注重科学方法教育，提升物理思维品质

廖国勋

摘 要：学生能力的高低取决于其掌握知识的多少和运用的程度。高中物理教师的教学目的不仅是帮助学生理解与掌握相关知识点，更为重要的是让学生对科学方法有深刻的感悟与体会，进而促进学生的全面发展，提升学生的物理思维品质。文章结合教学实例，探究总结科学方法的策略，希冀为广大的高中物理教师提供参考。

关键词：高中物理;科学方法;优化策略;思维品质

中图分类号：G633.7 文献标识码：A 收稿日期：2019-09-05 文章编号：1674-120X（2020）06-0086-02

一、引言

物理一科的科学方法往往隐藏在物理探究过程中，但是大多数学生并未积极主动地去对有关的科学方法进行深度的探索与总结归纳，这导致物理学习水平不能得到实质性的提升。基于此，教师在实际的教学过程中要善于将教材中隐含的科学方法进行放大化处理，这样不仅能够让学生有针对性地对科学方法展开学习和探究，也有助于培养学生养成好习惯，提升物理思维品质。

二、放大化处理教材中的科学方法

教材是学生学习物理知识的重要工具，其中包括许多科学方法。放大化处理主要是指教师为学生指出科学方法的名称，让学生明确有关操作的重要性。物理研究的每一项内容都有与之对应的科学方法，但是教师不必将全部内容进行放大化处理，而是要帮助学生掌握总结的方法，激发其自主意识，让学生在学习和探究时可以清楚地意识到其中所隐藏的研究方法与思想。

例如，为了让学生感受到微小形变，高中物理教材上展示了如图所示的实验，但是学生不清楚该实验所包含的科学方法，所以教师不妨开展下述教学：

首先，提出如下几个问题：①形变的发生会出现什么现象？②形变发生时，光路会如何变化？③该实验包含了哪些科学方法？然后，教师和学生共同探讨分析上述三个问题，进而学生会清楚地认识到放大法在物理实验中的妙用。其次，由于学生在高中阶段第一次接触该实验所涉及的放大法，因此教师有必要进行放大化处理。例如，教师可以借助多媒体向学生展示按压玻璃瓶后放大的形变图，或者播放卡文迪许的扭秤实验的视频等，以此让学生对放大法有进一步的认识，从而激发学生对物理学习的兴趣。

三、从科学史中寻找科学方法的教学切入点

物理研究具有悠久的历史，众多的科学家不惧实验条件的艰苦，运用自身的才能，采用多种多样的科学方法开展科学分析和研究，最终使得研究有所进展和突破，推动了科学的进步。因此，学生理应学习和研究其中所对应的科学方法。

例如，伽利略采用多样化的科学研究方法来研究自由落体运动。因此，教师在教学“自由落体运动”这章时，先可以让学生阅读相关的小故事：由于伽利略时期的计时工具不够先进，科学家不能准确地测量出速度。但伽利略从数学研究入手，提出假如从静止出发的物体的速度与时间成正比，那么对应的位移与对应时间的平方成正比，所以只要测出对应时间的位移就能推测出速度与时间是否成正比。一般的自由落体运动所需的时间短暂，用当时的技术手段难以测量，这是伽利略面对的难题。为了解决这个困难，他将实验在斜面上展开，借此降低重力的影响，延长小球在斜面上的运动时间。当验证出斜面上的确存在物体的运动时间与速度成正比的关系时，伽利略不断改变斜面的倾斜度，从而发现尽管斜面的倾斜度不同，但是物体都是在做匀速直线运动。最后他经过合理的推测，得出当倾角为90°时依然符合上述结论，以此说明自由落体运动也是匀变速直线运动。学生阅读完这个小故事之后，教师可以要求学生讨论并思考伽利略的研究过程涉及哪些科学方法。然后，学生最终明确：伽利略采用了科学实验和数学演绎相结合的科学方法。

如果物理知识点涉及有关物理史的知识，那么教师不仅要帮助学生厘清相关知识的发展进程，而且要让学生从中体验到科学家做实验时所用的科学方法。只有从历史中找到科学方法的教育切入点，物理史的真正价值和意义才能有所体现。除此之外，物理史是教师给学生分享科学方法的重要依据，所以教师要善于借古说今，让学生了解科学方法背后的历史背景，进而激发学生对相关科学方法的探究热情。

四、在规律探究的过程中认识科学方法

科学方法的教学并非是枯燥无聊的说教，在实际的高中教学当中，教师要清楚地意识到物理规律与概念背后隐藏着许多科学研究方法。如果学生的科学探究只限于某些物理结论，那么课堂教学质量就不能得到有效的提升。作為一名合格的高中物理教师，我们理应培养学生的全局意识，让学生从全局的高度思考和分析整个物理研究，体会探究过程中所包含的科学方法，而不只是片面地追求结果。

