高中物理科学方法教育的实施建议，本文主要内容关键词为：高中物理论文,建议论文,科学论文,方法论文，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。
物理科学方法就是人们对自然物质及其运动规律的认识方法，是源于物理世界又指导人们对物理世界进行再认识、再改造和实践应用的思维体系，是辩证唯物主义的方法论和认识论在物理学中的具体体现。
物理学科学方法的教育，一直未得到足够的关注，这是物理教学中值得重视的一个问题。自伽利略以来，四百多年近现代物理学在发展中形成的研究方法，与所积累的物理知识同等重要，都是人类宝贵的精神财富。使学生在学习基本物理知识的过程中逐步掌握物理学科学的研究方法，不仅有助于学生现在的学习，而且将影响其未来，使其终生受益。
一、物理科学方法教育的现状及成因分析
长期以来，物理科学方法教育是最不清楚的问题之一[1]，中学物理教师仅仅是感到它的存在，而且在教学中只是有意无意地加以利用和渗透，但对其缺乏系统的认识和足够的重视。教师对其的判断或定位往往出现偏差，导致中学物理教学出现重知识传授，轻方法教育的无序现状。
造成这种现状的原因，一是没有纲要性的或权威性的教学目标或课程标准来指导，即使是新课程改革的具体目标“过程与方法”中，我们也只能看到一些概括性陈述。而这种高度概括的“过程与方法”目标，并不能消除中学物理教师的困惑，不能提醒或唤起他们对科学方法教育的重视和有效执行。因为它不像物理知识那样有严谨的体系，有明确的目标要求。
二是从教材的编写体系来看，物理科学方法这条暗线更是“犹抱琵琶半遮面”，在庞杂的物理知识中难见只言片语。作为操作者的教师，在物理科学方法上教什么、如何教、教多深，都无从知晓，显然教师对其实质领悟参差不齐，大多数教师在高度重视知识的传授时忽略了科学方法的交代，依葫芦画瓢，照教材一两句带过。
从长远看，学生接受科学方法教育的不到位或欠缺并不比知识的不到位或欠缺危害小。基于此，能够恰当地、有效地落实物理科学方法教育是我们必须尽快研究和解决的课题。在中学物理教学中，像对待物理知识和技能一样对待物理科学方法教育，才能使学生获得完整的物理科学文化知识。
二、物理科学方法教育的实施建议
（一）让科学方法教育显性化
科学方法教育的显性化是指进行科学方法教育时，明确指出这种科学方法的名称，传授有关该方法的知识，揭示该方法的形式、操作过程，说明原理，即教师公开宣称进行科学方法的教育。方法教育的教学形式是外显明朗的，这种教学的实质是知识技能和过程方法相结合的教育。
1.将教材中的科学方法显性化
科学的方法体现在具体科学知识的认知过程之中。把认知过程充分而合理地展示出来，学生才能看到科学问题是怎样提出的，并从什么角度、用什么方法去解决的，从而学到科学的方法。但这样做，是不是要在学习每一个基本概念或规律的时候，都经历一次历史的回顾，让学生弄清楚科学史的过程和科学家的思维细节呢？这显然是不必要的。若这样做，教材的内容就要大大地扩充，学科的纲领结构反而被湮没了。学生要花费大量的时间进行一些不必要的历史学习，这样会冲淡对物理主要知识的掌握学习。要强调认知过程的教学，不是把历史的过程作简单的浓缩或重复，而是根据今天我们所认识的科学方法和科学知识的内涵，按照学生的认知模式，去设计一个认知过程，进而引导学生去经历这一过程，使学生领略其中具体的科学方法。
2.从物理学史中挖掘科学方法教育的因子
