淺論高中物理教學(xué)中的科學(xué)方法

劉永光河北省唐山市第二中學(xué)

淺論高中物理教學(xué)中的科學(xué)方法

劉永光
河北省唐山市第二中學(xué)

本文主要從當(dāng)前社會(huì)發(fā)展出發(fā)，結(jié)合高中物理教育發(fā)展現(xiàn)狀，對(duì)當(dāng)前物理教育的科學(xué)方法提出自己的一些淺見，以達(dá)到引玉的目的。主要討論了思想實(shí)驗(yàn)法、邏輯推理法、控制變量法、逆向思維法和等效法等科學(xué)方法在物理學(xué)中的應(yīng)用，利用這些科學(xué)方法培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維，提高教育教學(xué)質(zhì)量。

高中物理；科學(xué)方法；邏輯推理

當(dāng)今社會(huì)科學(xué)技術(shù)迅速發(fā)展，信息技術(shù)一日千里，科技競(jìng)爭(zhēng)日益激烈，教育界已經(jīng)普遍意識(shí)到，培養(yǎng)學(xué)生的能力是整個(gè)教育的核心部分，而能力的高低在一定程度上表現(xiàn)為掌握多少種科學(xué)方法以及掌握的熟練程度。而物理學(xué)科的獨(dú)特性之一表現(xiàn)在其科學(xué)性和規(guī)律性的統(tǒng)一。在實(shí)際教學(xué)當(dāng)中，教師不應(yīng)該只注重知識(shí)的傳授而輕視科學(xué)方法的教導(dǎo)，在教學(xué)中既要使學(xué)生掌握物理學(xué)的定義和規(guī)律，更要注意培養(yǎng)學(xué)生對(duì)科學(xué)的態(tài)度和科學(xué)的方法意識(shí)。能力就是以知識(shí)為基礎(chǔ)，加上技能以及科學(xué)的方法，其中，方法是把知識(shí)和能力聯(lián)系到一起的紐帶，是能力的核心。以下就是需要在教學(xué)當(dāng)中注意的物理科學(xué)方法：

一、思想實(shí)驗(yàn)法

通過實(shí)驗(yàn)室的研究，再經(jīng)過概括、論證、抽象和推理得出科學(xué)規(guī)律的一種研究方法，但是這種方法得出的規(guī)律卻不能利用實(shí)驗(yàn)的方式直接予以驗(yàn)證，僅僅是一種假想，是科學(xué)家們?yōu)榱私鉀Q自然科學(xué)中的某些疑難問題，在原有科學(xué)理念基礎(chǔ)上作為以后實(shí)驗(yàn)的新思路，把解決這些理想當(dāng)中的實(shí)驗(yàn)作為研究目標(biāo)，在實(shí)驗(yàn)當(dāng)中利用猜想和假設(shè)進(jìn)行進(jìn)一步的操作從而得出反映事物客觀規(guī)律的新規(guī)律、新原理，推動(dòng)科學(xué)的發(fā)展。如：聲音不能在真空當(dāng)中傳播，牛頓第一定律是在一定的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上進(jìn)行大膽的推測(cè)和假設(shè)而推理出來的定律。

二、邏輯推理法

邏輯推理是利用事物之間的邏輯關(guān)系來進(jìn)行相關(guān)的規(guī)律的推理來得到某種關(guān)系或者規(guī)律。在教學(xué)同時(shí)，不僅要注意知識(shí)的傳授，更應(yīng)該注重邏輯思維觀念的灌輸，這也有益于學(xué)生科學(xué)思維能力的培養(yǎng)。

著名科學(xué)家伽利略在推翻亞里士多德的關(guān)于自由落體規(guī)律“兩個(gè)物體下落，重的物體下落快，輕的物體下落慢”時(shí)講：在兩個(gè)物體下時(shí)，如果把重的物體和輕的物體綁在一起，根據(jù)亞里士多德的“邏輯”，“重的物體下落快，輕的物體下落慢，那么綁在一起后，輕的物體會(huì)拖住重的物體，那么，下落的整體速度要更慢一些。按照這樣的“邏輯”，其下落的速度應(yīng)該會(huì)比之前單個(gè)物體的速度慢。但從另外一個(gè)角度來推論，按照亞里士多德的“邏輯”，當(dāng)重的物體和輕的物體綁在一塊時(shí)，其重量比單個(gè)物體更重，下落的速度應(yīng)該會(huì)更快。在這里，伽利略運(yùn)用了亞里士多德理論當(dāng)中“邏輯”的相悖之處，他利用邏輯推理巧妙地從理論角度使亞里士多德的理論成為相互矛盾的觀點(diǎn)，從而揭示出觀點(diǎn)當(dāng)中的謬誤。

