關(guān)于初中物理教學科學方法教育的一些思考

1、關(guān)于初中物理教學科學方法教育的一些思考在當前的課程改革中，一些教師存在一種錯誤的思想，認為新課程標準改革就是要找到一種學習物理比較輕松的方法來，記得兩千多年前古希臘數(shù)學家歐幾里德在回答另一學者托勒玫的問題時說“不存在任何通向幾何學的不費力的方法”，我們今天也有理由這樣說“不存在任何通向物的不費力氣的方法”。方法的目的在于學生分析和解決問題的能力。實施物理科學方法教育，既要保證能有效開展，又不能因此而增加學生的學習負擔，所以科學方法教育必須與物理知識教學有機結(jié)合。知識是方法的載體，脫離了知識教學方法教育就成了空中樓閣。開展科學方法教育要符合學生的認知，應(yīng)根據(jù)學生的年齡特征、知識水平和思維發(fā)展循序

2、漸進地進行。還要注意激發(fā)學生的主動性和積極情感，產(chǎn)生良好的學習動機。當然，實施物理科學方法教育不能脫離教師的自覺性，教材中的方法教育因素大多是隱含的，如果教師不自覺地挖掘教材中的方法教育因素，沒有對物理科學方法比較系統(tǒng)的理解，科學方法教育就很難順利開展。一、物理科學方法教育的兩種基本方式一般地說，科學方法教育有“隱性”和“顯性”兩種方式。隱性方式是“用反映科學認識基本過程的科學方法的一般程式去組織對科學知識的概念、規(guī)律、原理的教學過程，使學生的認識過程模擬科學探究過程。但教學過程中并不明確地去揭示所采用的科學方法一般程式的原理、各階段具體方法的名稱和有關(guān)知識?！憋@性方式是在“進行科學方法教育時

3、，明確指出這種科學方法的名稱，傳授有關(guān)該方法的知識，揭示方法的形式，操作過程，說明原理。教師公開宣稱進行科學方法的教育，學生處于有意識地接受科學方法知識的狀態(tài)”。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。顯性方式重在解決問題中模仿應(yīng)用科學方法，對科學方法進行操作訓(xùn)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)學生的解決科學問題的能力時使用。物理科學方法教育作為一門隱性課程，隱性教

4、育是非常重要的。尤其在初中教育階段，科學方法教育通常不作顯性處理?！皩δ芰θ跽咛峁┮粋€策略比他們自生一個策略好”，“學科內(nèi)容只有在經(jīng)過系統(tǒng)學習，使學生掌握經(jīng)過整理的系統(tǒng)知識時，才能培養(yǎng)起進行思維活動的能力”，所以教師在教學過程中，必須對典型的物理科學方法在恰當時機加以顯化，才能更好地達到教育之目的。所以物理科學方法教育需要隱性教育與顯性教育相結(jié)合，在不同的階段對不同的內(nèi)容各有側(cè)重?？茖W方法的學習，在強調(diào)師生教學自覺性的同時，就象著名科學家楊振寧教授所說：“學習有兩種辦法。一個辦法是按部就班的；一個辦法是滲透性的。”“很多東西是在不知不覺中，經(jīng)過一個長時間的接觸，就自己也不知道什么時候已經(jīng)懂了。

5、”隱性教育是顯性教育的基礎(chǔ)，顯性教育是隱性教育的飛躍，在物理科學方法教育中，二者的緊密結(jié)合是科學方法教育的基本模式。二、初中物理教學中所包含的科學方法物理體系自身包含著豐富的科學方法，它既表現(xiàn)在知識的結(jié)構(gòu)上，也表現(xiàn)在這些知識結(jié)構(gòu)的建立過程中；總的說來，這些科學方法大致可以分為五類，那就是：物理方法、數(shù)學方法、邏輯方法、非邏輯方法和方法。由于科學方法和方法教育的層次性，在初中階段物理的方法主要有，觀察方法、實驗方法（含控制變量法）、等效方法、理想化方法等，其中理想化方法包括理想實驗法和理想模型法。理想實驗在物理學的理論研究中有重要的作用。伽里略論證慣性定律所設(shè)想的實驗在無磨擦情況下，從斜槽滾下的

6、小球?qū)⒁院愣ǖ乃俣仍跓o限長的水平面上永遠不停地運動下去，就是物理學史上著名的理想實驗。再如將一只鬧鐘放在密封的玻璃罩內(nèi)，當罩內(nèi)空氣被抽走時，鐘聲變小，由此推理出：真空不能傳聲。顯然上述實驗是人們在思維中進行的理想過程，與實際實驗相比，理想實驗?zāi)芨蟪潭鹊赝怀鰧嶒炛械闹饕蛩兀雎源我蛩?，得出更本質(zhì)的結(jié)論。理想模型可分為對象模型、條件模型和過程模型三類。如視為點光源較小發(fā)光體，表示光的直線傳播的光線，描述磁場的磁感線，描述力的圖示、示意圖等都屬于對象模型。再如光滑表面、輕桿、輕繩、均勻介質(zhì)都屬于條件模型。電學實驗中把電壓表變成內(nèi)阻是無窮大的理想電壓表，電流表變成內(nèi)阻等于0的理想電流表等也屬于條

