初中物理教學中顯化科學方法教育初探

王祥委　段娟娟　彭朝陽

(云南師范大學物理與電子信息學院，云南　昆明　650500)

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初中物理教學中顯化科學方法教育初探

王祥委段娟娟彭朝陽

(云南師范大學物理與電子信息學院，云南昆明650500)

本文針對我國初中物理教學中科學方法教育的顯化現狀，在目前已有的研究成果基礎之上，依照初中物理課程標準，采用“對應原則”“歸納原則”，顯化初中物理中獲得知識和應用知識的方法，力求使初中物理教學中科學方法教育真正落到實處.

初中物理；科學方法；顯化

1　引言

物理學是一門研究物質結構、相互作用和運動規律的科學，理論性和實踐性強，縱觀物理學的發展歷程，許多物理學家都是運用有效的科學方法研究物理問題，從而做出了巨大的貢獻并造福人類.

法國科學家笛卡爾曾經說過：最有價值的知識是關于方法的知識，有研究者認為：“從隱含的印象中得出的認識將是混亂不清的和一堆零散的概念，無論采用何種形式，都必須明確地加以講述”，這充分說明了顯化科學方法教育的重要性.

2　初中物理教學中科學方法教育探討

2.1科學方法和物理方法

科學方法是人們在認識和改造客觀世界的實踐活動中，從實踐中得出來的并經過總結的正確的思維方式和行為方式.科學方法具有客觀性，它并不是隨心所欲地選擇或約定，而是客觀存在的，是經過實踐檢驗得出的.科學方法還具有歷史性，它隨著社會的變化而變化，在不同的歷史時期和不同的科學背景下就會有不同的科學方法產生.

物理科學方法是科學方法的重要組成部分，是研究物理現象、描述物理現象、實施物理實驗、總結物理規律、檢驗物理規律時所采用的各種手段與方法.在嚴格的科學條件限制下，通過嚴密的觀察實驗和嚴謹的邏輯推理，去偽存真、去粗取精、由此及彼、由表及里，找到事物內各部分之間及事物與外部環境的相互關系，確定由相互作用產生的結構、運動變化和因果關系，形成規律性知識.

2.2物理科學方法在初中物理教學中的地位

人民教育出版社張大昌先生說：人類的知識很多很多，而且正在以飛快的速度增加著，物理課程的一個重要任務是使學生通過知識的學習，受到科學世界觀的教育，提高處理與科學相關問題的能力，并由此學會自己獲取新知識的方法.的確，物理科學方法在物理教育中起到“中流砥柱”的作用，作為一名教師不可能把所有的知識傳授給學生，應教給學生獲取新知識的方法，教給學生發現問題、分析問題和解決問題的科學方法，這是學校教育給予學生的最具有生命力的教育成果，也是學生離校后進一步學習和工作的得力工具.

2.3初中物理教學中科學方法教育的方式

目前在物理教學中科學方法的教育方式主要有兩種：即隱性教育和顯性教育.所謂隱性教育，就是在教學中不指明科學方法的名稱，不對科學方法進行解釋，而是隱藏地發揮科學方法的指導作用，使學生潛移默化地受到科學方法的熏陶.所謂顯性教育，就是在教學中進行科學方法教育時，明確指出科學方法的名稱，傳授科學方法的知識，揭示科學方法的形式、操作過程.

3　初中物理教學中科學方法教育的顯化

3.1初中物理科學方法教育的顯化思路和方法

目前在教育界對物理科學方法的分類是多種多樣的，筆者比較贊同的是立足于教育心理學將物理科學方法分為物理方法和思維方法兩大類.基于初中生現有知識水平，本文只研究物理方法.根據課堂教學過程與科學方法使用的時空條件，物理方法又可分為獲得物理知識的方法和應用物理知識的方法.按照這一思路，筆者將物理科學方法的分類結構體系歸納如圖1所示.

圖1

根據物理科學方法的分類，要顯化它就需要從獲得物理知識的方法和應用物理知識方法兩個方面進行.首都師大喬際平先生提出：科學知識的得出總是與一定的科學方法相聯系的.筆者認為：對獲得物理知識的方法進行顯化需采用“對應原則”進行，即每一個物理知識的獲得都對應著一些物理科學方法.例如，人教版八年級物理上冊“機械運動”中，機械運動概念的得出就采用了歸納法.教材中寫道：“夜空中的彗星、飛奔的獵豹、緩慢爬行的蝸牛……這些運動的物體都有一個共同的特點，就是它們的位置隨時間不斷地發生變化.在物理學中，我們把物體位置的變化叫做機械運動.”先列舉生活中常見的運動現象，然后找出它們的共同特征就是位置隨時間不斷變化，最后經過提煉，得出機械運動的概念，但是教材中未提及歸納法的名稱，在教學中教師在講解上述內容時，可把歸納法顯化出來.

而對應用物理知識的科學方法進行顯化卻沒有那么容易，相對復雜些.它的復雜性主要源于同一個物理知識會與諸多物理情景對應，而不同的物理情景需要用到不同的方法.因此，對應原則已不再適用.當然，這不等于我們就無法可依了，筆者提出顯化應用物理知識的科學方法時采用“歸納原則”，即對應用物理知識解決實際問題情境所用的科學方法進行歸納.例如，探討電流、電壓時我們采用水流類比于電流，用水壓類比于電壓，這就應用了類比法；我們在判斷電流大小時用燈泡亮度來體現，這就應用了轉化法；在研究多個電阻組成的電路時引入了總電阻，這就應用了等效法；在探究串聯電路電流特點時，換用不同燈泡以及改變電源電壓，多次實驗，這就應用了分析、歸納法；在學習歐姆定律時，為了研究導體中的電流與導體兩端的電壓、導體電阻的關系，先保持導體的電阻一定，研究導體中的電流與導體兩端電壓的關系，這就應用了控制變量法.

