渗透物理科学方法体现物理学科价值

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中学物理的学科价值不仅要让学生掌握必要的物理知识，也应该在学习物理知识的过程中提高分析问题解决问题的能力，更应该在获取物理知识的过程中，体验探究过程，掌握物理科学方法，提高科学素养.

1物理科学方法教育与物理学科价值

1.1科学方法教育有助于学生更好的掌握物理知识

科学方法是物理知识体系的一部分，科学方法教育当然应该是物理教学的一部分.一方面物理学科是一门具有方法论性质的学科，物理学在长期发展中所形成的科学方法，不仅对物理学的进一步发展产生了巨大影响，同时也对其他学科的发展产生了积极推动作用.另一方面，物理科学方法既是物理知识发展的手段，又是物理知识发展的产物，科学方法蕴涵于物理知识中，物理知识是物理科学方法的载体，它们密不可分，共同形成了物理的完整的知识体系.所以，在高中物理教学中，必须渗透科学方法教育，这才使学生学到了完整的物理学.

1.2科学方法教育，是提高学生能力的重要途径

教育学家布鲁纳提出“能力=知识十科学方法十技能”.能力的高低，一定意义上表现为掌握方法的多少和运用方法的灵活和熟练程度，可以认为，方法是能力的“内核”，是对能力起决定作用的因素.所以，培养学生能力需要教给学生方法，应用科学方法解决具体问题的过程就是培养能力的过程.

1.3科学方法教育是提高学生科学素养的重要途径

卡尔・萨根说过：“科学方法似乎毫无趣味、很难理解，但是它比科学上的发现要重要得多.”国际科普理论学者认为，科学方法是科学素养中最重要的内容，公众理解科学，最重要的就是要理解科学方法并应用这些科学方法解决自己生活和工作中的各种问题.物理课程中的科学素养包括：物理知识与技能、物理科学方法、物理能力、物理思想和物理科学品质.

物理科学方法不仅是科学素养的要素之一，而且物理知识、技能和方法是培养物理能力，形成物理思想，提高物理科学品质的基础.所以，在高中物理教学中，结合物理概念、规律的教学，对学生进行科学方法教育，可帮助学生逐步形成物理思想，形成科学态度和价值观，提高科学素养.

在高中物理教学中，既要用物理知识武装学生，又要使他们在科学方法上受到熏陶，使他们在掌握物理知识的同时掌握取得知识的方法，这不仅体现了物理的学科特点，也是物理教育的目标决定的.

总之，科学方法是物理学科内容的一个方面，科学方法教育，是物理教学的重要组成部分.科学方法教育是培养学生能力，提高科学素养的途径.

2物理科学方法教育的内容和途径

科学方法主要分为四个方面：物理方法、数学方法、逻辑方法和哲学方法.物理方法主要包括：观察与实验方法、理想化方法、等效方法、对称方法、守恒方法等；数学方法主要包括：比例方法、图像方法、极限方法、几何方法等；逻辑方法主要包括：比较与分类、类比、概括、分析与综合、归纳与演绎、推理与判断、抽象与具体等；哲学方法主要有：对立与统一、量变与质变、肯定与否定、绝对与相对、现象与本质、形式与内容、原因与结果等.

根据新课程标准的要求，结合高中物理教材的内容，在高中物理教学中，主要渗透下列科学方法.

2.1在物理实验中渗透观察和实验方法的教育

物理学是一门以实验为基础的自然科学，观察和实验是认识物理现象、形成物理概念和发现物理规律的重要手段.观察和实验能力是中学物理教学重点培养的学生能力，而有效地训练学生的观察和实验方法是培养能力的基本途径.控制变量实验方法和数据处理方法是方法教育的重点内容.例如，在牛顿第二定律的教学中，要通过实验研究加速度跟力和质量的关系，在实验中学生可以具体地了解如何利用控制变量法分别研究加速度跟力的关系和加速度跟质量的关系，如何测量力、质量和加速度，实验后如何利用图像分析数据，找出加速度跟力的定量关系和加速度跟质量的定量关系，等等.这样，在实验的过程中学生对实验和观察方法有了更深刻更具体的认识.

2.2在物理概念的教学中渗透观察、实验、理想化、数学等方法

物理概念是一类物理现象和物理过程的共同性质和本质特征在人们头脑中的反映，是对物理现象和物理过程抽象化和概括化的思维形式.一方面，物理概念反映着人类对物理世界漫长而艰难的智力活动历程，是人类智慧的结晶；另一方面，它又使人们在纷繁复杂的物理世界中，把握了事物的本质特征，成为物理思维的基本单位和有力工具.借助于这种简约、概括的思维形式，人们找到了支配复杂的物理世界的简单规律，建立了假说、模型和测量方法体系，从而筑起了规模宏大的物理学理论大厦.显然，物理概念的形成过程中，包含了丰富的科学方法.在概念教学中要挖掘其方法教育因素，在学生形成物理概念的过程中，学习科学方法.

