中学物理教学中科学方法教育的有效途径，本文主要内容关键词为：有效途径论文,中学物理论文,科学论文,方法论文,教学中论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
一、物理教学中科学方法教育的必要性 英国学者科学学奠基人贝尔纳曾经提出：“科学中难能可贵的创造性才华，由于方法拙劣可能被削弱，甚至被扼杀；而良好的方法则会增长和促进这种才华。”科学方法是人们在认识客观世界的长期实践活动中逐渐形成的思维方法和行为方式，它是将知识与能力联结起来的桥梁。在中学物理教学中加强科学方法训练可以提高学生学习物理知识的能力，如同“授人以渔”，掌握了方法，学生就获得了终身学习的能力。同时物理学方法论具有一般科学方法论的价值，有助于学习者更好地掌握唯物论和辩证法，在认识途径上实现从现象到本质，从偶然到必然，从未知到已知的跨越。因此，科学思维与科学方法的理解和掌握有利于学生形成科学的世界观。最重要的是科学方法是科学素养的重要组成部分，毫无疑问科学方法教育能够提高全体学生的科学素养。在中学物理教学中必须重视科学方法教育，而且要在教学实践中通过隐性渗透和显性提升相结合的途径切实贯彻在教学行为中。 二、物理学科的具体科学方法 科学方法是对自然、社会和思维普遍适用的方法。科学方法属于策略性知识，我们要先将方法作为知识发现并掌握，才能将这个策略性知识转化为我们解决问题的方法手段。物理科学中的具体科学方法可分为观察和实验、科学抽象、假说方法、逻辑思维方法、数学方法等。 1.观察方法 观察法是人们为认识事物的本质和规律，通过感觉器官或借助一定的仪器，有目的、有计划地对物理现象进行考察的一种方法。观察方法有全面观察、重点观察、顺序观察、比较观察。 2.实验方法 实验方法是物理学研究中的基本方法。常用方法有：放大法、等效法、控制变量法、转换法、类比法、累积法。 3.科学抽象 包括模型方法和理想实验方法。模型是将实际复杂的物理现象和过程进行简化和纯化，排除非本质因素的干扰，舍弃次要因素和无关因素，突出反映事物的本质特征。物理模型分为对象模型、条件模型和过程模型三类。理想实验又叫假想实验或思想上的实验，它是人们在思想中塑造的一种理想过程，是逻辑推理的一种特殊形式。 4.假说方法 假说是科学研究中假定性的说法。一切科学都起源于假说。 5.逻辑思维方法 主要有分析与综合、归纳与演绎、比较和分类、类比和反证。 6.数学方法 物理学是应用数学方法最充分、最成功的一门科学。它包括图象法和数学定义法。图象法在物理学中广泛应用，有些规律用图象表示更形象直观、简单明了。用图象表示物理量之间的关系，是表达物理规律的一种重要方法。数学定义法有比值定义法和乘积定义法。 三、中学物理科学方法教育采用隐性渗透和显性提升相结合的方法 科学方法教育一般是结合物理知识教学和能力训练的过程而有意识地渗透相应的物理学的科学方法，通过认知和问题解决的思维过程，使学生明晰并学会应用物理学的科学方法。开展物理科学方法的教育，一定要适应全体学生的发展水平，而且既要潜移默化地隐性熏陶又要循序渐进地显性训练。 下面我们从实际举例中，介绍在物理教学过程中隐性渗透以及显性提升科学方法教育的途径。 1.物理科学方法教育的隐性渗透途径 科学方法隐性教育，就是在教学中考虑到学生的年龄特点和认知能力，隐蔽地发挥科学方法的导向作用，使学生在学习过程中受到潜移默化的熏陶；教学过程中一般不出现科学方法的名称，教师也不对科学方法进行解释，只是引导学生体验运用科学方法的过程。 （1）在物理探究小实验教学中隐性渗透科学方法教育——实验方法 实验方法是物理学研究中的基本方法。这些常用方法有：放大法、等效法、转换法、累积法。 放大法指在有些实验中实验现象不容易观察，因此需要将实验产生的效果进行放大来研究。比如音叉的振动很不容易观察，但可以将悬挂的泡沫塑料球接触振动的音叉被反复弹开，将其现象放大就容易观察。 等效方法是在保证某种效果相同的前提下，将复杂的物理问题和物理过程转化为等效的、简单的、易于研究的物理问题和物理过程来研究和处理的方法。比如在探究平面镜成像特点实验中，用等大的没有点燃的蜡烛放到点燃蜡烛像的位置上“好像点燃一样”，来确定虚像的位置和大小。 转换法指在测量性实验中，有的物理量不能直接测量，但可以通过一些仪器转换成可直接测量的物理量。如测不规则小石块的体积可以转换成测量它排开水的体积。又如用液体的热胀冷缩性质，测量温度。再比如扩散现象表明分子的无规则运动。 累积法指在微小量测量的实验中，常常将微小的量积累成一个比较大的量，测量累积量，再求微小量，使测量的结果更接近真实值。比如测一张纸的厚度，先测量100张纸的厚度，再求一张纸的厚度。 （2）物理规律教学中隐性渗透科学方法教育——逻辑思维方法 在中学物理学科知识中隐含着的逻辑思维方法有：归纳推理、演绎推理及类比推理。 归纳推理就是一个从具体到一般的归纳推理过程。比如：通过对许多发声物体的触摸，体验发声体都在振动，归纳出声音是由于物体振动而产生的。演绎推理是与归纳推理相反的思维方式，即从一般到具体。从一般的不证自明的公理或理论出发，推导出一个具体的知识、预见一个具体的事实或现象。伽利略就是用一个复杂的演绎推理，提出了推翻亚里士多德理论的假说。当然，最终的结论不能仅仅依靠逻辑推理，而要用实验来证明，即所谓“实证”。这便是伽利略这位真正的近代科学之父进行比萨斜塔实验的由来。 类比推理是根据两个或两类对象的个别属性相同或相似，推出它们的其他属性也可能相同或相似的结论。类比推理得出的结论是或然的，是否正确仍需多次实践检验。比如在教学电流、电压、电源这些抽象的物理现象时，可用水流类比电流，水压类比电压，水压使水管中形成水流，电压使电路中形成电流。 2.物理科学方法教育的显性提升途径 根据新课程标准中的要求，科学探究过程中，首先要有提出猜想与假设的能力，也就是假说；其次在实验设计中也要有物理理想模型与理想实验的抽象能力；再次在实验操作中要掌握控制变量法的使用；最后处理数据要用到图象法和计算列表法，因此在新课改的物理课堂中应凸显出这些科学方法。 科学方法显性教育就是明确指出科学方法的名称，揭示科学方法的形式，挖掘科学方法的内涵，说明科学方法的使用条件，强化科学方法的训练。 （1）利用物理学史的典型范例显性提升科学方法教育——猜想与假设就是假说 猜想与假设是对所研究的问题根据已知事实材料和科学知识作出的一种猜测性陈述，对问题中事物的因果性、规律性作出的假定性解释。猜想与假设就是假说，假说是物理学理论发展的先导，麦克斯韦涡旋电场假说和位移电流假说导致经典电磁场理论的建立，普朗克量子假设开创了量子理论的新时代，狄拉克正电子假设促成了正电子的发现。 （2）物理概念教学中显性提升科学方法教育——理想模型与理想实验 理想模型是将复杂的实际物理现象和过程进行简化和纯化，排除非本质因素的干扰，舍弃次要因素和无关因素，突出反映事物的本质特征。物理模型分为对象模型、条件模型和过程模型三类。对象模型指用来代替由具体物质组成的，代表研究对象实体系统的模型。如质点、刚体、绝对黑体、原子模型等。条件模型指把研究对象所处的外部条件理想化所建立的模型。如光滑平面、匀强电场等。过程模型指把具体物理过程纯粹化、理想化后所抽象出来的物理过程。如匀速直线运动、绝热过程等。理想实验又叫假想实验或思想上的实验，它是人们在思想中塑造的一种理想过程，是逻辑推理的一种特殊形式。理想实验是物理学中极其重要的一种研究方法。如研究真空是否能够传声时，将一只闹钟放在密封的玻璃罩内，当罩内空气被抽走时，钟声变小，由此推理出：真空不能传声。还有伽利略用著名的理想斜面实验发现了惯性定律的实质，指出了运动不需要力来维持。但是，理想实验在很大程度上局限于逻辑上的证明或反驳，因此它不能作为检验认识正确与否的最后标准。 （3）物理演示实验教学中显性提升科学方法教育——控制变量法 控制变量法就是指在研究和解决问题的过程中，影响事物变化规律的因素较多，研究时每次只改变其中的某一个因素，而控制其余几个因素不变，从而研究被改变的这个因素对事物的影响，分别加以研究，最终解决所研究的问题。例如在探究滑动摩擦力与哪些因素有关的实验中，首先可以让学生通过生活经验提出问题，让学生猜想它可能与压力有关，与接触面的粗糙程度有关，与接触面积有关等，在研究滑动摩擦力大小与其中一个因素的关系时，要控制其他因素不变。 （4）物理学实验教学中显性提升科学方法教育——图象法和计算列表法 物理学是应用数学方法最充分、最成功的一门科学。计算列表法是常见的数据处理方法，根据对实验数据关系的预期，列出需要进行比较的数据表格，把实验的原始数据在经过必要计算后填入表格，以通过数据对比发现数据间的规律。比如：研究匀速直线运动的速度与时间的关系。数据间的数学关系复杂时，就要用到图象法，作出两物理量关系的图象。用图象表示物理量之间的关系，是表达物理规律的一种重要方法。例如在探究单摆周期和摆长的定量关系的实验中，就需要绘制摆长和周期关系的图象。 在中学物理教学中，采用隐性渗透和显性提升相结合地对学生进行科学方法教育是最有效的途径。教师要注意不能孤立讲授科学方法，而要将物理知识教学与科学方法教育有机结合，对物理实验进行深入研究与分析，挖掘出潜在的科学方法线索，在渗透的基础上进行显性提升，有意识地让学生掌握科学研究的基本方法，将其内化为学生自己的思维方式，促进学生科学素养的发展。