注重科學方法教育提升物理思維品質

王兆云 紀旭媛

[摘? ?要]物理課堂不能僅僅只是關注學生對物理知識的理解和掌握，教師應有效關注學生對科學方法的體會和感悟，這樣的課堂才符合新課程標準的要求，才能適應學生發展的需要。文章結合高中物理教學實踐，探討科學方法教育的優化策略。

[關鍵詞]高中物理;科學方法;策略優化

[中圖分類號]? ? G633.7? ? ? ? [文獻標識碼]? ? A? ? ? ? [文章編號]? ? 1674-6058（2019）17-0056-02

科學方法一般都是隱含在物理探究的過程中，很多時候學生沒有主動而自發地對相關方法進行探索和總結。這一現狀表明，教師在教學過程中應注意對科學方法進行顯性化處理，這不但是為了讓學生有針對性地完成科學方法的學習和研究，更是為了幫助學生形成方法提煉的習慣，同時還能讓學生體驗相應的方法和操作。

一、顯性化處理教材中的科學方法

教材是高中物理知識和方法的重要載體，它相對全面地展示了物理研究的整個過程，這其中包含大量的科學方法。教師的顯性化教學處理就是要明確點出科學方法所對應的名稱，讓學生體會相關操作的必要性，同時還要讓學生在分析和討論中明確其中的原理和操作細節。

物理研究的每一項成果都對應著大量科學方法的運用，那么是否每一項內容，我們都需要引導學生將科學方法顯性化處理呢？筆者認為，這是沒有必要的。我們強調方法總結和提煉的自主意識，其實就是要讓學生在閱讀教材，或是探索的過程中，能夠認識到這其中包含怎樣的研究思想和方法。

比如，為了讓學生認識到微小形變的存在，教材上安排了如圖1所示的實驗，這其中包含怎樣的科學方法呢？首先我們就要讓學生明確這樣幾個問題：（1）哪一現象表明形變的發生？（2）形變發生過程中，光路會發生怎樣的變化？（3）這其中蘊含著怎樣的科學方法？三個問題的逐步分析可以讓學生認識到上述實驗中有關放大法的使用，這是高中階段第一次涉及放大法，所以教師要引導學生進行細致入微的顯性化處理。后面學生還會再一次接觸到類似的方法，比如通過按壓玻璃瓶放大形變，又比如卡文迪許的扭秤實驗，更是歷史上最經典的放大操作，這一實驗也巧妙借助了光線的移動來放大微小量，再比如用干涉原理來檢測平面的平整度，等等，這些內容就無須教師過分講述有關科學方法的操作和內涵，完全可以讓學生在自主探索中獲得認識和體會。

二、從科學史中提煉科學方法的教育因子

在物理研究歷程中，科學家為了克服研究條件的不足，積極運用自己的探究智慧，采用多樣化的科學方法進行研究和分析，最終使研究有了突破，成就了科學史上的傳奇，其中所對應的科學方法也值得學生在學習中體會和研究。

比如伽利略在研究自由落體運動的過程中就采用了多種科學研究方法。由于當時計時手段粗糙，人們無法精確測定速度，伽利略就從數學研究的角度出發，指出如果從靜止出發的物體速度正比于時間，則對應位移就應該正比于時間的平方，這樣，研究過程中，就只要測定對應時間的位移，由此來探索速度是否正比于時間。還是考慮到技術手段的簡陋，常規的自由落體運動過程太過短暫，這也給研究帶來了很大的困難。面對這一困難，伽利略先將實驗放在斜面上進行，以此沖淡重力的影響，使小球在斜面上運動的時間更長。這樣無論是測定位移還是測定時間，都非常直接而簡便。當伽利略驗證出斜面上的確存在物體的速度正比于時間之后，他繼續調整斜面的傾角，由此發現不同傾角的斜面上，物體都是做勻變速直線運動的，最終再合理外推，即當角度增大到90°時，也有相同的結論，所以自由落體運動的確屬于勻變速直線運動。

