注重科学方法教育提升物理思维品质

王兆云 纪旭媛

[摘   要]物理课堂不能仅仅只是关注学生对物理知识的理解和掌握，教师应有效关注学生对科学方法的体会和感悟，这样的课堂才符合新课程标准的要求，才能适应学生发展的需要。文章结合高中物理教学实践，探讨科学方法教育的优化策略。

[关键词]高中物理;科学方法;策略优化

[中图分类号]    G633.7        [文献标识码]    A        [文章编号]    1674-6058（2019）17-0056-02

科学方法一般都是隐含在物理探究的过程中，很多时候学生没有主动而自发地对相关方法进行探索和总结。这一现状表明，教师在教学过程中应注意对科学方法进行显性化处理，这不但是为了让学生有针对性地完成科学方法的学习和研究，更是为了帮助学生形成方法提炼的习惯，同时还能让学生体验相应的方法和操作。

一、显性化处理教材中的科学方法

教材是高中物理知识和方法的重要载体，它相对全面地展示了物理研究的整个过程，这其中包含大量的科学方法。教师的显性化教学处理就是要明确点出科学方法所对应的名称，让学生体会相关操作的必要性，同时还要让学生在分析和讨论中明确其中的原理和操作细节。

物理研究的每一项成果都对应着大量科学方法的运用，那么是否每一项内容，我们都需要引导学生将科学方法显性化处理呢？笔者认为，这是没有必要的。我们强调方法总结和提炼的自主意识，其实就是要让学生在阅读教材，或是探索的过程中，能够认识到这其中包含怎样的研究思想和方法。

比如，为了让学生认识到微小形变的存在，教材上安排了如图1所示的实验，这其中包含怎样的科学方法呢？首先我们就要让学生明确这样几个问题：（1）哪一现象表明形变的发生？（2）形变发生过程中，光路会发生怎样的变化？（3）这其中蕴含着怎样的科学方法？三个问题的逐步分析可以让学生认识到上述实验中有关放大法的使用，这是高中阶段第一次涉及放大法，所以教师要引导学生进行细致入微的显性化处理。后面学生还会再一次接触到类似的方法，比如通过按压玻璃瓶放大形变，又比如卡文迪许的扭秤实验，更是历史上最经典的放大操作，这一实验也巧妙借助了光线的移动来放大微小量，再比如用干涉原理来检测平面的平整度，等等，这些内容就无须教师过分讲述有关科学方法的操作和内涵，完全可以让学生在自主探索中获得认识和体会。

二、从科学史中提炼科学方法的教育因子

在物理研究历程中，科学家为了克服研究条件的不足，积极运用自己的探究智慧，采用多样化的科学方法进行研究和分析，最终使研究有了突破，成就了科学史上的传奇，其中所对应的科学方法也值得学生在学习中体会和研究。

比如伽利略在研究自由落体运动的过程中就采用了多种科学研究方法。由于当时计时手段粗糙，人们无法精确测定速度，伽利略就从数学研究的角度出发，指出如果从静止出发的物体速度正比于时间，则对应位移就应该正比于时间的平方，这样，研究过程中，就只要测定对应时间的位移，由此来探索速度是否正比于时间。还是考虑到技术手段的简陋，常规的自由落体运动过程太过短暂，这也给研究带来了很大的困难。面对这一困难，伽利略先将实验放在斜面上进行，以此冲淡重力的影响，使小球在斜面上运动的时间更长。这样无论是测定位移还是测定时间，都非常直接而简便。当伽利略验证出斜面上的确存在物体的速度正比于时间之后，他继续调整斜面的倾角，由此发现不同倾角的斜面上，物体都是做匀变速直线运动的，最终再合理外推，即当角度增大到90°时，也有相同的结论，所以自由落体运动的确属于匀变速直线运动。

