物理教學(xué)中滲透科學(xué)方法教育的途徑

1、物理教學(xué)中滲透科學(xué)方法教育的途徑 物理學(xué)研究物質(zhì)運(yùn)動(dòng)最一般的規(guī)律、物質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)及其相互作用。物理學(xué)在其形成和發(fā)展過程中形成了許多科學(xué)方法，什么是科學(xué)方法呢？物理科學(xué)方法就是建立物理概念、得出物理規(guī)律的過程中所采取的程序和手段。物理學(xué)的發(fā)展史表明，物理學(xué)家們之所以能在某一領(lǐng)域做出重大貢獻(xiàn)，除當(dāng)時(shí)的生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)發(fā)展水平外，與他們所運(yùn)用的正確科學(xué)方法是分不開的，所以科學(xué)方法是科學(xué)成果獲得的重要條件。 一、科學(xué)方法教育的意義 我國(guó)九年義務(wù)教育的目標(biāo)，明確提出了“要重視科學(xué)態(tài)度和科學(xué)方法的教育”。我們不但“使學(xué)生掌握必要的科學(xué)知識(shí)”，還要為他們的素質(zhì)發(fā)展“奠定必要的科學(xué)方法、科學(xué)能力和科學(xué)品質(zhì)基礎(chǔ)。

2、” 傳統(tǒng)教學(xué)中，在科學(xué)知識(shí)的傳授方面結(jié)果甚于過程，重知識(shí)輕方法。應(yīng)試教育評(píng)價(jià)教學(xué)成敗的標(biāo)準(zhǔn)，就是學(xué)生能否獲得正確的答案。而事實(shí)上，在解決問題的過程中，重要的不是運(yùn)用數(shù)據(jù)，而是確定什么數(shù)據(jù)是有用的，既用什么方法。當(dāng)前教育，普遍強(qiáng)調(diào)要讓學(xué)生懂得“研究方法” , 掌握“獲得知識(shí)的程序和手段”，要學(xué)會(huì)進(jìn)行科學(xué)思維。 人的素質(zhì)是寓于他顯示出來的對(duì)發(fā)展著的社會(huì)的適應(yīng)能力和促進(jìn)社會(huì)發(fā)展的創(chuàng)造能力之中。單純的知識(shí)傳授使學(xué)生無法適應(yīng)社會(huì)的進(jìn)步，更談不上促進(jìn)社會(huì)的發(fā)展。由此把發(fā)展人的素質(zhì)作為教育目標(biāo)是必然的。愛因斯坦指出：“有時(shí)人們把學(xué)校簡(jiǎn)單地看成一種工具，靠它來把大量的知識(shí)傳給成長(zhǎng)的一代，這種看法是不正確的。”

3、“發(fā)展獨(dú)立思考和獨(dú)立判斷的能力，應(yīng)當(dāng)始終放在首位。如果一個(gè)人掌握了學(xué)科的基礎(chǔ)理論，并且學(xué)會(huì)了獨(dú)立思考和工作，他必定會(huì)找到自己的道路，而且比那種主要以獲得細(xì)節(jié)知識(shí)為其培訓(xùn)內(nèi)容的人來，他一定會(huì)更好地適應(yīng)進(jìn)步和變化?！彼阅壳疤岢鏊刭|(zhì)教育的目標(biāo)是時(shí)代的要求。素質(zhì)教育包括科學(xué)知識(shí)、科學(xué)方法、科學(xué)態(tài)度和科學(xué)精神四個(gè)層次，而科學(xué)方法是其中的核心，科學(xué)方法教育對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)品質(zhì)、創(chuàng)造思維和探索能力是其他方面的教育所不可替代的。巴甫洛夫認(rèn)為：“重要的是科學(xué)思想的總結(jié)，認(rèn)識(shí)一個(gè)科學(xué)家的方法，遠(yuǎn)比認(rèn)識(shí)他的成果價(jià)值更大?！痹谖锢斫虒W(xué)中有意識(shí)地滲透科學(xué)方法的教育，是提高學(xué)生科學(xué)素質(zhì)，促進(jìn)學(xué)生發(fā)展的重要途徑。 二、物

