初中物理教学中显化科学方法教育初探

王祥委　段娟娟　彭朝阳

(云南师范大学物理与电子信息学院，云南　昆明　650500)



初中物理教学中显化科学方法教育初探

王祥委段娟娟彭朝阳

(云南师范大学物理与电子信息学院，云南昆明650500)

本文针对我国初中物理教学中科学方法教育的显化现状，在目前已有的研究成果基础之上，依照初中物理课程标准，采用“对应原则”“归纳原则”，显化初中物理中获得知识和应用知识的方法，力求使初中物理教学中科学方法教育真正落到实处.

初中物理；科学方法；显化

1　引言

物理学是一门研究物质结构、相互作用和运动规律的科学，理论性和实践性强，纵观物理学的发展历程，许多物理学家都是运用有效的科学方法研究物理问题，从而做出了巨大的贡献并造福人类.

法国科学家笛卡尔曾经说过：最有价值的知识是关于方法的知识，有研究者认为：“从隐含的印象中得出的认识将是混乱不清的和一堆零散的概念，无论采用何种形式，都必须明确地加以讲述”，这充分说明了显化科学方法教育的重要性.

2　初中物理教学中科学方法教育探讨

2.1科学方法和物理方法

科学方法是人们在认识和改造客观世界的实践活动中，从实践中得出来的并经过总结的正确的思维方式和行为方式.科学方法具有客观性，它并不是随心所欲地选择或约定，而是客观存在的，是经过实践检验得出的.科学方法还具有历史性，它随着社会的变化而变化，在不同的历史时期和不同的科学背景下就会有不同的科学方法产生.

物理科学方法是科学方法的重要组成部分，是研究物理现象、描述物理现象、实施物理实验、总结物理规律、检验物理规律时所采用的各种手段与方法.在严格的科学条件限制下，通过严密的观察实验和严谨的逻辑推理，去伪存真、去粗取精、由此及彼、由表及里，找到事物内各部分之间及事物与外部环境的相互关系，确定由相互作用产生的结构、运动变化和因果关系，形成规律性知识.

2.2物理科学方法在初中物理教学中的地位

人民教育出版社张大昌先生说：人类的知识很多很多，而且正在以飞快的速度增加着，物理课程的一个重要任务是使学生通过知识的学习，受到科学世界观的教育，提高处理与科学相关问题的能力，并由此学会自己获取新知识的方法.的确，物理科学方法在物理教育中起到“中流砥柱”的作用，作为一名教师不可能把所有的知识传授给学生，应教给学生获取新知识的方法，教给学生发现问题、分析问题和解决问题的科学方法，这是学校教育给予学生的最具有生命力的教育成果，也是学生离校后进一步学习和工作的得力工具.

2.3初中物理教学中科学方法教育的方式

目前在物理教学中科学方法的教育方式主要有两种：即隐性教育和显性教育.所谓隐性教育，就是在教学中不指明科学方法的名称，不对科学方法进行解释，而是隐藏地发挥科学方法的指导作用，使学生潜移默化地受到科学方法的熏陶.所谓显性教育，就是在教学中进行科学方法教育时，明确指出科学方法的名称，传授科学方法的知识，揭示科学方法的形式、操作过程.

3　初中物理教学中科学方法教育的显化

3.1初中物理科学方法教育的显化思路和方法

目前在教育界对物理科学方法的分类是多种多样的，笔者比较赞同的是立足于教育心理学将物理科学方法分为物理方法和思维方法两大类.基于初中生现有知识水平，本文只研究物理方法.根据课堂教学过程与科学方法使用的时空条件，物理方法又可分为获得物理知识的方法和应用物理知识的方法.按照这一思路，笔者将物理科学方法的分类结构体系归纳如图1所示.

图1

根据物理科学方法的分类，要显化它就需要从获得物理知识的方法和应用物理知识方法两个方面进行.首都师大乔际平先生提出：科学知识的得出总是与一定的科学方法相联系的.笔者认为：对获得物理知识的方法进行显化需采用“对应原则”进行，即每一个物理知识的获得都对应着一些物理科学方法.例如，人教版八年级物理上册“机械运动”中，机械运动概念的得出就采用了归纳法.教材中写道：“夜空中的彗星、飞奔的猎豹、缓慢爬行的蜗牛……这些运动的物体都有一个共同的特点，就是它们的位置随时间不断地发生变化.在物理学中，我们把物体位置的变化叫做机械运动.”先列举生活中常见的运动现象，然后找出它们的共同特征就是位置随时间不断变化，最后经过提炼，得出机械运动的概念，但是教材中未提及归纳法的名称，在教学中教师在讲解上述内容时，可把归纳法显化出来.

而对应用物理知识的科学方法进行显化却没有那么容易，相对复杂些.它的复杂性主要源于同一个物理知识会与诸多物理情景对应，而不同的物理情景需要用到不同的方法.因此，对应原则已不再适用.当然，这不等于我们就无法可依了，笔者提出显化应用物理知识的科学方法时采用“归纳原则”，即对应用物理知识解决实际问题情境所用的科学方法进行归纳.例如，探讨电流、电压时我们采用水流类比于电流，用水压类比于电压，这就应用了类比法；我们在判断电流大小时用灯泡亮度来体现，这就应用了转化法；在研究多个电阻组成的电路时引入了总电阻，这就应用了等效法；在探究串联电路电流特点时，换用不同灯泡以及改变电源电压，多次实验，这就应用了分析、归纳法；在学习欧姆定律时，为了研究导体中的电流与导体两端的电压、导体电阻的关系，先保持导体的电阻一定，研究导体中的电流与导体两端电压的关系，这就应用了控制变量法.

