基于科學方法教育的中學物理實驗教學研究

陳志明

摘要：科學方法教育在物理教育研究中始終是一個重要的課題，無論從當前的課程改革的實踐還是從提升學生科學素養的角度來看，做好物理科學方法教學工作，都具有鮮明而深遠的意義。本文主要針對基于科學方法教育的中學物理實驗教學做了初步研究。關鍵詞：中學物理；實驗教學；科學方法教育

1引言

目前，我同新的物理課程標準所提倡的探究式教學就是一種融科學知識、科學方法于一身，鼓勵并促進學生積極提出問題和探索解決方案的一種教育方式。中學物理教學從內容到方法，當前都面臨較大的改革，而物理教學的改革又離不開實驗教學的改革，對實驗教學的研究是中學物理教學改革的重要課題。《初中物理課程標準》將“以提高學生的科學素養為主旨，激發學生學習物理的興趣，幫助學生了解科學探究的基本過程和方法，培養學生的科學探究能力”作為新課程總目標之一。新課程標準已經把科學方法教育確定為物理課程的目標之一，把科學方法確定為物理教學內容的一部分，充分體現了新課程標準對科學方法教育的重視，也足以說明利用實驗教學進行科學方法教育在物理教學中的重要地位。

2基于科學方法教育的中學物理實驗教學的內容

2.1根據實驗目的和實驗器材，引導學生用科學方法設計實驗方案

“設計實驗方案”是實驗探究過程中的重要環節，它是從操作的角度把探究的猜想具體化、程序化。“設計實驗方案”將使探究者明確驗證科學猜想的思路和方法，確定實驗所用的原理和方法，明確收集信息的途徑和方法，確定收集信息的范圍和要求，了解探究所需的器材和設備，建立分析數據的思路和選擇處理數據的手段，使科學探究步驟更加有序，探究過程更加科學；要求學生認識到“設計實驗方案”在探究學習中的重要性，通過“設計實驗方案”使探究學習目標更加明確，有利于訓練學生的科學研究方法，培養學生的設計能力和理論論證能力。

例如，在探究平面鏡成像規律的實驗中，用玻璃板代替平面鏡，因為玻璃板是透明的，能通過它觀察玻璃板后面的蠟燭，以便于確定像的位置和大小、揭示出規律。

2.2實驗操作過程中，科學方法的教育與運用

觀察是物理學的最基本方法，對一切事物的研究都首先需要通過觀察獲取事實依據才能成為理論思維的基礎。實驗法的具體運用也離不開觀察，觀察和實驗是物理學發展的重要支柱，是物理理論的基礎和源泉。它們共同交替作用促進了物理學的進步。

例如，在研究電流的磁場的實驗中，首先要觀察小磁針原來的方向是南北方向，在小磁針上方平行拉一根導線，通電后，要注意觀察現象，可以發現小磁針發生偏轉，這表明什么?這表明電流的周圍存在著磁場，如果要探究電流的磁場方向跟電流方向有沒有關系要觀察什么?觀察導線中電流方向改變后小磁針的偏轉方向是否改變。

2.3利用實驗記錄的處理，進行科學方法教育

實驗記錄的處理是學生學習和進行科學研究的一項重要技能，在進行物理實驗時，需要選擇數據處理方法。確定正確合適的數據處理方法能夠突破實驗難點。減小實驗誤差。探究教學中，教師要求學生把握一些重要的數據處理方法。例如，比值歸納法、線性化方法、圖象法等。線性化方法可以揭示兩個非線性物理量之間的關系，圖象方法能夠直觀揭示物理規律，通過外推法間接求出不能直接測量的物理量。在設計實驗方案時，應要求學生能正確靈活地選擇數據處理方法。例如，在氏度測量時，測出被測物體幾次的長度，先剔除與其它幾個值偏差過大的值再求平均值，以減小誤差。