4、理教學(xué)中的科學(xué)方法 物理學(xué)主要有哪些科學(xué)方法呢？閻金鐸教授指出，物理教學(xué)中的科學(xué)方法可以分為三個(gè)層次。 第一層次叫具體方法。比如觀察的方法，實(shí)驗(yàn)儀器的使用方法或某個(gè)實(shí)驗(yàn)的具體操作方法等。 第二層次叫邏輯方法。在上述具體方法基礎(chǔ)上，運(yùn)用邏輯方法進(jìn)行思考，通過分析、綜合、抽象、概括等過程，最后上升到思維的三個(gè)形式，即概念、判斷和推理。 第三個(gè)層次是分析解決問題的科學(xué)方法。如理想化方法、等效法、模型法、假設(shè)法等。 在教學(xué)中使學(xué)生領(lǐng)悟科學(xué)方法存在一定的困難。一方面，物理教材通常對(duì)知識(shí)點(diǎn)的邏輯聯(lián)系采用顯處理，而對(duì)物理知識(shí)的內(nèi)在聯(lián)系和物理方法，特別是對(duì)物理方法采用隱處理，即不在課文中寫明，而使學(xué)生在學(xué)習(xí)過

5、程中自己去領(lǐng)悟。所以，必須強(qiáng)調(diào)教師對(duì)教材要深入鉆研，要對(duì)教材中的科學(xué)方法甄別、顯化，這是引導(dǎo)學(xué)生領(lǐng)悟的前提。在目前的情況下，并不是所有的物理教師都能有意識(shí)地從教材中歸納總結(jié)出物理方法并向?qū)W生加以介紹，這就與教材編寫初衷相去甚遠(yuǎn)。另一方面，即使教師向?qū)W生介紹了教材中的科學(xué)方法，也并不能使學(xué)生真正掌握。這是因?yàn)?，科學(xué)方法雖有相對(duì)獨(dú)立性，但它往往又與科學(xué)知識(shí)難以分割，兩者相輔相成，構(gòu)成了物理學(xué)特有的知識(shí)體系?？茖W(xué)方法的真正掌握，要求學(xué)習(xí)者必須親身經(jīng)歷運(yùn)用科學(xué)方法探索的過程。否則，就難以發(fā)現(xiàn)科學(xué)方法的關(guān)鍵所在，更無法體會(huì)只可意會(huì)不可言傳的奧妙之處。 三、物理教學(xué)中滲透科學(xué)方法教育的方法 如何在物理教學(xué)

6、中滲透科學(xué)方法教育呢？其實(shí)答案已經(jīng)在問題中了，科學(xué)方法的教育重在“潛移默化”和“滲透”。教師可在教學(xué)中，把科學(xué)知識(shí)和科學(xué)方法有機(jī)結(jié)合起來采用隱性和顯性的原則，根據(jù)教材、學(xué)生等因素，選擇合適的方式展開。 1 采用循序漸進(jìn)的方法 初中學(xué)生有很強(qiáng)的求知欲和上進(jìn)心，對(duì)“新鮮”的物理現(xiàn)象很感興趣，所以應(yīng)該著重對(duì)他們進(jìn)行觀察和實(shí)驗(yàn)方法教育；對(duì)部分科學(xué)思維方法只能隱性滲透，即在教師的指導(dǎo)下進(jìn)行分析、比較、歸納、概括等思維方法進(jìn)行訓(xùn)練。而在高中階段則應(yīng)著重對(duì)學(xué)生進(jìn)行科學(xué)思維方法訓(xùn)練。 2 從隱性向顯性過渡的方法 對(duì)于同一種科學(xué)方法教學(xué)中可能多次用到，應(yīng)有層次地從隱性到顯性逐步展開。如控制變量法，教材中多次用到

