中學(xué)物理思想方法教育探討

(江蘇省連云港市贛榆區(qū)教育局教研室,江蘇 連云港 222100)

從一定層面上看，中學(xué)物理課程包括課程標(biāo)準(zhǔn)、教材和教學(xué)實(shí)踐，這三個(gè)方面都蘊(yùn)含著大量且豐富的對(duì)學(xué)生終身有益的物理思想方法.在中學(xué)物理教學(xué)中進(jìn)行思想方法教育，已經(jīng)成為落實(shí)物理課程功能，體現(xiàn)物理課程文化，提升物理教學(xué)品質(zhì)的必需.愛因斯坦曾指出：“在建立一個(gè)物理學(xué)理論時(shí)，基本觀念起了最主要的作用.物理書上充滿了復(fù)雜的數(shù)學(xué)公式，但是所有的物理學(xué)理論都是起源于思維與觀念，而不是公式.”可見，在中學(xué)物理課程中進(jìn)行思想方法教育是多么的重要.

1 基本概念

1.1 物理思想方法

物理思想是指人們對(duì)物理理論與內(nèi)容本質(zhì)的認(rèn)識(shí)，是學(xué)習(xí)物理過程而形成的符合物理體系、規(guī)律、邏輯和方法的結(jié)果.物理思想直接支配著物理實(shí)踐活動(dòng).而物理方法是指在某一物理活動(dòng)過程中運(yùn)用的方式、途徑、程序、手段或辦法.物理方法是溝通物理思想、知識(shí)和能力的橋梁，也是物理思想的具體表現(xiàn).因此，人們把它們統(tǒng)稱為物理思想方法.

物理思想方法是從方法論的角度探索論證所形成的科學(xué)發(fā)展的物理思想，它對(duì)物理思維起到統(tǒng)攝、組織的作用.物理思想是物理方法的靈魂，物理方法是物理思想的表現(xiàn)形式和得以實(shí)現(xiàn)的手段；物理思想側(cè)重于物理科學(xué)的宏觀指導(dǎo)，物理方法側(cè)重于解決物理問題的操作過程，而物理思想方法側(cè)重于物理科學(xué)的哲學(xué)論辯.例如，從宏觀上看，有時(shí)空觀、物質(zhì)觀、運(yùn)動(dòng)觀與守恒觀等物理思想；從微觀上看，有控制變量、等效替代、理想簡化、假設(shè)演繹等物理方法.

1.2 中學(xué)物理思想方法教育

在中學(xué)物理課程中進(jìn)行思想方法教育，就是要通過中學(xué)物理課程的標(biāo)準(zhǔn)制定、教材編寫以及教學(xué)實(shí)踐等落實(shí)物理思想方法，增進(jìn)學(xué)生的物理知識(shí)與技能，提高學(xué)生的科學(xué)探究能力和科學(xué)品德水平.

2 兩個(gè)觀點(diǎn)

2.1 物理思想方法教育是中學(xué)物理課程的重要內(nèi)容

2.1.1 物理思想方法教育是課程標(biāo)準(zhǔn)的要求

按照國家基礎(chǔ)教育課程改革綱要(試行)的精神，教育部分別制定了初、高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)，其中的《全日制義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)(2011年版)》的課程目標(biāo)中提出：“義務(wù)教育物理課程旨在提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，讓學(xué)生學(xué)習(xí)終身發(fā)展必須的物理基礎(chǔ)知識(shí)和方法，養(yǎng)成良好的思維習(xí)慣，在分析問題和解決問題時(shí)嘗試運(yùn)用科學(xué)知識(shí)和科學(xué)研究方法”.《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)(實(shí)驗(yàn))》的課程目標(biāo)中提出：“通過物理概念和規(guī)律的學(xué)習(xí)過程，了解物理學(xué)的研究方法，認(rèn)識(shí)到物理實(shí)驗(yàn)、物理模型和數(shù)學(xué)工具在物理學(xué)發(fā)展過程中的作用.”由此可見，中學(xué)物理課程的目標(biāo)和要求是：使學(xué)生學(xué)會(huì)物理知識(shí)與技能，領(lǐng)會(huì)物理思想和方法，即培養(yǎng)和提高中學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng).

