科学方法教育途径在高中物理教学中的实施

2022-02-09程月伟

新教育时代电子杂志(学生版) 2022年48期

程月伟

（河北省沧州市第一中学河北沧州 061000）

高中物理学科知识复杂且多变，对学生综合解析能力要求较高，部分逻辑思维较弱的学生理解能力有限，无法从交流、探究中感知物理知识的使用价值和学科魅力。科学方法教育是近年来的热门词语，同时也是增强高中学生物理水平，提高物理实验探索能力，掌握物理原理以及公式的迁移和应用，深入理解学科的教学本质。教师作为新时代学生知识技能和情感目标的领路人，应当提高自身文化素质，精准运用科学方法教育来提升整体课程质量，达到利好效果。

一、高中物理科学方法教育的内涵

高中物理学科本身带有特殊性，是社会主义建设人才培养的重点学科，亦是增强学生核心素养的有效途径之一。在高中物理的科学方法教育，是指将现代化互联网思维渗透至物理学科，带有目的性、引导性和创新性，选择科学方法，以直观、形象、典型的教学手段揭示物理的客观规律和常量变量的运动本质，以便于学生更好地理解掌握物理内容，在多样化教学手段指导之下深化课程内涵，从实践探索中增强学生综合素质。

在高中物理教学实践中，科学方法教育创新与应用全面贯彻在物理常规教学方法中，针对物理学科中对立与统一、量变和质变、守恒方法、函数解析、类比分析、概括演绎以及猜想与假设等教学常见物理问题和方法，在此基础之上渗透科学方法教育，从而激发学生物理学习兴趣，增强物理转化思维，注重从多种角度展现高中物理学科的效果，培养复合型物理研学人才，推动高中物理教学视野蓬勃发展。

二、科学方法教育在高中物理教学中的功能优势

（一）提高物理知识理解能力

物理知识学习与消化水平提升必然需要经过一个长期发展过程，科学方法教育在一定程度上能加强学生物理知识理解能力，运用先进的现代化智能型教学方法调动学生兴趣，由内而外，由浅入深削弱传统高中物理教学难度，通过外推、排除、类比、转化等模式打破教育壁垒，冲破层层阻碍，让学生更加高质量掌握课程结构，梳理物理问题，主动寻找专业且实用性较强的解题方法，全面提高学生物理知识理解能力。比如高中物理知识《时间和位移》一课，教师借助信息技术，渗透科学方法教育，将静态化文字以动态化形式展现，图文、情境、视频音频模式相互叠加，切实增强学生知识理解能力，真正引导学生了解时间和位移之间的关系。

（二）树立严谨科学的物理素养

新课程教学标准视域下，高中物理教学实用性较强，科学方法教育在学科中持续渗透，既能加深学生对物理公式、应用原理的理解，加强抽象化知识向具象物理内容之间的转化，培养学生严谨科学的物理观念，又有利于为后续深化物理学科教育，逐步提高学生的兴趣奠定基础，使高中学生在浓厚的科学方法教育氛围中接受熏陶，体会高中物理课程开展的有效性。比如，物理学科《匀变速直线运动》单元，教师利用科学方法有利于引导学生全面分析，以严谨的科学态度找到突破口，注重匀变速直线运动的速度与时间、位移与时间、速度与时间的有效关系，掌握物理学科匀速变化知识点的基本规律，促进物理核心素养的全面发展。

（三）增强物理分析解题思维

高中是培养学生物理智能发展的黄金时期，教师将科学方法教育渗透在物理学科之中，有利于帮助学生打破传统解题模式，在巩固物理基础概念的同时无限开发学生逻辑思维能力、知识转化思维能力、物理课程解题能力，重点培养并引导学生主动做出反思，将概念、定理在记忆的基础之上加强理解，有利于学生面对物理问题，勇敢解决物理问题，在多次重复验证过程中拓宽解题思路，提高学生物理思维的转化与发展，在实验中准确把握物理数值、公式应用，逐步养成逆向思维。比如，学生高中物理科学方法教育的渗透，对物理知识“电路的串联与并联”相关知识进行提问，鼓励学生利用实验法、排异法加深对串联电路或者是并联电路相关知识点的理解。

三、保证科学方法教育在高中物理教学中顺利实施的原则

（一）适应性

相比较其他科目，物理学科对学生综合理解能力要求较高，一部分学生理性思维发展较为缓慢，教师如果采用统一进度、统一难度的教学模式，必然会导致学生物理思维与发展水平逐渐拉大，不利于学生综合素质提升。此时，为保证科学方法教育在高中物理教学中能够顺利实施，教师应当坚持适应性原则，尽可能秉承“适时渗透，适度渗透”理念，提高各个阶段学生的贴合性，增强学生观察、猜想、推测、演绎能力，促进核心素养提升。

（二）全面性

全面性原则是科学方法教育实施基础，不只对学生有要求，对教师、对教材等方方面面都有要求，教师应当深入研究教学内容，注重全方位打破教学壁垒，注重学生物理综合能力的培养。在实施科学方法教育时，教师应当以坚持以学生为主，运用科学有效的教学模式，积极解决实际问题，深层次提高教学效率，力求从知识、方法、思想、技能、情感等方面实现内在转变，保证教学的有效性。

