淺談如何在高中物理課堂教學(xué)中融入科學(xué)方法

張忠艷

摘要：當(dāng)前，我國(guó)高中物理課堂教學(xué)中的科學(xué)方法教育相對(duì)比較薄弱。受傳統(tǒng)教育思想的影響，物理教師在課堂教學(xué)中只重視科學(xué)基本知識(shí)與基本技能的“雙基”訓(xùn)練，對(duì)科學(xué)方法教育的重要性認(rèn)識(shí)不夠，對(duì)科學(xué)方法教育的基本內(nèi)涵、主要內(nèi)容、作用、實(shí)施策略不夠明確。本文嘗試對(duì)上述幾點(diǎn)作些思考和實(shí)踐。

關(guān)鍵詞：高中物理；課堂；教學(xué)

一、科學(xué)方法教育融入高中物理教學(xué)的重要性

（一）科學(xué)方法教育是高中課標(biāo)的要求

《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)》中提出，物理課程的總目標(biāo)之一：“學(xué)習(xí)科學(xué)探究方法，發(fā)展自主學(xué)習(xí)能力，養(yǎng)成良好的思維習(xí)慣，能運(yùn)用物理知識(shí)和科學(xué)探究方法解決一些問題。”可見，科學(xué)方法教育是高中物理教學(xué)內(nèi)容的一部分，是新課程標(biāo)準(zhǔn)對(duì)科學(xué)方法教育的必然要求。

（二）科學(xué)方法教育是物理學(xué)科特點(diǎn)決定的

科學(xué)方法教育是物理知識(shí)發(fā)展的手段與產(chǎn)物，蘊(yùn)涵于物理知識(shí)中。物理學(xué)科是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的科學(xué)，通過物理實(shí)驗(yàn)獲得感性材料、探索物理規(guī)律、認(rèn)識(shí)物理世界，而科學(xué)方法是物理學(xué)習(xí)和研究的基本手段。

（三）科學(xué)方法教育是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的重要內(nèi)容

物理科學(xué)方法教育是科學(xué)素質(zhì)教育的重要組成部分。物理科學(xué)素養(yǎng)包含了物理科學(xué)方法、物理技能、物理科學(xué)品質(zhì)、物理實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Α⑽锢硭枷氲葍?nèi)容，但其中都融入了科學(xué)方法教育。因此，科學(xué)方法教育是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)態(tài)度和價(jià)值觀及科學(xué)素養(yǎng)不可或缺的內(nèi)容。

二、物理科學(xué)方法教育的基本內(nèi)涵和主要內(nèi)容

（一）物理科學(xué)方法教育基本內(nèi)涵

物理科學(xué)方法教育是指在物理教學(xué)中，有目的、有意識(shí)、有步驟地滲透和傳授物理科學(xué)研究方法，使學(xué)生受到科學(xué)方法的熏陶和訓(xùn)練，逐步地掌握最基本、最主要的物理科學(xué)方法，以提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)活動(dòng)。

（二）高中物理科學(xué)方法教育的主要內(nèi)容

1.觀察和實(shí)驗(yàn)方法

①觀察的要求；②觀察的作用：獲得第一手材料和原始信息、假設(shè)預(yù)言的主要依據(jù)、科學(xué)發(fā)展的重要手段之一；③觀察一般程序；④實(shí)驗(yàn)的目的；⑤實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)；⑥實(shí)驗(yàn)的方法：如比較法、等效法、放大法、模擬法等；⑦實(shí)驗(yàn)的歸納；等。

2.科學(xué)思維方法

①分析和綜合方法：定性分析、定量分析、因果分析、綜合分析等；②比較和分類方法：異中求同、同中求異、分類等；③歸納和演繹方法：歸納推出一般性猜想或假說、演繹從一般到個(gè)別；等。

3.理想與推理法

①理想實(shí)驗(yàn)；②理想模型；③在實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上的推理方法；④類比推理法；等。

4.數(shù)學(xué)方法

①控制變量法；②比值法；③數(shù)學(xué)公式法；④圖像法；等。以上這些科學(xué)方法共同構(gòu)成了高中物理學(xué)科科學(xué)方法教育的內(nèi)容體系。

三、高中物理課堂教學(xué)中融入科學(xué)方法教育所起作用的思考

（一）課堂教學(xué)中科學(xué)方法教育可獲取物理知識(shí)

一些定律和概念是從科學(xué)方法中獲取的。例如，在物理學(xué)中，牛頓第一定律是通過實(shí)驗(yàn)法得出的；探究牛頓第二定律時(shí)采用的科學(xué)方法是屬于控制變量的方法；阿基米德定律是通過猜想驗(yàn)證法得出的；引入“合力”“分力”等概念，從科學(xué)方法來說，是屬于等效替代的方法。

（二）課堂教學(xué)中科學(xué)方法教育可建構(gòu)物理知識(shí)

