淺談用科學的方法--靳毓輝.doc

淺談用科學的方法教育方式培養(yǎng)中學生物理學習興趣靳毓輝一般地說,科學方法教育有“隱性”和“顯性”兩種方式.科學方法的隱性教育,就是在物理教學過程中隱蔽地發(fā)揮科學方法的導向作用,使學生在學習過程中受到科學方法的熏陶 激發(fā)學習物理的興趣,但一般不提方法的名稱,更不對這些方法的內(nèi)容進行解釋.科學方法的顯性教育,就是在教學過程中把科學方法的內(nèi)容、特點和操作過程講清楚,指導學生運用這些方法進行練習。隱性方式重在使學生感受科學方法,受到科學方法的啟蒙和熏陶,初步體會到科學研究的方法和策略,這種方式適合于學生對這種方法的感性認識不足時,或者這種方法對所研究的問題并不占主要地位時使用;顯性方式是在解決問題中模仿應用科學方法,對科學方法進行操作訓練,使學生有意識地掌握科學研究的方法和策略,這種方式適合于在學生對這種科學方法的感性認識較豐富的前提下,有目的有意識地培養(yǎng)學生解決科學問題的能力時使用.如初中階段應著重進行觀察、實驗方法的教育;對于科學思維方法,只能隱性滲透,即在教師的指導下接受分析、比較、概括等思維方法的訓練.在高中階段,學生的抽象思維能力迅速增強,對方法論開始感興趣,因此可以對觀察實驗方法作進一步顯性教育,并由淺入深地逐步介紹理想化方法、近似方法、假說方法、用圖象和公式反映物理概念和規(guī)律的數(shù)學方法;對于分析、綜合、歸納、演繹等基本的思維方法,也可以從反復的隱性訓練逐步過渡到顯性教育;到高三年級還可以對科學方法做一些顯性的整理和進一步的解釋,并讓學生在復習中反復運用.總之,物理科學方法教育需要隱性教育與顯性教育相結(jié)合,在不同階段對不同內(nèi)容各有側(cè)重.隱性起步、及時顯性是科學方法教育的特點. 2中學物理科學方法教育的策略 2.1從物理概念和規(guī)律的形成中滲透科學方法的教育物理概念和規(guī)律是物理現(xiàn)象或過程的本質(zhì)屬性或規(guī)律的反映,它本身是無方法可言的.但當教學引入這些概念并加以定義時,或研究概念之間的定性和定量關(guān)系形成規(guī)律時,就需借助于一定的工具、一定的手段、通過一定的思維操作去觀察、去發(fā)現(xiàn),這就體現(xiàn)為科學方法了.科學方法體現(xiàn)在具體的物理研究過程中,只有把過程充分而合理的展現(xiàn)出來,學生才能看到科學方法有什么特征、作用,是怎樣解決問題的,才能體會到掌握科學方法的意義,去自覺地學習科學方法.如在牛頓第二定律、玻意耳定律、楞次定律等規(guī)律的教學中,學生能強烈地感受到科學方法在發(fā)現(xiàn)規(guī)律中的作用.如教庫侖定律時,教師先讓學生猜想兩個帶電體之間的相互作用力的大小可能與哪些因素有關(guān).學生會提出:帶電體的形狀、大小、兩帶電體帶電的多少、兩帶電體間的距離和兩帶電體間的媒質(zhì)等,然后再讓學生考慮這么多因素怎么研究,有沒有主次之分,猜想哪些是主要因素,哪些是次要因素,這些次要因素在什么條件下可以忽略;當最后還剩下電量和距離兩個因素時,讓學生考慮這兩個因素對作用力的影響如何研究,并提出控制變量法.整個過程模擬了科學家的探索過程,包含了猜想、理想化方法、控制變量等多種科學方法. 2.2在解決實際問題的過程中滲透科學方法的教育在中學階段,練習、考試、競賽、小制作與小實驗等活動不僅依賴于知識,而且需要采用一定的手段和思維操作方式.教師可以根據(jù)解決實際問題的需要,結(jié)合學生實際,擇取和提煉符合學生實際的方法教育因素.只有通過實際運用和操作,才能深刻理解科學方法,準確而靈活地運用科學方法.教師應明確地說明物理科學方法的作用、適用范圍以及應用原理和步驟,讓學生模仿、操作并加以體會,在運用中掌握科學方法例如關(guān)于驗證或探究牛頓第二定律的實驗程序中,實驗設計原理是運用控制變量的方法,確定a跟F、M的定量關(guān)系;小車的加速度可以不直接測量,而是用比較相同時間內(nèi)的位移來確定加速度的大小.