高中物理教學(xué)中實施科學(xué)方法教育的策略

◎唐妮

物理學(xué)是研究自然界中物質(zhì)的基本組成結(jié)構(gòu)、物體的基本運動規(guī)律以及其相互作用的一門學(xué)科。物理學(xué)中蘊藏著豐富的科學(xué)方法。這些科學(xué)方法是無數(shù)科學(xué)家的智慧結(jié)晶，是物理學(xué)的精髓所在。科學(xué)方法是高中物理教育的主要內(nèi)容，它和科學(xué)知識具有同樣重要的地位，是高中物理教學(xué)的重要組成部分。在高中物理教學(xué)過程中實施科學(xué)方法教育的關(guān)鍵是在分析教學(xué)內(nèi)容的基礎(chǔ)上，結(jié)合學(xué)生的實際情況尋找實施科學(xué)方法教育的有效途徑。

一、通過物理概念教學(xué)滲透科學(xué)方法教育的策略

物理概念是物理學(xué)知識體系中的基本要素，是物理規(guī)律學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)。物理概念是研究物理問題的基礎(chǔ)，它是在觀察和實驗的基礎(chǔ)上，運用科學(xué)的思維方法，突出主要因素，忽略次要因素，抓住事物的共同本質(zhì)屬性，加以抽象和概括而形成的。任何物理概念的建立和形成是離不開物理思維的。例如，人們經(jīng)?？吹狡囋谛旭?，人在行走，有快慢之別，但是不通過分析、比較、綜合和歸納等思維過程就形不成描述運動快慢的物理量— —速度這一概念；再如人們觀察到的馬拉車、人推門等現(xiàn)象，但不經(jīng)過分析、比較、歸納就很難發(fā)現(xiàn)力是一個物體對另一個物體的作用?？傊?，物理概念的學(xué)習(xí)離不開科學(xué)的思維方法，所以我們在教學(xué)中要注重對學(xué)生的引導(dǎo)，充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性，自己體會各種科學(xué)思維方法，找到事物的本質(zhì)特征，盡可能讓學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中自主建立概念。當(dāng)然，不同的物理概念的引入和建立過程包含不同的科學(xué)方法。

二、通過物理規(guī)律教學(xué)實施科學(xué)方法教育的策略

物理定理、定律等揭示了某些物理量之間內(nèi)在的、本質(zhì)的聯(lián)系。高中物理作為物理學(xué)科的入門理論體系，以最基本的物理概念、物理規(guī)律、基本方法構(gòu)成其基本結(jié)構(gòu)，其中物理科學(xué)方法是所有內(nèi)容之間聯(lián)系的紐帶與橋梁。當(dāng)然，所有物理規(guī)律的探究之路都是極其不平坦的，在此過程中，很多科學(xué)家同時也創(chuàng)造了很多寶貴的科學(xué)研究方法。

1.在探究性實驗的過程中滲透科學(xué)方法教育 控制變量法在高中物理中的應(yīng)用十分常見，其核心思想就是在涉及多個變量（多個因素）的問題時，討論某一個變量對結(jié)果的影響，先設(shè)定其他量都不發(fā)生變化。例如：在探究加速度與力和質(zhì)量之間的關(guān)系時，實驗分兩步進行：首先是控制研究對象質(zhì)量不變的情況下，討論加速度和物體所受力之間的關(guān)系；其次是控制研究對象受力不變的情況下，討論加速度和物體質(zhì)量之間的關(guān)系。這種實驗方法就是控制變量法，最后通過數(shù)學(xué)方法進行歸納總結(jié)得出結(jié)論。

2.在總結(jié)物理規(guī)律的過程中滲透科學(xué)方法教育 數(shù)學(xué)方法、歸納法和理想實驗法在總結(jié)物理規(guī)律的過程中應(yīng)用顯著。物理中許多定律的得出是在已有知識的基礎(chǔ)上進行數(shù)學(xué)邏輯推理而得出的。例如在人教版必修1中研究勻變速直線運動的位移公式時，利用勻速直線運動的v-t圖像圖線與時間軸所圍面積表示位移進而利用邏輯推理得出勻變速直線運動的位移公式。通常我們利用圖像法將一些抽象的、不可見的物理概念和規(guī)律模型化為某圖像，使得問題更加直觀和易于理解。很多實際問題只靠表象的觀察并不一定都能得出本質(zhì)的規(guī)律。因此還要通過邏輯推理和抽象思維，排除次要因素，抓住事物的本質(zhì)屬性，并通過各種假設(shè)和數(shù)學(xué)方法創(chuàng)造性地構(gòu)建起與實驗結(jié)果相符合的各種關(guān)系。例如在牛頓第一定律的建立過程中，首先以實驗為基礎(chǔ)，但由于客觀條件的限制該結(jié)果不能通過實驗直接驗證，所以還需要用理想化的方法進行合理的外推。

