物理教學中物理學方法訓練的幾種途徑

徐雷

[摘 要] 闡明了物理學方法訓練的重要性，提出了物理教學中滲透物理學方法訓練的幾種途徑。

[關 鍵 詞] 物理學方法；教學；途徑

[中圖分類號] G658.3 [文獻標志碼] A [文章編號] 2096-0603（2016）24-0158-02

進行物理學方法訓練，是物理教學的一個重要組成部分，是培養學生科學素養的一個重要途徑。但長期以來受應試教育的影響，物理教學往往過多地注重物理知識的傳授，而忽視了物理學方法教育。

一、物理學方法訓練的重要性

長期以來，物理教學注重物理知識的傳授，以致使學生多為“知識型”“繼承型”的人才，缺乏創造性的素養。為了讓學生應付考試，大量講題、大量練題成為物理教學的主要任務。過于重視對學生解題思路和解題方法的強化訓練，容易使學生形成思維定勢，抑制了學生創造力的發展。而創造力的培養是物理教學不可或缺的重要任務。

科學素質的含義由三方面組成：（1）求知欲；（2）思維和創造力；（3）嚴謹的科學作風和堅韌不拔的苦干精神。其中思維和創造力是人的科學素養的重要組成部分。而物理學對培養人的這三方面具有其他學科不可替代的作用。物理學家在建造物理大廈時所表現出來的優秀思想品德和崇高的科學精神；物理學尊重客觀事實，與反科學、偽科學以及人們頭腦中的陳腐觀念、習慣勢力作尖銳斗爭等。這些物理學的精神必然對培養學生勇于探索、勇于創新、實事求是、勤奮好學起著獨特作用。物理學中包含了許多極其精彩且豐富的研究方法，是科學研究方法的主要組成部分，經常為其他學科所借鑒。對學生進行物理方法教育，有助于培養學生的思維能力和創造能力。

日本學者在總結近幾十年來日本科技迅速發展的原因時指出，他們既注重學習“牛頓”，又重視學習“笛卡爾”，前者代表知識，后者代表方法。一個學生在校期間所獲得的知識是很有限的，如果能教給學生獲取新知識的方法，研究問題、解決問題的思維技巧，教會學生建立一個不斷演化的知識體系，學生會終生受益。

二、物理學方法訓練的幾種途徑

（一）寓方法于知識之中

寓方法于知識之中就是將方法與理論的講授有機地融合在一起，每講一部分理論就將其中包含的物理學方法不失時機地介紹給學生。通過內容的闡述提出解決問題的方法，然后把方法從內容中抽象出來，進行概括總結。

例如，講授牛頓第一定律時，伽利略發現這一定律所用的理想化實驗的方法可貫穿于整個物理學方法教育中。先介紹根據伽利略原理想實驗思路重新設計的接近式理想化實驗，最后總結，理想化實驗是人們在實際實驗的基礎上，抓住事物的主要矛盾，忽略次要矛盾，對實際過程作出的更進一步的抽象，是在人們的思想上進行的一種理論推理過程；在講質點等概念時，著重介紹理想化模型的方法。在實際事物的研究中提出問題，激發學生思考，然后在學生的思索中提出解決問題的辦法。人們的認識總是由簡單到復雜，前輩的科學家面對錯綜復雜、無從下手的實際事物，采取的一個妙法就是根據問題的性質，突出事物的主要因素，忽略次要因素，使問題大大簡化。然后總結客體抽象為理想模型的條件。最后介紹理想化模型的作用，學時在允許的條件下可以指導學生利用模型方法解決一些實際問題，如，跳高、跳遠、飛車走壁、排球運動等；在介紹氣體運動論時，注重介紹數理統計的方法，以及根據問題的不同去修正理想模型的方法，利用理想模型的結論去尋找實際規律的方法等。

