科學(xué)方法在高中物理教學(xué)中實(shí)踐與研究

1、科學(xué)方法在高中物理教學(xué)中實(shí)踐與研究趙紅霞（永年縣第二中學(xué) 河北 永年057150）1科學(xué)方法教育的原則開展物理科學(xué)方法教育需注意以下四條原則1.1適時(shí)性當(dāng)教材內(nèi)容確有進(jìn)行科學(xué)方法滲透的必要才加以滲透，反對(duì) 脫離教材內(nèi)容而空談方法。例如：在原子模型教學(xué)中，從實(shí)驗(yàn)觀察到的現(xiàn)象，經(jīng) 過(guò)推測(cè)、假設(shè)、推理、演繹提出了原子核式模型，用新的理論推翻舊的學(xué)說(shuō)，將 人們對(duì)原子結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)又深入一層。教材將方法和內(nèi)容緊密地結(jié)合在一起，突出 了從實(shí)驗(yàn)事實(shí)出發(fā)，通過(guò)各種思維方法，建立新的物理學(xué)說(shuō)。1.2適度性科學(xué)方法教育要根據(jù)教材的需要、學(xué)牛的特點(diǎn)來(lái)挖掘教材的 方法教育因素，制定出切實(shí)的滲透目標(biāo)，不宜過(guò)難、過(guò)高。另外也

2、要注意學(xué)牛的 特點(diǎn)，有些方法在重點(diǎn)中學(xué)可以講解，但到了普通中學(xué)用同樣的方法教學(xué)可能效 果就不好，教師應(yīng)該考慮各方面因素，適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)自己的教學(xué)難度，適度的進(jìn)行 方法教育。1.3隱含性開展物理方法教育的最好方式就是滲透。在進(jìn)行方法教育時(shí), 要做到潛移默化，讓學(xué)牛在學(xué)習(xí)知識(shí)的同時(shí)不知不覺(jué)地接受物理方法的培養(yǎng)和熏 陶。在高中電場(chǎng)教學(xué)時(shí)經(jīng)常用到類比的方法，把電勢(shì)差、電勢(shì)、電勢(shì)能、電場(chǎng)力 做功和重力場(chǎng)中的高度差、高度、重力勢(shì)能、重力做功進(jìn)行類比，在教學(xué)過(guò)程中 教師并未提及“類比”二字，但學(xué)生在學(xué)習(xí)中不知不覺(jué)接受了類比這一物理方法。1.4融合性知識(shí)、方法和能力在學(xué)生的學(xué)習(xí)活動(dòng)中是密切聯(lián)系在一起的。 開展物理

3、科學(xué)方法教育和學(xué)習(xí)物理知識(shí)、培養(yǎng)學(xué)牛能力可以結(jié)合在一起，促進(jìn)知 識(shí)的掌握和能力的培養(yǎng)。例如：在得出牛頓第二定律時(shí)就要用到控制變量法，應(yīng) 用牛頓第二定律解題時(shí)就要用到隔離法和正交分解法等典型的物理方法。能力的 培養(yǎng)是通過(guò)學(xué)習(xí)知識(shí)和方法滲透等實(shí)踐活動(dòng)來(lái)培養(yǎng)的。知識(shí)越豐富，方法越多、 越巧，解決問(wèn)題的能力就越強(qiáng)。2.教學(xué)過(guò)程中對(duì)學(xué)牛進(jìn)行科學(xué)方法教育的途徑2.1在講清物理概念、物理規(guī)律的教學(xué)過(guò)程中滲透科學(xué)方法教育一個(gè)物 理概念的形成或一個(gè)物理規(guī)律的建立，必然有與之對(duì)應(yīng)的科學(xué)方法的運(yùn)用和形成。 例如在高中物理教材中速度概念的教學(xué)中，教師可引導(dǎo)學(xué)生首先分析、比較不同 物體的運(yùn)動(dòng)快慢從而引入速度的概念，進(jìn)而

4、分析如何定量地表示不同物體運(yùn)動(dòng)的 快慢，引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)到可用位移和時(shí)間的比值即表示，即采用比值法定義速度。 在平均速度概念的基礎(chǔ)上，運(yùn)用近似法、微元法建立瞬時(shí)速度的概念，用比值法、 微元法定義瞬時(shí)速度，也可以向?qū)W生介紹用氣墊導(dǎo)軌或打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)量瞬時(shí)速度 滲透實(shí)驗(yàn)法。由此可見(jiàn)，在速度概念的建立過(guò)程中，伴隨著許多科學(xué)方法的運(yùn)用。 同樣，一個(gè)物理規(guī)律的建立，如牛頓定律、萬(wàn)有引力定律、氣體實(shí)驗(yàn)定律等規(guī)律 的建立，也充分運(yùn)用了實(shí)驗(yàn)方法、分析和歸納、推理方法及數(shù)學(xué)方法。2.2在說(shuō)明物理理論的建立過(guò)程的教學(xué)中進(jìn)行科學(xué)方法教育物理學(xué)中有 許多物理理論：如分子動(dòng)理論、麥克斯韋電磁理論、光的粒子說(shuō)和波動(dòng)說(shuō)、玻爾 理

