關(guān)于物理科學(xué)方法教育的若干思考

摘要：物理教學(xué)的基本要求就是通過物理教學(xué)使學(xué)生逐步地掌握最基本的、最主要的物理科學(xué)方法。文章闡述了在物理教學(xué)中進(jìn)行物理科學(xué)方法教育的意義，探討了在物理教學(xué)中實(shí)施物理科學(xué)方法教育的基本原則，提出了有效實(shí)施物理科學(xué)方法教育的教學(xué)策略。

關(guān)鍵詞：物理；科學(xué)方法；教育

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2016）01-0270-03

物理學(xué)是一門基礎(chǔ)的自然學(xué)科，它提供給人們對(duì)物質(zhì)結(jié)構(gòu)和物質(zhì)運(yùn)動(dòng)形式及其相互轉(zhuǎn)化的最基本的認(rèn)識(shí)，物理學(xué)在發(fā)展的過程中，積累了許多物理科學(xué)方法，物理學(xué)得理論體系和理論架構(gòu)的形成都來源于實(shí)驗(yàn)手段和物理科學(xué)方法。因此，在物理教學(xué)中實(shí)施科學(xué)方法的教育是物理教學(xué)的一個(gè)重要目標(biāo)。近年來，我國正處于產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的關(guān)鍵時(shí)期，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和生產(chǎn)方式的變革加大了對(duì)技術(shù)應(yīng)用、開發(fā)、創(chuàng)新人才的需求，因此，對(duì)物理基礎(chǔ)課程的教學(xué)賦予了更高的要求。如何使學(xué)生掌握物理學(xué)中的現(xiàn)象、概念和規(guī)律，達(dá)到深刻地理解和靈活的應(yīng)用，是廣大物理教師必須深入研究的問題。物理教師在教學(xué)過程中除了通過提升專業(yè)水平、優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容、提高教學(xué)技能、改進(jìn)教學(xué)方法外，還必須在教學(xué)中融入物理科學(xué)方法教育，使學(xué)生掌握物理學(xué)中豐富的物理科學(xué)方法，加深對(duì)概念的理解、規(guī)律的掌握和知識(shí)的應(yīng)用。

一、物理科學(xué)方法教育的內(nèi)涵

所謂方法，就是人們?cè)谏顚?shí)踐及理論研究中為了解決某一具體問題所采用的一般思維手段和操作步驟的總和。[1]科學(xué)方法是人們?cè)谏顚?shí)踐及理論研究中總結(jié)出來的正確的思維方式和操作方式，是人們認(rèn)識(shí)世界的有效手段和工具，是總結(jié)規(guī)律、獲取科學(xué)知識(shí)的程序或過程，是在特定的學(xué)科中所運(yùn)用的典型手段模式和途徑。

物理科學(xué)方法是主要包括物理學(xué)研究方法、物理學(xué)理論體系的建立方法、物理學(xué)理論的學(xué)習(xí)與傳播方法。它是人們?cè)谶M(jìn)行物理現(xiàn)象的觀察、物理實(shí)驗(yàn)的驗(yàn)證分析、物理規(guī)律的總結(jié)和檢驗(yàn)等過程中所運(yùn)用的各種手段與方法。[2]

物理科學(xué)方法教育，就是在進(jìn)行物理學(xué)科教學(xué)中，為了使學(xué)生受到科學(xué)方法的熏陶和訓(xùn)練、逐步地掌握最基本的、最主要的物理科學(xué)方法，物理教師挖掘物理學(xué)中蘊(yùn)含的豐富的物理科學(xué)方法，有計(jì)劃、有目標(biāo)、有規(guī)律地傳授和滲透物理科學(xué)研究的方法，以提高教學(xué)效果，使學(xué)生在學(xué)習(xí)物理知識(shí)的過程中，掌握物理科學(xué)方法，掌握學(xué)習(xí)物理學(xué)的本質(zhì)，增強(qiáng)學(xué)生分析問題、解決問題的實(shí)踐應(yīng)用能力，進(jìn)而提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。[2]

二、在物理教學(xué)中進(jìn)行物理科學(xué)方法教育的意義

1.有利于優(yōu)化學(xué)習(xí)物理知識(shí)的過程。學(xué)習(xí)物理知識(shí)離不開物理方法，只有掌握了物理科學(xué)方法，學(xué)生在學(xué)習(xí)的過程中才能正確地認(rèn)識(shí)物理概念、理解物理定理、掌握和運(yùn)用物理定律。在教學(xué)中，只要我們的物理教師能夠有意識(shí)地以科學(xué)方法為線索組織教學(xué)過程，運(yùn)用必要的物理科學(xué)方法，引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)地獲取知識(shí)，學(xué)生對(duì)物理知識(shí)就會(huì)有扎實(shí)的理解，并能在科學(xué)方法層面上理解和體驗(yàn)學(xué)習(xí)過程，掌握了物理科學(xué)方法可使學(xué)生整體構(gòu)建物理知識(shí)框架、熟練地應(yīng)用物理規(guī)律解決具體問題，并把學(xué)過的知識(shí)融會(huì)貫通。