三、通過實驗教學(xué)進行科學(xué)方法教育的策略

一個完整的實驗過程，是各種科學(xué)方法綜合應(yīng)用的過程，蘊含著豐富的科學(xué)方法論；所以通過實驗進行科學(xué)方法教育是十分有效的教育手段。我們可以主要通過物理實驗方案的設(shè)計、實驗過程的實踐、實驗數(shù)據(jù)的處理以及實驗結(jié)論的歸納總結(jié)過程逐一進行科學(xué)方法教育。例如在探究合力與分力的關(guān)系實驗中，我們利用的等效法采用一些簡單的器材就可完成實驗；在伏安法測電阻的實驗中，采用兩種不同的電路接法，進行比較異同，分析各自的優(yōu)缺點；一些難以觀察到、或無法直接測量的微小量，可借助于放大法進行研究；在實驗數(shù)據(jù)的分析和處理過程中，重點應(yīng)用數(shù)學(xué)方法。例如在驗證機械能守恒定律的實驗中，我們只需驗證gh＝v2關(guān)系成立即可，但實驗圖像最終轉(zhuǎn)換成h-v2圖像而并非hv圖像；在探究功與速度的關(guān)系實驗中，通過各種關(guān)系圖像的假設(shè)和嘗試，最終明確W∝v2的關(guān)系。

四、通過應(yīng)用理論知識解決問題實施科學(xué)方法教育的策略

通過應(yīng)用物理知識解決實際問題，一方面可以加深對物理規(guī)律的認識和理解，另一方面是思維方法的訓(xùn)練。在高中物理教學(xué)中，知識應(yīng)用主要是通過習(xí)題教學(xué)進行。常用的科學(xué)方法有整體法、隔離法、類比法、對稱法、等效法、極限法等等。同時，我們可以通過探究性課題實踐活動，讓學(xué)生應(yīng)用所學(xué)知識和掌握的科學(xué)方法對實際問題的解決提出自己的一整套方案，加強科學(xué)方法教育。例如我校物理組開設(shè)的學(xué)生探究性課題《自行車上的力學(xué)知識探究》《潮汐發(fā)電基本原理初探》等內(nèi)容，充分調(diào)動學(xué)生探究積極性，發(fā)揮學(xué)生自己所學(xué)，應(yīng)用各種科學(xué)方法進行探究；通過科技創(chuàng)意活動進行一些科學(xué)小制作或發(fā)明設(shè)計，充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性，應(yīng)用已掌握的科學(xué)知識和方法學(xué)會自己處理問題。在物理組開展的科技創(chuàng)意大賽中，征集到大量很有創(chuàng)意的制作和設(shè)計；此活動不僅是很好的科學(xué)方法教育過程，同時鍛煉了學(xué)生的動手能力。

結(jié)語：總之，授人以魚不如授人以漁，科學(xué)方法教育則重于學(xué)生能力的培養(yǎng)，使其在掌握單純的物理知識的同時，還能掌握相應(yīng)的學(xué)習(xí)方法當(dāng)然，與物理知識學(xué)習(xí)相比，科學(xué)方法的學(xué)習(xí)顯然更加困難，并非通過一兩次課堂教學(xué)學(xué)習(xí)即可領(lǐng)悟、掌握，需要老師在長期的教學(xué)實踐中，有意識、有計劃地在物理課堂上滲透科學(xué)思想方法，以保證學(xué)生既掌握知識，又學(xué)會方法。

［1］邢紅軍，陳清梅.論中學(xué)物理教育中的科學(xué)方法教育［J］.中國教育學(xué)刊，2005（8）：33-36.