加强中学物理教学中科学方法的显化教育

北方交通大学附属中学 张 宇

在初中物理教学中进行科学方法的显化教育是近年来科学方法教育的重要取向。但就目前来看，对在物理教学中如何落实科学方法显化教育这一问题的探讨尚且不多，特别是实证方面的研究鲜有见到。本研究在科学方法显化教育指引下，结合初中物理力学部分的内容，开展了教学实践，得到一些研究结论，以期为科学方法教育提供有益的启示。

一、科学方法显化教育实践的研究设计

1.研究方法

将同一物理概念或规律编写成两套不同的教案并在两个平行班分别实施教学。对照班按照教材的处理方式教学，实验班则将对应的科学方法显化并在教学中重点突出该科学方法逻辑含义。在教学过程中，笔者邀请了五位初二年级物理教师和从对照班和实验班各选出的五位同学全程听课，课后分别对他们进行访谈。

2.研究对象

北京市海淀区北方交通大学附属中学随机分配的两个普通平行班作为合作对象：初二（1）班作为实验班，初二（11）班作为对照班。这两个班都由笔者进行教学。

3.研究素材

北京市海淀区北方交通大学附属中学初二年级使用的教材是北京师范大学出版社出版的《新世纪版义务教育课程标准实验教科书·物理》（8年级上册）。力学重点物理概念有：质量、密度、速度、匀速直线运动等，在此不一一叙述。所用的主要科学方法，如比值定义法、实验归纳法、控制变量法等。教学中，尽量本着“以点带面”的原则来进行教学。

4.研究思路

从学生心理特点来说，初中学生思维规律的一个特点是处在由形象思维转向抽象思维的过程，是思维发展的转型期。第二个特点是以定向思维为主要形式。学生的这个思维规律的特点决定了初中学生学习物理的认知活动特点是从经验型概念到科学概念的转变。基于以上两点原因，笔者在科学方法显化教育实施过程中，调整了教材中科学知识的教学顺序，先讲《第三章物质的简单运动》，对比值定义法进行教学，为《密度》这节课做了铺垫。

二、科学方法显化教育实践的实施过程

（一）编写“案例”

1.密度——比值定义法

比值定义法就是用两个或多个物理量的比值来定义一个新的物理量的方法。在初中力学部分的内容如密度、速度、压强、功率等概念的引入都使用了比值定义的方法。

《密度》教学设计是用生活中的例子引导揭示比值定义法的本质，再通过学生的探究实验和相关计算分析以及对恒量的解释最终引入密度的概念。

2.功——乘积定义法

乘积定义法是由两个或两个以上的物理量的乘积来定义一个新的物理量的方法，乘积定义法的本质是一种数学累积的思想。在初中力学部分的内容如功、杠杆平衡条件、动能、重力势能等概念的引入都使用了乘积定义的方法。用这种方法定义的物理量与定义式中出现的其他物理量有关系，它受这几个物理量的影响，会随这几个量的变化而变化。以功为例，功是力的作用效果对空间的积累，所以它的大小由力和距离共同决定。

3.阿基米德原理——实验归纳法

所谓实验归纳法是在对物理现象和过程进行大量的观察和实验的基础上，对取得的大量资料进行分析、综合、概括和归纳，从中找出有关物理量之间的内在联系，得出结论或建立假说，再通过观察和实验进一步验证。这样就可建立与发现物理规律。是从个别推出一般的过程。

《阿基米德原理》的教学设计是将教材所提供的演示实验加以改进，只用一个步骤就可以定量的演示出浮力的大小与物体排开的液体所受重力的关系，这样既使演示实验的结果更加一目了然又符合初中学生的物理认知水平。

4.液体内部压强规律——演绎推理

所谓演绎推理法就是指人们以已知的客观规律为依据，推知未知规律的方法。是由一般推出个别的过程。

《液体内部压强规律》的教学设计是采取先通过例题进行压强计算而推导出液体压强公式的方法，再将液体中想象出“液柱模型”具体化，然后可以按照教材，引导学生一步步讨论如何计算出液柱的体积、质量、液柱重、对底面的压力、底面受到的压强，每步的计算结果同时用字母表示出来，最后得出计算液体压强的公式。

（二）实施“案例”

《密度》教学设计是从问题“木头一定比铝轻吗？”引发学生思考与讨论，为了使学生更好理解，先用生活中的例子引导揭示比值定义法的本质。接着教师再追问：“如果木头和铝的质量和体积都不相同时，如何比较谁更轻”，学生能顺理成章地说出用质量与体积做比后再比较。教师引导学生得出不论是质量与体积做比还是体积与质量做比，只要比较时选取了相同的标准，都能得出正确的结论。接着通过学生的探究实验和相关计算分析讨论出不同物质质量和体积的比值一般是不同的；相同物质质量和体积的比值总是相同的——是个恒量；教师解释“恒量”的意思是说这个比值是个定值。不论组成这种物质不同物体形状与体积如何不同，但是最终质量与体积的比值是一样的，它能够反映这种物质本身的一种特性，从而引入了密度的概念。

（三）访谈分析

通过对教师的访谈发现，科学方法教育得到了教师们的共识，并且很渴望对科学方法有更深入的了解。同时被访谈老师都认为在初中阶段将科学方法显化是有必要的。掌握科学方法是获取物理知识的重要途径，学生只有掌握科学方法，才能更快捷地获取物理知识。

三、科学方法显化教育实践的研究结论

基于科学方法的教学实践，以及对教师和学生的访谈，通过分析研究，得到如下的结论。

第一，在初中物理教学中，应该将科学方法教育的内容加以确定。第二，在初中物理教学中，科学方法教育的方式应该采取显性的教育方式。第三，在进行科学方法显性教育时，要把握住科学方法的本质。

四、结束语

在中学物理教学中有意识地加强科学方法的显化教育，逐渐得到越来越多的物理教育工作者的共识。在中学进行科学方法教育，是实现学生增长知识、发展能力、提高素质的一个有效途径。应把科学方法的显化教育作为物理教学的重要目标和内容，牢牢把握住科学方法这条主线组织教学，以科学方法教育引领物理概念和规律的教学，使学生不但掌握了物理知识，而且学会了用科学的方法去研究、解决问题，从而逐渐培养学生的研究能力、提高学生的科学素养。