貫徹新課程理念滲透科學(xué)方法教育.doc

1貫徹新課程理念，滲透科學(xué)方法教育邢洪明（青島二中，山東青島266101）提要：本文從三個方面簡述在高中物理教學(xué)中滲透科學(xué)方法教育的問題：1、在高中物理教學(xué)中進(jìn)行科學(xué)方法教育的必要性；2、在高中物理教學(xué)中滲透科學(xué)方法教育的內(nèi)容；3、在高中物理教學(xué)中滲透科學(xué)方法教育的方式。1、在高中物理教學(xué)中滲透科學(xué)方法教育的必要性科學(xué)方法教育在高中物理教學(xué)中越來越成為一個重要的課題，無論是從提升民族的整體素質(zhì)的角度，還是從新課程改革的實(shí)踐來看，滲透科學(xué)方法教育，都具有重要的意義。1.1科學(xué)方法教育是高中物理的課程目標(biāo)。普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)把“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)用物理知識和科學(xué)探究方法解決一些問題”確定為物理課程的總目標(biāo)之一，要求學(xué)生“經(jīng)歷科學(xué)探究過程，認(rèn)識科學(xué)探究的意義，嘗試應(yīng)用科學(xué)探究的方法研究物理問題，驗(yàn)證物理規(guī)律。通過物理概念和規(guī)律的學(xué)習(xí)過程，了解物理學(xué)的研究方法，認(rèn)識物理實(shí)驗(yàn)、物理模型和數(shù)學(xué)工具在物理學(xué)發(fā)展過程中的作用”。新課程標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)把科學(xué)方法教育確定為高中物理的目標(biāo)之一，把科學(xué)方法確定為高中物理教學(xué)內(nèi)容的一部分，充分體現(xiàn)了新課程標(biāo)準(zhǔn)對科學(xué)方法教育的重視，也足以說明科學(xué)方法教育在高中物理教學(xué)中的重要地位。1.2科學(xué)方法教育是提高學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的重要途徑?？茖W(xué)方法教育是科學(xué)素質(zhì)教育的有機(jī)組成部分，科學(xué)素質(zhì)教育是科學(xué)知識教育和科學(xué)方法教育的整合和提高。物理課程中的科學(xué)素養(yǎng)包括：物理知識與技能、物理科學(xué)方法、物理能力、物理思想和物理科學(xué)品質(zhì)。物理科學(xué)方法不僅是科學(xué)素養(yǎng)的要素之一，而且物理知識、技能和方法是培養(yǎng)物理能力，形成物理思想，提高物理科學(xué)品質(zhì)的基礎(chǔ)。所以，在高中物理教學(xué)中，結(jié)合物理概念、規(guī)律的教學(xué)，對學(xué)生進(jìn)行科學(xué)方法教育，可幫助學(xué)生逐步形成物理思想，形成科學(xué)態(tài)度和價(jià)值觀，提高科學(xué)素養(yǎng)。1.3科學(xué)方法教育，是提高學(xué)生能力的重要途徑。能力的高低，一定意義上表現(xiàn)為掌握方法的多少和運(yùn)用方法的靈活和熟練程度，可以認(rèn)為，方法是能力的“內(nèi)核”，是對能力起決定作用的因素。所以，培養(yǎng)學(xué)生能力需要教給學(xué)生方法，應(yīng)用科學(xué)方法解決具體問題的過程就是培養(yǎng)能力的過程。1.4在高中物理教學(xué)中滲透科學(xué)方法教育是物理學(xué)科特點(diǎn)決定的。一方面物理學(xué)科是一門具有方法論性質(zhì)的學(xué)科，物理學(xué)在長期發(fā)展中所形成的科學(xué)方法，不僅對物理學(xué)的進(jìn)一步發(fā)展產(chǎn)生了巨大影響，同時也對其他學(xué)科的發(fā)展產(chǎn)生了積極推動作用。