观察方法是在自然发生的条件下对各种自然现象进行考察研究的一种方法，是获得感性知识的主要手段.它对物理学的研究与发展起着重要的作用.如力、速度、光的反射和折射等都是在观察的基础上建立和发展起来的.在物理概念的教学中要注重培养学生的观察意识，在观察中捕捉有效信息，认识事物的本质属性.

理想化方法是物理研究中经常用到的另一种科学方法，物理现象所经历的过程大都是复杂的，要仔细描述它们也是很困难的.为此，在物理研究中常常把具体事物抽象化，用理想化的物理模型来代替实际研究的对象，并对有关的过程做出简化，以便从理论上去研究它.高中物理概念中涉及大量的理想模型，例如，实体理想化模型有：质点、点电荷、弹簧振子、单摆等；过程理想化模型有：匀速直线运动、匀变速直线运动、匀速圆周运动、简谐运动等.在建立这些概念的过程中，让学生体验物理学中抓住主要因素，忽略次要因素，突出主体，删繁就简的理想化方法，加深学生对理想化方法的理解.

数学方法也是物理学中研究问题的重要方法.例如，建立瞬时速度的概念，需要用到数学上取极限的方法；电场强度、磁感应强度、速度、电阻等概念的建立都用到了比值定义物理量的方法.

2.3在探究物理规律的过程中渗透科学猜想、观察与实验、归纳与演绎、比较与分类、图像等方法

物理规律揭示的是物质的结构和物质运动所遵循的规律，因此，必然与人们认识物理世界的途径有关，即与观察、实验、抽象思维、数学推理等有着密不可分的联系.每个物理规律都是人类知识的结晶，不仅具有科学的价值，同时也铭刻着人类思维发展的烙印，蕴涵了丰富的科学方法，具有思想文化的价值.如果我们在物理规律教学中，创造条件让学生经历科学探究过程，引导学生循着前人研究的思路来重新“发现”这一规律，再现浓缩在其中的思维历程，从中体验和学习科学思维的方法，那就等于教给学生一把打开思维宝库的金钥匙，从而把物理规律的教学作为帮助学生认识事物本质、训练思维能力、掌握科学方法的手段.

例如，在牛顿第一定律的教学中，为了让学生更加深刻的理解牛顿第一定律的内容，更是为了让学生体验根据实验事实进行合理外推得出实验结论的“理想实验”方法，我们在教学中让学生利用气垫导轨做“理想实验”.方法是这样的：

a.在气垫导轨上固定光电门，将光电门与计时器连接.

b.将气垫导轨调成水平.

c.将气垫导轨一端用若干厚度相同的垫片垫高.

d.逐渐减少垫片，降低气垫导轨垫起的高度，并测出气垫导轨垫起的高度不同时，滑块沿导轨下滑的加速度，记录气垫导轨垫起的高度和对应滑块下滑的加速度，测出若干数据.

e.以加速度纵轴，以垫起的高度为横轴建立坐标系，将测出的数据在坐标系中描点连线，并将作出的直线延长，直线过原点，由此得到，当气垫导轨水平时，滑块的加速度为零.

在实验中，我们容易测出气垫导轨的一端垫起不同高度时的加速度，虽然滑块运动时还是较小的阻力，但相对于滑块重力的分力，这一阻力就可以忽略了，由于实验的精确度较高，根据气垫导轨垫起较高时测出的各组数据描的点非常好的分布在一条直线上.并且由于气垫导轨垫起较高时阻力的影响很小，所以将该直线延长也基本交于坐标原点.

在上述实验中，测出的数据以及根据这些数据描出的点基本分布在一条直线上是事实根据，将这条直线延长并发现它过原点，就是根据事实根据的合理外推，所得出的结论：气垫导轨水平时，即滑块不受力时，它的加速度为零，也就是它做匀速运动.这一结论其实即使在气垫导轨上也是难以做到的，因为在气垫导轨上滑块还要受空气阻力.通过这一过程，让学生体验理想实验根据事实进行推理的过程，不仅帮助学生更深刻的理解了牛顿第一定律，还让学生体验了伽利略理想实验的方法.

物理规律常用数学函数、方程来表述，或用函数图象来表示，例如，匀变速运动的速度图象、电阻的伏安特性曲线、电源的伏安特性曲线等等.

