從物理學科特點出發深化科學方法教育

■張建平

物理教學應使學生受到科學方法的訓練，培養學生的觀察和實驗能力、科學思維能力、分析問題和解決問題的能力。本文結合中學物理教學的實際，就如何在物理課堂教學中加強科學方法教育，提出粗淺的看法，以便進一步推進物理教學改革，全面培養學生的綜合科學素質。

多年的物理教學實踐表明，對學生進行科學方法教育，重要的一條是必須遵從物理學科自身的特點和規律，創造性地發揮教師、教材和教學設備的作用，也只有立足教學本位，以學生為中心，才能達到物理教學的目的。

1 在物理規律教學中，培養學生掌握探索物理的思維方法

物理規律的建立有實驗歸納和演繹推理法兩種，有些定律的建立和闡述本身就包含著物理學家創立和使用的物理學方法，要結合定律的講授，認真總結內涵的物理方法。如理想斜面實驗是很重要的物理研究方法，這是一種超直觀的理性方法，具有探索和研究價值，它不僅開創了觀察和理論思維結合的新局面，更重要的是為牛頓創立第一定律奠定了堅實的基礎，同時為后人研究提供了可借鑒的思路。

類似理想斜面實驗，如胡克定律、帕斯卡定律、反射定律、焦耳定律、庫侖定律、電阻定律、楞次定律、理想氣體定律等都是通過實驗現象并加以歸納而得到的，都是進行科學方法培養最有利的切入點。從理想氣體狀態方程的實驗驗證到楞次定律的實驗過程，都有物質變化的內在規律，都符合辯證唯物主義的實驗觀，具有可循性；從感生電流的實驗得出到磁通量變化規律的描述，說明量變到質變的有機結合，符合能量守恒定律；從變速運動的基本規律到串、并電路的表現形式，說明外在現象也具有規律性；從萬有引力定律到庫侖定律表現形式的相似之處，都是在理想化模型的基礎上得到的，都是量變到質變的必須結果，都是物質規律性的統一表現，都是進行科學方法教育的最好實例。

2 利用物理學史知識進行科學方法教育

物理學史中蘊含了豐富的科學方法，是取之不盡的動力源泉。從古到今物理學的舞臺上，有不少具有真知灼見、善于思考的思維巨人，他們曲折崎嶇的科學征途中所具有的獨特的思維方法是十分值得學習和借鑒的。

1820年，丹麥物理學家奧斯特發現電流的磁效應，證明“電能生磁”；惠更斯把光現象與聲現象進行推理類比，根據兩者都能發生反射、折射，從已知的相同點，推理得知光和聲一樣，都是一種波動，提出光的波動說；1923年，法國青年德布羅意根據光的波粒二象性，通過光和實物粒子的類比，提出物質波的假設，即微觀粒子也具有波動性。德布羅意假說成為物理學史中運用類比獲得驚人成就的著名實例。類似從電流傳導和熱傳導類比得出歐姆定律，卡文迪許通過類比加猜想，加之巧妙的實驗，得出電荷相互作用定律。這些都是類比啟迪、線索推理觸發靈感，喚醒創造性思維，取得非凡結果的實例，是物理教學中應該挖掘的內涵，是進行科學方法教育培養的活教材。

近代物理學中原子結構模型的提出是科學思維方法的綜合運用，是人類研究微觀物質的典范。19世紀末20世紀初，由于電子的發現和原子光譜的實驗研究，提出湯姆遜模型，即“蛋糕葡萄干”模型，也就是原子中呈現球型均勻分布，而負電子像葡萄干一樣嵌入其中。近代物理學模型方法對不可窮盡的原子世界的認識是不斷逼近，它是人類對客體的猜測，是經典物理中發展起來的模型化方法的高級階段。透過一個個驚人的發現與科學研究，不難看出在物理學研究和發展的道路上，既有曲折，又有辛苦，更多的是喜悅與收獲。但創造性思維的研究方法，科學的實驗與理論結合，加上類比與推理，再加上科學家的聰明與智慧，永遠是青年學生學習的精華。

3 加強物理實驗教學，培養學生科學的觀察、實驗方法

現代教育與心理學研究表明，實驗是一種重要的科學研究方法。物理學的發展史也就是人們對物理想象、物理概念、物理規律的發現、探索、驗證、長期反復實踐的歷史，這些實踐主要是觀察和實驗。物理是人們根據研究目的，利用自制的科學儀器設備，人為地控制物理現象，排除干擾，突出主要因素，在有利的條件下研究物理現象的本質和變化規律，其實驗的過程和分析判斷過程蘊含著豐富的科學方法教育因素。

如驗證牛頓第二定律的實驗程序中誤差減小的方法，運用圖像法處理數據的方法，不僅直觀反應了物理現象本身的規律，同時使結論與實驗意義更加形象直觀，賦予人們一種新的思維境界，是觀察、分析、判斷思維活動培養的最佳結合點；教給學生一些具體的觀察和實驗設計構思、操作規程，數據分析和減少誤差的方法，是物理教學的一項重要任務，在中學物理實驗教學中重點包括對比觀察、分步觀察、歸納觀察、放大法、代替法、比較法、再現法、間接法、平衡法、類比法等。

4 開展物理課外科學研究，增強學生創新意識，培養創新能力

研究性教學的開展需要教師深刻理解研究的內涵，真正樹立以學生發展為本的理念，樹立科學教育發展觀。面對網絡媒體的先進性，需要教師具有良好的知識素質和不斷完善的知識結構；需要教師理解知識所負載的價值和深遠的意義；需要教師具有激發學生求知欲，引導和鼓勵學生主動探索、積極學習的能力；需要教師具有觀察、發現、應對靈活、深入生產一線的能力；需要教師具有超前的意識和熟練的專業基本功，具有使用先進設備的能力。這就要求教師不斷學習和領會最新的教學理念，掌握科學的教學方法，強化自身建設，開拓進取，勇攀高峰。

在研究性教學實施的初級階段往往會遇到學生獨立學習能力缺乏而帶來的困難，有些學生不會主動搜索信息、閱讀信息、處理信息，更不會找到學習和研究的問題，即使教師對問題有所引導也無法進入角色，這都是學生正常的個性心理活動。因此，要培養學生的研究性能力、自學能力、創新能力和創新才能。教師要適時擴大學生的自主學習空間，強化技能訓練，引導學生獨立完成課外實驗和調查報告，開展討論和信息交流活動，培養學生獨立發揮才能的能力，激發學生的進取意識，不斷提高物理學習效率和學習成績?！?/p>