注重科學方法教育，提升物理思維品質

廖國勛

摘 要：學生能力的高低取決于其掌握知識的多少和運用的程度。高中物理教師的教學目的不僅是幫助學生理解與掌握相關知識點，更為重要的是讓學生對科學方法有深刻的感悟與體會，進而促進學生的全面發展，提升學生的物理思維品質。文章結合教學實例，探究總結科學方法的策略，希冀為廣大的高中物理教師提供參考。

關鍵詞：高中物理;科學方法;優化策略;思維品質

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：A 收稿日期：2019-09-05 文章編號：1674-120X（2020）06-0086-02

一、引言

物理一科的科學方法往往隱藏在物理探究過程中，但是大多數學生并未積極主動地去對有關的科學方法進行深度的探索與總結歸納，這導致物理學習水平不能得到實質性的提升。基于此，教師在實際的教學過程中要善于將教材中隱含的科學方法進行放大化處理，這樣不僅能夠讓學生有針對性地對科學方法展開學習和探究，也有助于培養學生養成好習慣，提升物理思維品質。

二、放大化處理教材中的科學方法

教材是學生學習物理知識的重要工具，其中包括許多科學方法。放大化處理主要是指教師為學生指出科學方法的名稱，讓學生明確有關操作的重要性。物理研究的每一項內容都有與之對應的科學方法，但是教師不必將全部內容進行放大化處理，而是要幫助學生掌握總結的方法，激發其自主意識，讓學生在學習和探究時可以清楚地意識到其中所隱藏的研究方法與思想。

例如，為了讓學生感受到微小形變，高中物理教材上展示了如圖所示的實驗，但是學生不清楚該實驗所包含的科學方法，所以教師不妨開展下述教學：

首先，提出如下幾個問題：①形變的發生會出現什么現象？②形變發生時，光路會如何變化？③該實驗包含了哪些科學方法？然后，教師和學生共同探討分析上述三個問題，進而學生會清楚地認識到放大法在物理實驗中的妙用。其次，由于學生在高中階段第一次接觸該實驗所涉及的放大法，因此教師有必要進行放大化處理。例如，教師可以借助多媒體向學生展示按壓玻璃瓶后放大的形變圖，或者播放卡文迪許的扭秤實驗的視頻等，以此讓學生對放大法有進一步的認識，從而激發學生對物理學習的興趣。

三、從科學史中尋找科學方法的教學切入點

物理研究具有悠久的歷史，眾多的科學家不懼實驗條件的艱苦，運用自身的才能，采用多種多樣的科學方法開展科學分析和研究，最終使得研究有所進展和突破，推動了科學的進步。因此，學生理應學習和研究其中所對應的科學方法。

例如，伽利略采用多樣化的科學研究方法來研究自由落體運動。因此，教師在教學“自由落體運動”這章時，先可以讓學生閱讀相關的小故事：由于伽利略時期的計時工具不夠先進，科學家不能準確地測量出速度。但伽利略從數學研究入手，提出假如從靜止出發的物體的速度與時間成正比，那么對應的位移與對應時間的平方成正比，所以只要測出對應時間的位移就能推測出速度與時間是否成正比。一般的自由落體運動所需的時間短暫，用當時的技術手段難以測量，這是伽利略面對的難題。為了解決這個困難，他將實驗在斜面上展開，借此降低重力的影響，延長小球在斜面上的運動時間。當驗證出斜面上的確存在物體的運動時間與速度成正比的關系時，伽利略不斷改變斜面的傾斜度，從而發現盡管斜面的傾斜度不同，但是物體都是在做勻速直線運動。最后他經過合理的推測，得出當傾角為90°時依然符合上述結論，以此說明自由落體運動也是勻變速直線運動。學生閱讀完這個小故事之后，教師可以要求學生討論并思考伽利略的研究過程涉及哪些科學方法。然后，學生最終明確：伽利略采用了科學實驗和數學演繹相結合的科學方法。

如果物理知識點涉及有關物理史的知識，那么教師不僅要幫助學生厘清相關知識的發展進程，而且要讓學生從中體驗到科學家做實驗時所用的科學方法。只有從歷史中找到科學方法的教育切入點，物理史的真正價值和意義才能有所體現。除此之外，物理史是教師給學生分享科學方法的重要依據，所以教師要善于借古說今，讓學生了解科學方法背后的歷史背景，進而激發學生對相關科學方法的探究熱情。

四、在規律探究的過程中認識科學方法

科學方法的教學并非是枯燥無聊的說教，在實際的高中教學當中，教師要清楚地意識到物理規律與概念背后隱藏著許多科學研究方法。如果學生的科學探究只限于某些物理結論，那么課堂教學質量就不能得到有效的提升。作為一名合格的高中物理教師，我們理應培養學生的全局意識，讓學生從全局的高度思考和分析整個物理研究，體會探究過程中所包含的科學方法，而不只是片面地追求結果。