（三）渗透性

科学方法教育在高中物理教学中的应用，以润物细无声渗透模式开展是十分必要的，教师应当借助多样化教学内容，制定完善的教学内容，以游戏教学模式、活动竞赛模式激发学生学习兴趣，提高学生思维探究能力，注重利用实际的教学案例、经典题型训练、实验探究验证，有效提高学生逻辑思维和综合素养，在科学方法教育渗透环境之下培养学生感知力、探究力和创新力，深化学生知识技能，解决教学问题。

四、高中物理教学中实施科学方法教育的现状

科学方法教育在高中物理教学中的实施，已经逐渐成为近年来教育教学的重点，在一定程度上能提高学生对物理学科的理解，熟练掌握并应用高中物理教学技巧。科学教育的深入推行创新了教学方法，拓宽了物理课程教学思路，增强新时代教育的适应性。但在实际教学过程中，仍然有一部分教师物理思维发展受到限制，对科学方法教育内涵理解浅显，教学手段应用革新趋于表面化，容易导致学生知其然不知其所以然，对物理观念和物理原理的理解与应用出现偏差。教师教学理念与教学方法的选择直接影响着学生的学习质量，教师在潜移默化中受到“唯学历、唯帽子、唯职称、唯奖项、唯论文”的“五唯”顽瘴痼疾的影响，继续采用照本宣科灌输式教学模式，科学方法教育渗透力度不足，导致学生不知学什么、怎么学，物理知识技能丧失，最终影响物理教学效果。

五、高中物理教学中实施科学方法教育的必要性

科学方法教育在高中物理教学中深入实施并非单纯渗透科学方法，而是透过现象挖掘其背后的深层内容，是推进素质教育、全方位提高学生科学素养的必然要求。物理学科教学本身具有一定的难度，常规化简单教学模式与学生个性化差异对应性较低，依靠科学方法教育的实施与渗透，在一定程度上为高中物理教学注入全新灵魂，是切实推进高中物理教学素养，展现多样化教学实施现实需要。教师在教学过程中必须要利用严谨科学的态度、合理创新的思想以及丰富多样的教学方式，提高学生逻辑思维能力，促使学生养成良好的学习习惯，逐渐能够利用物理思想分析问题、解决问题。

六、高中物理教学中实施科学方法教育的要点

（一）尊重学生身心发展规律

高中学生已经具有独立思维能力，尊重学生成长与发展规律，在教学过程中选择与学生知识水平和心理认知能力趋于一致的科学方法教育是提高教学质量有效手段之一。对于高中物理学科而言，学生理性思维尚未发育完全，如果题型难度过大，学生学习就会比较吃力，久而久之，对物理学科学习兴趣降低，知识薄弱的学生还有可能出现排斥心理。此时，创设多样化教学模式，由浅入深、层层递进，螺旋式培养学生物理逻辑思维和解题思维显得十分重要，只有遵循教学法则，增强学生综合分析能力、推理判断能力、抽象概括能力以及物理图文识别能力，才能为高中物理教学稳定实施打下良好的基础。

（二）关注学生认知结构

新时期高中物理教学思想和教学手段已经具备全新内涵，关注学生对物理速度、电能、动能、势能以及万有引力等内容的认知结构，对学生精准掌握物理教材技巧，深化科学方法教育内在含义，提高物理教学质量，是现阶段提高学生物理素养、激发学生创新能力的重点。对高中阶段学生而言，学生的思维与情感认知能力逐渐成熟，才能从不同角度、不同方向理解物理教学问题，明白教师讲解的各类知识点，提高物理专业知识、物理棘手问题与生活实践经验之间的有效转换，最大限度削弱教学难度，提高教学质量。

（三）延伸学生问题目的性

教师作为知识的引导者和实践者，在教学过程中应当切实把握教学目的，仍然坚持“以学为本，人本结合”的思想理念，鼓励学生以教学目的为出发点，学会反向思考物理探究过程和解题思路，引导学生以科学方法教育为依托，以教材内容为获取知识的基本渠道，结合自身经验，主动制定阶段性目标，观察并寻找常规教学过程中教学目标的强化，由近至远，逐步提高教学效率，促进学生全方面思考，最终在丰富多样的教学内容指导之下增强物理学科类比、归纳、总结和验证能力，以此提高学生物理解题局部思维和全局思维的形成与发展。

七、高中物理教学中实施科学方法教育的途径

（一）物理概念教学中实施科学方法教育

物理公式、专业名词、物理实验原理和推导定律都属于概念性类别，此种知识一般而言，都是针对物理探究目标的本质属性，以生活实际为基础，借助物理专业化语言组织而成的。就目前而言，在物理概念性教学中渗透并实施科学方法教育可行性较高。第一，物理教师作为引导者、组织者、参与者和实践者，应当充分挖掘高中物理教材内容，将重难点或者相近的概念进行分类，倡导学生利用类比、分析、排除、推理等科学性方法，找到物理专业概念的不同之处，观察研究教学内容，选择科学有效的教学方法，将物理概念转为以直观形象的方式展现，弱化物理概念的高深性，为后续物理概念之间灵活应用切换奠定基础。

