浅谈如何在高中物理课堂教学中融入科学方法

2015-08-06张忠艳

魅力中国 2015年49期

张忠艳

摘要：当前，我国高中物理课堂教学中的科学方法教育相对比较薄弱。受传统教育思想的影响，物理教师在课堂教学中只重视科学基本知识与基本技能的“双基”训练，对科学方法教育的重要性认识不够，对科学方法教育的基本内涵、主要内容、作用、实施策略不够明确。本文尝试对上述几点作些思考和实践。

关键词：高中物理；课堂；教学

一、科学方法教育融入高中物理教学的重要性

（一）科学方法教育是高中课标的要求

《普通高中物理课程标准》中提出，物理课程的总目标之一：“学习科学探究方法，发展自主学习能力，养成良好的思维习惯，能运用物理知识和科学探究方法解决一些问题。”可见，科学方法教育是高中物理教学内容的一部分，是新课程标准对科学方法教育的必然要求。

（二）科学方法教育是物理学科特点决定的

科学方法教育是物理知识发展的手段与产物，蕴涵于物理知识中。物理学科是一门以实验为基础的科学，通过物理实验获得感性材料、探索物理规律、认识物理世界，而科学方法是物理学习和研究的基本手段。

（三）科学方法教育是培养学生科学素养的重要内容

物理科学方法教育是科学素质教育的重要组成部分。物理科学素养包含了物理科学方法、物理技能、物理科学品质、物理实验能力、物理思想等内容，但其中都融入了科学方法教育。因此，科学方法教育是培养学生科学态度和价值观及科学素养不可或缺的内容。

二、物理科学方法教育的基本内涵和主要内容

（一）物理科学方法教育基本内涵

物理科学方法教育是指在物理教学中，有目的、有意识、有步骤地渗透和传授物理科学研究方法，使学生受到科学方法的熏陶和训练，逐步地掌握最基本、最主要的物理科学方法，以提高学生的科学素养活动。

（二）高中物理科学方法教育的主要内容

1.观察和实验方法

①观察的要求；②观察的作用：获得第一手材料和原始信息、假设预言的主要依据、科学发展的重要手段之一；③观察一般程序；④实验的目的；⑤实验的设计；⑥实验的方法：如比较法、等效法、放大法、模拟法等；⑦实验的归纳；等。

2.科学思维方法

①分析和綜合方法：定性分析、定量分析、因果分析、综合分析等；②比较和分类方法：异中求同、同中求异、分类等；③归纳和演绎方法：归纳推出一般性猜想或假说、演绎从一般到个别；等。

3.理想与推理法

①理想实验；②理想模型；③在实验基础上的推理方法；④类比推理法；等。

4.数学方法

①控制变量法；②比值法；③数学公式法；④图像法；等。以上这些科学方法共同构成了高中物理学科科学方法教育的内容体系。

三、高中物理课堂教学中融入科学方法教育所起作用的思考

（一）课堂教学中科学方法教育可获取物理知识

一些定律和概念是从科学方法中获取的。例如，在物理学中，牛顿第一定律是通过实验法得出的；探究牛顿第二定律时采用的科学方法是属于控制变量的方法；阿基米德定律是通过猜想验证法得出的；引入“合力”“分力”等概念，从科学方法来说，是属于等效替代的方法。

（二）课堂教学中科学方法教育可建构物理知识

从物理知识形成的角度看，科学方法作为一种基本的研究方式和方法，它贯穿于整个知识领域中。

（三）科学方法教育能提升学生解决问题的能力

科学方法是解决问题能力的“金钥匙”，是使物理知识和解决物理问题能力联系起来的桥梁。学生只有在掌握了多种科学方法的基础上，才能从不同角度去思考问题，对知识进行选择、组合、运用，并从多种方法中找到最佳方案解决问题，使学生的解决问题能力得到提升。

四、高中物理课堂教学中融入科学方法教育的实践

新课程改革以来，教师在高中物理教学中越来越重视科学方法的教育。教师通过物理概念的得出和物理规律的剖析进行科学方法教育，既能提高学生的理解能力，又能提高学生的科学素养。

（一）在物理实验教学中融入科学方法教育

1.实验设计的思路中体现科学方法

在研究和解决问题的过程中，对影响事物变化规律的因素或条件加以人为控制，即“控制变量法”。“比较法”是物理实验中最普通、最基本的实验方法，也是实验设计中设计对照实验的基础。如测量物体长度、用天平称量质量、用电桥测电阻等。用已知的标准量去代替未知的待测量，以保持状态和效果相同，从而推出待测量的方法叫“替代法”。在现象、变化、待测物理量十分微小的情况下，往往采用“微小放大法”。例如，在《测定金属电阻率》实验中所使用的螺旋测微器。

2.在实验过程和数据处理中运用科学方法

在实验过程中，通过“观察法”了解和研究各种实验现象，发现其特点和规律。例如，在研究透镜成像规律中，蜡烛在焦点内和焦点外，像的性质有什么不同。又如，在研究自感现象演示中，切断和接通电键时，次灯泡亮度有什么变化等。

通过实验数据，运用“图像法”分析物理量之间的规律。数据处理还有一种重要的方法“表格法”。比如，测金属的电阻率实验，用伏安法测导线的电阻，长度用米尺测量，用螺旋测微器测导线的直径后换算成截面积，改变长度和截面积再测上述几个参数。把数据列表，按表格中的每组数据求电阻率。

对于实验误差或无法精确测量的物理量，可采用“近似值法”。实验测量不可能实现绝对精确，要根据实际情况对实验数据取相对合理的近似值，使用“平均值法”“模型理想化”“小角度近似法”等。

（二）在物理概念教学中融入科学方法教育

在物理概念教学中，常用理想模型法、观察法、实验法、类比方法、比值法等科学方法来理解和识记。

（三）在探究物理规律的过程中融入科学方法教育

在探究物理规律的过程中，要经历科学猜想、观察与实验、归纳和演绎方法、数学推理等科学方法的教育。

（四）在习题训练和知识复习中融入科学方法教育

科学方法主要有分析和综合方法、比较和分类方法等。例如，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，提高思维能力和分析解决问题的能力。

（五）通过物理学史的学习进行科学方法教育

物理学史充分展现了科学发现的历程，为科学方法教育提供了生动而丰富的材料。在教学中，我们应根据教材中提供的史料并做适当的补充穿插于课堂教学中，把概念、规律的产生过程以及物理学家们对其探索的各种艰辛曲折展现给学生，从而使学生受到科学方法的教育和熏陶。