習(xí)題解決過(guò)程中的高中物理科學(xué)方法研究

趙維和 薛慶勉

摘要：本文主要論述了習(xí)題解決過(guò)程中的科學(xué)方法的重要性，并對(duì)這類科學(xué)方法的教學(xué)原則、方法分類、教學(xué)模式、教學(xué)程序進(jìn)行了深入探討。

關(guān)鍵詞：習(xí)題解決;高中物理;科學(xué)方法分類;教學(xué)模式

物理科學(xué)方法不僅是科學(xué)素養(yǎng)的要素之一，而且是培養(yǎng)物理能力，形成物理思想，提高物理科學(xué)品質(zhì)的基礎(chǔ)。在高中物理教學(xué)中，結(jié)合物理概念、規(guī)律的教學(xué)，對(duì)學(xué)生進(jìn)行科學(xué)方法教育，可以幫助學(xué)生逐步形成物理思想，形成科學(xué)態(tài)度和價(jià)值觀，提高科學(xué)素養(yǎng)，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造才能?？茖W(xué)方法的價(jià)值主要體現(xiàn)在三個(gè)方面。

1.科學(xué)方法是學(xué)生學(xué)習(xí)物理知識(shí)的重要手段

學(xué)生掌握了科學(xué)方法，就能透徹地理解物理知識(shí)。例如許多有關(guān)電場(chǎng)的概念和規(guī)律，不是我們的感官所能直接感受到的，從而使學(xué)生感到抽象、不可捉摸。為了更好地理解、掌握?qǐng)龅母拍睿梢园鸯o電場(chǎng)和已經(jīng)掌握的、較熟悉的重力場(chǎng)進(jìn)行類比。

2.科學(xué)方法蘊(yùn)含著極大的智力價(jià)值

物理學(xué)是一門理論和實(shí)驗(yàn)高度結(jié)合的學(xué)科，它特別強(qiáng)調(diào)正確有效的研究方法和過(guò)程，嚴(yán)謹(jǐn)縝密的推理和歸納。物理科學(xué)方法教育是指在物理教學(xué)中，有目的、有意識(shí)、有步驟地滲透和傳授物理科學(xué)研究方法，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、最主要的物理科學(xué)方法，達(dá)到促進(jìn)知識(shí)學(xué)習(xí)、培養(yǎng)能力和提高科學(xué)素質(zhì)的目的。

3.科學(xué)方法有助于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性才能

創(chuàng)造力是人類智力的一種表現(xiàn)形式，更是人類心理的一種能力。它是指能夠提供獨(dú)特的、具有社會(huì)意義的產(chǎn)物的能力。物理學(xué)發(fā)展的歷史表明，物理學(xué)上任何重大的進(jìn)展，都是在正確的方法論指導(dǎo)下，運(yùn)用科學(xué)方法解決的。做出創(chuàng)造性貢獻(xiàn)的科學(xué)家，出了具有博大精深的知識(shí)外，還掌握了先進(jìn)的科學(xué)方法。

與科學(xué)知識(shí)相比較，科學(xué)方法具有更大的穩(wěn)定性和更普遍的適用性。但是，科學(xué)方法教育在實(shí)踐中一直存在以下幾個(gè)問(wèn)題，一是教育價(jià)值認(rèn)識(shí)不清，二是教育內(nèi)容不夠系統(tǒng)，三是教育目標(biāo)與方式存在很多盲點(diǎn)。雖然在物理新課程標(biāo)準(zhǔn)將“科學(xué)方法”作為教學(xué)目標(biāo)之一，但在教學(xué)實(shí)踐中物理科學(xué)方法教育并沒有像物理知識(shí)教學(xué)那樣內(nèi)容具體、目標(biāo)明確，而是處于較盲目和隨意的狀態(tài)，完全依賴教師自己的理解去把握。這些因素在一定程度上影響了科學(xué)方法教育的發(fā)展和推廣。

學(xué)生的學(xué)習(xí)可以大概分為知識(shí)獲得和習(xí)題解決兩個(gè)過(guò)程，所以，科學(xué)方法也大概可以分為知識(shí)獲得過(guò)程中的科學(xué)方法和習(xí)題解決過(guò)程中的科學(xué)方法。對(duì)于前者，已經(jīng)有很多學(xué)者做了大量的研究，論述頗豐，本文不再贅述。但是，對(duì)于后者，研究者寥寥無(wú)幾。所以，本文著重闡述習(xí)題解決過(guò)程中的科學(xué)方法。