3.2初中物理課程中科學方法的統計與分析

依據初中物理科學方法顯化的思路和方法，筆者利用“對應原則”，顯化了初中《物理課程標準》中獲得物理知識的方法，共8種；同時，采用“歸納原則”顯化了運用物理知識的科學方法，共13種.我們加以統計得到各種獲得物理知識的科學方法在《物理課程標準》中出現的次數(如表1).

表1　獲得物理知識的科學方法

依據表1我們對獲得物理知識的科學方法在《物理課程標準》中出現的次數做出了頻次分布直方圖(如圖2).從上述的統計表和直方圖中可以明顯看出，初中物理獲得知識的科學方法共8種，合計出現的次數為55次，各種物理科學方法出現的頻次不等，頻次最多的直接定義法出現21次，頻次最少的理想化方法出現2次.在初中物理教學中，不同的物理方法出現的頻次不同暗示著需要制定不同的教學目標，我們可把獲得物理知識的教學目標分為兩個層次：知道和理解.

同樣，通過對上述初中《物理課程標準》中所涉及的主要物理科學方法的顯化，通過統計得到各種應用物理知識的科學方法在《物理課程標準》中出現的次數(如表2).

表2　應用物理知識的科學方法

圖3

依據表2我們對應用物理知識的科學方法在《物理課程標準》中出現的次數做出了頻次分布直方圖(如圖3)，根據表2和圖3的統計結果可以看出，初中物理中應用知識的物理科學方法共13種，合計出現次數為85次，各種方法出現的頻次也是各不相同的.其中，隔離法出現的次數最多，高達14次；而類比推理法出現的次數最少，為2次.結合最近幾年全國各省市中考物理情況看，對出現頻次較多的物理科學方法考察也較多.因此，對于這一類科學方法學生應該達到靈活應用的層次，而出現頻次較少的物理科學方法則只要求學生達到簡單運用的層次.

4　教學建議

4.1在物理知識的獲取中實施科學方法的顯化教育

我國的初中物理教學一直處于以“知識”為中心的狀態.就課堂教學而言，可以分為概念教學、實驗教學、規律教學、習題教學和復習教學.而對于科學方法的教育卻很少提及.在教學中，應該把方法視為比知識更重要的東西，視為知識的脈絡，按照科學方法所展示的路徑去組織教材，安排教學進程.科學方法常常隱藏于物理知識背后，對物理知識的獲取起著至關重要的作用，物理知識的獲取離不開科學方法.教師在教學中，要對教材進行分析和研究，結合《課程標準》規劃出兩條路線，一條是知識線，即對教材的物理知識進行分析；一條是方法線，即對教材中的科學方法進行分析.在課堂教學中，物理教師要按照規劃的兩條路線，通過問題設置和情景設置有意識地引導學生利用科學方法來獲取知識，把科學方法的顯化教育真正落到實處.

4.2在物理習題教學中實施科學方法的顯化教育

在實際初中物理教學中，以某一知識點或某一塊知識為線索編配習題最為常見.筆者參考教材中的例題、課后習題、單元檢測試卷，還有一些復習專題的設計，發現大多都是以知識為線索編配的.這樣的習題之間側重于對相同的知識從不同的角度加以檢測，知識相同而方法各異，加之科學方法本來就隱性于解題的過程中，因此學生只能感受到一些科學方法的存在，不能建構成方法體系，勢必會走向題海戰術.如果把物理學喻為珍珠項鏈，那么物理知識是珍珠，而科學方法就是串起珍珠的那根“線”.在習題編配中要以方法為線索，將科學方法教育緘默于解題過程中的“隱性”狀態變為“顯性”狀態.在習題講解中，教師應把其中的科學方法“大聲說出來”，把講方法作為習題講評的“靈魂”，正所謂授人以“魚”不如授人以“漁”，“教是為了不教”.在這一過程中，根據認知策略學習的相關理論，應用知識的物理方法的學習需要經過如下三個階段：規則習得階段；變式訓練階段；策略的運用與遷移階段，在習題教學中講方法也要按照這三個階段進行.在規則習得階段，教師要向學生講明所用的物理科學方法，讓學生體驗到用科學方法解題的效益；在變式練習階段，教師要講明相應的物理科學方法的適用條件，為學生提供變式練習的機會；在策略的運用和遷移階段教師應引導學生舉一反三.總之，以方法統領習題教學，好比用絲線串起散落的珍珠，有利于學生建構方法體系，提升思維品質.

[1] 張憲魁.物理科學方法教育[M].青島：青島海洋大學出版社，2000.

[2] 浙江省教育學會中學物理教學分會.高中物理方法教育研究[J].杭州：浙江教育出版社，1995.

[3] 邢紅軍，陳清梅，胡揚洋.科學方法納入《課程標準》：基礎教育課程改革的重大理論問題[J].教育科學研究，2013，(7).

[4] 姚天勇.在物理教學中追求顯化的科學方法教育[J].教學月刊，2010，(15).

[5] 邢紅軍.物理科學方法顯化教育的理論與實踐研究[J].中國現代教育裝備，2011，(24).

[6] 馮忠良.結構化與定向化[M].北京：北京師范大學出版社，1999.

名師簡介：彭朝陽(1971—)，男，江西安福人，云南師范大學物理與電子信息學院教授，研究方向為物理課程教學和天體物理.