另一方面，物理科學(xué)方法既是物理知識發(fā)展的手段，又是物理知識發(fā)展的產(chǎn)物，科學(xué)方法蘊(yùn)涵于物理知識中，物理知識是物理科學(xué)方法的載體，它們密不可分，共同形成了物理的完整的知識體系。所以，在高中物理教學(xué)中，必須滲透科學(xué)方法教育，這才使學(xué)生學(xué)到了完整的物理學(xué)。在高中物理教學(xué)中，既要用物理知識武裝學(xué)生，又要使他們在科學(xué)方法上受到熏陶，使他們在掌握物理知識的同時掌握取得知識的方法，這不僅體現(xiàn)了物理的學(xué)科特點(diǎn)，也是物理教育的目標(biāo)決定的?？傊?，科學(xué)方法是物理學(xué)科內(nèi)容的一個方面，科學(xué)方法教育，是物理教學(xué)的重要組成部分。科學(xué)方法教育是培養(yǎng)學(xué)生能力，提高科學(xué)素養(yǎng)的途徑。22、在高中物理教學(xué)中滲透科學(xué)方法教育的內(nèi)容2.1高中物理教學(xué)中選擇科學(xué)方法教育內(nèi)容的依據(jù)2.1.1科學(xué)方法教育應(yīng)滲透在物理學(xué)科知識的教學(xué)中。因?yàn)榭茖W(xué)方法不能孤立于學(xué)科內(nèi)容之外，而且，脫離開物理知識單獨(dú)介紹科學(xué)方法，不利于學(xué)生真正理解科學(xué)方法的內(nèi)涵，更不利于學(xué)生應(yīng)用所學(xué)的科學(xué)方法解決問題，所以，物理科學(xué)方法教育不能獨(dú)立于物理教學(xué)內(nèi)容之外孤立進(jìn)行。在高中物理教學(xué)中進(jìn)行科學(xué)方法教育，在內(nèi)容選擇上，要與高中物理知識緊密聯(lián)系，在教育方法上，要與高中物理概念和規(guī)律的教學(xué)有機(jī)結(jié)合。2.1.2科學(xué)方法應(yīng)符合學(xué)生認(rèn)知水平和能力發(fā)展規(guī)律。高中學(xué)生已經(jīng)掌握了一定的物理知識，認(rèn)知水平和學(xué)習(xí)能力也有了很大的提高，具有了較強(qiáng)的分析綜合能力、推理判斷能力、抽象概括能力、空間想象能力等等，這就為高中物理教學(xué)中進(jìn)行顯性的科學(xué)方法教育奠定了基礎(chǔ)。方法教育內(nèi)容就可以選擇那些雖然抽象但很重要的方法，例如，比較與分類、分析和綜合、歸納和演繹、理想化方法等等。2.1.3科學(xué)方法應(yīng)體現(xiàn)物理學(xué)科特點(diǎn)和高中物理教學(xué)特點(diǎn)。例如，高中物理中數(shù)學(xué)方法的應(yīng)用，不僅用函數(shù)關(guān)系表示物理規(guī)律，還用圖像反映物理過程。根據(jù)這一特點(diǎn)，在高中物理教學(xué)中，應(yīng)結(jié)合有關(guān)內(nèi)容，教給學(xué)生用圖像表示物理過程、反映物理規(guī)律的方法，還應(yīng)讓他們學(xué)會根據(jù)圖像如何分析物理過程，總結(jié)物理規(guī)律，知道圖像中的點(diǎn)、線、斜率、截距以及面積各表示什么物理含義，等等。再如，高中物理中涉及大量的理想模型、理想過程，還涉及到理想實(shí)驗(yàn)，在教學(xué)中就應(yīng)結(jié)合相關(guān)內(nèi)容，進(jìn)行理想化方法的教育，讓學(xué)生領(lǐng)會科學(xué)家如何利用理想化方法，突出主要矛盾，忽略次要因素，使復(fù)雜過程簡單化。2.2在高中物理教學(xué)中滲透科學(xué)方法教育的內(nèi)容科學(xué)方法主要分為四個方面：物理方法、數(shù)學(xué)方法、邏輯方法和哲學(xué)方法。