5、論等。這些理論都是在實(shí)驗(yàn)事實(shí)的基礎(chǔ)上，經(jīng)過(guò)科學(xué)思維及數(shù)學(xué)方法建立起來(lái) 的。其中科學(xué)假設(shè)在物理理論建立過(guò)程有突出的運(yùn)用。例如“玻爾理論”的建立，充分體現(xiàn)了科學(xué)假設(shè)的運(yùn)用。教師可按以下的程序組 織這部分知識(shí)的教學(xué)：首先指出玻爾根據(jù)當(dāng)吋已有的實(shí)驗(yàn)和理論，發(fā)現(xiàn)用經(jīng)典電 磁學(xué)理論不能解釋“原子結(jié)構(gòu)穩(wěn)定”和“原子光譜不連續(xù)”的事實(shí)，大膽放棄了 某些不適用于原子內(nèi)部的經(jīng)典電磁論，創(chuàng)造性地把盧瑟福原子核式結(jié)構(gòu)學(xué)說(shuō)、普 朗克量子說(shuō)和愛(ài)因期坦的思想結(jié)合起來(lái)，融合光量子理論于原子結(jié)構(gòu)理論中，提 出了三條科學(xué)假設(shè)：能量量子化假設(shè)、軌道量子化假設(shè)和躍遷假設(shè)，然后以氫原 子為例進(jìn)行演繹推理，把抽象的假設(shè)具體化，再借助電子

6、軌道圖和能級(jí)圖，使抽 象的假設(shè)形象化。但假設(shè)是否正確，還需要實(shí)踐的檢驗(yàn)，最后向?qū)W生介紹玻爾的 理論一方面被德國(guó)物理學(xué)家夫蘭克和赫茲共同完成的著名實(shí)驗(yàn)所證實(shí)，同時(shí)用玻 爾理論可以很好地解釋氫原子光譜，玻爾理論的正確性得到證實(shí)。循著理論建立 的歷史進(jìn)程“事實(shí)和已有理論” → “理論假設(shè)” → “新事實(shí)” → “修 正理論，甚至建立新的假設(shè)”組織學(xué)生進(jìn)行學(xué)習(xí)，實(shí)際上是讓學(xué)生經(jīng)歷一次用科 學(xué)方法研究物理問(wèn)題的模擬活動(dòng)，學(xué)生既能學(xué)到了物理知識(shí)，更體會(huì)到了科學(xué)方 法在科學(xué)理論建立過(guò)程的重要作用。2.3在進(jìn)行物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，對(duì)學(xué)生開展科學(xué)方法教育教師介紹

7、了一些 物理方法以后，要讓學(xué)生在實(shí)踐中加以應(yīng)用，實(shí)驗(yàn)課是進(jìn)行物理方法應(yīng)用訓(xùn)練的 最好機(jī)會(huì)。實(shí)驗(yàn)教學(xué)是中學(xué)物理教學(xué)的重要組成部分，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，開展科學(xué) 方法教育大有文章可做。在實(shí)驗(yàn)課中讓學(xué)生進(jìn)行觀察、記錄并整理數(shù)據(jù)，排除次 要因素，突出主要因素，經(jīng)過(guò)分析、運(yùn)算、歸納、總結(jié)，從而得出正確的物理結(jié) 論，給學(xué)生提供親自運(yùn)用科學(xué)方法探索的機(jī)會(huì)。2.4在單元小結(jié)中進(jìn)行物理方法的討論和歸類講完一章新課后，在對(duì)該 章內(nèi)容進(jìn)行小結(jié)的同吋，也要對(duì)該章所用到的物理方法進(jìn)行討論和歸類。如講完 牛頓運(yùn)動(dòng)定律后，對(duì)控制變量法、實(shí)驗(yàn)法進(jìn)行分析討論，對(duì)隔離法、整體法進(jìn)行 小結(jié)。講完電場(chǎng)和磁場(chǎng)之后，復(fù)習(xí)吋可以運(yùn)用類比的方法，

8、把這兩者知識(shí)聯(lián)系起 來(lái)?？偨Y(jié)這些物理方法的特點(diǎn)、應(yīng)用條件，引導(dǎo)學(xué)生站在更高的層次去審視這些 物理方法，這對(duì)啟發(fā)思維，培養(yǎng)能力幫助極大。3 高中物理科學(xué)方法教育的意義3.1科學(xué)方法教育比知識(shí)教學(xué)更具有長(zhǎng)遠(yuǎn)意義正如法國(guó)科學(xué)家笛卡爾所 說(shuō)：“最有價(jià)值的知識(shí)，是關(guān)于方法的知識(shí)?！彼栽谖锢斫虒W(xué)中不僅要教給學(xué)生 基本的科學(xué)文化知識(shí)，更重要的是要教給學(xué)生具有普遍價(jià)值的科學(xué)方法。觀察、 實(shí)驗(yàn)、假說(shuō)、驗(yàn)證等物理學(xué)科的基本研究方法，它不僅適用于自然科學(xué)的研究, 也適用于其他科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域和各種工作領(lǐng)域。學(xué)生在物理教學(xué)中受到的科學(xué)研究 方法的教育和培養(yǎng)將終身受益。3.2科學(xué)方法教育能使物理教學(xué)達(dá)到更高的境界對(duì)于教學(xué)中的垂點(diǎn)和難 點(diǎn)知識(shí)，要切實(shí)運(yùn)用必要的科學(xué)方法，讓學(xué)生在科學(xué)方法的導(dǎo)引下主動(dòng)地去獲取 知識(shí)。比如對(duì)于質(zhì)點(diǎn)的概念學(xué)生很難理解，可以引用例子。一架飛機(jī)從溫州飛到 杭州，由于飛機(jī)的人小和形狀在與寧波到杭州的航程相比是微不足道的，在研究 的問(wèn)題中不起作用，所以可以把飛機(jī)看作是一個(gè)沒(méi)有大小和形狀的點(diǎn)。在物