本文主要從習(xí)題解決過(guò)程中的科學(xué)方法的教學(xué)原則、方法分類、教學(xué)模式、教學(xué)程序幾個(gè)角度展開論述。

一、習(xí)題解決過(guò)程中的科學(xué)方法的教學(xué)原則

作者在顯化習(xí)題解決過(guò)程中的科學(xué)方法的同時(shí)，對(duì)如何更好地落實(shí)科學(xué)方法的教學(xué)工作做了細(xì)致的研究，并初步制定了如下幾個(gè)習(xí)題解決過(guò)程中的科學(xué)方法教學(xué)原則。

（一）顯化原則

在習(xí)題解決過(guò)程中的科學(xué)方法教學(xué)過(guò)程中，“隱性教育”和“顯性教育”并不是完全獨(dú)立的，但核心在于顯化。隱性方式重在使學(xué)生感受科學(xué)方法，受到科學(xué)方法的啟蒙和熏陶，初步體會(huì)到科學(xué)研究的方法和策略。這種方式比較適合在對(duì)學(xué)生進(jìn)行科學(xué)思維方法訓(xùn)練時(shí)使用。顯性方式重在解決問(wèn)題中模仿應(yīng)用科學(xué)方法，對(duì)科學(xué)方法進(jìn)行操作訓(xùn)練，使學(xué)生有意識(shí)地掌握科學(xué)研究的方法和策略。這種方式適合于在學(xué)生對(duì)這種科學(xué)方法的感性認(rèn)識(shí)較豐富的前提下，有目的有意識(shí)地培養(yǎng)學(xué)生解決科學(xué)問(wèn)題的能力時(shí)使用。

（二）分類原則

由于思想方法和具體方法具有不同的特征，在具體的教學(xué)中，我們也應(yīng)該區(qū)別對(duì)待。

對(duì)于思想方法的教學(xué)，應(yīng)起步于隱性教育，當(dāng)學(xué)生對(duì)思想方法的感性認(rèn)識(shí)積累到一定的程度——“呼之欲出”的時(shí)候，然后再適時(shí)的進(jìn)行顯化。比如等效法的教學(xué)，一開始只需要讓學(xué)生感性認(rèn)識(shí)到等效法的存在，能夠模仿例題解決一些簡(jiǎn)單問(wèn)題就可以了。經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的練習(xí)，學(xué)生對(duì)等效法的認(rèn)識(shí)達(dá)到了一定的深度，就可以設(shè)一個(gè)專題，系統(tǒng)的講解等效法的思想、解題策略等等。另外，思想方法教學(xué)要特別強(qiáng)調(diào)學(xué)生對(duì)物理思想的理解，如果這種理解達(dá)不到一定的深度，學(xué)生是不可能真正掌握思想方法的。

對(duì)于具體方法，由于它比較直觀，同時(shí)又有較強(qiáng)的操作性，需要大量的練習(xí)才能掌握，因此我們認(rèn)為，對(duì)于具體方法的教學(xué)，一開始就應(yīng)采取顯化的形式。比如正交分解法的教學(xué)，初次出現(xiàn)的時(shí)候，就應(yīng)明確告訴學(xué)生正交分解法的名稱、適用對(duì)象、適用范圍、操作步驟等等，為后續(xù)的習(xí)題解決階段的學(xué)習(xí)做準(zhǔn)備。另外，具體方法的教學(xué)要特別注意練習(xí)的重要性，也只有在反復(fù)的練習(xí)中，學(xué)生才能掌握具體方法的適用條件、操作步驟，最終達(dá)到熟練化的目的。

