王兆云 紀(jì)旭媛

[摘? ?要]物理課堂不能僅僅只是關(guān)注學(xué)生對(duì)物理知識(shí)的理解和掌握，教師應(yīng)有效關(guān)注學(xué)生對(duì)科學(xué)方法的體會(huì)和感悟，這樣的課堂才符合新課程標(biāo)準(zhǔn)的要求，才能適應(yīng)學(xué)生發(fā)展的需要。文章結(jié)合高中物理教學(xué)實(shí)踐，探討科學(xué)方法教育的優(yōu)化策略。

[關(guān)鍵詞]高中物理;科學(xué)方法;策略優(yōu)化

[中圖分類(lèi)號(hào)]? ? G633.7? ? ? ? [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]? ? A? ? ? ? [文章編號(hào)]? ? 1674-6058（2019）17-0056-02

科學(xué)方法一般都是隱含在物理探究的過(guò)程中，很多時(shí)候?qū)W生沒(méi)有主動(dòng)而自發(fā)地對(duì)相關(guān)方法進(jìn)行探索和總結(jié)。這一現(xiàn)狀表明，教師在教學(xué)過(guò)程中應(yīng)注意對(duì)科學(xué)方法進(jìn)行顯性化處理，這不但是為了讓學(xué)生有針對(duì)性地完成科學(xué)方法的學(xué)習(xí)和研究，更是為了幫助學(xué)生形成方法提煉的習(xí)慣，同時(shí)還能讓學(xué)生體驗(yàn)相應(yīng)的方法和操作。

一、顯性化處理教材中的科學(xué)方法

教材是高中物理知識(shí)和方法的重要載體，它相對(duì)全面地展示了物理研究的整個(gè)過(guò)程，這其中包含大量的科學(xué)方法。教師的顯性化教學(xué)處理就是要明確點(diǎn)出科學(xué)方法所對(duì)應(yīng)的名稱(chēng)，讓學(xué)生體會(huì)相關(guān)操作的必要性，同時(shí)還要讓學(xué)生在分析和討論中明確其中的原理和操作細(xì)節(jié)。

物理研究的每一項(xiàng)成果都對(duì)應(yīng)著大量科學(xué)方法的運(yùn)用，那么是否每一項(xiàng)內(nèi)容，我們都需要引導(dǎo)學(xué)生將科學(xué)方法顯性化處理呢？筆者認(rèn)為，這是沒(méi)有必要的。我們強(qiáng)調(diào)方法總結(jié)和提煉的自主意識(shí)，其實(shí)就是要讓學(xué)生在閱讀教材，或是探索的過(guò)程中，能夠認(rèn)識(shí)到這其中包含怎樣的研究思想和方法。

比如，為了讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到微小形變的存在，教材上安排了如圖1所示的實(shí)驗(yàn)，這其中包含怎樣的科學(xué)方法呢？首先我們就要讓學(xué)生明確這樣幾個(gè)問(wèn)題：（1）哪一現(xiàn)象表明形變的發(fā)生？（2）形變發(fā)生過(guò)程中，光路會(huì)發(fā)生怎樣的變化？（3）這其中蘊(yùn)含著怎樣的科學(xué)方法？三個(gè)問(wèn)題的逐步分析可以讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到上述實(shí)驗(yàn)中有關(guān)放大法的使用，這是高中階段第一次涉及放大法，所以教師要引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行細(xì)致入微的顯性化處理。后面學(xué)生還會(huì)再一次接觸到類(lèi)似的方法，比如通過(guò)按壓玻璃瓶放大形變，又比如卡文迪許的扭秤實(shí)驗(yàn)，更是歷史上最經(jīng)典的放大操作，這一實(shí)驗(yàn)也巧妙借助了光線的移動(dòng)來(lái)放大微小量，再比如用干涉原理來(lái)檢測(cè)平面的平整度，等等，這些內(nèi)容就無(wú)須教師過(guò)分講述有關(guān)科學(xué)方法的操作和內(nèi)涵，完全可以讓學(xué)生在自主探索中獲得認(rèn)識(shí)和體會(huì)。

二、從科學(xué)史中提煉科學(xué)方法的教育因子

在物理研究歷程中，科學(xué)家為了克服研究條件的不足，積極運(yùn)用自己的探究智慧，采用多樣化的科學(xué)方法進(jìn)行研究和分析，最終使研究有了突破，成就了科學(xué)史上的傳奇，其中所對(duì)應(yīng)的科學(xué)方法也值得學(xué)生在學(xué)習(xí)中體會(huì)和研究。