三、控制變量法

這一方法用于研究某一物理量同與其相關(guān)的因素所采用的研究辦法，主要是指：在研究過程中，把各相關(guān)控制因素都保持不變，只改變其中某一項(xiàng)因素，根據(jù)后續(xù)的變化得出這一相關(guān)“變量”因素是如何影響這一物理量的。這種方法在物理研究當(dāng)中使用最普遍，也是最重要的一種研究方法。

在研究勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，我們注意到速度是表示物體運(yùn)動(dòng)快慢的物理量，與它相關(guān)的因素有路程和時(shí)間兩個(gè)因素，為比較兩個(gè)物體做勻速直線運(yùn)動(dòng)的快慢，我采用控制路程因素、控制時(shí)間因素來比較，要同學(xué)們注意觀察在不同的變量下，是如何影響物體運(yùn)動(dòng)快慢的。

又如研究電阻定律時(shí)，可以通過伏安法演示導(dǎo)體的長(zhǎng)度、橫截面積因素、材料、外界溫度這幾個(gè)因素會(huì)引起電阻的變化，利用控制變量法，在控制其中幾個(gè)因素不變的情況下只改變其中一個(gè)因素，得出長(zhǎng)度越長(zhǎng)、橫截面越大、則電阻越大，反之，則電阻越小。在實(shí)驗(yàn)操作過程中，要向同學(xué)們明確指出這是利用了控制變量法，以培養(yǎng)同學(xué)們的科學(xué)思維。

在高中物理中可以采用控制變量法的還有：（1）影響滑動(dòng)摩擦力大小的因素；（2）影響壓強(qiáng)、、液體內(nèi)部的壓強(qiáng)；（3）影響密度的因素；（4）影響力的作用效果因素；（5）感應(yīng)電流的方向因素；（6）電流在導(dǎo)體中產(chǎn)生的熱量相關(guān)因素；（7）電功率大小相關(guān)因素；（8）電磁鐵的磁性強(qiáng)弱相關(guān)因素；（9）通電螺線管的極性相關(guān)因素；（10）影響滑輪組機(jī)械效率的相關(guān)因素等。

四、逆向思維法

逆向思維是和正向思維相對(duì)應(yīng)的一種思維方式，是一種創(chuàng)新性思維，可以讓學(xué)生的思維更具有發(fā)散性，提高學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)的興趣，開拓學(xué)生的思路。比如，奧斯特發(fā)現(xiàn)了電流具有磁場(chǎng)之后，法拉第就開始運(yùn)用逆向思維考慮，既然電可以生磁，那么反過來，是不是磁可以生電，據(jù)此發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)定律。可見逆向思維在物理學(xué)中的重要作用。

五、等效法

在教學(xué)當(dāng)中，很多教師都會(huì)產(chǎn)生這樣的感觸，學(xué)生對(duì)某些物理現(xiàn)象、規(guī)律定律的表述很難讓人覺得全面、準(zhǔn)確，有時(shí)甚至詞不達(dá)意。利用等效法，可以解決這一矛盾。等效法是通過對(duì)物理當(dāng)中的某些因素進(jìn)行替換或者利用相似性，轉(zhuǎn)移到某一規(guī)律進(jìn)行分析研究得到相等的效果。利用等效法可以鍛煉學(xué)生的發(fā)散性思維以及開拓學(xué)生解決思路，使問題變得簡(jiǎn)單易解。例如等效法在力學(xué)當(dāng)中可運(yùn)用于：力的等效、實(shí)驗(yàn)原理的等效、過程的等效、模型的等效等。

物理學(xué)博大精深，研究方法多種多樣，除了上述研究方法外，還包括類比法、比較法、隔離法和轉(zhuǎn)換法等。高中物理教學(xué)既要使學(xué)生接受到全面系統(tǒng)的物理學(xué)知識(shí)，還要受到科學(xué)方法和科學(xué)思維的訓(xùn)練，培養(yǎng)學(xué)生們的嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度，這對(duì)于學(xué)生提高自身綜合素質(zhì)，利用科學(xué)的思維方式去觀察問題、思考問題、分析問題、解決問題有非常重大的作用。因此，對(duì)學(xué)生們講授科學(xué)的研究方法，培養(yǎng)學(xué)生們對(duì)科學(xué)的探究精神是十分重要的。在高中生當(dāng)中進(jìn)行科學(xué)方法教育既是深化新課程改革的需要，也是物理學(xué)面向教育現(xiàn)代化的必然要求。