習題解決過程中的高中物理科學方法研究

趙維和 薛慶勉

摘要：本文主要論述了習題解決過程中的科學方法的重要性，并對這類科學方法的教學原則、方法分類、教學模式、教學程序進行了深入探討。

關鍵詞：習題解決;高中物理;科學方法分類;教學模式

物理科學方法不僅是科學素養的要素之一，而且是培養物理能力，形成物理思想，提高物理科學品質的基礎。在高中物理教學中，結合物理概念、規律的教學，對學生進行科學方法教育，可以幫助學生逐步形成物理思想，形成科學態度和價值觀，提高科學素養，培養學生的創造才能。科學方法的價值主要體現在三個方面。

1.科學方法是學生學習物理知識的重要手段

學生掌握了科學方法，就能透徹地理解物理知識。例如許多有關電場的概念和規律，不是我們的感官所能直接感受到的，從而使學生感到抽象、不可捉摸。為了更好地理解、掌握場的概念，可以把靜電場和已經掌握的、較熟悉的重力場進行類比。

2.科學方法蘊含著極大的智力價值

物理學是一門理論和實驗高度結合的學科，它特別強調正確有效的研究方法和過程，嚴謹縝密的推理和歸納。物理科學方法教育是指在物理教學中，有目的、有意識、有步驟地滲透和傳授物理科學研究方法，使學生受到科學方法的熏陶和訓練，逐步地掌握最基本、最主要的物理科學方法，達到促進知識學習、培養能力和提高科學素質的目的。

3.科學方法有助于培養學生的創造性才能

創造力是人類智力的一種表現形式，更是人類心理的一種能力。它是指能夠提供獨特的、具有社會意義的產物的能力。物理學發展的歷史表明，物理學上任何重大的進展，都是在正確的方法論指導下，運用科學方法解決的。做出創造性貢獻的科學家，出了具有博大精深的知識外，還掌握了先進的科學方法。

與科學知識相比較，科學方法具有更大的穩定性和更普遍的適用性。但是，科學方法教育在實踐中一直存在以下幾個問題，一是教育價值認識不清，二是教育內容不夠系統，三是教育目標與方式存在很多盲點。雖然在物理新課程標準將“科學方法”作為教學目標之一，但在教學實踐中物理科學方法教育并沒有像物理知識教學那樣內容具體、目標明確，而是處于較盲目和隨意的狀態，完全依賴教師自己的理解去把握。這些因素在一定程度上影響了科學方法教育的發展和推廣。

學生的學習可以大概分為知識獲得和習題解決兩個過程，所以，科學方法也大概可以分為知識獲得過程中的科學方法和習題解決過程中的科學方法。對于前者，已經有很多學者做了大量的研究，論述頗豐，本文不再贅述。但是，對于后者，研究者寥寥無幾。所以，本文著重闡述習題解決過程中的科學方法。

本文主要從習題解決過程中的科學方法的教學原則、方法分類、教學模式、教學程序幾個角度展開論述。

一、習題解決過程中的科學方法的教學原則

作者在顯化習題解決過程中的科學方法的同時，對如何更好地落實科學方法的教學工作做了細致的研究，并初步制定了如下幾個習題解決過程中的科學方法教學原則。

（一）顯化原則

在習題解決過程中的科學方法教學過程中，“隱性教育”和“顯性教育”并不是完全獨立的，但核心在于顯化。隱性方式重在使學生感受科學方法，受到科學方法的啟蒙和熏陶，初步體會到科學研究的方法和策略。這種方式比較適合在對學生進行科學思維方法訓練時使用。顯性方式重在解決問題中模仿應用科學方法，對科學方法進行操作訓練，使學生有意識地掌握科學研究的方法和策略。這種方式適合于在學生對這種科學方法的感性認識較豐富的前提下，有目的有意識地培養學生解決科學問題的能力時使用。

（二）分類原則

由于思想方法和具體方法具有不同的特征，在具體的教學中，我們也應該區別對待。

對于思想方法的教學，應起步于隱性教育，當學生對思想方法的感性認識積累到一定的程度——“呼之欲出”的時候，然后再適時的進行顯化。比如等效法的教學，一開始只需要讓學生感性認識到等效法的存在，能夠模仿例題解決一些簡單問題就可以了。經過一段時間的練習，學生對等效法的認識達到了一定的深度，就可以設一個專題，系統的講解等效法的思想、解題策略等等。另外，思想方法教學要特別強調學生對物理思想的理解，如果這種理解達不到一定的深度，學生是不可能真正掌握思想方法的。

對于具體方法，由于它比較直觀，同時又有較強的操作性，需要大量的練習才能掌握，因此我們認為，對于具體方法的教學，一開始就應采取顯化的形式。比如正交分解法的教學，初次出現的時候，就應明確告訴學生正交分解法的名稱、適用對象、適用范圍、操作步驟等等，為后續的習題解決階段的學習做準備。另外，具體方法的教學要特別注意練習的重要性，也只有在反復的練習中，學生才能掌握具體方法的適用條件、操作步驟，最終達到熟練化的目的。

