關于物理科學方法教育的若干思考

摘要：物理教學的基本要求就是通過物理教學使學生逐步地掌握最基本的、最主要的物理科學方法。文章闡述了在物理教學中進行物理科學方法教育的意義，探討了在物理教學中實施物理科學方法教育的基本原則，提出了有效實施物理科學方法教育的教學策略。

關鍵詞：物理；科學方法；教育

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）01-0270-03

物理學是一門基礎的自然學科，它提供給人們對物質結構和物質運動形式及其相互轉化的最基本的認識，物理學在發展的過程中，積累了許多物理科學方法，物理學得理論體系和理論架構的形成都來源于實驗手段和物理科學方法。因此，在物理教學中實施科學方法的教育是物理教學的一個重要目標。近年來，我國正處于產業轉型升級的關鍵時期，產業結構調整和生產方式的變革加大了對技術應用、開發、創新人才的需求，因此，對物理基礎課程的教學賦予了更高的要求。如何使學生掌握物理學中的現象、概念和規律，達到深刻地理解和靈活的應用，是廣大物理教師必須深入研究的問題。物理教師在教學過程中除了通過提升專業水平、優化教學內容、提高教學技能、改進教學方法外，還必須在教學中融入物理科學方法教育，使學生掌握物理學中豐富的物理科學方法，加深對概念的理解、規律的掌握和知識的應用。

一、物理科學方法教育的內涵

所謂方法，就是人們在生活實踐及理論研究中為了解決某一具體問題所采用的一般思維手段和操作步驟的總和。[1]科學方法是人們在生活實踐及理論研究中總結出來的正確的思維方式和操作方式，是人們認識世界的有效手段和工具，是總結規律、獲取科學知識的程序或過程，是在特定的學科中所運用的典型手段模式和途徑。

物理科學方法是主要包括物理學研究方法、物理學理論體系的建立方法、物理學理論的學習與傳播方法。它是人們在進行物理現象的觀察、物理實驗的驗證分析、物理規律的總結和檢驗等過程中所運用的各種手段與方法。[2]

物理科學方法教育，就是在進行物理學科教學中，為了使學生受到科學方法的熏陶和訓練、逐步地掌握最基本的、最主要的物理科學方法，物理教師挖掘物理學中蘊含的豐富的物理科學方法，有計劃、有目標、有規律地傳授和滲透物理科學研究的方法，以提高教學效果，使學生在學習物理知識的過程中，掌握物理科學方法，掌握學習物理學的本質，增強學生分析問題、解決問題的實踐應用能力，進而提高學生的科學素養。[2]

二、在物理教學中進行物理科學方法教育的意義

1.有利于優化學習物理知識的過程。學習物理知識離不開物理方法，只有掌握了物理科學方法，學生在學習的過程中才能正確地認識物理概念、理解物理定理、掌握和運用物理定律。在教學中，只要我們的物理教師能夠有意識地以科學方法為線索組織教學過程，運用必要的物理科學方法，引導學生主動地獲取知識，學生對物理知識就會有扎實的理解，并能在科學方法層面上理解和體驗學習過程，掌握了物理科學方法可使學生整體構建物理知識框架、熟練地應用物理規律解決具體問題，并把學過的知識融會貫通。

2.有利于提高學生的科學素養。物理學是現代科學技術的基礎科學，作為基礎學科的物理教育，對于培養學生應該具備的基本的科學思想和科學素養起著十分突出的作用。物理科學方法是介于一般哲學方法和物理學本身的學科研究方法之間的中間層次的方法，對于從整體上提高學生的科學素養具有不可替代的作用。因此，在物理教學中加強物理科學方法教育，對于弘揚科學精神、培養和提高全體學生的科學素養、為學生的終身發展、使他們能夠應付現代社會和未來發展的挑戰，都具有深遠的意義。

3.有利于學生樹立科學的世界觀。科學觀點、科學態度的培養是物理科學方法教育的一項重要內容，通過進行物理科學方法教育，使學生逐步掌握物理科學方法，養成嚴謹求實的科學態度以及實事求是、客觀公正、尊重證據、堅持真理的科學作風，就可以使科學的思想逐步扎根在學生頭腦之中，更好地理解唯物論和辯證法，促進科學世界觀的形成。

4.有利于學生開展研究性學習。所謂研究性學習就是學生在教師的指導下，從日常生活和社會實踐中選擇和確定專題進行研究，并在研究過程中主動地發現問題、分析問題、解決問題，從而達到獲取知識、應用知識的學習活動。它強調的是一種開放、主動探究式的學習，只有掌握了一定的科學方法，研究學習活動才能順利地進行下去。因此，在物理教學中加強物理科學方法教育，讓學生掌握一定的物理科學方法，學生才能夠針對各類物理現象選定研究問題、確定研究方向，才能夠提出解決問題的方案，才能夠主動地收集信息、處理信息，才能夠通過動手實驗進行探究論證，最后得出結論。

