高中物理教學(xué)中實施科學(xué)方法教育的研究

羅華權(quán)

摘 要：物理科學(xué)方法體系是由最初的自然科學(xué)方法論及物理學(xué)發(fā)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(xué)過程中實施科學(xué)方法教育的必要性，并提出實施科學(xué)方法教育的具體措施。

關(guān)鍵詞：高中物理；科學(xué)方法；必要性；實施策略

高中物理教材中引入了較多的科學(xué)方法，比如絕對與相對、量變與質(zhì)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(xué)中實施科學(xué)方法教育可以促進(jìn)學(xué)生邏輯思維能力的提高，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，使其掌握學(xué)習(xí)方法。

一、高中物理教學(xué)中實施科學(xué)方法教育的必要性

具體而言，高中物理教學(xué)中實施科學(xué)方法教育的必要性體現(xiàn)在以下幾個方面：（1）高中課程標(biāo)準(zhǔn)的要求：《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)》中有明確要求，物理課程的教學(xué)目標(biāo)之一即是“學(xué)習(xí)科學(xué)探索的方法，促進(jìn)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力的發(fā)展，并培養(yǎng)其良好的思維習(xí)慣，從而具備利用物理知識及科學(xué)方法解決問題的能力。”由此可見，高中物理教學(xué)過程中，科學(xué)方法教育是一項重要組成部分，更是新課程標(biāo)準(zhǔn)的必然要求。（2）物理的學(xué)科特點(diǎn)所決定：從某種程度上講，科學(xué)方法教育是物理知識發(fā)展到一定階段的產(chǎn)物，其包含于物理知識中。物理學(xué)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(fā)展規(guī)律做更為深入的探索，這個過程中，科學(xué)方法正是物理學(xué)習(xí)及研究的一項基本手段。（3）培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)：物理科學(xué)素養(yǎng)包括物理科學(xué)方法、物理技能、物理科學(xué)品質(zhì)、物理實驗?zāi)芰Α⑽锢硭枷氲榷鄠€方面的內(nèi)容，但是無論哪個內(nèi)容均融入了科學(xué)方法教育，因此要培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度與價值觀，提升其科學(xué)素養(yǎng)，科學(xué)方法教育必不可少。

二、高中物理教學(xué)中科學(xué)方法教育的實施策略

1.知識教學(xué)中融入科學(xué)方法教育

高中物理教材中，物理方法教育與知識內(nèi)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(xué)重點(diǎn)，將其中隱藏的主要科學(xué)方法進(jìn)行顯性化處理。在分析具體的問題時要采用科學(xué)方法，并適當(dāng)?shù)蒯槍唧w問題提出具體的針對性的方法，使學(xué)生在學(xué)習(xí)的過程中領(lǐng)會科學(xué)方法，通過“潤物細(xì)無聲”的影響樹立其科學(xué)方法重要性的意識。比如教材必修1第一章中，建立質(zhì)點(diǎn)模型的相關(guān)知識既是重點(diǎn)也是難點(diǎn)，其主要目標(biāo)是使學(xué)生認(rèn)識到如何通過物理模型科學(xué)地描述物體的運(yùn)動。教材中關(guān)于質(zhì)點(diǎn)的概念從如何處理實際物體運(yùn)動的復(fù)雜性著眼的，基于該問題引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行思考：如果物體都是一個個只有質(zhì)量、沒有大小的點(diǎn)，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(diǎn)”呢？這種問題引導(dǎo)不僅可以使學(xué)生很快掌“質(zhì)點(diǎn)”的概念，還可以通過方法的滲透培養(yǎng)其科學(xué)的思維。老師還可以對該過程做進(jìn)一步深入引導(dǎo)：物理學(xué)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(zhì)量就屬于這種物理模型。

