蔡景生

新一輪高中教育改革是在科技迅猛發(fā)展，知識日新月異，科技競爭日益激烈的今天，教育有識之士認識到，學生能力表現比掌握知識多少和熟練程度更加重要而提出來的。因此，物理教學中既應該讓學生掌握物理學的概念和規(guī)律，更應該讓學生重視科學的態(tài)度和科學的方法。

所謂科學方法，是研究自然科學和社會科學的一般規(guī)律性理論。在中學物理教學中，科學方法教育的內容有：一是物理學的研究方法的教育；二是物理學習方法的教育。在物理教學中，教師在完成傳授知識的同時，有意識、有目的的進行科學方法教育和指導，有利于促進學生智能的發(fā)展，培養(yǎng)科學的態(tài)度，使學生在學習中不僅掌握了物理知識本身，而且掌握了研究和學習物理的方法，以及探索物理的精神。

一、在物理知識的教學中滲透方法教育

科學方法教育既需要潛移默化的熏陶，也需要有目的的訓練。脫離物理知識對中學生大講科學方法，則猶如建設空中樓閣；埋頭講物理知識而不注意方法教育，則猶如給學生一堆磚瓦。因此，科學方法教育應滲透在物理知識教學之中，只有根植于物理知識沃土之中的科學方法教育，才會結出豐碩的智慧之果。在物理知識的教學中，處處蘊涵著科學方法。物理概念、物理規(guī)律的建立常常運用觀察和實驗、比較和分類、分析和綜合、數學和推理、理想化等科學方法。如在概念教學中，將電勢能和重力勢能類比、在洛侖茲力教學中，由安培力演繹出洛侖茲力，學生很容易接受；在牛頓第二定律、玻一馬定律、楞次定律等規(guī)律的教學中，常采用觀察和實驗、數學推理的方法來研究。如“電磁感應”的教學就是對學生進行科學方法訓練的好例子，可將教學過程組織為較完整地體現科學研究一般方法的過程，使學生受到科學方法的訓練。具體做法如下：

(1)初步的觀察實驗

觀察閉合電路的部分導體做切割磁力線的運動，回路中產生電流的現象。

(2)提出猜想

介紹法拉第電磁感應實驗，分析、猜想變化的磁場才能產生感應電流。

(3)再次實驗驗證

按教材完成實驗

(4)總結規(guī)律

再次分析上述各個實驗，得出產生感應電流的條件。

這樣，在傳授知識的同時，使學生感受科學方法在建立概念、發(fā)現規(guī)律中的作用，激發(fā)學生自覺的學習和運用科學方法解決實際問題的積極性。

二、重視物理學史，體會科學方法

高中物理課改目的之一，是把科研人員應具有的素質和能力早一些對學生進行培養(yǎng)和訓練，使教和學的思路去盡量接近科學家認識的思路。這就要求我們將物理教學和物理學史結合，當然教學過程不同于科學研究過程，但在必要時，結合重要的物理史料用模擬科學認識過程的方法進行物理教學，這也是物理教學實質性改革的途徑和方向，是實現上述教學目的，培養(yǎng)創(chuàng)造型人才的一個有效途徑。模擬科學認識過程的方法，就是讓學生遵循前人科學發(fā)現和發(fā)明的思路來學習，學會科學研究的方法。這就要求我們將物理學史溶于物理教學之中，，將科學方法教育溶于物理學史教學之中。具體地講就是善于把學生推到若干年前，讓他們從當時的科學背景出發(fā)去重溫科學家們在什么問題上、什么環(huán)節(jié)中、什么情況下、用什么方法和思路作出了科學發(fā)明和發(fā)現，從而把這些關鍵的步驟聯系起來。

在“自由落體”教學中，首先應闡明：歷史上，伽利略首先通過落體佯謬的思想進行實驗，否定亞里斯多德的物體越重下落越快的結論；然后運用數學工具得出初速為零的勻加速直線運動s/t²=常量；進而用斜槽實驗驗證物體從光滑斜面下滑的運動是符合s/t²=常量的規(guī)律；最后將斜面實驗推廣，得出結論：落體運動是初速為零的勻加速運動。伽利略之所以敢于首先用一個理想實驗批判亞里斯多德的學說，是因為他已進行過長期的實驗研究，他曾多次觀察過從同一高度同時下落的輕重不同的物體(如兩個球體或兩塊石頭等)的下落情況。伽利略認為自然界“總是習慣于運用某種最簡單最容易的手段”這一哲學思考，使他大膽猜想自由落體運動是勻加速運動，他的關于落體的全部研究都是為了確證這一猜想而進行的。他的研究方法是觀察——假設猜想——數學推理——實驗驗證——合理外推。他對自由落體運動的研究，開創(chuàng)了研究自然規(guī)律的科學方法，這就是“抽象思維，數學推導，科學實驗”相結合的方法，對科學研究起到了重大的啟蒙作用。極大地推動了物理學發(fā)展，是人類物理思想上最偉大的成就之一。然后引導學生重做伽利略的斜面實驗，加深對方法的理解。

