陳志明

摘要：科學(xué)方法教育在物理教育研究中始終是一個(gè)重要的課題，無(wú)論從當(dāng)前的課程改革的實(shí)踐還是從提升學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的角度來(lái)看，做好物理科學(xué)方法教學(xué)工作，都具有鮮明而深遠(yuǎn)的意義。本文主要針對(duì)基于科學(xué)方法教育的中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)做了初步研究。關(guān)鍵詞：中學(xué)物理；實(shí)驗(yàn)教學(xué)；科學(xué)方法教育

1引言

目前，我同新的物理課程標(biāo)準(zhǔn)所提倡的探究式教學(xué)就是一種融科學(xué)知識(shí)、科學(xué)方法于一身，鼓勵(lì)并促進(jìn)學(xué)生積極提出問(wèn)題和探索解決方案的一種教育方式。中學(xué)物理教學(xué)從內(nèi)容到方法，當(dāng)前都面臨較大的改革，而物理教學(xué)的改革又離不開實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革，對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的研究是中學(xué)物理教學(xué)改革的重要課題?！冻踔形锢碚n程標(biāo)準(zhǔn)》將“以提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)為主旨，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣，幫助學(xué)生了解科學(xué)探究的基本過(guò)程和方法，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力”作為新課程總目標(biāo)之一。新課程標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)把科學(xué)方法教育確定為物理課程的目標(biāo)之一，把科學(xué)方法確定為物理教學(xué)內(nèi)容的一部分，充分體現(xiàn)了新課程標(biāo)準(zhǔn)對(duì)科學(xué)方法教育的重視，也足以說(shuō)明利用實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)行科學(xué)方法教育在物理教學(xué)中的重要地位。

2基于科學(xué)方法教育的中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的內(nèi)容

2.1根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮蛯?shí)驗(yàn)器材，引導(dǎo)學(xué)生用科學(xué)方法設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案

“設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案”是實(shí)驗(yàn)探究過(guò)程中的重要環(huán)節(jié)，它是從操作的角度把探究的猜想具體化、程序化?！霸O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案”將使探究者明確驗(yàn)證科學(xué)猜想的思路和方法，確定實(shí)驗(yàn)所用的原理和方法，明確收集信息的途徑和方法，確定收集信息的范圍和要求，了解探究所需的器材和設(shè)備，建立分析數(shù)據(jù)的思路和選擇處理數(shù)據(jù)的手段，使科學(xué)探究步驟更加有序，探究過(guò)程更加科學(xué)；要求學(xué)生認(rèn)識(shí)到“設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案”在探究學(xué)習(xí)中的重要性，通過(guò)“設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案”使探究學(xué)習(xí)目標(biāo)更加明確，有利于訓(xùn)練學(xué)生的科學(xué)研究方法，培養(yǎng)學(xué)生的設(shè)計(jì)能力和理論論證能力。

例如，在探究平面鏡成像規(guī)律的實(shí)驗(yàn)中，用玻璃板代替平面鏡，因?yàn)椴ＡО迨峭该鞯?，能通過(guò)它觀察玻璃板后面的蠟燭，以便于確定像的位置和大小、揭示出規(guī)律。

2.2實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程中，科學(xué)方法的教育與運(yùn)用

觀察是物理學(xué)的最基本方法，對(duì)一切事物的研究都首先需要通過(guò)觀察獲取事實(shí)依據(jù)才能成為理論思維的基礎(chǔ)。實(shí)驗(yàn)法的具體運(yùn)用也離不開觀察，觀察和實(shí)驗(yàn)是物理學(xué)發(fā)展的重要支柱，是物理理論的基礎(chǔ)和源泉。它們共同交替作用促進(jìn)了物理學(xué)的進(jìn)步。

例如，在研究電流的磁場(chǎng)的實(shí)驗(yàn)中，首先要觀察小磁針原來(lái)的方向是南北方向，在小磁針上方平行拉一根導(dǎo)線，通電后，要注意觀察現(xiàn)象，可以發(fā)現(xiàn)小磁針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，這表明什么?這表明電流的周圍存在著磁場(chǎng)，如果要探究電流的磁場(chǎng)方向跟電流方向有沒(méi)有關(guān)系要觀察什么?觀察導(dǎo)線中電流方向改變后小磁針的偏轉(zhuǎn)方向是否改變。

