物理學中的科學研究方法試論

黃大成

摘 要 在國際競爭越來越激烈的今天，公民的科學素養已經成為影響國家綜合國力的重要因素之一。與發達國家相比，我國學生乃至公民整體的科學素養水平都比較低，這種現狀已經嚴重地影響到我國在世界中的綜合競爭力。針對這一問題，本文立足于中學物理學習中如何培養科學素養，探索如何采取有效的學習策略來培養和提科學素養。

關鍵詞 物理學習；科學素養；教育

中圖分類號：G632 文獻標識碼：A 文章編號：1002-7661（2019）08-0056-01

一個人的科學素養決定其生存競爭能力，提高自身的科學素養水平既是個人發展得需要，也是適應社會生活的需要。科學素養水平的提升不僅有助于公民獲取科學知識和技能，而且有助于綜合能力的提高，樹立正確的人生觀和價值觀。

一、常用的科學研究方法

（一）觀察法

觀察通常是人們考察處于自然狀態下的事物，即在人們不對客觀事物施加影響的情況下，對事物進行研究。在物理學的發展中，觀察方法是很重要的。觀察不應該是無目的的，而應該是有意識的，長久的，借助儀器和工具進行的。伽利略因觀察教堂里的掛燈隨風擺動的等時性而發明了鐘擺；牛頓因為觀察自由落體而發現了萬有引力。

（二）實驗法

實驗是人們根據研究的目的，利用儀器、設備，人為地控制或模擬自然現象，排除干擾，突出主要因素，在有利的條件下研究自然規律。

（三）理想化方法

為了便于研究，使問題簡化，抓住主要因素，忽略次要因素，將物理過程在突出主要矛盾的純粹情況下進行抽象和概括，來形成概念或得出規律，這就是研究物理學常用的理想化方法。

（四）控制變量法

物理學研究中常用的一種研究方法——控制變量法。所謂控制變量法，就是在研究和解決問題的過程中，對影響事物變化規律的因素或條件加以人為控制，使其中的一些條件按照特定的要求發生變化或不發生變化，最終解決所研究的問題。

（五）轉換法

一些比較抽象的看不見、摸不著的物質的微觀現象，要研究它們的運動等規律，使之轉化為學生熟知的看得見、摸得著的宏觀現象來認識它們。這種方法在科學上叫做“轉換法”。如分子看不見、摸不到，不好研究，可以通過研究墨水的擴散現象去認識它。

二、科學研究方法在物理教學中的應用

（一）學習力學時的應用

力學中的基本觀念，它的處理問題的方法貫穿于整個物理學的其他各部分，它偏重于物理概念、物理思想、物理學的研究方法。力學中引入科學研究方法是整個物理教學的序幕。通過物理概念、原理的講授，提出一個科學方法，不嚴格推敲方法的定義，也不詳細闡述方法的內涵，有具體的實例為佐證，學生很自然就會意識到。

在講述牛頓第一定律時，通過伽利略思想實驗提出理想化方法；在講述剛體力學時，提出類比法，等等。慣性定律是中學生熟知的定律，但伴隨著這一定律的發現，提出了一種方法—理想實驗法。這一發現“是人類思想史上最偉大的發現之一，而且標志著物理學的真正開端。”它推翻了統治長達兩千多年的亞里士多德的錯誤觀念。它告訴我們，根據直接觀察所得出的直覺的結論不是常常可靠的，因為它們有時會引到錯誤的線索上去。

（二）假設法的運用

物理解題中的假設，從內容要素看有參量假設、現象假設和過程假設等，從運用策略看有極端假設、反面假設和等效假設等.利用假設，我們可以方便地對問題進行分析、推理、判斷，恰當地運用假設，可以起到化拙為巧、化難為易的效果。假設法的運用，不僅為快捷解題提供了便利，更為培養創新能力開辟了途徑。但是，要正確恰當地運用假設法，必須深刻把握其“設而不假”的關鍵要領，即假設的內涵與問題本身并不矛盾。否則，就會造成“失之毫厘，謬以千里”的后果。

（三）控制變量法的運用

簡析：求解電功率的公式比較多：P=UI，P=U2/R，P=I2R，學生分析起來常常感到無從下手。電功率與兩個因素有關，我引導學生用“控制變量法”的思路解決這類問題。關鍵在于首先根據題目已知找到相同的因素，只讓一個因素發生變化，再分析電功率與另一個變量之間的關系。具體分析如下：并聯時，各支路兩端電壓相等，所以我們可以選擇P=U2/R或P=UI。已知R甲>R乙，可根據P=U2/R直接得出P甲

總之，科學方法對人一生的學習和工作起著重要的作用。教師在教學中一定要打破以往“授之以魚”的填鴨式教育，培養學生探究，啟發學生思維，讓每個學生都得到充分的發展。培養學生掌握學習知識的科學方法，提高學生終身學習的能力，所以從這個意義上講，掌握科學方法比掌握知識更重要。

參考文獻：

[1]余翔.高中與中師學生科學素養發展現狀分析與培養對策研究[D].江西師范大學，2003.