7、件模型。例如：在空氣中自由下落的物體，空氣阻力的作用與重力相比較忽略不計時，可抽象為自由落體運動，另外勻速直線運動也屬于過程模型。數(shù)學方法主要有：比例方法、方程方法和圖象方法等。例如，密度、電阻等物理量的探究實驗用的都是比例的方法，圖象的方法。通過形象的圖象、清晰的比例關(guān)系給學生以深刻的印象，使學生能容易任知其物理概念和規(guī)律。邏輯方法主要有：比較、分類、類比、概括、歸納與演繹、分析與綜合等，如在認識電流、電壓的概念、研究電源的作用和影響電阻大小的因素等概念或規(guī)律時，與水流水壓模擬實驗、抽水機的作用和水渠對水流的影響等物理現(xiàn)象進行類比，會使學生理解和掌握這些抽象的物理概念或規(guī)律產(chǎn)生其他方法無法替

8、代的作用。又如：我們在認識和研究“分子在永不停息地做無規(guī)則運動”理論時，由于分子是微觀的，不能直接用肉眼看到，因此，我們可以通過能直接觀察或感覺到的擴散現(xiàn)象去認識和理解它；電流看不見、摸不著，我們可以通過各種電流的效應(yīng)來判斷它在存在；磁場看不見摸不著，我們可以通過小磁針指向或偏轉(zhuǎn)以及與其它一些磁場的效應(yīng)來判斷它的存在；同理，在研究物體是否帶電，我們也不能直接看到物體是否帶電，但我們可以通過觀察驗電器上錫箔片的開合來判斷物體是否帶電；在研究空氣的存在和大氣壓強時，我們可以通過感覺空氣的流動及現(xiàn)實生活中對大氣壓強的各種應(yīng)用來證明空氣和大氣壓強的存在。哲學方法主要有：絕對相對、量變質(zhì)變、原因結(jié)果等等

9、。界發(fā)生的各種現(xiàn)象，往往是錯綜復(fù)雜的。決定某一個現(xiàn)象的產(chǎn)生和變化的因素常常也很多。為了弄清事物變化的原因和規(guī)律，必須設(shè)法把其中的一個或幾個因素用人為的方法控制起來，使它保持不變，然后來比較、研究其他兩個變量之間的關(guān)系，這種研究問題的科學方法就是控制變量法。很多物理實驗都用到了這種方法。如通過導(dǎo)體的電流I受導(dǎo)體的電阻R和它兩端電壓U的影響，在研究電流I與電阻R的關(guān)系時，需要保持電壓U不變；在研究電流I與電壓U的關(guān)系時，需要保持電阻R不變。當然初中物理教學中也還要培養(yǎng)如理念、直覺、想象等非邏輯方法，這是創(chuàng)新能力的重要體現(xiàn)。三、初中物理科學方法培養(yǎng)的主要方式1、在學生親自體驗中培養(yǎng)科學方法。物理學是

10、一門實驗科學，物理教學的特點就是實驗多，極有利于學生親身體驗。過去初中“九義”人教社教材規(guī)定了17個學生必做實驗，新課標人教社教材把學生探究的實驗增加到36個，許多過去的演示實驗改成學生實驗，還增加了學生的社會調(diào)查和實踐13個，新教材的這些變化都是要加強學生的自身體驗，學生通過體驗可以很好的感受知識體系內(nèi)的科學方法。例如水沸騰實驗，學生沒有實驗前總認為只在100攝氏度時，水才“內(nèi)部與表面”同時“劇烈”的汽化，親身做了實驗后才發(fā)現(xiàn)實際沒到100攝氏度時，水“內(nèi)部與表面”就開始汽化，只是“劇烈”的程度不同罷了。通過自身體驗使學生真實的看到“量變與質(zhì)變”的關(guān)系，感受相對與絕對的區(qū)別。2、在民主和諧的

11、氛圍中培養(yǎng)科學方法。新課程中一個重要的理念是，教學體現(xiàn)師生平等，課堂教學中廢除“一言堂”，開展探究性學習、合作學習等多種學習方式，這些學習方式的一個共同特點，就是創(chuàng)設(shè)一個民主和諧的學習氛圍，在這種氛圍中，學生自我知識構(gòu)建的動力得到釋放，大腦皮層容易達到最活躍程度，對物理知識學習理解能夠從多個方面進行，他們不再滿足物理一些概念和規(guī)律的結(jié)論，而對為何要引出這些概念，為何這樣引出而不那樣引出，那樣引出會得到什么結(jié)論等新問題產(chǎn)生了強烈的興趣和求知欲。物理學體系中內(nèi)含的科學方法就會在學生自己的問題中，在學生激烈的心智活動中伴隨著大腦中知識結(jié)構(gòu)的生成，慢慢構(gòu)建出科學方法的結(jié)構(gòu)。3、在相互交流討論中培養(yǎng)科學