3在高中物理教学中渗透科学方法教育的方式

科学方法教育的目的在于发展学生分析和解决问题的能力，教给学生打开知识大门的金钥匙，提高学生的科学素养.在物理教学中进行科学方法教育，要注意知识是方法的载体，脱离了知识的科学方法教育就成了空中楼阁，所以，科学方法教育要与物理知识教学有机结合，要把科学方法教育渗透在物理知识的教学中.在高中物理教学中渗透科学方法教育主要有“隐性”和“显性”两种方式.

3.1隐性方式

利用隐性方式渗透科学方法，关键是让学生重演物理知识的发生和形成过程，从过程中体验科学方法，感悟科学方法，受到科学方法的熏陶.教学中需要注意以下几个环节：

充分还原稀释――让学生体验物理概念和规律的形成过程.把高度浓缩的物理概念、物理规律，还原到科学家总结概念、发现规律的原始过程，从发现问题、提出问题、设计实验、实验探究、总结概括、分析论证等环节中体验物理知识的形成过程.

注重过程分析――让学生亲历物理问题的解决过程，把物理概念、规律的教学还原成原生态的概念、规律的形成过程，教学中要引导学生重视对物理过程的分析，从对物理过程的分析中概括物理知识，通过分析能力.

坚持延迟判断――让学生概括物理概念，发现物理规律.在知识的形成过程中，教师不要急于帮助学生去分析、判断、总结，而是先由学生尝试，教师再加以指导点拨.

渗透科学方法――让学生在形成知识的过程中体验科学方法、感悟科学方法、形成科学态度.

3.2显性方式

显性方式是在教学过程中，提出科学方法的名称，并且利用学生容易接受的方式，讲清有关该方法的内容、特点和操作过程，同时指导学生学会应用这种方法.显性方式重在解决问题中模仿应用科学方法，对科学方法进行操作训练，使学生有意识地掌握科学研究的方法和策略.这种方式适合于在学生对这种科学方法的感性认识较丰富的前提下，有目的有意识地培养学生解决科学问题的能力时使用.

例如，高中物理涉及到大量的物理量是用比值定义法定义的，教学中就可结合速度的定义、加速度的定义介绍这种定义物理量的方法，并在学习功率、电场强度、电容、电阻等概念时，让学生用这种方法自己去定义物理量，这样不仅让学生学会了科学方法，而且也可以更深刻地理解这类物理概念了.

利用物理学史进行科学方法教育，也是进行科学方法教育的好形式.通过介绍科学家发现物理规律建立物理理论的过程，使学生了解科学家如何提出科学猜想，如何设计实验进行研究，如何分析实验现象发现物理规律，使学生了解科学家的研究过程、研究方法和他们那种严谨的科学态度、对科学的坚定信念及孜孜以求的顽强毅力，使他们受到科学方法教育的同时，也受到科学精神的熏陶.

总之，新课程理念要求我们在高中物理教学中，不仅使学生学会物理知识，掌握物理技能，还要让学生经历探究过程，学习科学方法，形成科学态度和价值观，提高学生的科学素养.

3.3开设物理科学方法选修课

我们在高一和高二，开设了物理科学方法的选修课.主要给学生介绍科学方法的概念，物理中常用的科学方法，并且利用所学的科学方法解决具体问题.例如，我们开始的选修课的课题有：物理概念的定义方法、物理规律的形成过程和方法、物理中的对称与和谐、高中物理的数学方法（物理图像、极值与临界问题等等）、物理实验研究等等.通过选修课，让学生更系统、更深刻的感悟科学方法，掌握科学方法，会用科学方法.

总之，每一个物理概念、规律和理论都是人类知识的结晶，具有科学的价值，同时又无不铭刻着人类思维发展的烙印，具有科学方法的价值.因此，我们在进行物理概念和规律的教学时，应该让学生经历科学探究的过程，使他们沿着科学家思维活动的足迹，把浓缩在物理概念和规律中的思维历程再现，让学生从中体验和学习科学思维的方法，形成科学态度和科学精神，提高科学素养，从而把物理概念、规律的教学作为帮助学生认识事物本质、培养探究能力、掌握科学方法的手段，这就等于教给学生一把打开思维宝库的金钥匙.我们在物理教学中，不仅使学生深刻理解、牢固掌握知识，形成技能，更要突出发现知识的探究过程，使学生掌握科学方法，激励学生主动探究的精神，提高学生独立解决问题的能力，体现学生的自主学习和主动发展，充分体现物理的学科价值.