談高中物理教學中的科學方法教育
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張成坤1由 分享
在科技迅猛發展，知識日新月異，科技競爭日益激烈的今天，大多數教育人士已經普遍認識到，能力的高低在一定程度上，表現為掌握方法的多少和熟練程度。因此，物理教學中既應該讓學生掌握物理學的概念和規律，更應該讓學生重視科學的態度和科學的方法。
所謂科學方法，是研究自然科學和社會科學的一般規律性理論。在中學物理教學中，科學方法教育的內容有：一是物理學的研究方法的教育；二是物理學習方法的教育。在物理教學中，教師在完成傳授知識的同時，有意識、有目的的進行科學方法教育和指導，有利于促進學生智能的發展，培養科學的態度，使學生在學習中不僅掌握了物理知識本身，而且掌握了研究和學習物理的方法，以及探索物理的精神。
一． 指導閱讀課本，培養自學方法
在教學中充分利用教科書，指導學生讀書的方法，是培養學生自學能力的有效途徑。一方面通過讀書掌握物理的科學語言；二是通過反復讀書，使掌握的知識更加全面、系統、準確；三是通過讀書提高自學能力，在學習上變被動為主動，充分發揮學習的主動性和積極性。那么，怎樣正確指導讀書呢？
（1）基本概念、基本定律要著重讀，對其中的重點字母要深入體會、準確理解。因為這些字句或揭露了事物的本質；或指出了事物變化的范圍和條件；或反映兩個事物的區別與聯系。教學時，必須指導學生把這些重點字句“摳”出來搞清楚、弄明白。如功率的概念中把“時間”限制為“完成這些功所用的時間”，而不能簡單說成“功率等于功跟時間的比值”。又如楞次定律：“感應電流具有這樣的方向，就是感應電流的磁場總要阻礙引起感應電流的磁通量的變化”，“阻礙”的含義不是“阻止”，它是指：原來磁場增強時，感應電流磁場與原磁場反向；原來磁場減弱時，感應電流磁場與原磁場同向。在教材中“這段”、“該點”、“某時”、“某刻”、“任意”、“總是”等字眼很多，切不可輕視。要養成“摳”字眼的習慣，正確理解概念和規律的物理意義、適用條件。
（2）指導學生識圖、讀圖、畫圖。物理學上的圖形很多，如速度圖線、振動圖線、
波動圖線、交流電的圖線、氣體狀態變化圖線、電力線、磁感線、電路圖、受力圖等，是用來描述量與量之間關系或變化規律的，是最簡單的物理語言。學會識圖、讀圖、畫圖是一種基本功，決不能忽視。通過對圖形的理解，可以提高空間想象力，增強物理綜合能力。
二． 在物理知識的教學中滲透方法教育
科學方法教育既需要潛移默化的熏陶，也需要有目的的訓練。脫離物理知識對中學生大講科學方法，則猶如建設空中樓閣；埋頭講物理知識而不注意方法教育，則猶如給學生一堆磚瓦。因此，科學方法教育應滲透在物理知識教學之中，只有根植于物理知識沃土之中的科學方法教育，才會結出豐碩的智慧之果。在物理知識的教學中，處處蘊涵著科學方法。物理概念、物理規律的建立常常運用觀察和實驗、比較和分類、分析和綜合、數學和推理、理想化等科學方法。如在概念教學中，將電勢能和重力勢能類比，學生很容易接受；在洛侖茲力教學中，由安培力演繹出洛侖茲力。在牛頓第二定律、玻—瑪定律、楞次定律等規律的教學中，常采用觀察和實驗、數學推理的方法來研究。如“電磁感應”的教學就是對學生進行科學方法訓練的好例子，可將教學過程組織為較完整地體現科學研究一般方法的過程，使學生受到科學方法的訓練。
這樣，在傳授知識的同時，使學生感受科學方法在建立概念、發現規律中的作用，激發學生自覺的學習和運用科學方法解決實際問題的積極性。
三．重視物理學史，體會科學方法