7、，在講影響蒸發(fā)快慢的因素時(shí)，一般不作介紹和強(qiáng)調(diào)；在講決定動(dòng)能大小的因素時(shí)，可適度介紹這一方法；在講決定電阻大小因素時(shí)，讓學(xué)生初步應(yīng)用這一方法選擇合適電阻絲研究，得出結(jié)論后反觀這一方法，使學(xué)生理解這一方法；在學(xué)歐姆定律時(shí)，可先啟發(fā)學(xué)生認(rèn)識(shí)到導(dǎo)體中的電流跟電壓和電阻有關(guān)，再問電流跟電壓和電阻究竟有什么關(guān)系？如何研究呢？學(xué)生自覺運(yùn)用這一方法設(shè)計(jì)研究方法和實(shí)驗(yàn)過程，進(jìn)而通過實(shí)驗(yàn)得出結(jié)論。比值法定義物理量的科學(xué)方法也可按層次從隱性向顯性過渡。 3 由單一到綜合應(yīng)用的方法 在解決物理問題時(shí)往往用到多種科學(xué)方法，這就要求教學(xué)中有意識(shí)地滲透運(yùn)用多種科學(xué)方法有機(jī)結(jié)合解決問題的思想。牛頓第一定律的推導(dǎo)，就運(yùn)用了多

8、種科學(xué)方法，從總體上來講是實(shí)驗(yàn)方法和科學(xué)推理的有機(jī)結(jié)合。具體分析，每次讓小球從同一高度滾下是控制變量法；而平面越光滑小球運(yùn)動(dòng)距離越大，速度減小越慢，當(dāng)平面絕對(duì)光滑時(shí)小球?qū)⒆鰟蛩僦本€運(yùn)動(dòng)，這是合理外推的方法；而平面絕色光滑則是理想化方法。又如，在學(xué)習(xí)串聯(lián)電路的電阻時(shí)，我改演示實(shí)驗(yàn)為學(xué)生實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生運(yùn)用不同層次的多種科學(xué)方法探究問題。先是引導(dǎo)學(xué)生猜想，串聯(lián)電阻比每個(gè)電阻都大，總電阻可能等于各串聯(lián)電阻之和；然后根據(jù)伏安法測(cè)電阻的實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，其中用到觀察、數(shù)據(jù)記錄與處理等具體的科學(xué)方法，歸納得出結(jié)論；最后用數(shù)學(xué)方法加以推導(dǎo)。幾乎經(jīng)歷了科學(xué)研究的整個(gè)過程，使學(xué)生深刻體會(huì)了運(yùn)用科學(xué)方法進(jìn)行研究的重要

9、性。 四、物理教學(xué)中滲透科學(xué)方法教育的途徑 1 在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中進(jìn)行科學(xué)方法教育 物理學(xué)是一門實(shí)驗(yàn)科學(xué)，實(shí)驗(yàn)本身就是一種科學(xué)方法。教師可在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中進(jìn)行科學(xué)方法教育，培養(yǎng)學(xué)生的觀察方法、儀器操作方法、數(shù)據(jù)處理方法、歸納方法等多種具體或邏輯的科學(xué)方法。例如在用滑動(dòng)變阻器改變電流的實(shí)驗(yàn)中，在使用滑動(dòng)變阻器，觀察燈泡亮暗變化，觀察阻器連入電路中電阻線的長(zhǎng)度的過程中滲透了分步觀察、比較觀察的科學(xué)方法，對(duì)現(xiàn)象的解釋滲透了分析與推理的科學(xué)方法。 2 在概念和規(guī)律教學(xué)中滲透科學(xué)方法教育 科學(xué)方法寓于具體的科學(xué)知識(shí)的認(rèn)識(shí)過程中，只有把認(rèn)識(shí)過程充分而又合理地展現(xiàn)出來，學(xué)生才能領(lǐng)會(huì)到科學(xué)方法是如何提出的，從什么角度用