從物理知識(shí)形成的角度看，科學(xué)方法作為一種基本的研究方式和方法，它貫穿于整個(gè)知識(shí)領(lǐng)域中。

（三）科學(xué)方法教育能提升學(xué)生解決問題的能力

科學(xué)方法是解決問題能力的“金鑰匙”，是使物理知識(shí)和解決物理問題能力聯(lián)系起來的橋梁。學(xué)生只有在掌握了多種科學(xué)方法的基礎(chǔ)上，才能從不同角度去思考問題，對(duì)知識(shí)進(jìn)行選擇、組合、運(yùn)用，并從多種方法中找到最佳方案解決問題，使學(xué)生的解決問題能力得到提升。

四、高中物理課堂教學(xué)中融入科學(xué)方法教育的實(shí)踐

新課程改革以來，教師在高中物理教學(xué)中越來越重視科學(xué)方法的教育。教師通過物理概念的得出和物理規(guī)律的剖析進(jìn)行科學(xué)方法教育，既能提高學(xué)生的理解能力，又能提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。

（一）在物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中融入科學(xué)方法教育

1.實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的思路中體現(xiàn)科學(xué)方法

在研究和解決問題的過程中，對(duì)影響事物變化規(guī)律的因素或條件加以人為控制，即“控制變量法”。“比較法”是物理實(shí)驗(yàn)中最普通、最基本的實(shí)驗(yàn)方法，也是實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中設(shè)計(jì)對(duì)照實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)。如測(cè)量物體長(zhǎng)度、用天平稱量質(zhì)量、用電橋測(cè)電阻等。用已知的標(biāo)準(zhǔn)量去代替未知的待測(cè)量，以保持狀態(tài)和效果相同，從而推出待測(cè)量的方法叫“替代法”。在現(xiàn)象、變化、待測(cè)物理量十分微小的情況下，往往采用“微小放大法”。例如，在《測(cè)定金屬電阻率》實(shí)驗(yàn)中所使用的螺旋測(cè)微器。

2.在實(shí)驗(yàn)過程和數(shù)據(jù)處理中運(yùn)用科學(xué)方法

在實(shí)驗(yàn)過程中，通過“觀察法”了解和研究各種實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)其特點(diǎn)和規(guī)律。例如，在研究透鏡成像規(guī)律中，蠟燭在焦點(diǎn)內(nèi)和焦點(diǎn)外，像的性質(zhì)有什么不同。又如，在研究自感現(xiàn)象演示中，切斷和接通電鍵時(shí)，次燈泡亮度有什么變化等。

通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，運(yùn)用“圖像法”分析物理量之間的規(guī)律。數(shù)據(jù)處理還有一種重要的方法“表格法”。比如，測(cè)金屬的電阻率實(shí)驗(yàn)，用伏安法測(cè)導(dǎo)線的電阻，長(zhǎng)度用米尺測(cè)量，用螺旋測(cè)微器測(cè)導(dǎo)線的直徑后換算成截面積，改變長(zhǎng)度和截面積再測(cè)上述幾個(gè)參數(shù)。把數(shù)據(jù)列表，按表格中的每組數(shù)據(jù)求電阻率。

對(duì)于實(shí)驗(yàn)誤差或無法精確測(cè)量的物理量，可采用“近似值法”。實(shí)驗(yàn)測(cè)量不可能實(shí)現(xiàn)絕對(duì)精確，要根據(jù)實(shí)際情況對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)取相對(duì)合理的近似值，使用“平均值法”“模型理想化”“小角度近似法”等。

（二）在物理概念教學(xué)中融入科學(xué)方法教育

在物理概念教學(xué)中，常用理想模型法、觀察法、實(shí)驗(yàn)法、類比方法、比值法等科學(xué)方法來理解和識(shí)記。

（三）在探究物理規(guī)律的過程中融入科學(xué)方法教育

在探究物理規(guī)律的過程中，要經(jīng)歷科學(xué)猜想、觀察與實(shí)驗(yàn)、歸納和演繹方法、數(shù)學(xué)推理等科學(xué)方法的教育。

（四）在習(xí)題訓(xùn)練和知識(shí)復(fù)習(xí)中融入科學(xué)方法教育

科學(xué)方法主要有分析和綜合方法、比較和分類方法等。例如，在習(xí)題教學(xué)中進(jìn)行科學(xué)方法教育，主要是進(jìn)行思維方法的訓(xùn)練，提高思維能力和分析解決問題的能力。

（五）通過物理學(xué)史的學(xué)習(xí)進(jìn)行科學(xué)方法教育

物理學(xué)史充分展現(xiàn)了科學(xué)發(fā)現(xiàn)的歷程，為科學(xué)方法教育提供了生動(dòng)而豐富的材料。在教學(xué)中，我們應(yīng)根據(jù)教材中提供的史料并做適當(dāng)?shù)难a(bǔ)充穿插于課堂教學(xué)中，把概念、規(guī)律的產(chǎn)生過程以及物理學(xué)家們對(duì)其探索的各種艱辛曲折展現(xiàn)給學(xué)生，從而使學(xué)生受到科學(xué)方法的教育和熏陶。

總之，將科學(xué)方法教育溶于物理學(xué)史教學(xué)中，重溫和模擬科學(xué)認(rèn)識(shí)過程，能讓學(xué)生遵循前人科學(xué)發(fā)現(xiàn)和發(fā)明的思路來學(xué)習(xí)，學(xué)會(huì)科學(xué)研究的方法，以培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)的思想、方法，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度和求實(shí)精神。