例如，教师在引导学生探究有关电磁感应强度的概念时，先应对磁场的性质进行探究。磁场是学生“看不见摸不着”的东西，因此，如何引导学生对电磁感应的概念进行探索是教学的难点。笔者认为，教师可以让学生回顾已学的与电场相关的知识，并进行类比学习，即根据电场定义与研究电场强度的方法来对磁感应强度展开研究与探索。此外，教师应让学生知道电场强弱与点电荷在电场的受力规律有关，以此来类比探索电场强度的方法。

磁场研究主要从以下两个方面入手：其一，利用小磁针的受力方向确定磁感应强度的方向;其二，探求磁感应强度的大小与通电导线的受力大小的关系。教师在引导学生对通电导线的受力大小展开探索时，可以让学生推测导线的长短、电流的大小和磁场强度可能会对通电导线的受力大小所造成的影响。接下来，教师借助物理教材中的实验装置指导学生进行更深层次的分析，以此让学生领悟到控制变量法的妙用，进而潜移默化地提升学生对研究过程中所涉及的科学方法的敏锐感知力。

五、在专题教学中渗透科学方法

当学生对物理知识有较为深层次的掌握，并对众多的科学方法有适当的积累与了解时，物理教师不妨将科学方法贯穿于整个教学过程，让学生将学习科学方法视为重要的学习目标，并引导学生使用整合、联想等方法积极主动地进行研究，鼓励学生自主完成研究梳理过程，从而使学生对相关的物理知识有进一步的认识，促使学生对科学方法有深层次的掌握，以此让学生深刻地体会到科学方法和思想对物理学习的积极影响。

例如，“比值定义法”是高中物理概念常见的定义方法之一，如电场强度、磁感应强度、质量、电容以及电阻等概念都涉及上述定义方式。因此，教师可以将“比值定义法”设置为专题教学，安排和组织学生对其展开研究与分析，鼓励学生对有关知识的深层含义进行探索，进而在此基础之上联想与思考相关科学方法的内涵。

教师先要为学生解释“比值定义法”：“事实上，比值定义法是以某一特定的物理现象为出发点，并对其中所囊括的物理量展开细致和具体的处理，继而从定量的方面对特定的物理规律展开探索和分析。”接下来，教师要让学生举出用比值定义法定义概念的例子，于是学生就会想到：速度由位移与对应时间的比值来定义，但其并不代表速度与时间成反比，与位移成正比。最后，教师将全班分为若干个实验小组，让学生以小组为单位谈论使用“比值定义法”的益处。

在上述的教学案例中，教师组织学生针对“比值定义法”进行专题学习，可以让学生对该方法的本质产生明确的认知，同时让学生对涉及的概念有更深刻的理解。

六、通过习题训练科学方法

科学方法的教学最主要的目的在于切实提升学生分析与解决物理问题的能力。大量的实践和研究数据表明，无论教师的讲课如何生动精辟，都只能提高学生理解知识的能力，无法有效提升其运用知识的水平。学生只有经过反复的练题和不断的解决新问题，才能实现对物理知识的灵活应用。基于此，物理教师要强化学生的习题练习，指导学生采用科学方法处理物理问题，让学生的知识得到实际运用，进而增强学生的物理思维品质。

例如，教师设计一道这样的题：水平地面上固定有一个半径为r的光滑竖直圆轨道，其与水平地面相切，现在有人将小球从距离桌面为h的高处静止释放，求小球到达轨道地段所需的时间。教师留给学生三分钟的时间思考解决上述问题所涉及的科学方法，学生回答：“这道题要采用类比法，即与单摆相类比，运用单摆的有关知识解题。”最终大部分学生都根据此方法得出正确答案。在此过程中，学生也切实体会到科学方法对解决问题的重要性。

又如，这样一道题：水平地面放有斜面A，斜面A上放有物体B，当水平作用力F作用于物体B时，两者仍处于静止状态。A与地面的静摩擦力为f1，B受到A的摩擦力为f2，现逐渐增大F，但A、B仍保持静止，请问此过程中f1、f2如何变化？学生通过分析得出求f1、f2的变化情况分别要采用整体思维法和局部思维法。

通过习题训练科学方法最主要的目的是优化和发散学生的思维，增强学生解决物理问题的能力。教师要从科学方法论的角度出发，精心挑选习题，总结归纳典型例题，对學生的物理思维进行专项练习。除此之外，对学生而言较为陌生的科学方法，教师可以在让学生解答习题之前进行点拨，进而让学生逐步熟悉各种科学方法。

七、结语

在实际的教学当中，教师要有意识、有目的地对学生进行科学方法教育，这是提升学生物理学习能力和核心素养的重要途径。高中物理教师要通过适当的教学途径让学生积极投入科学实验探究过程，让其充分领悟科学方法的基本操作步骤和要求。因此，教师要努力为学生创造出适当的情境，让学生在情境中体会物理知识和概念的形成过程，以此让学生的思维符合科学探究的形式，同时使学生的物理学习水平得到提升。

参考文献：

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

[2]陶兆宝.物理教学重视培养学生科学素养的策略和思考[J].物理教学探讨，2013（2）：6-9.