10、什么方法解決，從而學(xué)到科學(xué)方法。這就要求我們?cè)谖锢砀拍钆c規(guī)律的教學(xué)中，認(rèn)真挖掘教材的科學(xué)方法，按照學(xué)生的認(rèn)識(shí)過程合理設(shè)計(jì)教學(xué)方案，滲透科學(xué)方法教育。例如在力的概念教學(xué)中，提出什么是力？引導(dǎo)學(xué)生列舉大量有力存在的事例，再逐個(gè)分析，學(xué)生認(rèn)識(shí)到，力都是一個(gè)物體施加到另一個(gè)物體上的作用，即力不能脫離物體而獨(dú)立存在。通過歸納，從而抽象出力的概念：力是物體對(duì)物體的作用。又如，在進(jìn)行牛頓第一定律教學(xué)時(shí)，可以設(shè)計(jì)如下程序：提出問題：只有力作用物體才運(yùn)動(dòng)，沒有力作用物體就不運(yùn)動(dòng)嗎？演示實(shí)驗(yàn)：讓小車斜面頂端滑下，分別滑到鋪有毛巾、棉布和木板的平面上，觀察小車運(yùn)動(dòng)的距離。分析推論：從實(shí)驗(yàn)看出，運(yùn)動(dòng)小車受到的阻力越小

11、，它的速度減小就越慢，它的運(yùn)動(dòng)時(shí)間就越長(zhǎng)。進(jìn)一步推理得出，如水平面絕對(duì)光滑，物體受到的阻力為零，它的速度將保持不變，將永遠(yuǎn)運(yùn)動(dòng)下去。從而概括得出牛頓第一定律。這里將使學(xué)生領(lǐng)悟到實(shí)驗(yàn)加科學(xué)推理的方法。 3 用物理學(xué)史進(jìn)行科學(xué)方法教育物理學(xué)史蘊(yùn)含著豐富的科學(xué)方法。我們可以在教學(xué)中利用介紹物理學(xué)史或物理學(xué)家成果進(jìn)行科學(xué)方法教育。例如在進(jìn)行玻爾原子模型教學(xué)時(shí)，可利用介紹玻爾理論提出：玻爾不囿于傳統(tǒng)理論的束縛，敢于接受新的科學(xué)思想，他把普朗克的量子理論引入原子結(jié)構(gòu)中，提出了能量狀態(tài)量子化，電子運(yùn)行軌道量子化和能級(jí)躍遷三條假設(shè)。從這三條假設(shè)出發(fā)，他對(duì)氫原子模型作了理論上的定量計(jì)算，在氫原子光譜的解釋上獲得

12、了巨大的成功?？梢姶竽懱岢黾僭O(shè)，是科學(xué)研究中的重要方法。又如，在電磁感應(yīng)教學(xué)中，介紹電磁感應(yīng)發(fā)現(xiàn)史：在 1820 年奧斯特的實(shí)驗(yàn)證明電流的周圍存在磁場(chǎng)，既電能生磁的事實(shí)后，法拉第利用逆向思維方法提出磁能生電的猜想，經(jīng)過十年堅(jiān)持不懈的努力，終于發(fā)現(xiàn)電磁感應(yīng)現(xiàn)象。再如，富蘭克林在做靜電實(shí)驗(yàn)研究“地電時(shí)”，他的夫人不小心碰到萊頓瓶，意外地發(fā)生了閃電，這使他與天空中的閃電現(xiàn)象進(jìn)行類比聯(lián)想，從而對(duì)自然界中電的本質(zhì)認(rèn)識(shí)有了重大進(jìn)展，進(jìn)而證實(shí)并建立了電荷守恒定律。這就是科學(xué)聯(lián)想引導(dǎo)的靈感與創(chuàng)見。 4 在解題中時(shí)進(jìn)行科學(xué)方法教育 運(yùn)用所學(xué)物理知識(shí)解題是物理教學(xué)中不可缺少的環(huán)節(jié)。在解題中主要訓(xùn)練學(xué)生的科學(xué)思維方法演繹法。例如初中物理功率一節(jié)中：一臺(tái)抽水機(jī)向 20m 高處容積是 30m3 的水塔抽水， 2h 可抽