物理方法主要包括：觀察與實(shí)驗(yàn)方法、理想化方法、等效方法、對稱方法、守恒方法等；數(shù)學(xué)方法主要包括：比例方法、圖像方法、極限方法、幾何方法等；邏輯方法主要包括：比較與分類、類比、概括、分析與綜合、歸納與演繹、推理與判斷、抽象與具體等；哲學(xué)方法主要有：對立與統(tǒng)一、量變與質(zhì)變、肯定與否定、絕對與相對、現(xiàn)象與本質(zhì)、形式與內(nèi)容、原因與結(jié)果等。根據(jù)新課程標(biāo)準(zhǔn)的要求，結(jié)合高中物理教材的內(nèi)容，在高中物理教學(xué)中，主要滲透下列科學(xué)方法。2.2.1在物理實(shí)驗(yàn)中滲透觀察和實(shí)驗(yàn)方法的教育。物理學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的自然科學(xué)，觀察和實(shí)驗(yàn)是認(rèn)識物理現(xiàn)象、形成物理概念和發(fā)現(xiàn)物理規(guī)律的重要手段。觀察和實(shí)驗(yàn)?zāi)芰κ侵袑W(xué)物理教學(xué)重點(diǎn)培養(yǎng)的學(xué)生能力，而有效地訓(xùn)練學(xué)生的觀察和實(shí)驗(yàn)方法是培養(yǎng)能力的基本途徑?？刂谱兞繉?shí)驗(yàn)方法和數(shù)據(jù)處理方法是方法教育的重點(diǎn)內(nèi)容。例如，在牛頓第二定律的教學(xué)中，要通過實(shí)驗(yàn)研究加速度跟力和質(zhì)量的關(guān)系，在實(shí)驗(yàn)中學(xué)生可以具體地了解如何利用控制變量法分別研究加速度跟力的關(guān)系和加速度跟質(zhì)量的關(guān)系，如何測量力、質(zhì)量和加速度，實(shí)驗(yàn)后如何利用圖像分析數(shù)據(jù)，找出加速度跟力的定量關(guān)系和加速度跟質(zhì)量的定量關(guān)系，等等。這樣，在實(shí)驗(yàn)的過程中學(xué)生對實(shí)驗(yàn)和觀察方法有了更深刻更具體的認(rèn)識。2.2.2在物理概念的教學(xué)中滲透觀察、實(shí)驗(yàn)、理想化、數(shù)學(xué)等方法。物理概念是一類物理現(xiàn)象和物理過程的共同性質(zhì)和本質(zhì)特征在人們頭腦中的反映，是對物理現(xiàn)象和物理過程抽象化和概括化的思維形式。一方面，物理概念反映著人類對物理世界漫長而艱難的智力活動歷程，是人類智慧的結(jié)晶；另一方面，它又使人們在紛繁復(fù)雜的物理世界中，把握了事物的本質(zhì)特征，成為物理思維的基本單位和有力工具。借助于這種簡約、概括的思維形式，人們找到了支配復(fù)雜的物理世界的簡單規(guī)律，建立了假說、模型和測量方法體系，從而筑起了規(guī)模宏大的物理學(xué)理論大廈。顯然，物理概念的形成過程中，包含了豐富的科學(xué)方法。在概念3教學(xué)中要挖掘其方法教育因素，在學(xué)生形成物理概念的過程中，學(xué)習(xí)科學(xué)方法。觀察方法是在自然發(fā)生的條件下對各種自然現(xiàn)象進(jìn)行考察研究的一種方法，是獲得感性知識的主要手段。它對物理學(xué)的研究與發(fā)展起著重要的作用。如力、速度、光的反射和折射等都是在觀察的基礎(chǔ)上建立和發(fā)展起來的。在物理概念的教學(xué)中要注重培養(yǎng)學(xué)生的觀察意識，在觀察中捕捉有效信息，認(rèn)識事物的本質(zhì)屬性。理想化方法是物理研究中經(jīng)常用到的另一種科學(xué)方法，物理現(xiàn)象所經(jīng)歷的過程大都是復(fù)雜的，要仔細(xì)描述它們也是很困難的。為此，在物理研究中常常把具體事物抽象化，用理想化的物理模型來代替實(shí)際研究的對象，并對有關(guān)的過程做出簡化，以便從理論上去研究它。高中物理概念中涉及大量的理想模型，例如，實(shí)體理想化模型有：質(zhì)點(diǎn)、點(diǎn)電荷、彈簧振子、單擺等；過程理想化模型有：勻速直線運(yùn)動、勻變速直線運(yùn)動、勻速圓周運(yùn)動、簡諧運(yùn)動等。