三、加強物理實驗，體驗科學探究

科學探究活動的基本模式為：以物理實驗(制作)為載體，形成探究的情景，發(fā)現并提出問題，探究問題(見圖1)。在活動中，我們緊貼課本，選取課本中的一些實驗或小制作作為載體，精心設計和詳盡準備；活動中，教師適當引導，讓學生從中發(fā)現問題，并開展科學探究活動。

這是一個比較簡單的制作(在制作時，截取打點滴用較長的塑料管代替玻璃管，用木板固定，效果較好)。學生制作“空氣溫度計”后，自然會提出幾個問題：“沒刻度怎樣用，怎樣為它畫刻度?它是怎樣反映溫度的變化的(原理是什么)?”在和學生探討它的工作原理后，我就讓學生自己通過討論，探究怎樣為“空氣溫度計”定刻度，原理是什么?步驟怎么樣?(類比液體溫度計的刻度確定)然后再去做。做好之后，大家都把作品放在教室，在以后的幾天里，與寒暑表對照，讓他們看看誰的“空氣溫度計”準確些。當然，空氣溫度計的液柱高低不但與氣溫的高低有關還與空氣的濕度等有關；在觀察中同學們都發(fā)現了其中的問題，我又引導他們分析，查找有關資料，指出“空氣溫度計”的優(yōu)點和缺點，以及其他的用途(如用“空氣溫度計”測量了教學樓的高度)。和“空氣溫度計”一樣，其實很多的物理小制作都蘊涵著不少的知識，只要我們跨出第一步，前面就有極為廣闊的空間。

案例二：電流表構造的探究

在學習電學時，不少的同學對電流表、電壓表的構造很好奇，提出問題和要求：“電流表、電壓表是怎樣測量電流、電壓的?能否拆開來看看!”好的電表拆了可惜；但是，學校里每年都有一些損壞的電表，積累下來數量也不少。雖然該課題有點超出學生現有的知識水平，但為了不破壞同學們的好奇心，我還是把這些廢表拿出來，讓他們探究“電流表、電壓表”的結構與工作原理。把電流表、電壓表拆開，指導他們觀察表的元件、結構與電路，分析、記錄表里的電路連接情況，比較兩者的異同。

在這個科學探究活動中也有一個很大的意外發(fā)現和收獲：原來這部分“廢表”中一部分的“表心”(靈敏電流計)還是好的。于是，我就組織學生把部分電表多余的部分去掉，只留下“表心”和兩個接線柱，就改裝成“靈敏電流表”。一共改裝了二十多個，足夠用于“電磁感應現象”的探究實驗。有同學也提出，電壓表里面的電路是串聯，將電壓表改裝為“靈敏電流表”也很簡單，在表里多接一根線出來就行了。不少同學用著自己動手制成的器材做實驗，感到很自豪與成功，十分投人，科學探究活動收到良好的效果。

四、巧妙設計習題，訓練科學方法

科學方法教育的目的在于發(fā)展學生分析和解決問題的能力。實踐表明：教師生動精辟的講述，學生對于知識只能達到理解的水平，要達到運用的水平，就非要經過學生本人參與分折解決新問題的實踐不可。因此，教師要創(chuàng)設情景，強化習題教學和訓練，引導學生運用科學方法解決具體的物理問題，使學生實現知識向能力的轉化。

在習題教學中進行科學方法教育，主要是進行思維方法的訓練，提高思維能力和分析解決問題的能力。因此，教師要站在科學方法論的高度，認真研究題型、分析歸類、精選典型例題和習題，對學生進行邏輯思維與非邏輯思維、集中思維與發(fā)散思維、正向思維與逆向思維、局部思維與整體思維、類比思維與聯想思維等專項訓練。在教學中有些習題明顯要運用科學方法來求解，教師要點明這種科學方法，讓學生學會這種方法的應用。如習題：一半徑為R的光滑豎直圓軌道固定在水平地面上，并與水平地面相切，小球從軌道上距離桌面h(h<(R)高處由靜止釋放，求小球經過多長時間到達軌道的底端。這個題要和單擺相類比，用單擺知識來求解時間。在教學中要點明此題用類比方法，讓學生在解題中體會到方法的重要性。又如習題：斜面A放在水平地面上，物塊B放在斜面上，有一水平力F作用在B上時，A、B保持靜止。A受到水平地面的靜摩擦力為f1，B受到A的靜摩擦力為f2，現使F漸增大，但仍使A、B處于靜止狀態(tài)，問f1、f2大小怎樣變化?此題討論f1的太小變化時要用到整體思維的方法，討論尼的大小變化時要用到局部思維的方法。

總之，在物理教學中有意識地加強科學方法教育。是實現學生增長知識、發(fā)展能力、提高素質的一個有效途徑。