在上述研究過程中，伽利略充分運用了數學演繹和科學實驗相結合的方法進行處理，這一方法最終還會在多種物理研究的過程中涉及。我們引導學生學習物理學史，就是要讓學生體會這些方法的內涵，并讓學生將這些科學方法內化為自己的探究能力和研究習慣。

在物理教學中，涉及物理學史的內容，我們不但要讓學生厘清知識的發展脈絡，同時也要讓學生在研讀史料文本時體會科學方法。只有將物理學史中的科學教育的因子發掘出來，才能讓物理學史的價值充分體現出來，這些內容對學生的終身發展大有裨益。此外，我們以物理學史作為載體和學生分享隱含在其中的科學方法，還可以借古說今，為科學方法提供一個更加真實的背景，學生也不會對相關方法熟視無睹。

三、在規律探究過程中感悟科學方法

科學方法的教學絕不是一種單純而枯燥的說教過程，在物理教學中，我們應該深刻意識到其實在物理概念和規律的背后，隱藏著諸多科學研究方法，如果學生的科學探究只是局限于某些結論，那將是一種教學遺憾。從教師的角度講，我們應該引導學生站在全局的高度，思考物理研究過程，不但要認知最終的探究結果，更要領會探究過程中的方法和思想。

比如有關磁感應強度的概念探究，首先這是對磁場性質的探索，整個磁場無形無質，如何引導學生對這一概念進行探索呢？筆者認為，應該先讓學生聯系已經學習過的有關電場的知識，即讓他們從類比的角度出發，由電場強度的定義和研究方法組織磁感應強度的探索。類比于電場強度，通過點電荷在電場中的受力規律研究電場的強弱。磁場的研究，一方面是借助小磁針的受力方向表示磁感應強度的方向，另一方面又要借助通電導線的受力大小探索磁感應強度的大小。在對通電導線的受力大小進行探究的過程中，可先讓學生猜想，明確電流的大小、導線的長度以及磁場強弱可能對通電導線受力的影響，然后采用教材中的實驗裝置引導學生分析，這其中又隱含著控制變量法的使用，這些都需要學生在研究過程中有所領會和感悟。

四、專題教學中的科學方法滲透

當學生對物理知識已經有了深層次的領會，并且對諸多科學方法已經有了一定量的積累后，物理教師要善于以科學方法為基本線索，引導學生將科學方法作為學習目標，讓他們采用聯想、整合等手段積極展開研究，指導學生完成梳理工作，這樣的處理不但能夠促使學生對知識進行深層次的認識，也有助于學生對科學方法進行深度咀嚼，這對學生領會科學思想和方法有著非常積極的作用。

比如有關“比值定義法”，這是物理概念最常見的一種定義方式，高中階段，諸如質量、電阻、電場強度、電壓、電容、磁感應強度等，這些概念的產生都有比值定義法的影子，所以我們以“比值定義法”為專題，組織學生進行分析和研究，讓學生對相關知識的內涵及外延展開探究，并由此對科學方法的內涵產生思考和聯想。事實上，比值定義法正是從某一物理現象出發，對其中所涉及的物理量進行具體化的處理，進而從定量的角度對物理規律進行分析和探索，這種方法所對應的物理概念不是對因果關系的詮釋。比如我們用位移和對應時間的比值來定義速度，但絕不是速度與位移成正比，與時間成反比。我們組織學生圍繞“比值定義法”這一專題進行學習，就是要讓學生明確這一方法的本質，讓學生在認識方法的同時，還能進一步理解概念。

在教學過程中，教師應該意識到，只有學生切身體驗科學探究的過程，他們才能充分領會方法的基本要求和操作細節。因此，物理教師應該積極創設情境，讓學生在情境中感受知識的形成過程，進而讓他們的思維不斷順應科學探究的模式，他們也將受到潛移默化的影響。

[? ?參? ?考? ?文? ?獻? ?]

姚維貴.注重科學方法滲透? ? 引導學生自主探究：“速度變化快慢——加速度”教學設計[J].中學物理教學參考，2011（4）：10-13.

（責任編輯 易志毅）