在實驗操作中,為了減少誤差,可運用等效替代與平衡的思想方法,使小車運動的軌道略微傾斜以平衡摩擦力;采取近似的方法,使盤和砝碼的質(zhì)量遠小于小車的質(zhì)量,以此把盤和砝碼所受的重力當作小車受到的合外力.在處理實驗數(shù)據(jù)時,運用圖象方法,恰當選擇縱軸和橫軸表示的物理量,以及將被測量作某種更換(橫軸以1/M表示),使這圖線反映的物理意義和結(jié)論更形象、更直觀. 對學生實驗而言,由于學生幾乎完成在自身手腦并用中歷經(jīng)其各個過程,因此在現(xiàn)有學生實驗的基本程序中,分析和擇取其中的科學方法教育因素,也是科學方法教育的好策略. 2.4在介紹物理學史的過程中滲透科學方法的教育中學物理教材涉及到幾十位物理學家,他們在取得巨大成績的過程中,所運用的科學研究方法和實驗構(gòu)思精妙絕倫,為我們提供了取之不盡的科學方法教育素材.結(jié)合教學內(nèi)容介紹物理學史上科學家研究物理問題的科學方法,作為學生學習的范例無疑是實施科學方法教育的又一策略.如在萬有引力定律的教學過程中,教師可先向?qū)W生介紹萬有引力定律的發(fā)現(xiàn)經(jīng)過:牛頓由蘋果下落得到靈感,猜想處于更高處的月亮是否也和蘋果一樣受到地球的引力作用,再用演繹推理的方法把牛頓運動定律用于天體運動,用地球表面物體的重力加速度和月球軌道上的加速度進行類比,從而導出萬有引力定律并把它推廣到所有的物體之間.萬有引力定律的推導過程實質(zhì)上就是多種科學方法的教育過程.又如英國物理學家布拉凱特為了驗證盧瑟福的猜測用粒子轟擊氮核會產(chǎn)生新粒子,不辭勞苦地拍攝了兩萬多張該實驗的云室照片,終于從40多萬條粒子的徑跡中發(fā)現(xiàn)8條分叉,從而證實了盧瑟福的猜測.這里又讓學生看到科學先輩是經(jīng)過怎樣艱難曲折的探索,才一步一步的認識到物理世界的奧秘.他們對真理的渴望,勇于堅持真理和修正錯誤,為真理獻身的優(yōu)秀品質(zhì),對學生是極富感染力的學習榜樣. 科學方法教育雖然不教給學生具體的學習內(nèi)容,不解決具體的知識問題,但能訓練出一種科學的求實精神和追求真理的氣質(zhì),而熱愛科學、追求真理、具有實事求是的科學態(tài)度、富有獨立思考和創(chuàng)新精神,這些科學品質(zhì)是構(gòu)成人才素質(zhì)的重要因素,同時學習科學方法可以使人掌握正確的思想方法和工作方法,提高物理學是研究物質(zhì)最基本的運動形式及物質(zhì)基本結(jié)構(gòu)的一門學科,它是學生學習其它學科的基石。學好物理,對學生進一步學習自然科學的其它學科將有很大的幫助。而學生普遍感覺物理難學,覺得“物理概念越學越多,定律、定理越學越亂,題目越做越難”,因此,有不少學生對學習物理產(chǎn)生畏難和厭學情緒。若能在教學中培養(yǎng)學生學習物理的興趣,激發(fā)學生的求知欲,消除學生學習的障礙,學生就能積極主動地去學習物理,會懷著一顆求知的心去探索物理這個美妙的世界,從而為學好物理奠定基礎并提供保證。一、提高學生對物理的認識 翻開物理學史,我們可以看到,物理學作為人類探索自然界的現(xiàn)象和規(guī)律的最有力的工具,有著和為人類一樣古老的歷史。物理學是人類認識和改造自然界及人類本身的智慧的結(jié)晶?？梢哉f,它本身就是一種世界觀和方法論,它是認識自然、改造自然的有力武器。要讓學生意識到人類的進步和文明無一不閃耀著物理學的光芒,物理學是一切自然科學的基礎,進入科學技術(shù)的任何一個領(lǐng)域都必須敞開物理學的大門,樹立學生學習物理學的“榮譽感”和“使命感”。要讓學生明白學習物理的目的不僅在于單純地學習一些物理知識,更重要的是通過學習物理學,使自己在邏輯思維能力方面得到較好的訓練,培養(yǎng)自己正確的世界觀、方法論和唯物辯證觀,提高自己分析問題、解決問題的能力。學好物理學,不僅能了解物質(zhì)世界的奧秘,同時還能提高自己的思維水平,為將來進一步探索科學知識打下基礎。 