淺談高中物理學(xué)方法教育

朱靈俊

古人說“授人以魚,只供一飯之需,教人以漁,則終身受用無窮.”說明了方法的重要,要具備某方面的能力就必須掌握某方面的方法,方法是能力的骨架.在物理學(xué)中也有很多方法,多年的教學(xué)實(shí)踐告訴我們傳授知識固然重要,而掌握方法則更為重要.所以筆者以為掌握物理學(xué)方法是學(xué)好物理的保證,在教學(xué)過程中堅(jiān)持實(shí)施方法教育,并取得了一定的實(shí)效.現(xiàn)就物理學(xué)方法談?wù)勛约旱臏\薄認(rèn)識,供學(xué)生和同行商榷.

一、物理學(xué)方法剖析

所謂物理學(xué)方法,簡單地說就是研究或?qū)W習(xí)和應(yīng)用物理的方法.方法是研究問題的一種門路和程序,是方式和辦法的綜合.這些方法對物理學(xué)家力圖按照物理世界的本來面目,在不斷深化對自然界的認(rèn)識過程中進(jìn)行物理學(xué)探究起到了重大的推動(dòng)作用.高中物理教學(xué)中常見的一些物理學(xué)方法有:實(shí)驗(yàn)法,控制變量法,類比法,極限法,假設(shè)法,等效法,理想化法等.

二、高中物理學(xué)方法教育的實(shí)施策略

在教學(xué)中務(wù)必有意識地貫穿物理思想和物理方法,思想指導(dǎo)方法,方法體現(xiàn)思想.學(xué)好物理要識記、理解物理概念、規(guī)律及條件.要解決描述物理問題,就要明確題設(shè)的物理情境,理解物理過程,會(huì)對物理問題進(jìn)行唯象研究,然后進(jìn)一步研究它的原因、規(guī)律,再尋求解決的方法.

1.在物理概念和規(guī)律的教學(xué)中滲透物理學(xué)方法

物理概念、規(guī)律是方法的載體,脫離了概念、規(guī)律,物理方法教育就成了空中樓閣.物理概念是從大量同類物理現(xiàn)象和物理過程中抽象出來的,是客觀事物的共同性質(zhì)和本質(zhì)特征,是構(gòu)成物理理論的“細(xì)胞”.物理概念的形成過程就是應(yīng)用物理科學(xué)方法思維的過程,因此,教師在概念教學(xué)中應(yīng)按照學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律教給學(xué)生形成概念的物理學(xué)方法.在概念的教學(xué)中,教會(huì)學(xué)生形成概念的一般方法,即從提出問題到經(jīng)過觀察、實(shí)驗(yàn)(直接感官)、分析、比較(抽象思維),最后演繹出概念.

下表是物理概念、規(guī)律教學(xué)中最常用的物理方法和有關(guān)物理概念、規(guī)律及相應(yīng)的教學(xué)活動(dòng)設(shè)計(jì).

2.在解題訓(xùn)練中進(jìn)行物理學(xué)方法教育

實(shí)踐也表明:教師生動(dòng)精辟的講述,學(xué)生對于知識只能達(dá)到理解的水平,要達(dá)到運(yùn)用的水平,非要經(jīng)過學(xué)生本人參與分析解決新問題的實(shí)踐不可.因此,教師要?jiǎng)?chuàng)設(shè)情景,強(qiáng)化習(xí)題教學(xué)和訓(xùn)練,讓學(xué)生模仿、操作并加以體會(huì),引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用科學(xué)方法解決具體的物理問題,使學(xué)生實(shí)現(xiàn)知識向能力的轉(zhuǎn)化.

教師要站在物理學(xué)方法論的高度,認(rèn)真研究題型、分析歸類、精選典型例題.對學(xué)生進(jìn)行邏輯思維與非邏輯思維、集中思維與發(fā)散思維、正向思維與逆向思維、局部思維與整體思維、類比思維與聯(lián)想思維等專項(xiàng)訓(xùn)練.例如:一半徑為[WTBX]R的光滑豎直圓軌道固定在水平地面上,與水平地面相切,小球從軌道上距離桌面h(h

