淺談高中物理學方法教育

朱靈俊

古人說“授人以魚,只供一飯之需,教人以漁,則終身受用無窮.”說明了方法的重要,要具備某方面的能力就必須掌握某方面的方法,方法是能力的骨架.在物理學中也有很多方法,多年的教學實踐告訴我們傳授知識固然重要,而掌握方法則更為重要.所以筆者以為掌握物理學方法是學好物理的保證,在教學過程中堅持實施方法教育,并取得了一定的實效.現就物理學方法談談自己的淺薄認識,供學生和同行商榷.

一、物理學方法剖析

所謂物理學方法,簡單地說就是研究或學習和應用物理的方法.方法是研究問題的一種門路和程序,是方式和辦法的綜合.這些方法對物理學家力圖按照物理世界的本來面目,在不斷深化對自然界的認識過程中進行物理學探究起到了重大的推動作用.高中物理教學中常見的一些物理學方法有:實驗法,控制變量法,類比法,極限法,假設法,等效法,理想化法等.

二、高中物理學方法教育的實施策略

在教學中務必有意識地貫穿物理思想和物理方法,思想指導方法,方法體現思想.學好物理要識記、理解物理概念、規律及條件.要解決描述物理問題,就要明確題設的物理情境,理解物理過程,會對物理問題進行唯象研究,然后進一步研究它的原因、規律,再尋求解決的方法.

1.在物理概念和規律的教學中滲透物理學方法

物理概念、規律是方法的載體,脫離了概念、規律,物理方法教育就成了空中樓閣.物理概念是從大量同類物理現象和物理過程中抽象出來的,是客觀事物的共同性質和本質特征,是構成物理理論的“細胞”.物理概念的形成過程就是應用物理科學方法思維的過程,因此,教師在概念教學中應按照學生的認知規律教給學生形成概念的物理學方法.在概念的教學中,教會學生形成概念的一般方法,即從提出問題到經過觀察、實驗(直接感官)、分析、比較(抽象思維),最后演繹出概念.

下表是物理概念、規律教學中最常用的物理方法和有關物理概念、規律及相應的教學活動設計.

2.在解題訓練中進行物理學方法教育

實踐也表明:教師生動精辟的講述,學生對于知識只能達到理解的水平,要達到運用的水平,非要經過學生本人參與分析解決新問題的實踐不可.因此,教師要創設情景,強化習題教學和訓練,讓學生模仿、操作并加以體會,引導學生運用科學方法解決具體的物理問題,使學生實現知識向能力的轉化.

教師要站在物理學方法論的高度,認真研究題型、分析歸類、精選典型例題.對學生進行邏輯思維與非邏輯思維、集中思維與發散思維、正向思維與逆向思維、局部思維與整體思維、類比思維與聯想思維等專項訓練.例如:一半徑為[WTBX]R的光滑豎直圓軌道固定在水平地面上,與水平地面相切,小球從軌道上距離桌面h(h

3.在實驗教學和課外活動中進行物理學方法教育

物理學是一門實驗科學,探究實驗是加強物理方法教育的有效途徑.一個完整的實驗,包括提出問題、設計操作、數據分析和理論解釋四個階段.在整個過程中蘊含著豐富的物理學方法,如比較、分類、分析、綜合、推理、歸納等等.教學中要注重把教材上的演示實驗變為學生的探索實驗,引導學生通過親身實踐去領會科學家們研究問題的物理方法,并內化為自己的思維和行為方式,培養他們用物理方法主動探求新知識、研究新問題的習慣和能力.例如,在高一物理新教材中的“探究彈性勢能的表達式”一節,可以讓學生們通過探究的方法去解決“彈性勢能的表達式”的導出問題.在整個過程中,讓大家真正體會探究式學習的全過程,即提出問題——猜想——設計和進行實驗——數據處理——分析和推理的過程.當我們最終得出彈性勢能的表達式后,學生們才實實在在地感受到探究式學習既坎坷又生動有趣.這為他們在今后的學習中,對其他物理規律的探究,乃至將來進行某領域的科學研究都會打下良好的基礎.

在開展物理課外科技活動及校本課程時,教師要充分利用現有的組織形式,以豐富多彩的活動形式將物理學方法教育貫穿其中,在活動中將方法教育與德育、國情教育等有機地結合起來,互相配合,相互促進.

4.在物理學史的學習中進行物理學方法教育

物理學發展史就是一部科學方法論發展史,在物理教學中插入物理學史,可使學生領略到科學家的人格魅力及思維方法,從而激發學生追求真理的美好愿望,啟發學生掌握科學的研究方法.中學物理教材涉及到幾十位物理學家,他們取得偉大成就的過程中,所運用的物理學研究方法和實驗構想精妙絕倫,為我們提供了物理學方法教育的豐富素材,結合教學內容介紹物理學史上物理學家研究物理問題的方法,作為學生學習的范例,無疑是實施方法教育的一條重要途徑.

例如,在講述“原子的能級”一節時,可以總結性地回顧“原子”這個概念的建立過程,使學生在對原子的結構有更完整的認識的同時、領會到“假說法”和“逐步逼[HJ1.2mm]近法”是自然科學研究中的一般方法.在教學中,我們可以運用如下史料:1895年以后,一系列的新發現(如陰極射線、放射性、電子、光電效應、塞曼效應等)和一系列新理論的出現,激發了人們對原子假設的興趣:原子究竟是什么?它具有什么樣的內部結構?1903年,電子的發現者湯姆遜提出了原子結構是“帶有葡萄干的蛋糕模型”,原子由帶負電的電子和帶正電的離子所構成,是穩定的結構.但是這個假說很快就受到了新的實驗的挑戰.盧瑟福在1911年做了“粒子對金箔的散射實驗”,于是提出了“原子結構的太陽系模型”的新假說,這個假說確立了原子的基本結構.按照經典的電磁學理論,電子在圍繞原子核做圓周運動時將會不斷地發射出電磁波,從而喪失能量,最后掉到原子核里面.玻爾根據已有的事實和理論,敏銳地洞察到經典電磁理論并不適用于原子體系,創造性地提出了進一步的假說,認為電子圍繞原子核所做的圓周運動本身是量子化的,即電子只能分立在不連續的固定軌道上運動.并且電子在不同軌道之間的躍遷導致原子光譜的發射.玻爾的“分立軌道”假說成功地解釋了氫原子的光譜,但在解釋復雜原子的光譜時卻遇到了很大的困難.直到20世紀20年代,量子力學的建立才真正完善了原子結構學說.這段史料的切入,不但使學生深化了知識的學習,更深化了物理方法的教育.

(責任編輯:易志毅)