（三）循序漸進(jìn)原則

任何知識(shí)的學(xué)習(xí)都應(yīng)該是循序漸進(jìn)進(jìn)行的，而科學(xué)方法尤其如此。科學(xué)方法來(lái)源于實(shí)踐，但高于實(shí)踐，是解決問(wèn)題過(guò)程中各類方法高度抽象概括的產(chǎn)物，學(xué)生科學(xué)方法的學(xué)習(xí)至少認(rèn)識(shí)、理解、消化、吸收、運(yùn)用這幾個(gè)階段。因此，科學(xué)方法的教學(xué)更需要教育工作者循序漸進(jìn)地進(jìn)行。作者認(rèn)為，物理科學(xué)方法的教學(xué)過(guò)程至少分為三步。第一步是學(xué)習(xí)，就是教師在課堂教學(xué)中滲透物理科學(xué)方法教育，學(xué)生通過(guò)課堂教學(xué)學(xué)習(xí)教師介紹的物理科學(xué)方法的知識(shí)，或者通過(guò)課外學(xué)習(xí)有關(guān)物理科學(xué)方法的基本知識(shí)，這是最基礎(chǔ)的工作。第二步是模仿，就是在教師的指導(dǎo)下，學(xué)生將學(xué)習(xí)過(guò)的物理科學(xué)方法知識(shí)遷移到學(xué)習(xí)新的知識(shí)中去，這個(gè)過(guò)程可能只是模仿的層次。例如，學(xué)習(xí)“密度”時(shí)使用了比值定義法，在老師的指導(dǎo)下，會(huì)應(yīng)用到“電阻”“電場(chǎng)強(qiáng)度”等的學(xué)習(xí)中去。第三步是創(chuàng)新，就是學(xué)生將學(xué)習(xí)過(guò)的物理科學(xué)方法獨(dú)立地遷移到學(xué)習(xí)新的知識(shí)中去，或者應(yīng)用于解決自己遇到的新問(wèn)題中去。例如，給學(xué)生提出一個(gè)新情境，讓學(xué)生自己利用學(xué)習(xí)的物理科學(xué)方法，解決問(wèn)題，這就屬于創(chuàng)新性的工作。

二、習(xí)題解決過(guò)程中的科學(xué)方法分類及教學(xué)模式

習(xí)題解決過(guò)程中的科學(xué)方法種類繁多，但大致可以分為兩大類：其中有一類是物理思想的延伸，這一部分我們稱之為思想方法，例如等效法就隸屬于此類方法，它是對(duì)等效思想的應(yīng)用。除此之外，還有圖像法、極限分析法、微元法、模型法等。還有一部分方法是解決具體知識(shí)過(guò)程中應(yīng)用的方法，我們稱之為具體方法，比如正交分解法、逐差法等。這兩種方法具有截然不同的特征，其中思想方法是對(duì)物理思想的應(yīng)用，具有較強(qiáng)的概括性、遷移性，應(yīng)用十分廣泛。而具體方法操作性較強(qiáng)，在具體的問(wèn)題解決中具有直接的效力。

另外，科學(xué)方法教育有“隱性”和“顯性”兩種方式。隱性方式重在使學(xué)生感受科學(xué)方法，受到科學(xué)方法的啟蒙和熏陶，初步體會(huì)到科學(xué)研究的方法和策略。這種方式比較適合在對(duì)學(xué)生進(jìn)行科學(xué)思維方法訓(xùn)練時(shí)使用。顯性方式重在解決問(wèn)題中模仿應(yīng)用科學(xué)方法，對(duì)科學(xué)方法進(jìn)行操作訓(xùn)練，使學(xué)生有意識(shí)地掌握科學(xué)研究的方法和策略。這種方式適合于在學(xué)生對(duì)這種科學(xué)方法的感性認(rèn)識(shí)較豐富的前提下，有目的有意識(shí)地培養(yǎng)學(xué)生解決科學(xué)問(wèn)題的能力時(shí)使用。

結(jié)合科學(xué)方法的分類和“隱性”“顯性”兩種教學(xué)模式，我們?cè)诰唧w的教學(xué)過(guò)程中，應(yīng)根據(jù)情況分類教學(xué)②。對(duì)于思想方法的教學(xué)，應(yīng)起步于隱性教育，當(dāng)學(xué)生對(duì)思想方法的感性認(rèn)識(shí)積累到一定的程度——“呼之欲出”的時(shí)候，然后再適時(shí)的進(jìn)行顯化。比如等效法的教學(xué)，一開始只需要讓學(xué)生感性認(rèn)識(shí)到等效法的存在，能夠模仿例題解決一些簡(jiǎn)單問(wèn)題就可以了。經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的練習(xí)，學(xué)生對(duì)等效法的認(rèn)識(shí)達(dá)到了一定的深度，就可以設(shè)一個(gè)專題，系統(tǒng)的講解等效法的思想、解題策略等等。另外，思想方法教學(xué)要特別強(qiáng)調(diào)學(xué)生對(duì)物理思想的理解，如果這種理解達(dá)不到一定的深度，學(xué)生是不可能真正掌握思想方法的。