2.有利于提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。物理學(xué)是現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的基礎(chǔ)科學(xué)，作為基礎(chǔ)學(xué)科的物理教育，對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)該具備的基本的科學(xué)思想和科學(xué)素養(yǎng)起著十分突出的作用。物理科學(xué)方法是介于一般哲學(xué)方法和物理學(xué)本身的學(xué)科研究方法之間的中間層次的方法，對(duì)于從整體上提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)具有不可替代的作用。因此，在物理教學(xué)中加強(qiáng)物理科學(xué)方法教育，對(duì)于弘揚(yáng)科學(xué)精神、培養(yǎng)和提高全體學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)、為學(xué)生的終身發(fā)展、使他們能夠應(yīng)付現(xiàn)代社會(huì)和未來發(fā)展的挑戰(zhàn)，都具有深遠(yuǎn)的意義。

3.有利于學(xué)生樹立科學(xué)的世界觀?？茖W(xué)觀點(diǎn)、科學(xué)態(tài)度的培養(yǎng)是物理科學(xué)方法教育的一項(xiàng)重要內(nèi)容，通過進(jìn)行物理科學(xué)方法教育，使學(xué)生逐步掌握物理科學(xué)方法，養(yǎng)成嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的科學(xué)態(tài)度以及實(shí)事求是、客觀公正、尊重證據(jù)、堅(jiān)持真理的科學(xué)作風(fēng)，就可以使科學(xué)的思想逐步扎根在學(xué)生頭腦之中，更好地理解唯物論和辯證法，促進(jìn)科學(xué)世界觀的形成。

4.有利于學(xué)生開展研究性學(xué)習(xí)。所謂研究性學(xué)習(xí)就是學(xué)生在教師的指導(dǎo)下，從日常生活和社會(huì)實(shí)踐中選擇和確定專題進(jìn)行研究，并在研究過程中主動(dòng)地發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題，從而達(dá)到獲取知識(shí)、應(yīng)用知識(shí)的學(xué)習(xí)活動(dòng)。它強(qiáng)調(diào)的是一種開放、主動(dòng)探究式的學(xué)習(xí)，只有掌握了一定的科學(xué)方法，研究學(xué)習(xí)活動(dòng)才能順利地進(jìn)行下去。因此，在物理教學(xué)中加強(qiáng)物理科學(xué)方法教育，讓學(xué)生掌握一定的物理科學(xué)方法，學(xué)生才能夠針對(duì)各類物理現(xiàn)象選定研究問題、確定研究方向，才能夠提出解決問題的方案，才能夠主動(dòng)地收集信息、處理信息，才能夠通過動(dòng)手實(shí)驗(yàn)進(jìn)行探究論證，最后得出結(jié)論。

三、進(jìn)行物理科學(xué)方法教育的基本原則[3]

1.一致性原則：由于在課堂教學(xué)中滲透了物理科學(xué)方法教育，原來的課堂教學(xué)的內(nèi)容、形式、手段都有了一定程度的變化，進(jìn)行物理科學(xué)方法教育時(shí)，我們的教學(xué)目標(biāo)應(yīng)該與常規(guī)的教學(xué)目標(biāo)相適應(yīng)、教學(xué)設(shè)計(jì)應(yīng)與原來的教學(xué)設(shè)計(jì)相融合、教學(xué)檢測也要與原來的教學(xué)檢測有機(jī)結(jié)合，即保證教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)設(shè)計(jì)、教學(xué)檢測與課程要求保持一致性。

2.系統(tǒng)性原則：物理科學(xué)方法教育作為科學(xué)素養(yǎng)教育的有機(jī)組成部分，應(yīng)在以提高學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)為總目標(biāo)下系統(tǒng)規(guī)劃。因此，在進(jìn)行物理科學(xué)方法教育時(shí)，即不能貪多求快、違背學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律，也不能在學(xué)生已理解掌握某種方法時(shí)還在低水平上重復(fù)。在物理科學(xué)方法教育滲透課堂教學(xué)時(shí)，要系統(tǒng)地考慮物理科學(xué)方法教育的教學(xué)內(nèi)容、時(shí)間和層次；要系統(tǒng)地了解學(xué)生的認(rèn)知水平。要根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力選擇適當(dāng)?shù)目茖W(xué)方法作為科學(xué)方法教育的內(nèi)容；要在學(xué)生已有的知識(shí)結(jié)構(gòu)層次上要求進(jìn)行系統(tǒng)考慮，恰當(dāng)?shù)貪B透物理科學(xué)方法教育。