在上述研究过程中，伽利略充分运用了数学演绎和科学实验相结合的方法进行处理，这一方法最终还会在多种物理研究的过程中涉及。我们引导学生学习物理学史，就是要让学生体会这些方法的内涵，并让学生将这些科学方法内化为自己的探究能力和研究习惯。

在物理教学中，涉及物理学史的内容，我们不但要让学生厘清知识的发展脉络，同时也要让学生在研读史料文本时体会科学方法。只有将物理学史中的科学教育的因子发掘出来，才能让物理学史的价值充分体现出来，这些内容对学生的终身发展大有裨益。此外，我们以物理学史作为载体和学生分享隐含在其中的科学方法，还可以借古说今，为科学方法提供一个更加真实的背景，学生也不会对相关方法熟视无睹。

三、在规律探究过程中感悟科学方法

科学方法的教学绝不是一种单纯而枯燥的说教过程，在物理教学中，我们应该深刻意识到其实在物理概念和规律的背后，隐藏着诸多科学研究方法，如果学生的科学探究只是局限于某些结论，那将是一种教学遗憾。从教师的角度讲，我们应该引导学生站在全局的高度，思考物理研究过程，不但要认知最终的探究结果，更要领会探究过程中的方法和思想。

比如有关磁感应强度的概念探究，首先这是对磁场性质的探索，整个磁场无形无质，如何引导学生对这一概念进行探索呢？笔者认为，应该先让学生联系已经学习过的有关电场的知识，即让他们从类比的角度出发，由电场强度的定义和研究方法组织磁感应强度的探索。类比于电场强度，通过点电荷在电场中的受力规律研究电场的强弱。磁场的研究，一方面是借助小磁针的受力方向表示磁感应强度的方向，另一方面又要借助通电导线的受力大小探索磁感应强度的大小。在对通电导线的受力大小进行探究的过程中，可先让学生猜想，明确电流的大小、导线的长度以及磁场强弱可能对通电导线受力的影响，然后采用教材中的实验装置引导学生分析，这其中又隐含着控制变量法的使用，这些都需要学生在研究过程中有所领会和感悟。

四、专题教学中的科学方法渗透

当学生对物理知识已经有了深层次的领会，并且对诸多科学方法已经有了一定量的积累后，物理教师要善于以科学方法为基本线索，引导学生将科学方法作为学习目标，让他们采用联想、整合等手段积极展开研究，指导学生完成梳理工作，这样的处理不但能够促使学生对知识进行深层次的认识，也有助于学生对科学方法进行深度咀嚼，这对学生领会科学思想和方法有着非常积极的作用。

比如有关“比值定义法”，这是物理概念最常见的一种定义方式，高中阶段，诸如质量、电阻、电场强度、电压、电容、磁感应强度等，这些概念的产生都有比值定义法的影子，所以我们以“比值定义法”为专题，组织学生进行分析和研究，让学生对相关知识的内涵及外延展开探究，并由此对科学方法的内涵产生思考和联想。事实上，比值定义法正是从某一物理现象出发，对其中所涉及的物理量进行具体化的处理，进而从定量的角度对物理规律进行分析和探索，这种方法所对应的物理概念不是对因果关系的诠释。比如我们用位移和对应时间的比值来定义速度，但绝不是速度与位移成正比，与时间成反比。我们组织学生围绕“比值定义法”这一专题进行学习，就是要让学生明确这一方法的本质，让学生在认识方法的同时，还能进一步理解概念。

在教学过程中，教师应该意识到，只有学生切身体验科学探究的过程，他们才能充分领会方法的基本要求和操作细节。因此，物理教师应该积极创设情境，让学生在情境中感受知识的形成过程，进而让他们的思维不断顺应科学探究的模式，他们也将受到潜移默化的影響。

[   参   考   文   献   ]

姚维贵.注重科学方法渗透    引导学生自主探究：“速度变化快慢——加速度”教学设计[J].中学物理教学参考，2011（4）：10-13.

（责任编辑 易志毅）