2.1.2 物理思想方法教育是中學(xué)教育的必需

學(xué)生在物理學(xué)習(xí)過程中發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題，必將產(chǎn)生一定的體驗(yàn)和認(rèn)識(shí).在后續(xù)的學(xué)習(xí)、生活及工作中，他們雖然已經(jīng)記不清具體的物理概念和規(guī)律，但物理思想方法卻仍然能指導(dǎo)他們，使他們善于分析問題、歸納總結(jié)、分類評(píng)價(jià)、綜合比較、概括判斷，自覺地運(yùn)用內(nèi)化了的物理思想方法去思考問題和解決問題.

巴甫洛夫曾說過：有了良好的思想方法，即使是沒有多大才干的人也能做出許多成就.如果思想方法不好，即使有天才的人也將一事無成.所以說，在中學(xué)物理教學(xué)中，要教給學(xué)生發(fā)現(xiàn)、分析和解決問題的思想方法，這是學(xué)生離開學(xué)校后學(xué)習(xí)和工作的最有力的“工具”.這也說明，在物理學(xué)習(xí)中，掌握具有普遍價(jià)值的物理思想方法，要比掌握具體的物理知識(shí)更具有長遠(yuǎn)的意義.

2.2 物理思想方法教育是中學(xué)物理課程文化的體現(xiàn)

有學(xué)者指出：物理文化是由歷代物理學(xué)家在創(chuàng)造物理學(xué)理論的過程中，發(fā)現(xiàn)、創(chuàng)造和形成的物理思想、物理方法、物理概念、物理定律、物理語言符號(hào)、價(jià)值標(biāo)準(zhǔn)、科學(xué)精神、物理儀器設(shè)備以及約定俗成的工作方法的總和.物理教學(xué)的文化品性具體體現(xiàn)在知識(shí)產(chǎn)生的社會(huì)文化背景，以及蘊(yùn)含的思想、觀念和方法等.物理學(xué)家玻恩指出：每一個(gè)現(xiàn)代科學(xué)家，特別是理論物理學(xué)家都深刻地意識(shí)到自己的工作是同哲學(xué)思維錯(cuò)綜地交織在一起的，要是對(duì)哲學(xué)文獻(xiàn)沒有充分的認(rèn)識(shí)，他的工作就會(huì)是無效的.在我自己的一生中，這是一個(gè)最重要的思想.

就中學(xué)物理學(xué)習(xí)過程而言，這個(gè)過程既是掌握知識(shí)和技能、學(xué)習(xí)物理思想方法、形成情感態(tài)度價(jià)值觀的過程，也是一種生命活動(dòng)或文化活動(dòng)過程.可以說，物理課程文化的終極目標(biāo)和意義是對(duì)人的塑造，是在知識(shí)傳承、技能培養(yǎng)的過程中，追求人的全面發(fā)展和完善.

3 教育原則

在中學(xué)物理課程中進(jìn)行物理思想方法教育，應(yīng)遵循下列三個(gè)原則.

3.1 以生為本的原則

教學(xué)過程是教師和學(xué)生共同活動(dòng)的過程，教師在制訂思想方法教學(xué)目標(biāo)和方案時(shí)，應(yīng)根據(jù)學(xué)生的實(shí)際認(rèn)識(shí)水平、思維水平及理解能力，因材施教，嚴(yán)格遵循對(duì)應(yīng)年齡階段學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律，不能拔苗助長.如解決相互作用的物體間受力或相對(duì)運(yùn)動(dòng)的物體運(yùn)動(dòng)時(shí)，常常要用到“隔離”的方法，盡管初中、高中都有這樣內(nèi)容的習(xí)題，但是若在初中介紹這種方法，那就超出了學(xué)生的理解水平.

3.2 循序漸進(jìn)的原則

思想方法的教育，應(yīng)按層次展開，逐漸遞進(jìn).如控制變量方法，在初中教材中多次用到.在進(jìn)行“探究影響蒸發(fā)快慢的因素”時(shí)，一般不作介紹和強(qiáng)調(diào)；在“探究導(dǎo)體電阻的大小與哪些因素有關(guān)”時(shí)，可適度介紹這一方法；在學(xué)習(xí)“歐姆定律”時(shí)，應(yīng)具體講解怎樣應(yīng)用這一方法；在“探究液體內(nèi)部壓強(qiáng)與哪些因素有關(guān)”時(shí)，可讓學(xué)生自己運(yùn)用這一方法來解決問題.再如比值定義法，也可按層次從隱性向顯性過渡.