3.階段性原則：物理科學(xué)方法的學(xué)習(xí)是一個(gè)不斷深化的過程。因此，在教育的程序上，應(yīng)遵循學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律，按隱性熏陶階段、顯性指導(dǎo)階段、模仿內(nèi)化階段進(jìn)行科學(xué)方法的教育，要根據(jù)學(xué)生的實(shí)際情況，分階段有計(jì)劃地對(duì)學(xué)生進(jìn)行滲透教育，使學(xué)生按照認(rèn)知的規(guī)律從初步掌握到逐步形成、從反復(fù)理解到應(yīng)用發(fā)展，進(jìn)一步達(dá)到內(nèi)化來進(jìn)行科學(xué)方法教育。

4.融合性原則：物理科學(xué)方法教育是物理教學(xué)的一個(gè)基本要求，物理教學(xué)以知識(shí)教學(xué)為主要內(nèi)容，物理科學(xué)方法教育應(yīng)結(jié)合知識(shí)教學(xué)、能力訓(xùn)練的過程長期、分散地進(jìn)行。但是，物理科學(xué)方法的內(nèi)容在教材上不是條條框框的教條，也不會(huì)單獨(dú)成章成節(jié)，因此，必須把科學(xué)方法教育融合到具體的物理知識(shí)傳授、學(xué)習(xí)活動(dòng)，尤其是科學(xué)探究等過程中，通過隱性滲透和顯性提煉的方式將科學(xué)方法教育融合到學(xué)科知識(shí)傳授中。

四、進(jìn)行物理科學(xué)方法教育的基本策略[4]

1.巧用課程教材、挖掘教材中的物理科學(xué)方法因素：在教學(xué)過程中開展物理科學(xué)方法教育，離不開物理課程教材。物理教材一般以物理知識(shí)的內(nèi)在聯(lián)系為線索、由淺入深地遞進(jìn)展開的，物理科學(xué)方法一般都是蘊(yùn)含在物理知識(shí)線索中。這就要求我們的物理教師要熟悉教材、掌握物理科學(xué)發(fā)展史，在教學(xué)過程中，必須深入分析、挖掘教材中的科學(xué)方法因素，例如研究和描述物理現(xiàn)象應(yīng)用了什么物理科學(xué)方法；建立物理概念時(shí)體現(xiàn)了什么物理科學(xué)方法；設(shè)計(jì)物理實(shí)驗(yàn)突出了什么物理實(shí)驗(yàn)思想；探討、總結(jié)并檢驗(yàn)物理規(guī)律時(shí)滲透了什么物理科學(xué)方法，只有靈活地使用教材，在教材中找到科學(xué)方法教育的素材，才能有效地在教學(xué)中進(jìn)行物理科學(xué)方法教育。

2.根據(jù)課程標(biāo)準(zhǔn)，制定物理科學(xué)方法教育的具體目標(biāo)：物理教師在課堂中滲透物理科學(xué)方法教育時(shí)，要避免隨意性和盲目性，要根據(jù)課程標(biāo)準(zhǔn)，在確定知識(shí)教學(xué)目標(biāo)、保證知識(shí)目標(biāo)實(shí)現(xiàn)的同時(shí)，制定課程中物理科學(xué)方法教育的具體目標(biāo)，使課程目標(biāo)具體化。教師在備課過程中要明確不同階段物理科學(xué)方法教育的重點(diǎn)，對(duì)每一節(jié)課、每一個(gè)階段制定具體的、與教學(xué)內(nèi)容相適應(yīng)的教學(xué)目標(biāo)，使得在課程實(shí)施中能適應(yīng)學(xué)生的學(xué)習(xí)特點(diǎn)，具有可操作性，使物理科學(xué)方法的教育更具有針對(duì)性、計(jì)劃性。