物理学的发展史，实际上也是科学方法的发展史。每位物理学家都有其研究问题的独特的科学方法。比如帕斯卡首先应用的实验推理法，伽利略的实验数学法，牛顿在实验基础上的分析综合法和公理化方法，德布罗意的类比法和假说法等。这些方法，有很多反映在物理教学中，是教师和学生应当掌握的认识自然界本质的方法。在课堂教学中，既要介绍物理史事，更要挖掘史事中所蕴含的科学方法。从一定意义上讲在史事教学中适当渲染科学方法的精妙、独特和创造性的思维智慧也不为过，以避免对科学方法熟视无睹或无关痛痒的带过式教学。
3.在概念和规律的教学中揭示科学方法
科学方法并不是直接由学科的知识内容来表达的，它往往藏在概念、规律的背后，支配着知识的获取和应用等等，既不易掌握，又容易为师生所忽视。作为教师，应站在更高的高度上，不仅看到作为认知活动的结果的知识，还要看清知识的来龙去脉和其中使用的方法，并且要善于用学生易于接受的方式和语言，把它展示给学生，或安排恰当的认知程序，让学生自己去领略科学方法。
只知道物理科学方法而不运用于教学实践，那么科学方法也就没有存在和认识的价值；而没有物理方法指导的物理教学，则是没有灵魂的教学。如果我们在教学活动中，渗透了物理思想方法，这堂课必将是教师教得生动具体，学生学得轻松活泼。例如，高中物理教材中指出“万有引力定律的发现，是十七世纪自然科学最伟大的成果，它第一次揭示了自然界中一种基本的相互作用的规律”。回顾一下规律的发现过程，是牛顿根据自己发现的运动定律，利用开普勒行星运动定律，研究了太阳对行星的引力，行星对卫星的引力，地球对地面物体的引力等，应用不完全归纳法推广到任何两个物体之间的结果。接着可向学生简述“不完全归纳”这种推理方法，指出物理概念、物理定律等，一般是根据一些个别情况在有限范围内建立的，所以大多数采用不完全归纳法。教师用较少的时间揭示了概念、规律建立过程中蕴含的科学方法，使科学方法显性化，使学生潜移默化地受到科学方法的熏陶。
物理概念和规律的实际教学过程，往往折射出课程内容的“影子”。受制于课程内容的局限，教师对科学方法的目标往往定位不准。这一过程的关键在哪里？这一方法的含义是什么？教材往往没有点出，学生也难以体会，结果学生对这一方法的特点和实质的认识仍然模糊。这就需要教师在教学过程中加以揭示，使其中蕴含的科学方法显性化。实质上，物理教学的最终目的，就是要学生接受物理思想方法，掌握研究物理的思想方法，培养起他们应用物理知识和方法解决物理问题的能力。教师只要真正理解和把握好物理思想方法，并能充分利用物理思想方法指导自己的教学，使科学方法自始至终贯穿于教学过程的每个环节中，那么良好的教学效果则必然会产生。
4.在习题教学中渗透科学方法教育
在习题教学中进行科学方法教育主要是进行思维方法的训练，有助于学生提高思维能力和分析解决问题的能力。解答物理习题，是知识和方法练兵的一个重要阵地。师生通过选择一些典型习题，应用不同方法分析求解，并鉴赏比较，以启迪学生选择最佳研究方法。唯有这样，学生面对复杂陌生的问题时才能有思路、有智谋，并逐渐巩固和掌握物理思想方法。因此，一题多解、解题诀窍不是追求的目标，而是掌握了物理科学方法之后的必然结果。
因此，我们设想在不改变现有教材编写体系的基础上，适当在教材中融入科学方法的内容，包括具体应用的科学方法的名称、实质及内涵等，以方框图形式穿插于教材中，类似于旁注，以这种方式来引起教师和学生对科学方法教学的重视。如此期望改变长期以来科学方法教学随意、盲目，甚或被忽视的状态。
（二）通过专题教学渗透科学方法教育
教师以科学方法的内在联系为线索，把传授科学方法作为物理教学的目标，运用联想、整合，求同存异，来寻找各知识体系中所共有的科学思想方法，指导学生有目的地行动，合理地思考和有效地处理。例如，对于“比值定义法”，我们可以开设专题教学。在物理学中有很多物理量是通过比值的方法来定义的，这种方法叫“比值定义法”。例如，高中物理中