12、方法。師生相互交流、生生相互交流，是新課改最提倡的。學生交流解決問題的方法，既可為其它學生提出了解決問題的思路，常常還使交流學生自己又產(chǎn)生完全不同前的創(chuàng)新思路。相互啟發(fā)、共同提高，在課堂教學實踐中這樣的實例不勝枚舉。1 4、在解題訓(xùn)練中培養(yǎng)方法。在練習題和題中編制一些目的在于深化或測試科學方法的試題，讓學生把科學方法由“內(nèi)隱”轉(zhuǎn)變成“外顯”，幫助學生對科學方法的認識由膚淺、模糊、看成孤立個體，逐步轉(zhuǎn)變成深刻、清晰、看成方法體系。例如這樣一道習題：一個質(zhì)量為2kg的物體，在幾個恒力作用下，處于靜止狀態(tài)。如果撤掉一個大小為2N、方向豎直向上的恒力后，其他力仍保持恒定不變，物體將如何運動？解這道題需

13、要采用等效方法，用大小2N、方向豎直向上的已知力來等效其他力的方向豎直向下的合力。初中方法的習題目前正成為各課程改革實驗區(qū)中考試題中的亮點。四、初中物理科學方法教育基本原則1、與物理知識教學緊密聯(lián)系的原則。物整體是由物理學科知識和物理學的方法論組成的，物理學的方法論是伴隨物理學的而建立的，而物理學的知識和體系則是體現(xiàn)和學習物理學思想和方法論的最好載體。在教學過程中注重傳授概念、產(chǎn)生的背景、產(chǎn)生的過程以及在科學技術(shù)發(fā)展中應(yīng)用的實例，例如，通過物理學史的小故事讓學生明白為什么要提出某個概念，這個概念是怎樣提出的，這個概念提出后對物理學的發(fā)展起到什么作用，讓學生感受科學方法和物理知識的產(chǎn)生與應(yīng)用緊密

14、相聯(lián)，知識與方法是血肉相聯(lián)的整體。2、與初中生年齡特征相適應(yīng)原則。1215歲的青少年，“主要思維特點是在頭腦中可以把事物的形式和內(nèi)容分開，可以離開具體事物，根據(jù)假設(shè)事件進行邏輯推演，能運用形式運算來解決諸如組合、包含、排除、概率及因素分析等邏輯課題。”這個時候初中生已開始以抽象邏輯思維為主要形式，但水平仍很低。因此初中階段的科學方法教育方式主要是潛移默化，是隱性的方法教育，并不需要從方法論高度把各種科學思維方法傳授給學生。3、各種方法教育有機結(jié)合的原則。在物理教學中，各種科學方法交叉在一起，不可能在一種科學方法的教育完成后再進行另一種科學方法教育。因此教師要善于應(yīng)用教材中的科學方法因素，在一堂

15、物理課中撮合多種科學方法進行教學。有時一個知識點可以滲透幾種科學方法教育的因素，這時就要有所選擇以適應(yīng)自己所教初中生的實際。例如“牛頓第一定律”一節(jié)，可以用實驗加理想化模型來講授，提出一塊“完全沒有摩擦的平面”，重點滲透“理想化方法”；也可以用歸納反證的方法來講授，收集多個沒受力仍在運動的現(xiàn)象和受到力而沒有運動的現(xiàn)象，從而得出“力不是運動的原因”，重點滲透“歸納方法”。4、長期性原則?？茖W方法是科學能力的外化，提高能力比掌握知識要難，初中物理教材中的科學方法因素許多都是隱含的，科學方法的教育在初中段也基本要求是隱性的，我們并不為講“控制變量法”或“等效替換法”而專門講這些方法，只是在講相關(guān)概念

16、、規(guī)律時用這些方法，所以學生只有在長期的熏陶下，才能潛移默化地，自覺不自覺地學到一些科學方法。同一科學方法在不同知識的學習中多次出現(xiàn)、多次應(yīng)用，學生才能領(lǐng)會、掌握。例如講“密度”一節(jié)時用到控制變量方法，講“壓強”一節(jié)時用到控制變量方法，在講歐姆定律時還要用到控制變量方法，等等。5、促進學生發(fā)展為本的原則。認知理論認為，學習的過程是學習者自己建構(gòu)的過程，學習者的能力培養(yǎng)、科學素質(zhì)提高，有賴于學生的自主性和學習所處的情境，有賴于學習內(nèi)容的社會需求性。因此在對學生進行方法教育時要充分調(diào)動學生學習的積極因素，開展探究性學習、合作學習等多種學習方式，進行師生互動、生生互動，讓學生在掌握科學方法的過程中，知識體系、情感、態(tài)度、價值觀得到同步發(fā)展。以上是關(guān)于初中物理科學方法教育的一些思考。在指導(dǎo)學生研究物理現(xiàn)象、概念和規(guī)律時，潛移默化地滲透科學研究方法，長此以往不但加深對物理現(xiàn)象、概念或規(guī)律的認識和理解，而且培養(yǎng)學生了科學思維習慣，提高了科學素養(yǎng)。對學生今后的發(fā)展終身受益。愛因思坦給自己的公式是：A（成功）=X（艱苦勞動）+Y（正確的方法）+Z（少說空