物理科學方法教育綜述

摘要：本文從物理科學方法教育研究歷程及成果，科學方法教育存在問題，實施物理科學方法教育的原則，實施物理科學方法教育的建議四個方面論述了中學物理科學方法教育。

關鍵詞：中學物理；科學方法教育；問題；原則；建議

中圖分類號：G633.7

文獻標識碼：A

文章編號：1003-6148（2013）4（S）-0047-4

仔細研究物理學理論體系的建立過程。不難發現。每個知識點或者物理規律的獲得都伴隨著一定的科學研究方法。對物理科學方法教育的研究，我國是從八十年代開始的。新課程理念提倡教師在教學過程中。不僅要用知識武裝自己。還要掌握一定的物理科學方法，并向學生滲透科學方法教育，以知識和技能為載體，讓學生經歷探究過程，掌握科學探索的方法。形成科學探究精神，提高實踐能力和創新意識。眾多物理教育工作者在物理科學方法教育的過程中不斷摸索。取得了一定的教學實效，但是也存在很多問題。

1 我國物理科學方法教育研究歷程及成果

傳統的物理教學主要以掌握基本知識和基本技能為主，科學方法教育并沒有受到社會的普遍重視。

1978年我國制定八年全國科技規劃時把“自然科學史和科學方法論研究”列為重點研究項目之一。教育工作者才開始對中學物理科學方法教育的具體環節進行較為深入的研究。取得了一定的成果，但是還缺乏相對比較完善的物理科學方法教育體系。

1995年，中國教育學會物理教學專業委員會在西安召開“全國首屆物理科學方法教育”研討會。會議引導物理教育工作者在后期工作中對物理科學方法教育進行有組織、有目的、有計劃的研究，對中學物理科學方法教育的實質、內容、體系、途徑等做一些嘗試性的總結。

自此以后。關于物理科學方法教育的研究論文和各種論壇層出不窮，圍繞“用什么方法研究物理現象”“怎樣描述物理現象”“怎樣探索并總結物理規律”“如何檢驗物理規律”等話題的爭論引起了物理教育界的高度關注。不難看出。物理科學方法教育的地位和作用受到了一定程度的重視，也取得了一定的成果。

1.1教學目標

普通高中物理課程標準（實驗）將“學習科學探究方法。發展自主學習能力。養成良好思維習慣，能運用物理知識和科學探究方法解決一些問題”作為課程總目標之一。將課程具體目標劃分為知識與技能、過程與方法、情感態度與價值觀三個方面，并且在課程實施上注重自主學習，提倡教學方式多樣化，這就要求教師要在教學過程中，幫助學生學習物理知識與技能，引導其掌握科學研究方法，培養其科學探究能力，使學生逐步形成科學態度與科學精神。

1.2教科書的編寫

隨著課程理念和教學目標的不斷改革，教科書的編寫在不斷革新科學內容的基礎上。越來越多地突出了“學習科學方法”的相關內容。

教材內容倡導科學探究。關注科學探究活動。注重科學探究質量，重視科學的發生過程，為學生掌握科學的探究方法創造條件。現行教科書已然成為提出問題、分析問題、解決問題的范例，并且巧妙科學地為學生開展探究活動提供指導和幫助，旨在讓學生從物理學習中掌握科學的研究方法，為其解決實際生活中的問題做好鋪墊，以適應社會的快速發展。

1.3教學實施

教師為了實現教學目標。以教科書為藍本實施教學工作的過程也發生了很大的變化。

為了突出物理科學方法教育，各種教學模式、教學方法應運而生，其中探究式教學模式的呼聲最高。而教師在探究式教學中采用的物理科學方法很多，包括設疑提問方法、觀察方法、實驗方法、數學方法、比較與分類、分析與綜合、歸納與演繹、理想化方法、類比方法、物理假說、科學想象等，其中，數學方法是核心，觀察實驗方法是基礎。

例如，在《勻變速直線運動》的教學中，教師可以讓學生提出自己的實驗方案來驗證對自由落體運動快慢的猜想，提高他們制66121b5f0adcbc64991793b84e6f6f6e定科學探究計劃的能力：可以用打點計時器研究自由落體運動。在獲得知識的同時提高對實驗數據的處理能力：可以討論伽利略對自由落體運動的研究方法，體會科學研究方法對科學發展的意義：可以展示人類在月球上所進行的有關實驗照片，激發學生探究科學的熱情。領略自然規律的普適性：還可以通過對打樁機的重錘下落和高臺跳水運動員等自由落體運動實例的討論，增強學生將物理知識應用于生活和生產的意識。這些多樣化的教學方式能夠讓學生意識到物理科學方法的重要性，促使其主動學習科學的研究方法，提高解決問題的能力。

1.4教學評價

高中物理課程標準是高中物理課程評價的依據。在內容和形式上，重視學習過程的評價，不以考試的結果作為唯一的評價依據；把學生在活動、實驗、制作、探究等方面的表現納入評價范圍，不以書面考試為唯一的評價方式：倡導客觀記錄學生學習過程中的具體事實。不過分強調評價的標準化：教師要轉變在學生學習評價中的裁判員角色，要成為學生學習的促進者、合作者，學習評價的指導者，學習潛能的開發者。