3.3 內(nèi)容優(yōu)化的原則

中學(xué)物理課程中包含了豐富的思想方法，在有的教學(xué)內(nèi)容中，各種思想方法交叉在一起，不可能在一種思想方法的教育完成以后再進(jìn)行另一種，教學(xué)實(shí)踐中需要優(yōu)化處理.如在“牛頓第一定律”的教學(xué)中就綜合了多種思想方法：讓小球從同一斜面的同一高度由靜止?jié)L下——控制變量方法；平面越光滑，運(yùn)動(dòng)距離越大，若無摩擦小球?qū)⒂肋h(yuǎn)勻速運(yùn)動(dòng)下去——合理外推的思想；平面無摩擦——理想化方法等.進(jìn)行該定律教學(xué)時(shí)，就要適時(shí)點(diǎn)明理想實(shí)驗(yàn)方法，初步簡介該方法的含義和重要意義，從而使學(xué)生體會(huì)理想化方法.

4 教育策略

在中學(xué)物理課程中進(jìn)行物理思想方法教育，可采用如下策略.

4.1 以課程標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)，“學(xué)史”教育為主

在教學(xué)實(shí)踐中，進(jìn)行物理思想方法教育，要以中學(xué)物理課程標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)容或?qū)嵗秊榛A(chǔ)，結(jié)合知識(shí)介紹一些相關(guān)的物理學(xué)史.這樣，一可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、產(chǎn)生學(xué)習(xí)物理的熱情，二可以了解物理學(xué)家發(fā)現(xiàn)、提出和解決物理問題的過程，逐步養(yǎng)成良好的物理思維品質(zhì).

物理學(xué)史是一塊蘊(yùn)藏著巨大精神財(cái)富的寶地.在物理學(xué)發(fā)展進(jìn)程中，物理思想方法是在物理學(xué)各個(gè)發(fā)展階段中逐漸萌發(fā)出來，并成長為這個(gè)階段物理學(xué)最重要的、對(duì)促進(jìn)和發(fā)展以后物理學(xué)認(rèn)識(shí)有突出影響的主流思想以及科學(xué)的方法.這些思想和方法，既體現(xiàn)在物理學(xué)家對(duì)他們研究領(lǐng)域和研究工作的思考、理解和認(rèn)識(shí)以及創(chuàng)造性發(fā)展的過程中，也體現(xiàn)在與不同學(xué)派和不同觀點(diǎn)的比較、切磋和爭論以及逐漸為同行所認(rèn)可的過程中.因此，以“學(xué)史”為主的物理思想方法教育，內(nèi)容豐富，內(nèi)涵深邃.

4.2 以課標(biāo)教材為載體，“顯性”教育為主

現(xiàn)行課標(biāo)教材中的物理思想方法，大部分是顯性的，即隨著物理學(xué)家們對(duì)物理新知識(shí)的發(fā)現(xiàn)和研究，在教材中直接描述.少部分是隱性的，由于思想方法的復(fù)雜性而沒有直接編寫在教材中，這需要教師通過自己對(duì)教學(xué)內(nèi)容的理解進(jìn)行再“加工”.當(dāng)然，無論是顯性的還是隱性的物理思想方法，都需要通過具體的物理學(xué)內(nèi)容去揭示.

由于顯性內(nèi)容比較直觀、容易理解，在進(jìn)行思想方法教育時(shí)，應(yīng)以顯性為主，可以在學(xué)生已經(jīng)理解概念和規(guī)律的基礎(chǔ)上，以總結(jié)物理規(guī)律發(fā)現(xiàn)過程的方式，指明其中滲透的物理思想方法.也可以要求學(xué)生以課外寫作小論文的方式，查找有關(guān)文獻(xiàn)，梳理物理學(xué)定律中體現(xiàn)的物理思想方法.

4.3 以課堂教學(xué)為陣地，“感悟”教育為主

在課堂教學(xué)中進(jìn)行物理思想方法教育，既有助于吸引學(xué)生學(xué)習(xí)的注意力，激發(fā)學(xué)生的求知欲望，還有助于充分調(diào)動(dòng)學(xué)生進(jìn)行物理學(xué)習(xí)時(shí)的外部感知和內(nèi)部思維的積極性，促使學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí).

