(shí)點(diǎn)或某一塊知識(shí)為線索編配習(xí)題最為常見.筆者參考教材中的例題、課后習(xí)題、單元檢測(cè)試卷，還有一些復(fù)習(xí)專題的設(shè)計(jì)，發(fā)現(xiàn)大多都是以知識(shí)為線索編配的.這樣的習(xí)題之間側(cè)重于對(duì)相同的知識(shí)從不同的角度加以檢測(cè)，知識(shí)相同而方法各異，加之科學(xué)方法本來就隱性于解題的過程中，因此學(xué)生只能感受到一些科學(xué)方法的存在，不能建構(gòu)成方法體系，勢(shì)必會(huì)走向題海戰(zhàn)術(shù).如果把物理學(xué)喻為珍珠項(xiàng)鏈，那么物理知識(shí)是珍珠，而科學(xué)方法就是串起珍珠的那根“線”.在習(xí)題編配中要以方法為線索，將科學(xué)方法教育緘默于解題過程中的“隱性”狀態(tài)變?yōu)椤帮@性”狀態(tài).在習(xí)題講解中，教師應(yīng)把其中的科學(xué)方法“大聲說出來”，把講方法作為習(xí)題講評(píng)的“靈魂”，正所謂授人以“魚”不如授人以“漁”，“教是為了不教”.在這一過程中，根據(jù)認(rèn)知策略學(xué)習(xí)的相關(guān)理論，應(yīng)用知識(shí)的物理方法的學(xué)習(xí)需要經(jīng)過如下三個(gè)階段：規(guī)則習(xí)得階段；變式訓(xùn)練階段；策略的運(yùn)用與遷移階段，在習(xí)題教學(xué)中講方法也要按照這三個(gè)階段進(jìn)行.在規(guī)則習(xí)得階段，教師要向?qū)W生講明所用的物理科學(xué)方法，讓學(xué)生體驗(yàn)到用科學(xué)方法解題的效益；在變式練習(xí)階段，教師要講明相應(yīng)的物理科學(xué)方法的適用條件，為學(xué)生提供變式練習(xí)的機(jī)會(huì)；在策略的運(yùn)用和遷移階段教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生舉一反三.總之，以方法統(tǒng)領(lǐng)習(xí)題教學(xué)，好比用絲線串起散落的珍珠，有利于學(xué)生建構(gòu)方法體系，提升思維品質(zhì).

[1] 張憲魁.物理科學(xué)方法教育[M].青島：青島海洋大學(xué)出版社，2000.

[2] 浙江省教育學(xué)會(huì)中學(xué)物理教學(xué)分會(huì).高中物理方法教育研究[J].杭州：浙江教育出版社，1995.

[3] 邢紅軍，陳清梅，胡揚(yáng)洋.科學(xué)方法納入《課程標(biāo)準(zhǔn)》：基礎(chǔ)教育課程改革的重大理論問題[J].教育科學(xué)研究，2013，(7).

[4] 姚天勇.在物理教學(xué)中追求顯化的科學(xué)方法教育[J].教學(xué)月刊，2010，(15).

[5] 邢紅軍.物理科學(xué)方法顯化教育的理論與實(shí)踐研究[J].中國(guó)現(xiàn)代教育裝備，2011，(24).

[6] 馮忠良.結(jié)構(gòu)化與定向化[M].北京：北京師范大學(xué)出版社，1999.

名師簡(jiǎn)介：彭朝陽(1971—)，男，江西安福人，云南師范大學(xué)物理與電子信息學(xué)院教授，研究方向?yàn)槲锢碚n程教學(xué)和天體物理.