（二）利用物理學方法指導物理教學

在組織教學內容時，應從提出問題開始，有意識地引導學生進行分析—理想化—綜合和歸納—演繹的思維訓練。如，卡諾為了提高熱機效率，分析了影響熱機效率的因素：摩擦、散熱、漏氣、熱源溫度、工質、循環過程，前三個因素的影響很顯然，故他抓住后三個因素深入研究，設計了無摩擦、無漏氣的理想熱機；法拉第在綜合電磁感應現象時，通過幾十種實驗概括了產生電磁感應現象的五大原因：變化的電流、運動的電流、運動的磁鐵、變化的磁場、磁場中運動的導體，并進一步探索五大原因的聯系，最后歸納出磁通量的變化是電磁感應現象產生的原因。教學內容的編排也應該這樣：提出問題—分析問題—解決問題，由淺入深，啟發學生積極思維。

比較法是認識研究對象的相同點和相異點的邏輯方法，探求相異對象之間的相同點，往往能找到事物之間更普遍的聯系，探求相同對象的相異點，也能由此發現更深層次的聯系和規律。利用比較法往往能導致重大發現。1932年，居里夫人因沒有同中求異而失去了一次重大發現的機會，而查德威克把新射線和伽馬射線進行比較，發現了中字流并因此獲諾貝爾獎。將比較法轉移到物理教學中，不僅有利于學生牢固地掌握知識，而且培養了學生善于比較、敢于比較，從比較中把握事物的本質。物理學中有許多表面上極為相似、極易混淆的概念，通過比較它們的相同點和相異點，弄清它們的區別和聯系，在區別中避免混淆，在聯系中掌握這些概念的相互聯系和物理實質。

類比也是一種重要的物理學思維方法，是根據兩個或兩類對象的相同或相似方面來推斷它們在其他方面也可能相同或相似的一種思維方法。哈密頓等人將多種物理過程進行類比，提出了著名的最小作用原理。牛頓將引力作用的效果與光的強度類比，作出引力與距離的二次方成反比的假設。后來庫侖定律的得來在很大程度上來源于與萬有引力定律的類比。在教學中，教師應千方百計地搜尋學生待識記的新知識有與已掌握了的舊知識相似性，講解新知識，類比與之相似的舊知識，幫助學生建立知識網絡，使學生學得輕松，是一種快而省的方法。例如，靜磁學是運用類比靜電學的方法來研究構建的，它們的概念、規律、處理問題的方法有對應的相似性。所以類比靜電學講授靜磁學，就能使學生感受到物理規律的和諧統一，公式的簡潔優美。

（三）物理學史與物理教學相結合，讓學生“與科學家一起去發現新知識”

科學方法是科學認識的主體即科學家獲取知識所應遵循的道路，而從本質上講，學習新知識的過程特別是解決問題的過程與科學家的認識所應遵循的道路基本相同。物理學史料中可以找到許多與物理教學相配合的科研實例。在教學中，適當穿插一些介紹物理概念、規律由來的小故事，引導學生“與科學家一起提問、一起研究”，可以使學生學到科學家的研究方法及高尚品質。

（四）系統介紹某一位科學家的科學思想和科學

方法

愛因斯坦在創立相對論的過程中展現了愛因斯坦極其豐富的思想和科學方法，在介紹相對論時，可以搞一些講座，系統介紹愛因斯坦的科學思想，愛因斯坦善于運用“直覺”，善于巧妙地運用“思想實驗”的方法，他常用批評的眼光審視物理學中已經確立的理論，洞悉舊理論的局限性、矛盾性，從而力求使理論更具有普遍性、統一性。學生聽后，不僅能感受到探索知識的樂趣，還激發了他們的求知欲、創造欲，同時也受到了科學方法的熏陶。

參考文獻：

[1]霍劍青.人才的科學素質培養與基礎物理教學[J].大學物理，1995（10）.

[2]劉存俠.物理教學論[M].陜西人民教育出版社，1990.