2 我國物理科學方法教育存在的問題

有了上述政策性的理論指導，實際教學中的物理科學方法教育落實得怎么樣呢？

調查顯示。實際教學中。知識與技能目標落實得比較好，過程與方法目標的教學效果非常一般。為什么新課程理念的實施沒有取得我們預想的效果？

2.1教師在開展物理科學方法教育的過程中存在的問題

關于方法論的系統性研究。只能在研究生課程中學到。現在的大部分教師只能通過教材、教參、教輔書或其他參考資料中了解、研究，由此造成教師的科學研究方法理論知識不清晰、不系統：教學設計無法做好科學研究方法的滲透：而且現今科學方法教育的具體評價標準不夠明晰，不能很好地監督、促進教師在科學方法教育的專業能力上取得長足進步。

（1）大部分教師認為物理科學方法就是觀察實驗法；

（2）學校的常規教學檢測中對科學方法教學的考查力度不大。考試評價機制不夠完善；

（3）教師備課時，比較注重知識與技能，對科學方法的重視程度略顯不足；

（4）物理科學研究方法在教材以及教學案例中體現得還可以。但在教輔用書的習題訓練以及考試中體現得比較弱；

（5）只有一部分教師能在教學過程中科學地設置問題，注重思維訓練，其余教師仍然主張要多講多練。因為現在高考還是指揮棒。而且大多數教師都還是應試教育模式培養出來的；

（6）教師在科學探究的過程中不能很好地調控時間，探究過程用時過多，教學任務無法完成；

（7）實驗器材陳舊或者欠缺，給學生的實驗探究造成困難；

（8）大部分青年教師知道新課程理念，但是不知道如何將它與教學實踐很好地結合。

2.2學生在接受物理科學方法教育的過程中存在的問題

中學生的邏輯思維能力比較低，而科學方法具有很強的抽象性。給教學的實施帶來一定的困難。

現在的中學生課業負擔比較重。還要在課余時間上各種培訓班、興趣班，沒有時間深入生活進行社會實踐、獨立地解決生活中遇到的實際問題或者參加一些科學探究活動。這些都導致了學生的思維面比較窄，不利于科學方法的掌握。

3 實施物理科學方法教育的原則

3.1要符合學生的心理認知特點

學生是學習的主體，他們的心理認知水平是教師在教學過程中進行科學方法教育的一個重要依據。

3.1.1初中學生的認知不夠成熟

初中學生的形象思維占據主導地位，抽象邏輯思維水平較低，辨證思維剛開始萌發。處于從經驗型向理論型過渡的時期，所以，思想方法上帶有很強的片面性及表面性：人格特點上。比較缺乏成人那種深刻而穩定的情緒體驗。缺乏承受壓力、克服困難的意志力，社會經驗比較欠缺。

因此，物理教師必須幫助初中學生形成正確的物理表象，培養他們在充分直接感知（觀察）或間接感知（接受描述）的基礎上準確概括物理表象的能力。學生在學習物理之前已由其他科目的學習和生活經歷形成了大量所謂的“物理表象”。我們稱之為“前概念”，而這些“前概念”大多是片面的或不準確的，甚至是錯誤的。

鑒于此，教師應盡可能正視而不是回避學生頭腦中的“前概念”，在比較科學的物理表象和“前概念”的差異的基礎上，糾正學生錯誤的“前概念”，幫助其克服思維定勢。

3.1.2高中生認知結構趨于成熟

高中學生已經形成較強的分析綜合能力、推理判斷能力、抽象概括能力、空間想象能力等。這為開展科學方法教育提供了堅實的基礎。他們的辯證性思維和創造性思維有了很大發展。已具備以理論模型為主的抽象邏輯思維能力。

具體表現在：高中學生可以通過假設進行思維，按照發現問題、提出問題、做出猜想和假設、驗證假設的途徑，進行較為完整的探究活動。也就是說，他們已經能夠進行創造性思維活動。所以，教師在教學過程中，可以鼓勵學生大膽猜想，充分發揮想象。盡可能多地突破原有思維的限制，對不同的問題進行全方位思考。同時，高中學生認知活動的目的性增強，學習的動機更加強烈，能給自己確立學習目標，制訂達標的措施，也會根據自己的實際情況不斷地修正學習策略。鑒于此。教師可以給學生提供較大的空間和自主學習的機會，提高其獨立思考并解決問題的能力。

3.2要依據物理教學要求

物理科學方法教育不能孤立于學科內容之外，如果脫離物理知識單獨介紹科學方法，學生很難真正理解科學方法的內涵。更不利于學生應用所學的科學方法解決問題。所以，在物理教學中進行科學方法教育。要依據物理課程標準。采取多種多樣的教學方法。逐步深入地推進科學方法教育。