三、進行物理科學方法教育的基本原則[3]

1.一致性原則：由于在課堂教學中滲透了物理科學方法教育，原來的課堂教學的內容、形式、手段都有了一定程度的變化，進行物理科學方法教育時，我們的教學目標應該與常規的教學目標相適應、教學設計應與原來的教學設計相融合、教學檢測也要與原來的教學檢測有機結合，即保證教學目標、教學設計、教學檢測與課程要求保持一致性。

2.系統性原則：物理科學方法教育作為科學素養教育的有機組成部分，應在以提高學生科學素養為總目標下系統規劃。因此，在進行物理科學方法教育時，即不能貪多求快、違背學生的認知規律，也不能在學生已理解掌握某種方法時還在低水平上重復。在物理科學方法教育滲透課堂教學時，要系統地考慮物理科學方法教育的教學內容、時間和層次；要系統地了解學生的認知水平。要根據學生的學習能力選擇適當的科學方法作為科學方法教育的內容；要在學生已有的知識結構層次上要求進行系統考慮，恰當地滲透物理科學方法教育。

3.階段性原則：物理科學方法的學習是一個不斷深化的過程。因此，在教育的程序上，應遵循學生的認知規律，按隱性熏陶階段、顯性指導階段、模仿內化階段進行科學方法的教育，要根據學生的實際情況，分階段有計劃地對學生進行滲透教育，使學生按照認知的規律從初步掌握到逐步形成、從反復理解到應用發展，進一步達到內化來進行科學方法教育。

4.融合性原則：物理科學方法教育是物理教學的一個基本要求，物理教學以知識教學為主要內容，物理科學方法教育應結合知識教學、能力訓練的過程長期、分散地進行。但是，物理科學方法的內容在教材上不是條條框框的教條，也不會單獨成章成節，因此，必須把科學方法教育融合到具體的物理知識傳授、學習活動，尤其是科學探究等過程中，通過隱性滲透和顯性提煉的方式將科學方法教育融合到學科知識傳授中。

四、進行物理科學方法教育的基本策略[4]

1.巧用課程教材、挖掘教材中的物理科學方法因素：在教學過程中開展物理科學方法教育，離不開物理課程教材。物理教材一般以物理知識的內在聯系為線索、由淺入深地遞進展開的，物理科學方法一般都是蘊含在物理知識線索中。這就要求我們的物理教師要熟悉教材、掌握物理科學發展史，在教學過程中，必須深入分析、挖掘教材中的科學方法因素，例如研究和描述物理現象應用了什么物理科學方法；建立物理概念時體現了什么物理科學方法；設計物理實驗突出了什么物理實驗思想；探討、總結并檢驗物理規律時滲透了什么物理科學方法，只有靈活地使用教材，在教材中找到科學方法教育的素材，才能有效地在教學中進行物理科學方法教育。

2.根據課程標準，制定物理科學方法教育的具體目標：物理教師在課堂中滲透物理科學方法教育時，要避免隨意性和盲目性，要根據課程標準，在確定知識教學目標、保證知識目標實現的同時，制定課程中物理科學方法教育的具體目標，使課程目標具體化。教師在備課過程中要明確不同階段物理科學方法教育的重點，對每一節課、每一個階段制定具體的、與教學內容相適應的教學目標，使得在課程實施中能適應學生的學習特點，具有可操作性，使物理科學方法的教育更具有針對性、計劃性。

3.依托課程具體內容，確定物理科學方法教育的重點內容：要根據物理科學方法教育的基本原則，依托課程具體內容，按計劃每一節課突出一二個重要的科學方法，以具體的實例重點講授。因為物理科學的研究方法很多，通常包括分析、比較、觀察、實驗、演繹、分類、綜合、歸納等系列方法，進行教學時應該是具體的科學方法教育的內容有所不同、有所側重。要認真地分析教材中科學方法因素，根據學生的認知特點和學習規律，在物理學科教學規律的基礎上，確定每節課具體的物理科學方法教育的重點內容，有效地實施教學。

4.課堂教學中滲透物理科學方法教育[5]。

（1）結合物理學史的教學進行物理科學方法教育。物理學史記錄了物理學發展的歷史，包含了物理科學方法形成和發展的過程。物理學史上每一個規律的發現，均包含有物理科學方法，因此，在物理教學中，將物理學史滲透到物理教學過程，把講授物理學史與傳授物理科學方法結合起來，使學生在了解物理學家科學發現之路，認識物理學知識體系形成的過程的同時，對這些物理科學方法理論有深入的了解和掌握。例如，我們可以結合物理史實，在介紹經典物理學的形成過程時，闡述亞里士多德的邏輯方法包括歸納法、演繹法、類比法等方法，介紹伽利略的理想實驗方法以及牛頓創立的實驗哲學的分析綜合方法。只要我們的物理教師能夠做教學的“有心人”，充分挖掘物理學史中科學方法素材，有效地滲透到物理教學中，就能夠幫助學生領悟和掌握物理科學方法并在今后的學習中達到實際應用。