物理教學改革的目的之一，是把科研人員應具有的素質和能力早一些對學生進
行培養和訓練，使教和學的思路去盡量接近科學家認識的思路。這就要求我們將物理教學和物理學史結合，當然教學過程不同于科學研究過程，但在必要時，結合重要的物理史料用模擬科學認識過程的方法進行物理教學，這也是物理教學實質性改革的途徑和方向，是實現上述教學目的，培養創造型人才的一個有效途徑。模擬科學認識過程的方法，就是讓學生遵循前人科學發現和發明的思路來學習，學會科學研究的方法。這就要求我們將物理學史溶于物理教學之中，將科學方法教育溶于物理學史教學之中。具體地講就是善于把學生推到若干年前，讓他們從當時的科學背景出發去重溫科學家們在什么問題上、什么環節中、什么情況下、用什么方法和思路作出了科學發明和發現，從而把這些關鍵的步驟聯系起來。
在“自由落體”教學中，首先應闡明：歷史上，伽利略首先通過落體佯謬的思想進行實驗，否定亞里斯多德的物體越重下落越快的結論；然后運用數學工具得出初速為零的勻加速直線運動S / t2 = 常量；進而用斜槽實驗驗證物體從光滑斜面下滑的運動是符合s / t2 = 常量的規律；最后將斜面實驗推廣，得出結論：落體運動是初速為零的勻加速運動。伽利略之所以敢于首先用一個理想實驗批判亞里斯多德的學說，是因為他此前已進行過長期的實驗研究，他曾多次觀察過從同一高度同時下落的輕重不同的物體（如兩個球體或兩塊石頭等）的下落情況。伽利略認為自然界“總是習慣于運用某種最簡單最容易的手段”這一哲學思考，使他大膽猜想自由落體運動是勻加速運動，他的關于落體的全部研究都是為了確證這一猜想而進行的。他的研究方法是觀察---假設猜想----數學推理------實驗驗證---合理外推。他對自由落體運動的研究，開創了研究自然規律的科學方法，這就是“抽象思維，數學推導，科學實驗”相結合的方法，對科學研究起到了重大的啟蒙作用，極大地推動了物理學發展，是人類物理思想上最偉大的成就之一。然后引導學生重做伽利略的斜面實驗，加深對方法的理解。
所謂科學方法，是研究自然科學和社會科學的一般規律性理論。在中學物理教學中，科學方法教育的內容有：一是物理學的研究方法的教育；二是物理學習方法的教育。在物理教學中，教師在完成傳授知識的同時，有意識、有目的的進行科學方法教育和指導，有利于促進學生智能的發展，培養科學的態度，使學生在學習中不僅掌握了物理知識本身，而且掌握了研究和學習物理的方法，以及探索物理的精神。
一． 指導閱讀課本，培養自學方法
在教學中充分利用教科書，指導學生讀書的方法，是培養學生自學能力的有效途徑。一方面通過讀書掌握物理的科學語言；二是通過反復讀書，使掌握的知識更加全面、系統、準確；三是通過讀書提高自學能力，在學習上變被動為主動，充分發揮學習的主動性和積極性。那么，怎樣正確指導讀書呢？
（1）基本概念、基本定律要著重讀，對其中的重點字母要深入體會、準確理解。因為這些字句或揭露了事物的本質；或指出了事物變化的范圍和條件；或反映兩個事物的區別與聯系。教學時，必須指導學生把這些重點字句“摳”出來搞清楚、弄明白。如功率的概念中把“時間”限制為“完成這些功所用的時間”，而不能簡單說成“功率等于功跟時間的比值”。又如楞次定律：“感應電流具有這樣的方向，就是感應電流的磁場總要阻礙引起感應電流的磁通量的變化”，“阻礙”的含義不是“阻止”，它是指：原來磁場增強時，感應電流磁場與原磁場反向；原來磁場減弱時，感應電流磁場與原磁場同向。在教材中“這段”、“該點”、“某時”、“某刻”、“任意”、“總是”等字眼很多，切不可輕視。要養成“摳”字眼的習慣，正確理解概念和規律的物理意義、適用條件。