3.依托課程具體內(nèi)容，確定物理科學(xué)方法教育的重點(diǎn)內(nèi)容：要根據(jù)物理科學(xué)方法教育的基本原則，依托課程具體內(nèi)容，按計(jì)劃每一節(jié)課突出一二個(gè)重要的科學(xué)方法，以具體的實(shí)例重點(diǎn)講授。因?yàn)槲锢砜茖W(xué)的研究方法很多，通常包括分析、比較、觀察、實(shí)驗(yàn)、演繹、分類、綜合、歸納等系列方法，進(jìn)行教學(xué)時(shí)應(yīng)該是具體的科學(xué)方法教育的內(nèi)容有所不同、有所側(cè)重。要認(rèn)真地分析教材中科學(xué)方法因素，根據(jù)學(xué)生的認(rèn)知特點(diǎn)和學(xué)習(xí)規(guī)律，在物理學(xué)科教學(xué)規(guī)律的基礎(chǔ)上，確定每節(jié)課具體的物理科學(xué)方法教育的重點(diǎn)內(nèi)容，有效地實(shí)施教學(xué)。

4.課堂教學(xué)中滲透物理科學(xué)方法教育[5]。

（1）結(jié)合物理學(xué)史的教學(xué)進(jìn)行物理科學(xué)方法教育。物理學(xué)史記錄了物理學(xué)發(fā)展的歷史，包含了物理科學(xué)方法形成和發(fā)展的過程。物理學(xué)史上每一個(gè)規(guī)律的發(fā)現(xiàn)，均包含有物理科學(xué)方法，因此，在物理教學(xué)中，將物理學(xué)史滲透到物理教學(xué)過程，把講授物理學(xué)史與傳授物理科學(xué)方法結(jié)合起來，使學(xué)生在了解物理學(xué)家科學(xué)發(fā)現(xiàn)之路，認(rèn)識(shí)物理學(xué)知識(shí)體系形成的過程的同時(shí)，對(duì)這些物理科學(xué)方法理論有深入的了解和掌握。例如，我們可以結(jié)合物理史實(shí)，在介紹經(jīng)典物理學(xué)的形成過程時(shí)，闡述亞里士多德的邏輯方法包括歸納法、演繹法、類比法等方法，介紹伽利略的理想實(shí)驗(yàn)方法以及牛頓創(chuàng)立的實(shí)驗(yàn)哲學(xué)的分析綜合方法。只要我們的物理教師能夠做教學(xué)的“有心人”，充分挖掘物理學(xué)史中科學(xué)方法素材，有效地滲透到物理教學(xué)中，就能夠幫助學(xué)生領(lǐng)悟和掌握物理科學(xué)方法并在今后的學(xué)習(xí)中達(dá)到實(shí)際應(yīng)用。

（2）在概念、定律、定理的講授中融入物理科學(xué)方法教育。物理學(xué)中包含了許多概念、定律和定理，這些概念的引進(jìn)、定律和定理的形成過程均蘊(yùn)含著物理學(xué)家思考和分析問題的物理科學(xué)方法，如形成概念的過程就包含著“提出問題—觀察實(shí)驗(yàn)—分析、比較、抽象、概括、演繹—形成物理概念”的科學(xué)方法思維過程。因此，在教學(xué)中，我們要充分理解概念的內(nèi)涵和外延，善于向?qū)W生提示其中蘊(yùn)含的科學(xué)方法，使學(xué)生逐步領(lǐng)悟并學(xué)會(huì)包括觀察、實(shí)驗(yàn)、分析、綜合、歸納、演繹、比較、分類等物理科學(xué)方法；要加強(qiáng)概念或規(guī)律的推導(dǎo)訓(xùn)練，使學(xué)生體驗(yàn)并運(yùn)用數(shù)學(xué)演繹、邏輯推理等科學(xué)方法。

（3）發(fā)揮物理實(shí)驗(yàn)的功能，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中融入物理科學(xué)方法教育。物理學(xué)是一門實(shí)驗(yàn)科學(xué)，物理學(xué)中許多概念規(guī)律、定理定律都是通過物理實(shí)驗(yàn)引進(jìn)、驗(yàn)證、歸納總結(jié)出來的。物理實(shí)驗(yàn)是物理教學(xué)的重要組成部分，物理實(shí)驗(yàn)課程包含有豐富的物理科學(xué)方法，具有知識(shí)綜合性和技術(shù)性的特點(diǎn)，它對(duì)于學(xué)生學(xué)習(xí)物理科學(xué)方法和實(shí)驗(yàn)操作技術(shù)、豐富學(xué)生的物理思想具有重要的作用。因此，為幫助學(xué)生理解概念規(guī)律，進(jìn)一步掌握物理科學(xué)方法.培養(yǎng)學(xué)生基本的科學(xué)素養(yǎng)及分析問題解決問題的能力，在進(jìn)行物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)不僅要讓學(xué)生掌握基本的實(shí)驗(yàn)操作，還應(yīng)該讓學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的觀察、實(shí)驗(yàn)結(jié)果的比較、物理量之間的相互關(guān)系類比、實(shí)驗(yàn)測量誤差的分析等形式，掌握物理實(shí)驗(yàn)中的諸如觀察法、分析比較法、類比法、科學(xué)推理法等實(shí)驗(yàn)方法，掌握物理實(shí)驗(yàn)中常用的等效法、轉(zhuǎn)換法、控制變量法、模型法、理想化方法等實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思想。要將科學(xué)方法教育融入實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，充分發(fā)揮實(shí)驗(yàn)教學(xué)的作用，使學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)?zāi)芊治鑫锢韺?shí)驗(yàn)現(xiàn)象、驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)原理、解決實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、推導(dǎo)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，達(dá)到知識(shí)和應(yīng)用能力的提高。

