浅谈物理科学思想及其方法

蔡景胜

摘要：物理学思想方法是物理学家在认识物理世界探究物理规律中形成的正确的思维方式。它包括精神层面的思想及具体的研究问题与应用物理的方法，教育学认为其价值是教育对人与社会的意义。

关键词：物理；科学思想；方法

中图分类号：G633.7 文献标识码：B 文章编号：1006-5962（2013）06-0040-01

1 物理思想的概念、特征和意义

1.1 物理思想的概念。

物理思想，广义而言是指研究物质的运动形式、内在规律和物质基本结构的客观存在反映在人的意识中经过思维活动而产生的结果。物理思想与具体的物理概念、物理规律、物理方法既有联系又有区别。其内涵包括了物理科学本身的发展建立、物理学家的探索精神和研究方法以及我们学习物理的思想过程。

1.2 物理思想的特征。

1.2.1 思维创造性。

物理思想的形成要经过多次抽象与概括，要对物理现象和过程进行创造性的认识。特别是那些重大的物理思想，往往要经过几代科学家的思考和创新。就是我们在教学中要使学生形成一些简单的物理思想或领会一些复杂的物理思想，也必须有学生自己的深入思考和顿悟。物理思想也不能由公式推导出来，只能是创造性思维的结果。

1.2.2 内容的科学性。

物理思想虽然是思维创造的结果，但它是以科学的物理概念、规律、方法、理论为依据，并被反复证明具有广泛适应性。物理思想的科学性并不意味着它是绝对的真理，而是表明它的形成具有科学的依据。

1.2.3 层次性。

物理思想有简单与复杂之分，这要取决于它所概括的物理内容的深度与广度。另外，一种物理思想的形成，也有由简单到复杂，由不成熟到成熟的过程。

1.2.4 观念指导性。

物理思想的價值在于它能够从观念上指导人们把物理知识运用于问题的解决，以及从观念上指导人们探求新现象，创建新理论。

1.3 物理思想的意义。

物理思想是人类在创立和发展物理科学理论的过程中，对物理知识与方法进行概括而形成的科学认识，它在理论创新和问题解决上具有意识导向作用。在中学物理教学中，贯穿物理思想教育，具有非常重要的意义。

1.3.1 激发学生自我能动性。

著名理论物理学家和物理教育家韦斯科夫说："科学不是死记硬背知识、公式、名词。科学是好奇，是不断发现事物和不断询问"。为什么，为什么它是这样的？ 让学生自己提出问题，对问题做深入思考，通过自己的努力解决问题，这样一定比教师直接告诉学生答案要好得多。

1.3.2 促进学生深刻理解并掌握物理知识和方法。

我们常常责备学生学习物理不认真，不能举一反三，解决问题时乱套公式或记错公式，忽视物理规律的适用条件等。但我们却很少去思考其原因？任何物理知识和方法中都蕴涵着物理思想，任何物理思想都以物理知识和方法为基础，问题是物理教育应该给学生呈现什么样的物理学内容，通过什么样的方式呈现。

2 中学物理科学方法的主要内容

物理学方法是物理学发展中的灵魂，学习物理知识必须学会物理学的基本方法，方法是从知识学习到能力发展之间的中间环节，是沟通知识和能力的桥梁。科学方法一旦形成，就能指导人们更有成效地进行思维，更有成效地学习科学知识，运用科学知识，解决实际问题。

2.1 物理实验问题。

物理科学体系是由物理概念、规律组成的。这些概念和规律都是建立在实验的基础上的。物理教学中演示实验和学生实验理所当然是最基本的教学内容和手段。教学过程要让学生从最基本的实验中获得物理知识，或通过实验验证、实验探索对物理规律的认识；同时还应让学生感知物理实验对物理理论的建立和发展的重要性。

2.2 理想化思想方法。

无论是探索、揭示复杂的物理现象和物理过程的规律，还是解决、处理复杂的物理问题都需要建立简单的理想过程，把复杂的问题转化成简单放入问题来研究和处理。物理学研究过程，基本上是应用理性化方法，对所要研究的问题抓住主要条件和性质，略去其他条件和性质，建立合理的物理模型，从而从根本上把握物理实质的研究过程。中学物理中的应用理想化思想方法，表现在以下四点：一是把物体本身理想化。二是把物体所处的条件理想化。三是理想化实验。四是理想化图景的建立。

2.3 等效化思想方法。

物理科学研究是面对众多的物理量，在分析、处理和计算物理量的时候，特别要注意物理量之间的关联，变不易处理的物理量为容易处理的物理量。这里经常要用到一种重要的思想方法--等效方法。初中阶段的电学部分，在电路中，有两个电阻的连接方式是串联的，那么总电阻是原来阻值之和；如果原来两个电阻的连接方式是并联的，那么总阻值是原来电阻倒数之和的倒数。在这里所谓的总阻值就是与原来的电阻等效的。实际上，等效方法不考虑性质，这种方法的思想只有一条，那就是保持效果相等。

2.4 对称与守恒思想方法问题。

在客观世界复杂的事物中普遍存在对称现象，有镜像对称、旋转对称、平移对称等。对称使纷繁复杂的客观世界变得有序，显示了某种匀称和协调。有了对称操作的思想，便可以认识物理规律对于空间和时间变换的对称性。守恒知识的学习和运用过程，不断增进学生对物理研究系统选择的关键性认识和严格条件判断的重要性认识，这对研究物理和提高解题能力是极为重要的。守恒思想的认识与应用，有效地开拓学生学物理的思维广度、深度和力度。掌握对称方法，应用守恒定律，能使物理学习登上一个新的台阶。

2.5 整体法与隔离法问题。

物理公式应用于研究解决物体系统问题时，正确选定研究对象就成了解题的第一步。以整体为研究对象，还是从整体中隔离出某物体或物体的某部分为研究对象，这是解决问题的关键。在动力学解题中，笔者常用/整体法求加速度，隔离法求内力0，就是典型的例子。不均匀变化的物理量的求解要用到微分的思想，即把总体分割为微元的组成，从分析微元达到分析整体。

总之，利用物理学知识体系，树立把物理学家探索问题的思想过程和思想方法贯穿于教学中的教学理念，对于学生牢固地掌握，灵活地运用基础知识，建立创新意识和创新思维以及培养自主学习的能力都是至关重要。

参考文献

[1] 徐书业.我国的科学教育过头了吗.中国教育学刊，1999， （4）.

[2] 任长松.以科学探究为核心-支撑《美国国家科学教育 标准》的课程理念.山东教育科研，1999.

[3] 张大昌.高中物理教学大纲中的课题研究课程·教材·教法，2000，（4）.

[4] 陈新民、当议物理教学中科学素养的培养.中学物理教学 参考.1997，（8）.

[5] 中华人民共和国教育部制订.全日制义务教育物理课程标准（实验稿）.北京：北京师范大学出版社，2001.