在建立這些概念的過程中，讓學(xué)生體驗(yàn)物理學(xué)中抓住主要因素，忽略次要因素，突出主體，刪繁就簡的理想化方法，加深學(xué)生對理想化方法的理解。數(shù)學(xué)方法也是物理學(xué)中研究問題的重要方法。例如，建立瞬時速度的概念，需要用到數(shù)學(xué)上取極限的方法；電場強(qiáng)度、磁感應(yīng)強(qiáng)度、速度、電阻等概念的建立都用到了比值定義物理量的方法。2.2.3在探究物理規(guī)律的過程中滲透科學(xué)猜想、觀察與實(shí)驗(yàn)、歸納與演繹、比較與分類、圖像等方法。物理規(guī)律揭示的是物質(zhì)的結(jié)構(gòu)和物質(zhì)運(yùn)動所遵循的規(guī)律，因此，必然與人們認(rèn)識物理世界的途徑有關(guān)，即與觀察、實(shí)驗(yàn)、抽象思維、數(shù)學(xué)推理等有著密不可分的聯(lián)系。每個物理規(guī)律都是人類知識的結(jié)晶，不僅具有科學(xué)的價(jià)值，同時也銘刻著人類思維發(fā)展的烙印，蘊(yùn)涵了豐富的科學(xué)方法，具有思想文化的價(jià)值。如果我們在物理規(guī)律教學(xué)中，創(chuàng)造條件讓學(xué)生經(jīng)歷科學(xué)探究過程，引導(dǎo)學(xué)生循著前人研究的思路來重新“發(fā)現(xiàn)”這一規(guī)律，再現(xiàn)濃縮在其中的思維歷程，從中體驗(yàn)和學(xué)習(xí)科學(xué)思維的方法,那就等于教給學(xué)生一把打開思維寶庫的金鑰匙，從而把物理規(guī)律的教學(xué)作為幫助學(xué)生認(rèn)識事物本質(zhì)、訓(xùn)練思維能力、掌握科學(xué)方法的手段。例如，在牛頓第一定律的教學(xué)中，首先引導(dǎo)學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)和回顧生活中現(xiàn)象：用力推車，車子才前進(jìn)，停止用力，車子就要停下來。引導(dǎo)學(xué)生分析這些現(xiàn)象，判斷能否根據(jù)這些現(xiàn)象得出結(jié)論：必須有力作用在物體上，物體才能運(yùn)動，沒有力的作用，物體就要靜止下來。然后，進(jìn)一步引導(dǎo)學(xué)生提出猜想：物體停下的原因是摩擦力的作用，再設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步探究：改變接觸面的粗糙程度，逐漸減小摩擦力，發(fā)現(xiàn)物體停下來所前進(jìn)的路程逐漸增大，然后介紹伽利略的理想實(shí)驗(yàn)，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)一步設(shè)想：如果沒有摩擦，一旦物體具有某一速度，物體將保持這個速度繼續(xù)運(yùn)動下去。這樣，通過“觀察實(shí)驗(yàn)邏輯思維（理想實(shí)驗(yàn)）合理外推發(fā)現(xiàn)規(guī)律”這一過程，了解發(fā)現(xiàn)物理規(guī)律的科學(xué)方法，認(rèn)識物理實(shí)驗(yàn)、物理思維和邏輯思維在物理學(xué)發(fā)展過程中的作用。物理規(guī)律常用數(shù)學(xué)函數(shù)、方程來表述，或用函數(shù)圖像來表示，例如，勻變速運(yùn)動的速度圖象、電阻的伏安特性曲線、電源的伏安特性曲線等等。3、在高中物理教學(xué)中滲透科學(xué)方法教育的方式科學(xué)方法教育的目的在于發(fā)展學(xué)生分析和解決問題的能力，教給學(xué)生打開知識大門的金鑰匙，提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。