3.2初中物理课程中科学方法的统计与分析

依据初中物理科学方法显化的思路和方法，笔者利用“对应原则”，显化了初中《物理课程标准》中获得物理知识的方法，共8种；同时，采用“归纳原则”显化了运用物理知识的科学方法，共13种.我们加以统计得到各种获得物理知识的科学方法在《物理课程标准》中出现的次数(如表1).

表1　获得物理知识的科学方法

依据表1我们对获得物理知识的科学方法在《物理课程标准》中出现的次数做出了频次分布直方图(如图2).从上述的统计表和直方图中可以明显看出，初中物理获得知识的科学方法共8种，合计出现的次数为55次，各种物理科学方法出现的频次不等，频次最多的直接定义法出现21次，频次最少的理想化方法出现2次.在初中物理教学中，不同的物理方法出现的频次不同暗示着需要制定不同的教学目标，我们可把获得物理知识的教学目标分为两个层次：知道和理解.

同样，通过对上述初中《物理课程标准》中所涉及的主要物理科学方法的显化，通过统计得到各种应用物理知识的科学方法在《物理课程标准》中出现的次数(如表2).

表2　应用物理知识的科学方法

图3

依据表2我们对应用物理知识的科学方法在《物理课程标准》中出现的次数做出了频次分布直方图(如图3)，根据表2和图3的统计结果可以看出，初中物理中应用知识的物理科学方法共13种，合计出现次数为85次，各种方法出现的频次也是各不相同的.其中，隔离法出现的次数最多，高达14次；而类比推理法出现的次数最少，为2次.结合最近几年全国各省市中考物理情况看，对出现频次较多的物理科学方法考察也较多.因此，对于这一类科学方法学生应该达到灵活应用的层次，而出现频次较少的物理科学方法则只要求学生达到简单运用的层次.

4　教学建议

4.1在物理知识的获取中实施科学方法的显化教育

我国的初中物理教学一直处于以“知识”为中心的状态.就课堂教学而言，可以分为概念教学、实验教学、规律教学、习题教学和复习教学.而对于科学方法的教育却很少提及.在教学中，应该把方法视为比知识更重要的东西，视为知识的脉络，按照科学方法所展示的路径去组织教材，安排教学进程.科学方法常常隐藏于物理知识背后，对物理知识的获取起着至关重要的作用，物理知识的获取离不开科学方法.教师在教学中，要对教材进行分析和研究，结合《课程标准》规划出两条路线，一条是知识线，即对教材的物理知识进行分析；一条是方法线，即对教材中的科学方法进行分析.在课堂教学中，物理教师要按照规划的两条路线，通过问题设置和情景设置有意识地引导学生利用科学方法来获取知识，把科学方法的显化教育真正落到实处.

4.2在物理习题教学中实施科学方法的显化教育

在实际初中物理教学中，以某一知识点或某一块知识为线索编配习题最为常见.笔者参考教材中的例题、课后习题、单元检测试卷，还有一些复习专题的设计，发现大多都是以知识为线索编配的.这样的习题之间侧重于对相同的知识从不同的角度加以检测，知识相同而方法各异，加之科学方法本来就隐性于解题的过程中，因此学生只能感受到一些科学方法的存在，不能建构成方法体系，势必会走向题海战术.如果把物理学喻为珍珠项链，那么物理知识是珍珠，而科学方法就是串起珍珠的那根“线”.在习题编配中要以方法为线索，将科学方法教育缄默于解题过程中的“隐性”状态变为“显性”状态.在习题讲解中，教师应把其中的科学方法“大声说出来”，把讲方法作为习题讲评的“灵魂”，正所谓授人以“鱼”不如授人以“渔”，“教是为了不教”.在这一过程中，根据认知策略学习的相关理论，应用知识的物理方法的学习需要经过如下三个阶段：规则习得阶段；变式训练阶段；策略的运用与迁移阶段，在习题教学中讲方法也要按照这三个阶段进行.在规则习得阶段，教师要向学生讲明所用的物理科学方法，让学生体验到用科学方法解题的效益；在变式练习阶段，教师要讲明相应的物理科学方法的适用条件，为学生提供变式练习的机会；在策略的运用和迁移阶段教师应引导学生举一反三.总之，以方法统领习题教学，好比用丝线串起散落的珍珠，有利于学生建构方法体系，提升思维品质.

[1] 张宪魁.物理科学方法教育[M].青岛：青岛海洋大学出版社，2000.

[2] 浙江省教育学会中学物理教学分会.高中物理方法教育研究[J].杭州：浙江教育出版社，1995.

[3] 邢红军，陈清梅，胡扬洋.科学方法纳入《课程标准》：基础教育课程改革的重大理论问题[J].教育科学研究，2013，(7).

[4] 姚天勇.在物理教学中追求显化的科学方法教育[J].教学月刊，2010，(15).

[5] 邢红军.物理科学方法显化教育的理论与实践研究[J].中国现代教育装备，2011，(24).

[6] 冯忠良.结构化与定向化[M].北京：北京师范大学出版社，1999.

名师简介：彭朝阳(1971—)，男，江西安福人，云南师范大学物理与电子信息学院教授，研究方向为物理课程教学和天体物理.