在高中人教版物理教学实践探索中，会学到“参考系和坐标系的基本概念”“向心力的应用性质”“万有引力定律实施的条件”等概念类内容，为了让学生更加直观、形象、生动理解，教师须寻找多样化教学方式，比如，借助多媒体技术，将万有引力的概念、公式、性质等融合以图文、视频等形式展现，以此调动学生主观能动性，提高学生物理学习兴趣。

（二）物理知识迁移中实施科学方法教育

物理知识在应用时具有相通性，教师在实施科学方法教育时，应当要注意物理学科的特殊性，全面分析物理知识的内在含义，将传统教学方法与创新教学思路相互联合，密切关注学生的物理技能与知识迁移能力之间的差异性，注重培养学生物理实践思维、迁移思维、发展思维和空间思维，精准掌握物理课程的发展内涵，总结物理问题，增强学生主动性、自主性和独立性。值得注意的是，在物理知识迁移教学中渗透科学方法教育，应当关注教师自身是否具备严谨的科学态度、较强的分析能力和优秀的引导能力，在教学方法渗透过程中必须剔除自身懒惰思维，结合学生物理基本能力创设差异化科学方法教育手段，增强学生自信心。

在人教版高中物理教材中将科学方法教育渗透其中，教师首先要从课内知识结构中深化教学理念，确定教学主题《电源和电流》，引导学生在教学过程中提高学生理解能力，逐步掌握物理公式、解题思想等方面的迁移和应用技巧。通过“串联电路和并联电路”的具体活动，增强学生分析能力，鼓励学生利用物理归纳、总结、概括思维分析问题，寻找电流、电源、电路等知识模块之间的联系性，最终增强知识理解与转化能力，以此突出科学方法教育的应用优势。

（三）物理规律总结中实施科学方法教育

物理涵盖面十分广泛，一大部分知识内容来源于生活而又利用专业化教学内容进行总结归纳，高中物理学科实施科学方法教育，在面对抽象问题时，教师应当主动改变教学思想，以学生兴趣和能力为出发点，总结物理教学规律，引导学生在探索中归纳物理问题，运用图像法、归纳法、类比法、对比分析法和理想实验法打破物理教学神秘性，有目的地调动学生学习主动性，深化科学方法教育内在含义，精准抓住教学主要矛盾和次要矛盾，从实践中提高教学质量。

在人教版高中物理学科教学过程中，教师在课前、课中、课后三大方面全部注入科学方法教育，为拓宽物理知识规律奠定基础，对学生物理逻辑思维和推理、证明技能施展提供契机。以《牛顿运动定律》章节为例，牛顿第一定律和牛顿第二定律以及力与速度之间的关系在研究和解决实际问题时，很难找到完全不受环境、空气等因素干扰的，此时，为促进学生紧抓物理教学规律，教师可以利用理想实验法和图像分析法相结合，再配合其他研究模式，注重从多角度推导出牛顿第二定律“F=ma”，精准抓住物理事物运动属性，以便于在相对理想化的环境中探索解决问题。

（四）物理实验探索中实施科学方法教育

实验是物理教学中培养学生洞察思维、空间想象思维、计算思维以及解题思维的重要环节，教师想要将科学方法教育渗透其中，物理实验模块即为其提供实施契机。这就要求教师在教学过程中应该利用等效法、比较法、放大法的物理实验方法，注重精选物理实验器材，强调在实践探索和反复验证下提高学生对物理知识的理解能力，通过对比、归类、设想和评价，掌握物理知识中的教学结论，丰富物理实验过程，强化物理实验结果，有序开展符合新时代教学要求且与学生身心发展规律相适应的内容。

在人教版物理教学实验探究过程中，以《验证机械能守恒定律》为参照，教师在实验中注入科学方法教育，利用比较法对物理常量、变量以及实验数据进行分析，鼓励学生勇敢地提出问题、阐述问题并分析问题，运用打点计时器、纸带等完整的实验工具，配合互联网信息技术，对机械能守恒定律进行分析和探究，再配合线上教学资源平台，拓宽学生逻辑思维和发散思维，激发学生观察能力和实践能力，边实验边探索，寓教于乐，掌握日常生活中机械能守恒定律的应用技巧。

（五）物理专项习题中实施科学方法教育

物理习题选择与设计对学生逻辑思维能力和创新能力培养具有重要推动作用，在教学过程中教师应当深化科学方法教育实质，精心选择教学案例，结合学生的日常水平和理解能力，采用螺旋式教学内容设计，加强整体法和拆分法等应用，以教材内容为依托，注重选择一题多解、多题一解专项训练，总结教学经验，保障科学方法教育在物理学科教学应用的真实性、科学性和高效性。

在人教版物理教学实践活动中，教师梳理习题练习，掌握学生物理能力是首要任务，选择《重力基本相互作用》章节，精选有关于“力的相互作用”习题，设计难度叠加的教学问题，引导学生利用整体法和隔离法解决实际问题。