（2）在概念、定律、定理的講授中融入物理科學方法教育。物理學中包含了許多概念、定律和定理，這些概念的引進、定律和定理的形成過程均蘊含著物理學家思考和分析問題的物理科學方法，如形成概念的過程就包含著“提出問題—觀察實驗—分析、比較、抽象、概括、演繹—形成物理概念”的科學方法思維過程。因此，在教學中，我們要充分理解概念的內涵和外延，善于向學生提示其中蘊含的科學方法，使學生逐步領悟并學會包括觀察、實驗、分析、綜合、歸納、演繹、比較、分類等物理科學方法；要加強概念或規律的推導訓練，使學生體驗并運用數學演繹、邏輯推理等科學方法。

（3）發揮物理實驗的功能，在實驗教學中融入物理科學方法教育。物理學是一門實驗科學，物理學中許多概念規律、定理定律都是通過物理實驗引進、驗證、歸納總結出來的。物理實驗是物理教學的重要組成部分，物理實驗課程包含有豐富的物理科學方法，具有知識綜合性和技術性的特點，它對于學生學習物理科學方法和實驗操作技術、豐富學生的物理思想具有重要的作用。因此，為幫助學生理解概念規律，進一步掌握物理科學方法.培養學生基本的科學素養及分析問題解決問題的能力，在進行物理實驗教學時不僅要讓學生掌握基本的實驗操作，還應該讓學生通過實驗現象的觀察、實驗結果的比較、物理量之間的相互關系類比、實驗測量誤差的分析等形式，掌握物理實驗中的諸如觀察法、分析比較法、類比法、科學推理法等實驗方法，掌握物理實驗中常用的等效法、轉換法、控制變量法、模型法、理想化方法等實驗設計思想。要將科學方法教育融入實驗教學中，充分發揮實驗教學的作用，使學生通過實驗能分析物理實驗現象、驗證實驗原理、解決實驗數據、推導實驗結果，達到知識和應用能力的提高。

（4）精心設計習題，在應用教學中融入物理科學方法教育。習題教學是物理教學過程的一個環節，通過習題教學能夠使學生進一步掌握所學習的理論知識，達到深刻理解和靈活應用。在物理習題教學中，我們可以精心設計例題、練習、及課外習題來訓練學生的智力技能，通過習題的實際解題應用，使學生掌握分析、綜合、歸納、演繹、比較、分類等物理科學方法，提高應用的準確性和靈活性，避免學生出現解題不得其“法”、見了題目就套公式、只為做題而做題、答案正確就了事、搞題海戰術等現象

（5）改革考核方式，在考核評價中融入物理科學方法教育。考核也是物理教學過程的一個重要環節，學生在學習過程中是否掌握了知識、是否掌握了物理學方法，往往通過課程考核來實現。改革考核方式，在考核評價中融入物理科學方法教育，必須要求我們的物理教師改變過去重記憶性理論知識的考核，輕方法、能力、思維、觀念等內容考核的形式，避免學生出現死記硬背、對定律定理一知半解、機械套公式計算、不能靈活應用的現象，在課程考核內容上應盡量減少標準化題目，增加論述型、應用型的試題，突出考查學生方法是否掌握、能力是否提高、思維是否得到鍛煉。重視課堂過程的考核，巧設問題，讓學生在課堂上有充分的機會表達對問題的看法、對定律的理解說明、對規律的評價論證、對結論的分析探討，即讓學生能充分地體現自己的學習程度，以考查學生綜合分析解決復雜問題的能力，通過這種模式的考核，使學生突破常規思維模式，提出自己的見解，養成對知識進行整理、分類、歸納的習慣，逐步掌握物理科學方法。

總之，21世紀的人才培養已經從“專業知識型”轉向“能力創新型”，教育的重心已經從知識教育轉向素質教育及能力的培養中，科學方法的掌握對于學生科學世界觀的形成與構建起著重要的支柱作用，對培養科學探究能力和自主創新的能力更是不可或缺。在物理教學中進行物理科學方法教育，不僅能激發學生的學習興趣，培養學生獲取知識、理解知識、應用知識的能力，還能夠提升學生的思維品質，增強學生的科學認知能力，充分體現物理課程的教育價值。

參考文獻：

[1]張憲魁.李曉林.陰瑞華.物理學方法論[M].杭州：浙江教育出版社，2007.

[2]張憲魁.物理科學方法教育[M].青島：中國海洋大學出版社，2000.

[3]張博.新課標下中學物理科學方法教育的探討[D].華東師范大學學位論文集，2007.

[4]楊雄珍.物理學方法論教育課堂教學模式的構建[J].物理通報，2012，（01）.

[5]楊雄珍.大學物理教學中物理學方法論教育的滲透與實踐[J].賀州學院學報，2012，（02）.