而對(duì)于具體方法的教學(xué)，由于它比較直觀，同時(shí)又有較強(qiáng)的操作性，需要大量的練習(xí)才能掌握，因此我們認(rèn)為，對(duì)于具體方法的教學(xué)，一開始就應(yīng)采取顯化的形式。比如正交分解法的教學(xué)，初次出現(xiàn)的時(shí)候，就應(yīng)明確告訴學(xué)生正交分解法的名稱、適用對(duì)象、適用范圍、操作步驟等等，為后續(xù)的習(xí)題解決階段的學(xué)習(xí)做準(zhǔn)備。另外，具體方法的教學(xué)要特別注意練習(xí)的重要性，也只有在反復(fù)的練習(xí)中，學(xué)生才能掌握具體方法的適用條件、操作步驟，最終達(dá)到熟練化的目的。

三、習(xí)題解決過(guò)程中的科學(xué)方法教學(xué)程序

物理科學(xué)方法教育課堂教學(xué)教學(xué)設(shè)計(jì)的基本程序是在物理教學(xué)中實(shí)施物理科學(xué)方法教育，課堂教學(xué)設(shè)計(jì)可以按照以下程序教學(xué)：確定教材的類型→分析挖掘教材中的科學(xué)方法因素→確定物理科學(xué)方法教育的重點(diǎn)內(nèi)容→制定物理科學(xué)方法教育的教學(xué)目標(biāo)→確定具體的課堂教學(xué)程序→形成性教學(xué)評(píng)價(jià)。

具體的看，物理科學(xué)方法教育課堂教學(xué)成勛可以概括為“三步曲”。

第一步曲是學(xué)習(xí)，就是教師在課堂教學(xué)中滲透物理科學(xué)方法教育，學(xué)生通過(guò)課堂教學(xué)學(xué)習(xí)教師介紹的物理科學(xué)方法的知識(shí)，或者通過(guò)課外學(xué)習(xí)有關(guān)物理科學(xué)方法的基本知識(shí)，這是最基礎(chǔ)的工作。

第二步曲是模仿，就是在教師的指導(dǎo)下，學(xué)生將學(xué)習(xí)過(guò)的物理科學(xué)方法知識(shí)遷移到學(xué)習(xí)新的知識(shí)中去，這個(gè)過(guò)程可能只是模仿的層次。例如，學(xué)習(xí)“密度”時(shí)使用了比值定義法，在老師的指導(dǎo)下，會(huì)應(yīng)用到“電阻”“電場(chǎng)強(qiáng)度”等的學(xué)習(xí)中去。

第三步曲是創(chuàng)新，就是學(xué)生將學(xué)習(xí)過(guò)的物理科學(xué)方法獨(dú)立地遷移到學(xué)習(xí)新的知識(shí)中去，或者應(yīng)用于解決自己遇到的新問(wèn)題中去。例如，給學(xué)生提出一個(gè)新情境，讓學(xué)生自己利用學(xué)習(xí)的物理科學(xué)方法，解決問(wèn)題，這就屬于創(chuàng)新性的工作。

在進(jìn)行科學(xué)方法教學(xué)的過(guò)程中，還應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：

1.根據(jù)學(xué)生的接受能力，在進(jìn)行一定時(shí)間的物理科學(xué)方法的滲透性教學(xué)后，要適當(dāng)提出有關(guān)的物理科學(xué)方法名詞。

2.除實(shí)驗(yàn)法外，每堂課可再突出1-2種常用的物理科學(xué)方法。

3.教學(xué)過(guò)程中，可以根據(jù)實(shí)際情況，采取隱性的教育或者顯性的教育，但是，在總結(jié)時(shí)一定要進(jìn)行顯性的物理科學(xué)方法教育，要明確提出本堂課中，物理科學(xué)方法教育的具體內(nèi)容與要求也就是說(shuō)，“過(guò)程可以隱性，總結(jié)一定要顯性”。

參考文獻(xiàn)：

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