2.介紹物理學(xué)發(fā)展歷史

高中物理課堂上除了講解物理學(xué)的相關(guān)知識概念，還要有選擇地介紹一些物理學(xué)發(fā)展的重要?dú)v史，比如“伽利略對自由落體運(yùn)動的研究”中，就對自由落體的相關(guān)知識背景做了介紹，使學(xué)生可以從中領(lǐng)悟科學(xué)家的思想方法。伽利略猜想落體的速度是勻速變化的，且進(jìn)一步提出落體運(yùn)動速度如何勻速變化，此時，老師可以向?qū)W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(chuàng)造性的想象力，這恰恰是科學(xué)上的進(jìn)步。”而在介紹伽利略及其猜想理論時，則可告訴學(xué)生：伽利略是采用以實驗檢驗猜想及假設(shè)的科學(xué)方法的第一人。在課堂上介紹物理學(xué)的發(fā)展歷史，通過“猜想與假說”“實驗驗證”等相關(guān)內(nèi)容的介紹，不僅可以使學(xué)生了解到物理學(xué)的發(fā)展，還可以將科學(xué)方法的發(fā)展過程及重要意義展現(xiàn)出來。

3.通過物理實驗體驗科學(xué)方法

物理學(xué)是以大量實驗為基礎(chǔ)的，因此物理實驗也是學(xué)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(xué)生體驗科學(xué)方法，不斷提高其實驗技能：（1）引導(dǎo)學(xué)生掌握實驗儀器的構(gòu)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(shù)，并能在實驗操作過程中愛護(hù)儀器、遵守實驗操作規(guī)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(shù)據(jù)準(zhǔn)確記錄下來，并從中分析物理知識的發(fā)展規(guī)律或正確的結(jié)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(jù)實驗過程及結(jié)果撰寫實驗報告，充分尊重實驗事實，培養(yǎng)其實事求是的科學(xué)習(xí)慣。通過大量的課堂教學(xué)實踐可知，在實驗過程中引導(dǎo)學(xué)生明確實驗?zāi)繕?biāo)，實驗步驟做到層次分明，學(xué)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(xué)習(xí)“油膜法測定分子直徑”相關(guān)內(nèi)容時，學(xué)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(zhǔn)備一些油菜籽，由其測量單個油菜籽的直徑，當(dāng)然單個油菜籽的直徑測量難度較大，學(xué)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(xué)生的思維卻向用測量多個來計算單個的方法轉(zhuǎn)變，是對整體到個體思想的領(lǐng)悟，故思維也更加開闊。

4.課外實驗中的科學(xué)方法教育

學(xué)生課后實驗是對學(xué)習(xí)內(nèi)容的延伸與鞏固，主要目的是擴(kuò)大學(xué)生的知識面，提高其創(chuàng)新能力。學(xué)生在課外實驗中，老師的引導(dǎo)作用十分關(guān)鍵，要讓學(xué)生感受到課后實驗的樂趣，激發(fā)其主動性。比如筆者曾為學(xué)生設(shè)計了一個證明液體蒸發(fā)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(xì)長玻璃管、少量紅墨水、酒精、棉花等，學(xué)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(fā)有什么特點(diǎn)？可以嘗試從吸熱的角度設(shè)計實驗。當(dāng)然，老師的提示要點(diǎn)到為止，不可包辦代替學(xué)生的邏輯思維，以免影響學(xué)生創(chuàng)造性的發(fā)揮。課外實驗過程中，學(xué)生可以提出問題、進(jìn)行假設(shè)、自主設(shè)計實驗步驟、自主收集實驗材料等，并對自己的實驗心得進(jìn)行互相交流，不僅可以增加學(xué)生的學(xué)習(xí)樂趣，而且還可能促進(jìn)其創(chuàng)新能力的提升，這恰恰是科學(xué)方法教育的效果所在。

總之，授人以魚不如授人以漁，科學(xué)方法教育則重于學(xué)生能力的培養(yǎng)，使其在掌握單純的物理知識的同時，還能掌握相應(yīng)的學(xué)習(xí)方法。當(dāng)然，與物理知識學(xué)習(xí)相比，科學(xué)方法的學(xué)習(xí)顯然更加困難，并非通過一兩次課堂教學(xué)學(xué)習(xí)即可領(lǐng)悟、掌握，需要老師在長期的教學(xué)實踐中，有意識、有計劃地在物理課堂上滲透科學(xué)思想方法，以保證學(xué)生既掌握知識，又學(xué)會方法。

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