3.在實(shí)驗(yàn)教學(xué)和課外活動(dòng)中進(jìn)行物理學(xué)方法教育

物理學(xué)是一門實(shí)驗(yàn)科學(xué),探究實(shí)驗(yàn)是加強(qiáng)物理方法教育的有效途徑.一個(gè)完整的實(shí)驗(yàn),包括提出問題、設(shè)計(jì)操作、數(shù)據(jù)分析和理論解釋四個(gè)階段.在整個(gè)過程中蘊(yùn)含著豐富的物理學(xué)方法,如比較、分類、分析、綜合、推理、歸納等等.教學(xué)中要注重把教材上的演示實(shí)驗(yàn)變?yōu)閷W(xué)生的探索實(shí)驗(yàn),引導(dǎo)學(xué)生通過親身實(shí)踐去領(lǐng)會(huì)科學(xué)家們研究問題的物理方法,并內(nèi)化為自己的思維和行為方式,培養(yǎng)他們用物理方法主動(dòng)探求新知識、研究新問題的習(xí)慣和能力.例如,在高一物理新教材中的“探究彈性勢能的表達(dá)式”一節(jié),可以讓學(xué)生們通過探究的方法去解決“彈性勢能的表達(dá)式”的導(dǎo)出問題.在整個(gè)過程中,讓大家真正體會(huì)探究式學(xué)習(xí)的全過程,即提出問題——猜想——設(shè)計(jì)和進(jìn)行實(shí)驗(yàn)——數(shù)據(jù)處理——分析和推理的過程.當(dāng)我們最終得出彈性勢能的表達(dá)式后,學(xué)生們才實(shí)實(shí)在在地感受到探究式學(xué)習(xí)既坎坷又生動(dòng)有趣.這為他們在今后的學(xué)習(xí)中,對其他物理規(guī)律的探究,乃至將來進(jìn)行某領(lǐng)域的科學(xué)研究都會(huì)打下良好的基礎(chǔ).

在開展物理課外科技活動(dòng)及校本課程時(shí),教師要充分利用現(xiàn)有的組織形式,以豐富多彩的活動(dòng)形式將物理學(xué)方法教育貫穿其中,在活動(dòng)中將方法教育與德育、國情教育等有機(jī)地結(jié)合起來,互相配合,相互促進(jìn).

4.在物理學(xué)史的學(xué)習(xí)中進(jìn)行物理學(xué)方法教育

物理學(xué)發(fā)展史就是一部科學(xué)方法論發(fā)展史,在物理教學(xué)中插入物理學(xué)史,可使學(xué)生領(lǐng)略到科學(xué)家的人格魅力及思維方法,從而激發(fā)學(xué)生追求真理的美好愿望,啟發(fā)學(xué)生掌握科學(xué)的研究方法.中學(xué)物理教材涉及到幾十位物理學(xué)家,他們?nèi)〉脗ゴ蟪删偷倪^程中,所運(yùn)用的物理學(xué)研究方法和實(shí)驗(yàn)構(gòu)想精妙絕倫,為我們提供了物理學(xué)方法教育的豐富素材,結(jié)合教學(xué)內(nèi)容介紹物理學(xué)史上物理學(xué)家研究物理問題的方法,作為學(xué)生學(xué)習(xí)的范例,無疑是實(shí)施方法教育的一條重要途徑.

例如,在講述“原子的能級”一節(jié)時(shí),可以總結(jié)性地回顧“原子”這個(gè)概念的建立過程,使學(xué)生在對原子的結(jié)構(gòu)有更完整的認(rèn)識的同時(shí)、領(lǐng)會(huì)到“假說法”和“逐步逼[HJ1.2mm]近法”是自然科學(xué)研究中的一般方法.在教學(xué)中,我們可以運(yùn)用如下史料:1895年以后,一系列的新發(fā)現(xiàn)(如陰極射線、放射性、電子、光電效應(yīng)、塞曼效應(yīng)等)和一系列新理論的出現(xiàn),激發(fā)了人們對原子假設(shè)的興趣:原子究竟是什么?它具有什么樣的內(nèi)部結(jié)構(gòu)?1903年,電子的發(fā)現(xiàn)者湯姆遜提出了原子結(jié)構(gòu)是“帶有葡萄干的蛋糕模型”,原子由帶負(fù)電的電子和帶正電的離子所構(gòu)成,是穩(wěn)定的結(jié)構(gòu).但是這個(gè)假說很快就受到了新的實(shí)驗(yàn)的挑戰(zhàn).盧瑟福在1911年做了“粒子對金箔的散射實(shí)驗(yàn)”,于是提出了“原子結(jié)構(gòu)的太陽系模型”的新假說,這個(gè)假說確立了原子的基本結(jié)構(gòu).按照經(jīng)典的電磁學(xué)理論,電子在圍繞原子核做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)將會(huì)不斷地發(fā)射出電磁波,從而喪失能量,最后掉到原子核里面.玻爾根據(jù)已有的事實(shí)和理論,敏銳地洞察到經(jīng)典電磁理論并不適用于原子體系,創(chuàng)造性地提出了進(jìn)一步的假說,認(rèn)為電子圍繞原子核所做的圓周運(yùn)動(dòng)本身是量子化的,即電子只能分立在不連續(xù)的固定軌道上運(yùn)動(dòng).并且電子在不同軌道之間的躍遷導(dǎo)致原子光譜的發(fā)射.玻爾的“分立軌道”假說成功地解釋了氫原子的光譜,但在解釋復(fù)雜原子的光譜時(shí)卻遇到了很大的困難.直到20世紀(jì)20年代,量子力學(xué)的建立才真正完善了原子結(jié)構(gòu)學(xué)說.這段史料的切入,不但使學(xué)生深化了知識的學(xué)習(xí),更深化了物理方法的教育.

(責(zé)任編輯:易志毅)