例如，教師在引導學生探究有關電磁感應強度的概念時，先應對磁場的性質進行探究。磁場是學生“看不見摸不著”的東西，因此，如何引導學生對電磁感應的概念進行探索是教學的難點。筆者認為，教師可以讓學生回顧已學的與電場相關的知識，并進行類比學習，即根據電場定義與研究電場強度的方法來對磁感應強度展開研究與探索。此外，教師應讓學生知道電場強弱與點電荷在電場的受力規律有關，以此來類比探索電場強度的方法。

磁場研究主要從以下兩個方面入手：其一，利用小磁針的受力方向確定磁感應強度的方向;其二，探求磁感應強度的大小與通電導線的受力大小的關系。教師在引導學生對通電導線的受力大小展開探索時，可以讓學生推測導線的長短、電流的大小和磁場強度可能會對通電導線的受力大小所造成的影響。接下來，教師借助物理教材中的實驗裝置指導學生進行更深層次的分析，以此讓學生領悟到控制變量法的妙用，進而潛移默化地提升學生對研究過程中所涉及的科學方法的敏銳感知力。

五、在專題教學中滲透科學方法

當學生對物理知識有較為深層次的掌握，并對眾多的科學方法有適當的積累與了解時，物理教師不妨將科學方法貫穿于整個教學過程，讓學生將學習科學方法視為重要的學習目標，并引導學生使用整合、聯想等方法積極主動地進行研究，鼓勵學生自主完成研究梳理過程，從而使學生對相關的物理知識有進一步的認識，促使學生對科學方法有深層次的掌握，以此讓學生深刻地體會到科學方法和思想對物理學習的積極影響。

例如，“比值定義法”是高中物理概念常見的定義方法之一，如電場強度、磁感應強度、質量、電容以及電阻等概念都涉及上述定義方式。因此，教師可以將“比值定義法”設置為專題教學，安排和組織學生對其展開研究與分析，鼓勵學生對有關知識的深層含義進行探索，進而在此基礎之上聯想與思考相關科學方法的內涵。

教師先要為學生解釋“比值定義法”：“事實上，比值定義法是以某一特定的物理現象為出發點，并對其中所囊括的物理量展開細致和具體的處理，繼而從定量的方面對特定的物理規律展開探索和分析。”接下來，教師要讓學生舉出用比值定義法定義概念的例子，于是學生就會想到：速度由位移與對應時間的比值來定義，但其并不代表速度與時間成反比，與位移成正比。最后，教師將全班分為若干個實驗小組，讓學生以小組為單位談論使用“比值定義法”的益處。

在上述的教學案例中，教師組織學生針對“比值定義法”進行專題學習，可以讓學生對該方法的本質產生明確的認知，同時讓學生對涉及的概念有更深刻的理解。

六、通過習題訓練科學方法

科學方法的教學最主要的目的在于切實提升學生分析與解決物理問題的能力。大量的實踐和研究數據表明，無論教師的講課如何生動精辟，都只能提高學生理解知識的能力，無法有效提升其運用知識的水平。學生只有經過反復的練題和不斷的解決新問題，才能實現對物理知識的靈活應用。基于此，物理教師要強化學生的習題練習，指導學生采用科學方法處理物理問題，讓學生的知識得到實際運用，進而增強學生的物理思維品質。

例如，教師設計一道這樣的題：水平地面上固定有一個半徑為r的光滑豎直圓軌道，其與水平地面相切，現在有人將小球從距離桌面為h的高處靜止釋放，求小球到達軌道地段所需的時間。教師留給學生三分鐘的時間思考解決上述問題所涉及的科學方法，學生回答：“這道題要采用類比法，即與單擺相類比，運用單擺的有關知識解題。”最終大部分學生都根據此方法得出正確答案。在此過程中，學生也切實體會到科學方法對解決問題的重要性。

又如，這樣一道題：水平地面放有斜面A，斜面A上放有物體B，當水平作用力F作用于物體B時，兩者仍處于靜止狀態。A與地面的靜摩擦力為f1，B受到A的摩擦力為f2，現逐漸增大F，但A、B仍保持靜止，請問此過程中f1、f2如何變化？學生通過分析得出求f1、f2的變化情況分別要采用整體思維法和局部思維法。

通過習題訓練科學方法最主要的目的是優化和發散學生的思維，增強學生解決物理問題的能力。教師要從科學方法論的角度出發，精心挑選習題，總結歸納典型例題，對學生的物理思維進行專項練習。除此之外，對學生而言較為陌生的科學方法，教師可以在讓學生解答習題之前進行點撥，進而讓學生逐步熟悉各種科學方法。

七、結語

在實際的教學當中，教師要有意識、有目的地對學生進行科學方法教育，這是提升學生物理學習能力和核心素養的重要途徑。高中物理教師要通過適當的教學途徑讓學生積極投入科學實驗探究過程，讓其充分領悟科學方法的基本操作步驟和要求。因此，教師要努力為學生創造出適當的情境，讓學生在情境中體會物理知識和概念的形成過程，以此讓學生的思維符合科學探究的形式，同時使學生的物理學習水平得到提升。

參考文獻：

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

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