（4）精心設(shè)計(jì)習(xí)題，在應(yīng)用教學(xué)中融入物理科學(xué)方法教育。習(xí)題教學(xué)是物理教學(xué)過程的一個(gè)環(huán)節(jié)，通過習(xí)題教學(xué)能夠使學(xué)生進(jìn)一步掌握所學(xué)習(xí)的理論知識(shí)，達(dá)到深刻理解和靈活應(yīng)用。在物理習(xí)題教學(xué)中，我們可以精心設(shè)計(jì)例題、練習(xí)、及課外習(xí)題來訓(xùn)練學(xué)生的智力技能，通過習(xí)題的實(shí)際解題應(yīng)用，使學(xué)生掌握分析、綜合、歸納、演繹、比較、分類等物理科學(xué)方法，提高應(yīng)用的準(zhǔn)確性和靈活性，避免學(xué)生出現(xiàn)解題不得其“法”、見了題目就套公式、只為做題而做題、答案正確就了事、搞題海戰(zhàn)術(shù)等現(xiàn)象

（5）改革考核方式，在考核評(píng)價(jià)中融入物理科學(xué)方法教育?？己艘彩俏锢斫虒W(xué)過程的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中是否掌握了知識(shí)、是否掌握了物理學(xué)方法，往往通過課程考核來實(shí)現(xiàn)。改革考核方式，在考核評(píng)價(jià)中融入物理科學(xué)方法教育，必須要求我們的物理教師改變過去重記憶性理論知識(shí)的考核，輕方法、能力、思維、觀念等內(nèi)容考核的形式，避免學(xué)生出現(xiàn)死記硬背、對(duì)定律定理一知半解、機(jī)械套公式計(jì)算、不能靈活應(yīng)用的現(xiàn)象，在課程考核內(nèi)容上應(yīng)盡量減少標(biāo)準(zhǔn)化題目，增加論述型、應(yīng)用型的試題，突出考查學(xué)生方法是否掌握、能力是否提高、思維是否得到鍛煉。重視課堂過程的考核，巧設(shè)問題，讓學(xué)生在課堂上有充分的機(jī)會(huì)表達(dá)對(duì)問題的看法、對(duì)定律的理解說明、對(duì)規(guī)律的評(píng)價(jià)論證、對(duì)結(jié)論的分析探討，即讓學(xué)生能充分地體現(xiàn)自己的學(xué)習(xí)程度，以考查學(xué)生綜合分析解決復(fù)雜問題的能力，通過這種模式的考核，使學(xué)生突破常規(guī)思維模式，提出自己的見解，養(yǎng)成對(duì)知識(shí)進(jìn)行整理、分類、歸納的習(xí)慣，逐步掌握物理科學(xué)方法。

總之，21世紀(jì)的人才培養(yǎng)已經(jīng)從“專業(yè)知識(shí)型”轉(zhuǎn)向“能力創(chuàng)新型”，教育的重心已經(jīng)從知識(shí)教育轉(zhuǎn)向素質(zhì)教育及能力的培養(yǎng)中，科學(xué)方法的掌握對(duì)于學(xué)生科學(xué)世界觀的形成與構(gòu)建起著重要的支柱作用，對(duì)培養(yǎng)科學(xué)探究能力和自主創(chuàng)新的能力更是不可或缺。在物理教學(xué)中進(jìn)行物理科學(xué)方法教育，不僅能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生獲取知識(shí)、理解知識(shí)、應(yīng)用知識(shí)的能力，還能夠提升學(xué)生的思維品質(zhì)，增強(qiáng)學(xué)生的科學(xué)認(rèn)知能力，充分體現(xiàn)物理課程的教育價(jià)值。

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