在物理教學(xué)中進(jìn)行科學(xué)方法教育，要注意知識是方法的載體，脫離了知識的科學(xué)方法教育就成了空中樓閣，所以，科學(xué)方法教育要與物理知識教學(xué)有機(jī)結(jié)合，要把科學(xué)方法教育滲透在物理知識的教學(xué)中。在高中物理教學(xué)中滲透科學(xué)方法教育主要有“隱性”和“顯性”兩種方式。3.1隱性方式隱性方式是讓學(xué)生經(jīng)歷物理概念的建立和規(guī)律的發(fā)現(xiàn)過程，使學(xué)生在這一過程中，體驗(yàn)4科學(xué)方法，受到科學(xué)方法的熏陶，但是不明確地提出科學(xué)方法的名詞。例如，在楞次定律的教學(xué)中，可將教學(xué)過程設(shè)計(jì)成學(xué)生的探究過程，讓學(xué)生在探究的過程中體驗(yàn)科學(xué)家進(jìn)行科學(xué)研究的探究方法。（1）分析現(xiàn)象，提出假說引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)已有的知識，猜想感應(yīng)電流的方向可能跟哪些因素有關(guān)，并在學(xué)生提出各種猜想的基礎(chǔ)進(jìn)行分析、篩選、合并，歸納出感應(yīng)電流方向的可能跟兩個因素有關(guān)：原磁場方向及磁通量的變化。（2）設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證假說給學(xué)生提供一定的實(shí)驗(yàn)器材，讓學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮吞峁┑膶?shí)驗(yàn)器材，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，并通過討論，完善實(shí)驗(yàn)方案。（3）分析現(xiàn)象，尋找關(guān)系引導(dǎo)學(xué)生深入分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，找出感應(yīng)電流方向跟原磁場方向及磁通量變化的關(guān)系：磁通量增加時，感應(yīng)電流的磁場方向總跟原磁場方向相反（增則反），磁通量減少時，感應(yīng)電流的磁場方向總跟原磁場方向相同（減則同）。（4）抽象概括，表述規(guī)律引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)一步分析“增則反，減則同”，把這一關(guān)系概括為“阻礙”變化，從而概括出楞次定律的內(nèi)容。3.2顯性方式顯性方式是在教學(xué)過程中，提出科學(xué)方法的名稱，并且利用學(xué)生容易接受的方式，講清有關(guān)該方法的內(nèi)容、特點(diǎn)和操作過程，同時指導(dǎo)學(xué)生學(xué)會應(yīng)用這種方法。顯性方式重在解決問題中模仿應(yīng)用科學(xué)方法，對科學(xué)方法進(jìn)行操作訓(xùn)練，使學(xué)生有意識地掌握科學(xué)研究的方法和策略。這種方式適合于在學(xué)生對這種科學(xué)方法的感性認(rèn)識較豐富的前提下，有目的有意識地培養(yǎng)學(xué)生解決科學(xué)問題的能力時使用。例如，高中物理涉及到大量的物理量是用比值定義法定義的，教學(xué)中就可結(jié)合速度的定義、加速度的定義介紹這種定義物理量的方法，并在學(xué)習(xí)功率、電場強(qiáng)度、電容、電阻等概念時，讓學(xué)生用這種方法自己去定義物理量，這樣不僅讓學(xué)生學(xué)會了科學(xué)方法，而且也可以更深刻地理解這類物理概念了。利用物理學(xué)史進(jìn)行科學(xué)方法教育，也是進(jìn)行科學(xué)方法教育的好形式。通過介紹科學(xué)家發(fā)現(xiàn)物理規(guī)律建立物理理論的過程，使學(xué)生了