3基于科學方法教育的中學物理實驗教學的措施

3.1制定科學方法教育目標

在當前物理教育普遍忽視科學方法的情形下，在實驗教學中也往往只重視科學知識目標，科學方法雖然與科學知識相互依存，但又有一定程度的獨立性。全面系統的科學方法教育，首先需要從繁雜的科學方法中明確在中學學習階段需要學習掌握的科學方法，再在整個課程體系中統籌規劃，每門課程安排一定份量與課程內容相適宜的科學方法教育任務，形成一個與課程體系相對應的、并行的科學方法教育體系。教師在具體的實驗教學中，除制定一般的課程內容教學計劃以外，還要按照科學方法教育體系，制定科學方法教育計劃。在課堂教學中，有計劃、有步驟地把科學方法教育滲透到實驗教學中，完成科學方法教育任務，使學生得到全面、系統科學的訓練。

例如：在牛頓第一定律的探究活動中就是通過對小車在三種粗糙不同的平面上的運動情況的觀察、分析、思考來發展學生的觀察能力、分析能力、歸納論證的能力。

3.2提高教師的科學素養和實驗素養

每一個物理實驗都蘊含了物理思想和科學方法論，但實際教學的效果如何，最終取決于教師本身的思維方式和科學素養。在實驗教學中開展科學方法教育，教師要具備相應的素質。合格的物理教師經過系統的學習和培訓，一般具有較完備的物理知識，能勝任課程教學。但由于掌握知識和掌握科學方法的具體過程的明顯差異，在教學實踐中，對科學方法教育的忽視并不是個別現象。一方面是圓為部分教師對科學方法教育的意義認識不足，另一方面是因為仍有部分教師存在科學方法教育的素質不夠高的問題。因此，加強中學物理科學方法教育的首要任務是提高教師對科學方法教育意義的認識和科學方法教育的素質。

為更好地進行科學方法教育，如何提高教師的科學方法教育的素質是值得研究的問題。筆者認為，有必要在新教師的崗前培訓中，進行較系統的科學方法教育培訓，對在崗的教師進行輪訓，提高教師科學方法教育的整體素質，使教師掌握科學方法的基本概念，能熟練地分析教材中的科學方法因素，并能運用適當的方式、方法開展科學方法教育。

3.3改革實驗教學方法是實施科學方法教育的根本

傳統的實驗教學法，基本上是“照方抓藥”式，教師主要精力用在規范學生實驗操作技能上，只要按實驗步驟從頭到尾操作一遍，做出預期結果實驗目的就達到了，學生根本不知道所用的是什么實驗方法，為何用這種方法，還有什么方法可選擇，更不用說與實驗方法相關的其他科學“過程技能”了。改革實驗教學方法是實施科學方法教育的根本。

例如：在探究電流和電壓、電阻的關系的實驗中，要引導學生確定器材、電路圖、實驗操作步驟等。而不應該由教師包辦這些本應由學生完成的探究過程。

科學方法不是一次教學就能讓學生理解和掌握的，所以科學方法的教育也要注意適度，某種科學方法開始出現時要點到為止，以后通過同一種科學方法的多次出現，多次運用，學生才能領會、掌握，達到科學方法的積累目的。在解決物理問題時往往用到多種科學方法，這就要求實驗教學中有意識地滲透運用多種科學方法有機結合解決問題的思想。如最常見的“控制變量法”可以在探究滑動摩擦力大小跟哪些因素有關、探究歐姆定律、探究壓力的作用效果跟哪些因素有關等大部分的實驗中體現，而“替代法”可以在探究平面鏡成像、通電螺線管的磁場、等效電阻的實驗中加以應用。

4結束語

在物理教育界，人們已經公認科學方法的顯化對于實施科學方法教學具有深遠的意義，而顯化的最佳途徑之一就是通過實驗教學，而對實驗教學中的科學方法教育進行準確的定位，這是個復雜的、系統的工程。