4 對實施物理科學方法教育的建議

4.1加強科學研究方面的學習

實際教學中，重難點知識背后往往隱藏著很多科學方法，大部分教師都采取多講習題、讓學生熟能生巧的方法來突出重點，突破難點。因此錯過很多給學生進行科學方法教育的機會。

教師就要加強科學方法研究方面的系統性學習，以敏銳的視角及時捕捉一切能夠進行科學方法教育的因素，做好學生在科學方法研究道路上的引路人。

4.2課堂教學中挖掘科學方法教育資源

當今教學過程中，大部分物理教師在設計教學程序時。都是從傳授知識內容的角度來考慮的。這樣學生也能學到一些科學方法，但他們對科學方法的理解比較膚淺，并且是零星的、不連續的，收效甚微。

科學方法往往隱藏在知識背后。所以不易學習，又不易掌握。教師在教學過程中，如果按照科學方法所展示的思路去挖掘教材資源，安排教學進程。把方法教育作為教學活動的核心。則情況可能會不一樣。按照學生的認知模式進行教學，引導學生經歷科學思維過程。使學生真正領略科學方法和物理知識的內涵和本質，提高綜合能力。

4.3業余時間給學生提供發現、學習科學方法的機會

學校也可以為學生提供多種多樣的能接觸到科學方法的途徑，例如開放實驗室。讓學生自主地進行探索性實驗研究，在探索中體驗成功的樂趣。找到失敗的原因，感受科學方法在探索中的魅力；給學生提供各種社會實踐機會。讓學生在復雜多變的現實生活中發現問題，解決問題；在研究性課程學習中對學生進行科學方法專題講座等。

4.4合理安排各種物理科學方法的滲透和教學

4.4.1對出現頻次比較多的科學方法進行重點教學

科學方法的掌握比物理知識的學習困難。它不是經過一兩次教學就能讓學生理解和掌握的。因此在教學過程中。對出現頻次比較多的科學方法，教師要進行明確的、有計劃的教學，循序漸進地講解。逐步深化。隨著同一科學方法的多次出現，學生才能領會、運用。

比如說“等效法”。學習串、并聯電路時，學生知道串聯電路的總電阻等于各部分電阻的阻值之和。這里所謂的總電阻就是與原來所有的電阻等效的阻值。學生學習“等效法”，為他在后期學習“二力合成”知識做了很好的鋪墊。學習二力合成時，在教師的分析、引導下，學生很快就能明白在這個知識點的學習中也是用到了“等效”的方法。

因此，物理科學方法教育是一個長期的、有計劃的、逐步深入的過程。

4.4.2對出現頻次比較少的科學方法也要給予足夠重視

中學生的形象思維較強。抽象思維型較弱。進行科學方法滲透時要充分考慮其思維特點。采用符合其認知規律的教學方法。既不能滯后于學生的思維水平。也不能操之過急。拔苗助長，應在現有思維水平的基礎上適當提高要求，遵循維果斯基的“最近發展區”理論。

因此，教師在教學過程中必須了解學生的思維特點。使科學方法內容的設置與傳授有一定的層次，當然也不能忽略出現頻次比較少的科學方法的應用教學。

例如，對抽象思維能力的要求比較高的科學方法，比如“歸納與演繹法”“物理假說”“科學想象”“理想化方法”等。只能讓學生進行滲透式學習，在教師的指導下接受分析、比較、概括等思維方法的訓練。教師要在物理知識的教學過程中，適時、恰當、多次地引出獲取知識所采用的科學方法的程序及方式，通過對這些方法的反復體驗與訓練，讓學生深刻理解、熟練掌握。

4.5注重習題教學和考試中的科學方法教育

實踐表明，教師的講述，只能幫助學生對知識達到理解的水平，只有讓學生本人參與分析問題、解決問題的實踐，才能使其達到運用的水平。

教師要站在科學方法論的高度。認真研究題型、精選典型習題或試題。創設情景。強化習題教學，對其進行思維方法的訓練，重視學生領悟、體驗、形成思維習慣的培養。引導學生運用科學方法解決具體的物理問題，實現知識向能力的轉化。

在教學中有些習題明顯要運用科學方法來求解，教師要點明這種科學方法，讓學生學會這種方法的應用。

4.6學校要給予必要的硬件支持

如前所述。物理科學方法中。數學方法是核心，觀察實驗方法是基礎。而在以課堂教學為主的現行教育模式下，觀察實驗方法要正確實施，必須要給學生提供較好的觀察實驗環境，所以。學校要給此方法的施行提供大力支持。例如投建設備齊全的實驗室、及時更換該淘汰的設備、給學生提供課外實踐的機會等。

5 結語

一部物理學的發展史也是一部物理科學方法的演化史。那么。中學物理教育的發展過程就是物理科學方法教育的探究過程。

作為物理教育工作者。開展“物理科學方法論”的教育。并結合物理教學進行物理科學方法教育，是一項具有深遠意義的工作。我們有責任引導學生在嚴格的科學條件限制下，通過嚴密的觀察實驗（觀察與實驗方法），嚴格邏輯推理（科學的思維方法與數學方法等），去偽存真，去粗取精，由此及彼，由表及里，找到事物內各部分之間及事物與外部環境的相互關系和相互作用。確定由相互作用產生的變化，形成規律性認識。

（欄目編輯 陳潔）