（三）循序漸進原則

任何知識的學習都應該是循序漸進進行的，而科學方法尤其如此。科學方法來源于實踐，但高于實踐，是解決問題過程中各類方法高度抽象概括的產物，學生科學方法的學習至少認識、理解、消化、吸收、運用這幾個階段。因此，科學方法的教學更需要教育工作者循序漸進地進行。作者認為，物理科學方法的教學過程至少分為三步。第一步是學習，就是教師在課堂教學中滲透物理科學方法教育，學生通過課堂教學學習教師介紹的物理科學方法的知識，或者通過課外學習有關物理科學方法的基本知識，這是最基礎的工作。第二步是模仿，就是在教師的指導下，學生將學習過的物理科學方法知識遷移到學習新的知識中去，這個過程可能只是模仿的層次。例如，學習“密度”時使用了比值定義法，在老師的指導下，會應用到“電阻”“電場強度”等的學習中去。第三步是創新，就是學生將學習過的物理科學方法獨立地遷移到學習新的知識中去，或者應用于解決自己遇到的新問題中去。例如，給學生提出一個新情境，讓學生自己利用學習的物理科學方法，解決問題，這就屬于創新性的工作。

二、習題解決過程中的科學方法分類及教學模式

習題解決過程中的科學方法種類繁多，但大致可以分為兩大類：其中有一類是物理思想的延伸，這一部分我們稱之為思想方法，例如等效法就隸屬于此類方法，它是對等效思想的應用。除此之外，還有圖像法、極限分析法、微元法、模型法等。還有一部分方法是解決具體知識過程中應用的方法，我們稱之為具體方法，比如正交分解法、逐差法等。這兩種方法具有截然不同的特征，其中思想方法是對物理思想的應用，具有較強的概括性、遷移性，應用十分廣泛。而具體方法操作性較強，在具體的問題解決中具有直接的效力。

另外，科學方法教育有“隱性”和“顯性”兩種方式。隱性方式重在使學生感受科學方法，受到科學方法的啟蒙和熏陶，初步體會到科學研究的方法和策略。這種方式比較適合在對學生進行科學思維方法訓練時使用。顯性方式重在解決問題中模仿應用科學方法，對科學方法進行操作訓練，使學生有意識地掌握科學研究的方法和策略。這種方式適合于在學生對這種科學方法的感性認識較豐富的前提下，有目的有意識地培養學生解決科學問題的能力時使用。

結合科學方法的分類和“隱性”“顯性”兩種教學模式，我們在具體的教學過程中，應根據情況分類教學②。對于思想方法的教學，應起步于隱性教育，當學生對思想方法的感性認識積累到一定的程度——“呼之欲出”的時候，然后再適時的進行顯化。比如等效法的教學，一開始只需要讓學生感性認識到等效法的存在，能夠模仿例題解決一些簡單問題就可以了。經過一段時間的練習，學生對等效法的認識達到了一定的深度，就可以設一個專題，系統的講解等效法的思想、解題策略等等。另外，思想方法教學要特別強調學生對物理思想的理解，如果這種理解達不到一定的深度，學生是不可能真正掌握思想方法的。

而對于具體方法的教學，由于它比較直觀，同時又有較強的操作性，需要大量的練習才能掌握，因此我們認為，對于具體方法的教學，一開始就應采取顯化的形式。比如正交分解法的教學，初次出現的時候，就應明確告訴學生正交分解法的名稱、適用對象、適用范圍、操作步驟等等，為后續的習題解決階段的學習做準備。另外，具體方法的教學要特別注意練習的重要性，也只有在反復的練習中，學生才能掌握具體方法的適用條件、操作步驟，最終達到熟練化的目的。

三、習題解決過程中的科學方法教學程序

物理科學方法教育課堂教學教學設計的基本程序是在物理教學中實施物理科學方法教育，課堂教學設計可以按照以下程序教學：確定教材的類型→分析挖掘教材中的科學方法因素→確定物理科學方法教育的重點內容→制定物理科學方法教育的教學目標→確定具體的課堂教學程序→形成性教學評價。

具體的看，物理科學方法教育課堂教學成勛可以概括為“三步曲”。

第一步曲是學習，就是教師在課堂教學中滲透物理科學方法教育，學生通過課堂教學學習教師介紹的物理科學方法的知識，或者通過課外學習有關物理科學方法的基本知識，這是最基礎的工作。

第二步曲是模仿，就是在教師的指導下，學生將學習過的物理科學方法知識遷移到學習新的知識中去，這個過程可能只是模仿的層次。例如，學習“密度”時使用了比值定義法，在老師的指導下，會應用到“電阻”“電場強度”等的學習中去。

第三步曲是創新，就是學生將學習過的物理科學方法獨立地遷移到學習新的知識中去，或者應用于解決自己遇到的新問題中去。例如，給學生提出一個新情境，讓學生自己利用學習的物理科學方法，解決問題，這就屬于創新性的工作。

在進行科學方法教學的過程中，還應注意以下幾點：

1.根據學生的接受能力，在進行一定時間的物理科學方法的滲透性教學后，要適當提出有關的物理科學方法名詞。

2.除實驗法外，每堂課可再突出1-2種常用的物理科學方法。

3.教學過程中，可以根據實際情況，采取隱性的教育或者顯性的教育，但是，在總結時一定要進行顯性的物理科學方法教育，要明確提出本堂課中，物理科學方法教育的具體內容與要求也就是說，“過程可以隱性，總結一定要顯性”。

參考文獻：

[1]楊志明，何蓁.物理習題教學中存在的問題及解決對策[J].湖南教育（數學教師），2009（05）.

[2]馮秀琪，李海紅.多元智能理論對教學設計的啟示[J]. 四川職業技術學院學報，2004（04）.