比如伽利略在研究自由落體運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中就采用了多種科學(xué)研究方法。由于當(dāng)時(shí)計(jì)時(shí)手段粗糙，人們無(wú)法精確測(cè)定速度，伽利略就從數(shù)學(xué)研究的角度出發(fā)，指出如果從靜止出發(fā)的物體速度正比于時(shí)間，則對(duì)應(yīng)位移就應(yīng)該正比于時(shí)間的平方，這樣，研究過(guò)程中，就只要測(cè)定對(duì)應(yīng)時(shí)間的位移，由此來(lái)探索速度是否正比于時(shí)間。還是考慮到技術(shù)手段的簡(jiǎn)陋，常規(guī)的自由落體運(yùn)動(dòng)過(guò)程太過(guò)短暫，這也給研究帶來(lái)了很大的困難。面對(duì)這一困難，伽利略先將實(shí)驗(yàn)放在斜面上進(jìn)行，以此沖淡重力的影響，使小球在斜面上運(yùn)動(dòng)的時(shí)間更長(zhǎng)。這樣無(wú)論是測(cè)定位移還是測(cè)定時(shí)間，都非常直接而簡(jiǎn)便。當(dāng)伽利略驗(yàn)證出斜面上的確存在物體的速度正比于時(shí)間之后，他繼續(xù)調(diào)整斜面的傾角，由此發(fā)現(xiàn)不同傾角的斜面上，物體都是做勻變速直線運(yùn)動(dòng)的，最終再合理外推，即當(dāng)角度增大到90°時(shí)，也有相同的結(jié)論，所以自由落體運(yùn)動(dòng)的確屬于勻變速直線運(yùn)動(dòng)。

在上述研究過(guò)程中，伽利略充分運(yùn)用了數(shù)學(xué)演繹和科學(xué)實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的方法進(jìn)行處理，這一方法最終還會(huì)在多種物理研究的過(guò)程中涉及。我們引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)物理學(xué)史，就是要讓學(xué)生體會(huì)這些方法的內(nèi)涵，并讓學(xué)生將這些科學(xué)方法內(nèi)化為自己的探究能力和研究習(xí)慣。

在物理教學(xué)中，涉及物理學(xué)史的內(nèi)容，我們不但要讓學(xué)生厘清知識(shí)的發(fā)展脈絡(luò)，同時(shí)也要讓學(xué)生在研讀史料文本時(shí)體會(huì)科學(xué)方法。只有將物理學(xué)史中的科學(xué)教育的因子發(fā)掘出來(lái)，才能讓物理學(xué)史的價(jià)值充分體現(xiàn)出來(lái)，這些內(nèi)容對(duì)學(xué)生的終身發(fā)展大有裨益。此外，我們以物理學(xué)史作為載體和學(xué)生分享隱含在其中的科學(xué)方法，還可以借古說(shuō)今，為科學(xué)方法提供一個(gè)更加真實(shí)的背景，學(xué)生也不會(huì)對(duì)相關(guān)方法熟視無(wú)睹。

三、在規(guī)律探究過(guò)程中感悟科學(xué)方法

科學(xué)方法的教學(xué)絕不是一種單純而枯燥的說(shuō)教過(guò)程，在物理教學(xué)中，我們應(yīng)該深刻意識(shí)到其實(shí)在物理概念和規(guī)律的背后，隱藏著諸多科學(xué)研究方法，如果學(xué)生的科學(xué)探究只是局限于某些結(jié)論，那將是一種教學(xué)遺憾。從教師的角度講，我們應(yīng)該引導(dǎo)學(xué)生站在全局的高度，思考物理研究過(guò)程，不但要認(rèn)知最終的探究結(jié)果，更要領(lǐng)會(huì)探究過(guò)程中的方法和思想。