（2）指導學生識圖、讀圖、畫圖。物理學上的圖形很多，如速度圖線、振動圖線、
波動圖線、交流電的圖線、氣體狀態變化圖線、電力線、磁感線、電路圖、受力圖等，是用來描述量與量之間關系或變化規律的，是最簡單的物理語言。學會識圖、讀圖、畫圖是一種基本功，決不能忽視。通過對圖形的理解，可以提高空間想象力，增強物理綜合能力。
二． 在物理知識的教學中滲透方法教育
科學方法教育既需要潛移默化的熏陶，也需要有目的的訓練。脫離物理知識對中學生大講科學方法，則猶如建設空中樓閣；埋頭講物理知識而不注意方法教育，則猶如給學生一堆磚瓦。因此，科學方法教育應滲透在物理知識教學之中，只有根植于物理知識沃土之中的科學方法教育，才會結出豐碩的智慧之果。在物理知識的教學中，處處蘊涵著科學方法。物理概念、物理規律的建立常常運用觀察和實驗、比較和分類、分析和綜合、數學和推理、理想化等科學方法。如在概念教學中，將電勢能和重力勢能類比，學生很容易接受；在洛侖茲力教學中，由安培力演繹出洛侖茲力。在牛頓第二定律、玻—瑪定律、楞次定律等規律的教學中，常采用觀察和實驗、數學推理的方法來研究。如“電磁感應”的教學就是對學生進行科學方法訓練的好例子，可將教學過程組織為較完整地體現科學研究一般方法的過程，使學生受到科學方法的訓練。
這樣，在傳授知識的同時，使學生感受科學方法在建立概念、發現規律中的作用，激發學生自覺的學習和運用科學方法解決實際問題的積極性。
三．重視物理學史，體會科學方法
物理教學改革的目的之一，是把科研人員應具有的素質和能力早一些對學生進
行培養和訓練，使教和學的思路去盡量接近科學家認識的思路。這就要求我們將物理教學和物理學史結合，當然教學過程不同于科學研究過程，但在必要時，結合重要的物理史料用模擬科學認識過程的方法進行物理教學，這也是物理教學實質性改革的途徑和方向，是實現上述教學目的，培養創造型人才的一個有效途徑。模擬科學認識過程的方法，就是讓學生遵循前人科學發現和發明的思路來學習，學會科學研究的方法。這就要求我們將物理學史溶于物理教學之中，將科學方法教育溶于物理學史教學之中。具體地講就是善于把學生推到若干年前，讓他們從當時的科學背景出發去重溫科學家們在什么問題上、什么環節中、什么情況下、用什么方法和思路作出了科學發明和發現，從而把這些關鍵的步驟聯系起來。
在“自由落體”教學中，首先應闡明：歷史上，伽利略首先通過落體佯謬的思想進行實驗，否定亞里斯多德的物體越重下落越快的結論；然后運用數學工具得出初速為零的勻加速直線運動S / t2 = 常量；進而用斜槽實驗驗證物體從光滑斜面下滑的運動是符合s / t2 = 常量的規律；最后將斜面實驗推廣，得出結論：落體運動是初速為零的勻加速運動。伽利略之所以敢于首先用一個理想實驗批判亞里斯多德的學說，是因為他此前已進行過長期的實驗研究，他曾多次觀察過從同一高度同時下落的輕重不同的物體（如兩個球體或兩塊石頭等）的下落情況。伽利略認為自然界“總是習慣于運用某種最簡單最容易的手段”這一哲學思考，使他大膽猜想自由落體運動是勻加速運動，他的關于落體的全部研究都是為了確證這一猜想而進行的。他的研究方法是觀察---假設猜想----數學推理------實驗驗證---合理外推。他對自由落體運動的研究，開創了研究自然規律的科學方法，這就是“抽象思維，數學推導，科學實驗”相結合的方法，對科學研究起到了重大的啟蒙作用，極大地推動了物理學發展，是人類物理思想上最偉大的成就之一。然后引導學生重做伽利略的斜面實驗，加深對方法的理解。