高中物理教学中实施科学方法教育的策略

李正源 王呈平

摘要：高中新课程标准明确要求在课堂教学中要注重对学生的科学方法教育。结合教学实际和教材中隐含的科学方法素材，提出了一些在物理教学中进行科学方法教育的策略与方法，以提升学生的科学素养和创新能力。

关键词：科学方法；科学方法教育；教育策略

高中物理学科的育人功能关键在于培养学生的科学思维能力和科学方法，因此，在高中物理教学中实施科学方法教育是十分重要和必要的。

一、 通过物理概念教学渗透科学方法教育的策略

物理概念是物理学知识体系中的基本要素，是物理规律学习的基础。物理概念是研究物理问题的基础，它是在观察和实验的基础上，运用科学的思维方法，突出主要因素，忽略次要因素，抓住事物的共同本质属性，加以抽象和概括而形成的。

任何物理概念的建立和形成是离不开物理思维的。例如，人们经常看到汽车在行驶，人在行走，有快慢之别，但是不通过分析、比较、综合和归纳等思维过程就形不成描述运动快慢的物理量——速度这一概念；再如人们观察到的马拉车、人推门等现象，但不经过分析、比较、归纳就很难发现力是一个物体对另一个物体的作用。总之，物理概念的学习离不开科学的思维方法，所以我们在教学中要注重对学生的引导，充分发挥学生的主观能动性，自己体会各种科学思维方法，找到事物的本质特征，尽可能让学生在学习过程中自主建立概念。当然，不同的物理概念的引入和建立过程包含不同的科学方法。

二、 通过物理规律教学实施科学方法教育的策略

物理定理、定律等揭示了某些物理量之间内在的、本质的联系。高中物理作为物理学科的入门理论体系，以最基本的物理概念、物理规律、基本方法构成其基本结构，其中物理科学方法是所有内容之间联系的纽带与桥梁。当然，所有物理规律的探究之路都是极其不平坦的，在此过程中，很多科学家同时也创造了很多宝贵的科学研究方法。

1. 在探究性实验的过程中渗透科学方法教育

控制变量法在高中物理中的应用十分常见，其核心思想就是在涉及多个变量（多个因素）的问题时，讨论某一个变量对结果的影响，先设定其他量都不发生变化。例如：在探究加速度与力和质量之间的关系时，实验分两步进行：首先是控制研究对象质量不变的情况下，讨论加速度和物体所受力之间的关系；其次是控制研究对象受力不变的情况下，讨论加速度和物体质量之间的关系。这种实验方法就是控制变量法，最后通过数学方法进行归纳总结得出结论。

2. 在总结物理规律的过程中渗透科学方法教育

数学方法、归纳法和理想实验法在总结物理规律的过程中应用显著。物理中许多定律的得出是在已有知识的基础上进行数学逻辑推理而得出的。例如在人教版必修1中研究匀变速直线运动的位移公式时，利用匀速直线运动的vt图像图线与时间轴所围面积表示位移进而利用逻辑推理得出匀变速直线运动的位移公式。通常我们利用图像法将一些抽象的、不可见的物理概念和规律模型化为某图像，使得问题更加直观和易于理解。很多实际问题只靠表象的观察并不一定都能得出本質的规律。因此还要通过逻辑推理和抽象思维，排除次要因素，抓住事物的本质属性，并通过各种假设和数学方法创造性地构建起与实验结果相符合的各种关系。例如在牛顿第一定律的建立过程中，首先以实验为基础，但由于客观条件的限制该结果不能通过实验直接验证，所以还需要用理想化的方法进行合理的外推。

三、 通过实验教学进行科学方法教育的策略

一个完整的实验过程，是各种科学方法综合应用的过程，蕴含着丰富的科学方法论；所以通过实验进行科学方法教育是十分有效的教育手段。我们可以主要通过物理实验方案的设计、实验过程的实践、实验数据的处理以及实验结论的归纳总结过程逐一进行科学方法教育。例如在探究合力与分力的关系实验中，我们利用的等效法采用一些简单的器材就可完成实验；在伏安法测电阻的实验中，采用两种不同的电路接法，进行比较异同，分析各自的优缺点；一些难以观察到、或无法直接测量的微小量，可借助于放大法进行研究；在实验数据的分析和处理过程中，重点应用数学方法。例如在验证机械能守恒定律的实验中，我们只需验证gh=12v2关系成立即可，但实验图像最终转换成hv22图像而并非hv图像；在探究功与速度的关系实验中，通过各种关系图像的假设和尝试，最终明确W∝v2的关系。

四、 通过应用理论知识解决问题实施科学方法教育的策略

通过应用物理知识解决实际问题，一方面可以加深对物理规律的认识和理解，另一方面是思维方法的训练。在高中物理教学中，知识应用主要是通过习题教学进行。常用的科学方法有整体法、隔离法、类比法、对称法、等效法、极限法等等。同时，我们可以通过探究性课题实践活动，让学生应用所学知识和掌握的科学方法对实际问题的解决提出自己的一整套方案，加强科学方法教育。例如我校物理组开设的学生探究性课题《自行车上的力学知识探究》《潮汐发电基本原理初探》等内容，充分调动学生探究积极性，发挥学生自己所学，应用各种科学方法进行探究；通过科技创意活动进行一些科学小制作或发明设计，充分发挥学生的主观能动性，应用已掌握的科学知识和方法学会自己处理问题。在物理组开展的科技创意大赛中，征集到大量很有创意的制作和设计；此活动不仅是很好的科学方法教育过程，同时锻炼了学生的动手能力。

参考文献：

[1]中华人民共和国教育部.物理课程标准[M].北京：人民教育出版社，2003.

[2]邢红军，陈清梅.论中学物理教育中的科学方法教育[J].中国教育学刊，2005（8）：33-36.

[3]张宪魁.物理科学方法教育[M].青岛：青岛海洋大学出版社，2000.

[4]普通高中实验课程教科书物理必修系列教科书[M].北京：人民教育出版社，2003.

作者简介：

李正源，王呈平，甘肃省定西市，甘肃省通渭县第一中学。