淺談如何在高中物理課堂教學中融入科學方法

張忠艷

摘要：當前，我國高中物理課堂教學中的科學方法教育相對比較薄弱。受傳統教育思想的影響，物理教師在課堂教學中只重視科學基本知識與基本技能的“雙基”訓練，對科學方法教育的重要性認識不夠，對科學方法教育的基本內涵、主要內容、作用、實施策略不夠明確。本文嘗試對上述幾點作些思考和實踐。

關鍵詞：高中物理；課堂；教學

一、科學方法教育融入高中物理教學的重要性

（一）科學方法教育是高中課標的要求

《普通高中物理課程標準》中提出，物理課程的總目標之一：“學習科學探究方法，發展自主學習能力，養成良好的思維習慣，能運用物理知識和科學探究方法解決一些問題。”可見，科學方法教育是高中物理教學內容的一部分，是新課程標準對科學方法教育的必然要求。

（二）科學方法教育是物理學科特點決定的

科學方法教育是物理知識發展的手段與產物，蘊涵于物理知識中。物理學科是一門以實驗為基礎的科學，通過物理實驗獲得感性材料、探索物理規律、認識物理世界，而科學方法是物理學習和研究的基本手段。

（三）科學方法教育是培養學生科學素養的重要內容

物理科學方法教育是科學素質教育的重要組成部分。物理科學素養包含了物理科學方法、物理技能、物理科學品質、物理實驗能力、物理思想等內容，但其中都融入了科學方法教育。因此，科學方法教育是培養學生科學態度和價值觀及科學素養不可或缺的內容。

二、物理科學方法教育的基本內涵和主要內容

（一）物理科學方法教育基本內涵

物理科學方法教育是指在物理教學中，有目的、有意識、有步驟地滲透和傳授物理科學研究方法，使學生受到科學方法的熏陶和訓練，逐步地掌握最基本、最主要的物理科學方法，以提高學生的科學素養活動。

（二）高中物理科學方法教育的主要內容

1.觀察和實驗方法

①觀察的要求；②觀察的作用：獲得第一手材料和原始信息、假設預言的主要依據、科學發展的重要手段之一；③觀察一般程序；④實驗的目的；⑤實驗的設計；⑥實驗的方法：如比較法、等效法、放大法、模擬法等；⑦實驗的歸納；等。

2.科學思維方法

①分析和綜合方法：定性分析、定量分析、因果分析、綜合分析等；②比較和分類方法：異中求同、同中求異、分類等；③歸納和演繹方法：歸納推出一般性猜想或假說、演繹從一般到個別；等。

3.理想與推理法

①理想實驗；②理想模型；③在實驗基礎上的推理方法；④類比推理法；等。

4.數學方法

①控制變量法；②比值法；③數學公式法；④圖像法；等。以上這些科學方法共同構成了高中物理學科科學方法教育的內容體系。

三、高中物理課堂教學中融入科學方法教育所起作用的思考

（一）課堂教學中科學方法教育可獲取物理知識

一些定律和概念是從科學方法中獲取的。例如，在物理學中，牛頓第一定律是通過實驗法得出的；探究牛頓第二定律時采用的科學方法是屬于控制變量的方法；阿基米德定律是通過猜想驗證法得出的；引入“合力”“分力”等概念，從科學方法來說，是屬于等效替代的方法。

（二）課堂教學中科學方法教育可建構物理知識

從物理知識形成的角度看，科學方法作為一種基本的研究方式和方法，它貫穿于整個知識領域中。

（三）科學方法教育能提升學生解決問題的能力

科學方法是解決問題能力的“金鑰匙”，是使物理知識和解決物理問題能力聯系起來的橋梁。學生只有在掌握了多種科學方法的基礎上，才能從不同角度去思考問題，對知識進行選擇、組合、運用，并從多種方法中找到最佳方案解決問題，使學生的解決問題能力得到提升。

四、高中物理課堂教學中融入科學方法教育的實踐

新課程改革以來，教師在高中物理教學中越來越重視科學方法的教育。教師通過物理概念的得出和物理規律的剖析進行科學方法教育，既能提高學生的理解能力，又能提高學生的科學素養。

（一）在物理實驗教學中融入科學方法教育

1.實驗設計的思路中體現科學方法

在研究和解決問題的過程中，對影響事物變化規律的因素或條件加以人為控制，即“控制變量法”。“比較法”是物理實驗中最普通、最基本的實驗方法，也是實驗設計中設計對照實驗的基礎。如測量物體長度、用天平稱量質量、用電橋測電阻等。用已知的標準量去代替未知的待測量，以保持狀態和效果相同，從而推出待測量的方法叫“替代法”。在現象、變化、待測物理量十分微小的情況下，往往采用“微小放大法”。例如，在《測定金屬電阻率》實驗中所使用的螺旋測微器。

2.在實驗過程和數據處理中運用科學方法

在實驗過程中，通過“觀察法”了解和研究各種實驗現象，發現其特點和規律。例如，在研究透鏡成像規律中，蠟燭在焦點內和焦點外，像的性質有什么不同。又如，在研究自感現象演示中，切斷和接通電鍵時，次燈泡亮度有什么變化等。

通過實驗數據，運用“圖像法”分析物理量之間的規律。數據處理還有一種重要的方法“表格法”。比如，測金屬的電阻率實驗，用伏安法測導線的電阻，長度用米尺測量，用螺旋測微器測導線的直徑后換算成截面積，改變長度和截面積再測上述幾個參數。把數據列表，按表格中的每組數據求電阻率。

對于實驗誤差或無法精確測量的物理量，可采用“近似值法”。實驗測量不可能實現絕對精確，要根據實際情況對實驗數據取相對合理的近似值，使用“平均值法”“模型理想化”“小角度近似法”等。

（二）在物理概念教學中融入科學方法教育

在物理概念教學中，常用理想模型法、觀察法、實驗法、類比方法、比值法等科學方法來理解和識記。

（三）在探究物理規律的過程中融入科學方法教育

在探究物理規律的過程中，要經歷科學猜想、觀察與實驗、歸納和演繹方法、數學推理等科學方法的教育。

（四）在習題訓練和知識復習中融入科學方法教育

科學方法主要有分析和綜合方法、比較和分類方法等。例如，在習題教學中進行科學方法教育，主要是進行思維方法的訓練，提高思維能力和分析解決問題的能力。

（五）通過物理學史的學習進行科學方法教育

物理學史充分展現了科學發現的歷程，為科學方法教育提供了生動而豐富的材料。在教學中，我們應根據教材中提供的史料并做適當的補充穿插于課堂教學中，把概念、規律的產生過程以及物理學家們對其探索的各種艱辛曲折展現給學生，從而使學生受到科學方法的教育和熏陶。

總之，將科學方法教育溶于物理學史教學中，重溫和模擬科學認識過程，能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，以培養學生科學的思想、方法，嚴謹的科學態度和求實精神。