比如有關(guān)磁感應(yīng)強(qiáng)度的概念探究，首先這是對(duì)磁場(chǎng)性質(zhì)的探索，整個(gè)磁場(chǎng)無(wú)形無(wú)質(zhì)，如何引導(dǎo)學(xué)生對(duì)這一概念進(jìn)行探索呢？筆者認(rèn)為，應(yīng)該先讓學(xué)生聯(lián)系已經(jīng)學(xué)習(xí)過(guò)的有關(guān)電場(chǎng)的知識(shí)，即讓他們從類(lèi)比的角度出發(fā)，由電場(chǎng)強(qiáng)度的定義和研究方法組織磁感應(yīng)強(qiáng)度的探索。類(lèi)比于電場(chǎng)強(qiáng)度，通過(guò)點(diǎn)電荷在電場(chǎng)中的受力規(guī)律研究電場(chǎng)的強(qiáng)弱。磁場(chǎng)的研究，一方面是借助小磁針的受力方向表示磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向，另一方面又要借助通電導(dǎo)線的受力大小探索磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小。在對(duì)通電導(dǎo)線的受力大小進(jìn)行探究的過(guò)程中，可先讓學(xué)生猜想，明確電流的大小、導(dǎo)線的長(zhǎng)度以及磁場(chǎng)強(qiáng)弱可能對(duì)通電導(dǎo)線受力的影響，然后采用教材中的實(shí)驗(yàn)裝置引導(dǎo)學(xué)生分析，這其中又隱含著控制變量法的使用，這些都需要學(xué)生在研究過(guò)程中有所領(lǐng)會(huì)和感悟。

四、專(zhuān)題教學(xué)中的科學(xué)方法滲透

當(dāng)學(xué)生對(duì)物理知識(shí)已經(jīng)有了深層次的領(lǐng)會(huì)，并且對(duì)諸多科學(xué)方法已經(jīng)有了一定量的積累后，物理教師要善于以科學(xué)方法為基本線索，引導(dǎo)學(xué)生將科學(xué)方法作為學(xué)習(xí)目標(biāo)，讓他們采用聯(lián)想、整合等手段積極展開(kāi)研究，指導(dǎo)學(xué)生完成梳理工作，這樣的處理不但能夠促使學(xué)生對(duì)知識(shí)進(jìn)行深層次的認(rèn)識(shí)，也有助于學(xué)生對(duì)科學(xué)方法進(jìn)行深度咀嚼，這對(duì)學(xué)生領(lǐng)會(huì)科學(xué)思想和方法有著非常積極的作用。

比如有關(guān)“比值定義法”，這是物理概念最常見(jiàn)的一種定義方式，高中階段，諸如質(zhì)量、電阻、電場(chǎng)強(qiáng)度、電壓、電容、磁感應(yīng)強(qiáng)度等，這些概念的產(chǎn)生都有比值定義法的影子，所以我們以“比值定義法”為專(zhuān)題，組織學(xué)生進(jìn)行分析和研究，讓學(xué)生對(duì)相關(guān)知識(shí)的內(nèi)涵及外延展開(kāi)探究，并由此對(duì)科學(xué)方法的內(nèi)涵產(chǎn)生思考和聯(lián)想。事實(shí)上，比值定義法正是從某一物理現(xiàn)象出發(fā)，對(duì)其中所涉及的物理量進(jìn)行具體化的處理，進(jìn)而從定量的角度對(duì)物理規(guī)律進(jìn)行分析和探索，這種方法所對(duì)應(yīng)的物理概念不是對(duì)因果關(guān)系的詮釋。比如我們用位移和對(duì)應(yīng)時(shí)間的比值來(lái)定義速度，但絕不是速度與位移成正比，與時(shí)間成反比。我們組織學(xué)生圍繞“比值定義法”這一專(zhuān)題進(jìn)行學(xué)習(xí)，就是要讓學(xué)生明確這一方法的本質(zhì)，讓學(xué)生在認(rèn)識(shí)方法的同時(shí)，還能進(jìn)一步理解概念。

在教學(xué)過(guò)程中，教師應(yīng)該意識(shí)到，只有學(xué)生切身體驗(yàn)科學(xué)探究的過(guò)程，他們才能充分領(lǐng)會(huì)方法的基本要求和操作細(xì)節(jié)。因此，物理教師應(yīng)該積極創(chuàng)設(shè)情境，讓學(xué)生在情境中感受知識(shí)的形成過(guò)程，進(jìn)而讓他們的思維不斷順應(yīng)科學(xué)探究的模式，他們也將受到潛移默化的影響。

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姚維貴.注重科學(xué)方法滲透? ? 引導(dǎo)學(xué)生自主探究：“速度變化快慢——加速度”教學(xué)設(shè)計(jì)[J].中學(xué)物理教學(xué)參考，2011（4）：10-13.

（責(zé)任編輯 易志毅）