二、利用“好奇”心理,激發(fā)求知欲,培養(yǎng)興趣 中學生對成長過程中見過的很多新鮮事物和新奇現(xiàn)象都有著強烈的好奇心。好奇心驅(qū)使他們想尋找這些現(xiàn)象和事物發(fā)生的原因,這種好奇心正是學生創(chuàng)新意識、創(chuàng)造思維的動力和源泉。作為教師,課堂教學的首要任務,仍是要激發(fā)學生的好奇心和求知欲,吸引學生積極參與到課堂教學中來,促使學生去探索。例如,大氣壓強這個概念,對中學生來說進比較抽象的,因而精心設計演示實驗來調(diào)動學生積極探索是非常必要的。教師可先讓學生觀察“水杯厚紙片”的演示實驗:在裝滿水的杯子上蓋上紙片,將杯倒過來,放開手后,厚紙片為什么不會掉下來?是不是受到一個向上的力?那么這個力是誰施加的呢?接下來教師再和學生共同做“馬德堡半球”實驗,空心的半球合在一起,用兩抽氣筒抽出球內(nèi)的空氣后,請兩個大個子學生用力往兩邊拉,結(jié)果兩名學生滿頭大汗,而結(jié)合在一起的半球并未被拉開。這是為什么?教師打開半球管子上的開關(guān),嘶嘶聲響過后,兩手輕輕地就把兩個半球分開,學生感到驚訝,充滿了好奇。經(jīng)學生們認真思考和熱烈的討論,學生最終認識到大氣具有壓強,而且大氣壓強在任何方向都存在。如果教師對學生的探索給予肯定和鼓勵,讓學生體會到解決問題的愉悅,就會更加激發(fā)他們潛存的愿望,此時的學生思維就會十分活躍,教師這時應抓住時機,向?qū)W生發(fā)問:日常生活中還有哪些現(xiàn)象能證明大氣壓的存在呢?這時學生們就廣開思路充分想象:有的說,在喝汽水時把吸管插入瓶中,用嘴吸就能吸到瓶中的汽水,這個現(xiàn)象可以證明大氣壓的存在;有的說,用嘴吸空的塑料袋,就會看到塑料袋癟下去,這也是由于大氣壓存在的緣故這樣,通過利用學生的好奇心,就能極大地激發(fā)學生的創(chuàng)新意識,為更好地掌握物理知識打下良好基礎。 三、利用“好動”特征,鼓勵探究,培養(yǎng)創(chuàng)新能力 “一切自然科學都來自實踐,都是在對自然現(xiàn)象觀察的基礎上從科學實踐和生產(chǎn)實踐中總結(jié)發(fā)展起來的,物理學的發(fā)展也是如此”,可見物理是一門實驗科學實驗離不開觀察,觀察是實驗的前提,實驗是觀察的發(fā)展。因此,在中學物理教學中,既要重視學生觀察能力的培養(yǎng),也要盡可能為學生創(chuàng)造條件在課內(nèi)盡可能讓學生多動手、多實驗,使學生親自動手、動腦獨立探索物理世界的本質(zhì),體驗科學探索的艱辛與成功的喜悅;在課外,多開展活動,比如參觀、訪問、聽講座、看科普展、參加物理競賽等,讓學生不僅從課內(nèi)學習物理知識,在課外也能增長見識和開拓視野、豐富物理知識、應用物理知識。同時,還應多鼓勵學生參加各種課外興趣小組活動鼓勵學生搞小發(fā)明、小創(chuàng)作,培養(yǎng)學生動手能力和創(chuàng)新能力,從而培養(yǎng)學生的求知欲。 四、注重師生的感情交流,積極培養(yǎng)學生學習興趣 教學是雙邊活動,師生之間不僅有認知信息的傳遞,還有情感方面的信息交流。教學過程實際上是一個涉及教師和學生在理性和情感兩方面的動態(tài)人際過程。 學生可能因為不喜歡老師而厭學,而學生的厭學情緒,往往會影響教師的教學水平發(fā)揮,容易使教師在教學中產(chǎn)生急燥情緒,這樣在學生中產(chǎn)生逆反心理,影響課堂的教學氣氛和教學效果,所以作為教師要充分尊重和理解學生,要有充分的耐心,一定要擅于利用情感因素來調(diào)動學生學習熱情和激發(fā)學生學習興趣。教師必須要很好地進行自我情感調(diào)控,使自己的情感一直處于飽滿、愉悅、熱忱的狀態(tài),以感染學生情緒,從而營造良好的教學氛圍。同時教師還應對教材進行適當情感處理,避免學生學習時的枯燥乏味,并且能夠?qū)⒔虒W內(nèi)容進行合理的加工處理,使用情感遷移法、言語情趣法