高中物理教學中實施科學方法教育的研究

羅華權

摘 要：物理科學方法體系是由最初的自然科學方法論及物理學發展的歷史演變而來，其屬于物理方法教育的范疇。闡述了高中物理教學過程中實施科學方法教育的必要性，并提出實施科學方法教育的具體措施。

關鍵詞：高中物理；科學方法；必要性；實施策略

高中物理教材中引入了較多的科學方法，比如絕對與相對、量變與質量、時空觀、肯定與否定、幾何方法、極限方法、對稱方法、等效方法、概括、推理與判斷、歸納與演繹等等，在高中物理教學中實施科學方法教育可以促進學生邏輯思維能力的提高，培養學生的科學素養，使其掌握學習方法。

一、高中物理教學中實施科學方法教育的必要性

具體而言，高中物理教學中實施科學方法教育的必要性體現在以下幾個方面：（1）高中課程標準的要求：《普通高中物理課程標準》中有明確要求，物理課程的教學目標之一即是“學習科學探索的方法，促進學生自主學習能力的發展，并培養其良好的思維習慣，從而具備利用物理知識及科學方法解決問題的能力。”由此可見，高中物理教學過程中，科學方法教育是一項重要組成部分，更是新課程標準的必然要求。（2）物理的學科特點所決定：從某種程度上講，科學方法教育是物理知識發展到一定階段的產物，其包含于物理知識中。物理學科是建立在大量實驗操作上的知識體系，因此實驗操作是獲得感性材料的重要手段，通過物理實驗可對物理知識的發展規律做更為深入的探索，這個過程中，科學方法正是物理學習及研究的一項基本手段。（3）培養學生科學素養：物理科學素養包括物理科學方法、物理技能、物理科學品質、物理實驗能力、物理思想等多個方面的內容，但是無論哪個內容均融入了科學方法教育，因此要培養學生的科學態度與價值觀，提升其科學素養，科學方法教育必不可少。

二、高中物理教學中科學方法教育的實施策略

1.知識教學中融入科學方法教育

高中物理教材中，物理方法教育與知識內容體系是相輔相成、互相融合的，因此要選擇典型的、重要的研究方法作為教學重點，將其中隱藏的主要科學方法進行顯性化處理。在分析具體的問題時要采用科學方法，并適當地針對具體問題提出具體的針對性的方法，使學生在學習的過程中領會科學方法，通過“潤物細無聲”的影響樹立其科學方法重要性的意識。比如教材必修1第一章中，建立質點模型的相關知識既是重點也是難點，其主要目標是使學生認識到如何通過物理模型科學地描述物體的運動。教材中關于質點的概念從如何處理實際物體運動的復雜性著眼的，基于該問題引導學生進行思考：如果物體都是一個個只有質量、沒有大小的點，問題是否會變得更加簡單，那么，需要什么樣的條件才能將物體視作一個“點”呢？這種問題引導不僅可以使學生很快掌“質點”的概念，還可以通過方法的滲透培養其科學的思維。老師還可以對該過程做進一步深入引導：物理學中突出主要問題，忽略次要因素，通過建立物理模型解決此類問題是常用的研究方法，質量就屬于這種物理模型。

2.介紹物理學發展歷史

高中物理課堂上除了講解物理學的相關知識概念，還要有選擇地介紹一些物理學發展的重要歷史，比如“伽利略對自由落體運動的研究”中，就對自由落體的相關知識背景做了介紹，使學生可以從中領悟科學家的思想方法。伽利略猜想落體的速度是勻速變化的，且進一步提出落體運動速度如何勻速變化，此時，老師可以向學生介紹：“愛因斯坦曾說：‘問題的提出比解決問題更加重要，這是由于提出問題證明提問者從全新的角度上看待問題，從而探討出新的可能性，這個過程需要創造性的想象力，這恰恰是科學上的進步。”而在介紹伽利略及其猜想理論時，則可告訴學生：伽利略是采用以實驗檢驗猜想及假設的科學方法的第一人。在課堂上介紹物理學的發展歷史，通過“猜想與假說”“實驗驗證”等相關內容的介紹，不僅可以使學生了解到物理學的發展，還可以將科學方法的發展過程及重要意義展現出來。

3.通過物理實驗體驗科學方法

物理學是以大量實驗為基礎的，因此物理實驗也是學好物理知識的重要手段，在物理實驗中可以從以下幾個方面使學生體驗科學方法，不斷提高其實驗技能：（1）引導學生掌握實驗儀器的構造、原理及正確的使用方法，可以在實驗過程中正確觀察、測量及讀數，并能在實驗操作過程中愛護儀器、遵守實驗操作規程。（2）了解教材中基本實驗的原理及操作方法，實驗過程中可以將實驗數據準確記錄下來，并從中分析物理知識的發展規律或正確的結論。（3）正確理解誤差，并能分析常識性實驗的誤差來源。（4）可以根據實驗過程及結果撰寫實驗報告，充分尊重實驗事實，培養其實事求是的科學習慣。通過大量的課堂教學實踐可知，在實驗過程中引導學生明確實驗目標，實驗步驟做到層次分明，學生即可在實驗中迅速、有效地掌握實驗儀器的使用方法，并提高其觀察能力。比如學習“油膜法測定分子直徑”相關內容時，學生基于微觀的角度對該方法的理解不夠透徹，此時可為其建立一個真實的物理情境：準備一些油菜籽，由其測量單個油菜籽的直徑，當然單個油菜籽的直徑測量難度較大，學生可以將100個油菜籽排列在一起，測量100個油菜籽的長度，再將單個直徑計算出來。雖然該方法存在一定問題，但是學生的思維卻向用測量多個來計算單個的方法轉變，是對整體到個體思想的領悟，故思維也更加開闊。

4.課外實驗中的科學方法教育

學生課后實驗是對學習內容的延伸與鞏固，主要目的是擴大學生的知識面，提高其創新能力。學生在課外實驗中，老師的引導作用十分關鍵，要讓學生感受到課后實驗的樂趣，激發其主動性。比如筆者曾為學生設計了一個證明液體蒸發時要吸熱的實驗，試驗儀器包括一個帶橡皮塞的試管、直角細長玻璃管、少量紅墨水、酒精、棉花等，學生在實驗時可能會感到無從下手，此時，老師可以對其做出提示：液體蒸發有什么特點？可以嘗試從吸熱的角度設計實驗。當然，老師的提示要點到為止，不可包辦代替學生的邏輯思維，以免影響學生創造性的發揮。課外實驗過程中，學生可以提出問題、進行假設、自主設計實驗步驟、自主收集實驗材料等，并對自己的實驗心得進行互相交流，不僅可以增加學生的學習樂趣，而且還可能促進其創新能力的提升，這恰恰是科學方法教育的效果所在。

總之，授人以魚不如授人以漁，科學方法教育則重于學生能力的培養，使其在掌握單純的物理知識的同時，還能掌握相應的學習方法。當然，與物理知識學習相比，科學方法的學習顯然更加困難，并非通過一兩次課堂教學學習即可領悟、掌握，需要老師在長期的教學實踐中，有意識、有計劃地在物理課堂上滲透科學思想方法，以保證學生既掌握知識，又學會方法。

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