等等，要让学生明白公式的含义、内涵及外延，就需要教师讲清楚“比值定义法”的本质。物理学中采用这种定义的方法，只是为了把抽象概念具体化、数量化，使得抽象的推理与具体的实验联系起来，使定性的描述与定量的计算结合起来，对抽象的概念赋以具体的数值，然后把数学方法引进到物理研究中来。这种定义法只是给出了物理概念之间的量的关系，没有进一步确定这些概念是否有因果关系。不把握好这一点，就容易把因果关系不恰当地用到所有的物理量上，得出诸如“某个物体受到的力越大，其质量就越大”，“某带电体的电荷量越大，其场强越小”等典型的错误理解。
（三）创设体验情境感悟科学方法
物理科学方法，体现在探索与发现知识之中，不亲身经历这种探索的过程，就难于发现其中的方法要求及关键之所在，无法体会某些只可意会、难于言传的奥妙之处。让学生通过探索知识的过程，使自己的思维模式不断地顺应科学的思维模式，以潜移默化地接受科学方法的教育。
学生探究能力的形成需要一个培养过程。教学中既不能把什么都直接告诉学生，又不能事事都要他们去独立探究，而要创造一个良好的学习认知情境，让学生在一定的具体的环境中体验领悟。这种情境包括模拟的科研情境，即提出一系列符合科学方法发展过程的问题，让学生进行观察、实验、讨论、思考和归纳等活动，使其置身于情境中学习。无疑这对学生的印象会更深刻，使学生对方法的领悟会更容易，使枯燥的讲解会更生动有趣。例如，电场强度的定义式
，学生总是认为“电荷受到的电场力越大，电场强度就越大”；他们总是对“电场强度与放入电荷电量的大小无关”不甚理解。一位老师在教学过程中临场创设了这样一个教学情境：老师问“今天的风大不大”（当时恰好刮风）。“大”，“不太大”……学生踊跃回答，一些学生还探头望着窗外。老师接着问：“你们是凭什么判断的？”学生甲：“小树的摇摆。”学生乙：“红旗飘动。”老师追问：“风刮得大还是不大与小树有没有关系？”学生异口同声地回答：“没有关系。”老师进一步追问：“那好，如果没有小树还刮不刮风？”学生回答：“当然刮啦！”……至此，学生肯定已经明白——刮风与小树无关，但可以凭小树摇摆的幅度判断风的大小，电场强度好比风，电荷好比小树，电场强度与有没有电荷及电荷的大小无关，但可以凭电荷的受力情况定量描述电场强度。
这位老师机智灵活地利用生活现象，创设了恰当而极具说服力的情境，学生很快理解了公式的含义，对“比值定义法”这种科学方法有了较深刻的领悟，为今后的学习打下了坚实的基础，效果相当好。
创设恰当的情境，引导学生应用科学方法解决具体的物理问题，使学生的学习实现由知识向能力的转化。让学生在创设的一定情境中，积极主动地进行探究，不知不觉地顺着科学的思路和方法去感知、思考、解决问题，获取知识，不知不觉地领略到其中所应用的科学方法。
三、物理科学方法教育的注意点
科学方法与一般的科学知识不同，它所涉及的不是物质世界的本身，而是人类认识物质世界的途径与方式，是高度抽象的。如果只是从传授知识的角度来进行教学，学生也可能从中学到一些科学方法，但只能是零星的，不连贯的，收效甚微。但若离开了具体知识的传授去讲抽象的科学方法，就不称其为自然科学课，而成了方法学课了。因而进行科学方法的教育，一方面应注意不要脱离科学知识的教育过程去另搞一套，而是要寓方法教育于知识教学之中；另一方面，又不能只顾传授知识，而应把方法视为和知识同等重要的，把方法视为知识的内核与脉络。按照科学方法所展示的路子，去组织教材，安排教学过程。