研究表明，中學(xué)生在經(jīng)歷一次學(xué)習(xí)活動(dòng)后，往往是在不自覺中獲得一種認(rèn)識(shí)和體驗(yàn).但這種認(rèn)識(shí)還是處于淺層、表面的，他們所能體會(huì)到的物理思想方法還不具備廣泛的適用性和較強(qiáng)的遷移功能.因此，在教學(xué)中，通過知識(shí)學(xué)習(xí)進(jìn)行物理學(xué)思想方法教育，就要讓學(xué)生不僅知道完整的結(jié)果，而且要追溯到結(jié)果的步驟，即引導(dǎo)學(xué)生反思、總結(jié)自己的學(xué)習(xí)過程，把握正確的學(xué)習(xí)方法，進(jìn)而感悟物理，更要學(xué)習(xí)做人、做事的道理.

5 教育路徑

在中學(xué)物理教學(xué)中，落實(shí)物理思想方法教育，一般通過以下路徑進(jìn)行.

5.1 在概念規(guī)律學(xué)習(xí)時(shí)，進(jìn)行物理思想方法教育

在物理概念的建立及物理規(guī)律的形成過程中，基本上同步滲透了物理思想方法.如速度、加速度、電場(chǎng)強(qiáng)度及磁感應(yīng)強(qiáng)度等概念的建立，都運(yùn)用了比值定義的方法.在這些概念的學(xué)習(xí)中，學(xué)生感受到其中的“同中求異”和“異中求同”，認(rèn)識(shí)和理解比值定義的物理方法.再如，機(jī)械能守恒定律和動(dòng)量守恒定律等規(guī)律的形成過程中，都包含了守恒的物理思想.

5.2 在實(shí)驗(yàn)探究時(shí)，進(jìn)行物理思想方法教育

物理學(xué)的基本特點(diǎn)是它以實(shí)驗(yàn)探究為基礎(chǔ)，而實(shí)驗(yàn)探究的過程也是讓學(xué)生領(lǐng)略物理思想方法的過程.如在探究導(dǎo)體電阻大小與什么因素有關(guān)時(shí)，先引導(dǎo)學(xué)生猜想電阻的大小可能與哪些因素有關(guān)，而后通過分析猜測(cè)出：導(dǎo)體的電阻可能跟材料、長度、橫截面積等因素有關(guān)，再引導(dǎo)學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證猜想.在驗(yàn)證猜想時(shí)，引導(dǎo)學(xué)生分析要驗(yàn)證電阻的大小是否跟材料有關(guān)，應(yīng)控制長度、橫截面積都相同，進(jìn)而選取適當(dāng)器材進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，最后分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，得出結(jié)論.在這個(gè)實(shí)驗(yàn)探究的過程中，體現(xiàn)了物理思想方法教育的兩種功能，一是實(shí)驗(yàn)探究的一般方法：提出問題→猜想假設(shè)→實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證→分析數(shù)據(jù)→得出結(jié)論；二是在實(shí)驗(yàn)探究中，研究一個(gè)因素可能與多個(gè)其他因素有關(guān)時(shí)，經(jīng)常用到控制變量的方法.

5.3 在問題解決時(shí)，進(jìn)行物理思想方法教育

在學(xué)生初步掌握了某種物理思想方法后，引導(dǎo)學(xué)生自主地應(yīng)用并像物理學(xué)家研究物理問題那樣，去“發(fā)現(xiàn)”和“研究”物理規(guī)律，從而更加深入地掌握這種思想方法.例如，在利用F-s圖像研究變力做功問題時(shí)，可以回顧到利用v-t圖像求位移時(shí)“無限分割”的極限思想方法.通過類比，學(xué)生可以得到F-s圖像中的“面積”可以表示變力做的功.學(xué)生在應(yīng)用所學(xué)方法解決實(shí)際問題的同時(shí)，既提高了思維能力，又鞏固了所學(xué)的思想方法.

6 結(jié)語

在中學(xué)物理教學(xué)中進(jìn)行思想方法教育，既是課程標(biāo)準(zhǔn)的要求，又是課標(biāo)教材的內(nèi)容，也符合學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律.當(dāng)學(xué)生掌握了具有普遍意義的物理思想方法后，不但具有了獨(dú)立獲取知識(shí)的本領(lǐng)，而且具有了在生活或工作中遇到問題時(shí)，能自覺運(yùn)用物理思想方法分析、解決問題.在教學(xué)的規(guī)劃和設(shè)計(jì)中，挖掘整理教學(xué)資源，遵循相關(guān)原則，按照一定策略，采取合適路徑，將會(huì)達(dá)到事半功倍的教育效果.

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