2.3利用實(shí)驗(yàn)記錄的處理，進(jìn)行科學(xué)方法教育

實(shí)驗(yàn)記錄的處理是學(xué)生學(xué)習(xí)和進(jìn)行科學(xué)研究的一項(xiàng)重要技能，在進(jìn)行物理實(shí)驗(yàn)時(shí)，需要選擇數(shù)據(jù)處理方法。確定正確合適的數(shù)據(jù)處理方法能夠突破實(shí)驗(yàn)難點(diǎn)。減小實(shí)驗(yàn)誤差。探究教學(xué)中，教師要求學(xué)生把握一些重要的數(shù)據(jù)處理方法。例如，比值歸納法、線性化方法、圖象法等。線性化方法可以揭示兩個(gè)非線性物理量之間的關(guān)系，圖象方法能夠直觀揭示物理規(guī)律，通過(guò)外推法間接求出不能直接測(cè)量的物理量。在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案時(shí)，應(yīng)要求學(xué)生能正確靈活地選擇數(shù)據(jù)處理方法。例如，在氏度測(cè)量時(shí)，測(cè)出被測(cè)物體幾次的長(zhǎng)度，先剔除與其它幾個(gè)值偏差過(guò)大的值再求平均值，以減小誤差。

3基于科學(xué)方法教育的中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的措施

3.1制定科學(xué)方法教育目標(biāo)

在當(dāng)前物理教育普遍忽視科學(xué)方法的情形下，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中也往往只重視科學(xué)知識(shí)目標(biāo)，科學(xué)方法雖然與科學(xué)知識(shí)相互依存，但又有一定程度的獨(dú)立性。全面系統(tǒng)的科學(xué)方法教育，首先需要從繁雜的科學(xué)方法中明確在中學(xué)學(xué)習(xí)階段需要學(xué)習(xí)掌握的科學(xué)方法，再在整個(gè)課程體系中統(tǒng)籌規(guī)劃，每門課程安排一定份量與課程內(nèi)容相適宜的科學(xué)方法教育任務(wù)，形成一個(gè)與課程體系相對(duì)應(yīng)的、并行的科學(xué)方法教育體系。教師在具體的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，除制定一般的課程內(nèi)容教學(xué)計(jì)劃以外，還要按照科學(xué)方法教育體系，制定科學(xué)方法教育計(jì)劃。在課堂教學(xué)中，有計(jì)劃、有步驟地把科學(xué)方法教育滲透到實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，完成科學(xué)方法教育任務(wù)，使學(xué)生得到全面、系統(tǒng)科學(xué)的訓(xùn)練。

例如：在牛頓第一定律的探究活動(dòng)中就是通過(guò)對(duì)小車在三種粗糙不同的平面上的運(yùn)動(dòng)情況的觀察、分析、思考來(lái)發(fā)展學(xué)生的觀察能力、分析能力、歸納論證的能力。

3.2提高教師的科學(xué)素養(yǎng)和實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)

每一個(gè)物理實(shí)驗(yàn)都蘊(yùn)含了物理思想和科學(xué)方法論，但實(shí)際教學(xué)的效果如何，最終取決于教師本身的思維方式和科學(xué)素養(yǎng)。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中開展科學(xué)方法教育，教師要具備相應(yīng)的素質(zhì)。合格的物理教師經(jīng)過(guò)系統(tǒng)的學(xué)習(xí)和培訓(xùn)，一般具有較完備的物理知識(shí)，能勝任課程教學(xué)。但由于掌握知識(shí)和掌握科學(xué)方法的具體過(guò)程的明顯差異，在教學(xué)實(shí)踐中，對(duì)科學(xué)方法教育的忽視并不是個(gè)別現(xiàn)象。一方面是圓為部分教師對(duì)科學(xué)方法教育的意義認(rèn)識(shí)不足，另一方面是因?yàn)槿杂胁糠纸處煷嬖诳茖W(xué)方法教育的素質(zhì)不夠高的問(wèn)題。因此，加強(qiáng)中學(xué)物理科學(xué)方法教育的首要任務(wù)是提高教師對(duì)科學(xué)方法教育意義的認(rèn)識(shí)和科學(xué)方法教育的素質(zhì)。

為更好地進(jìn)行科學(xué)方法教育，如何提高教師的科學(xué)方法教育的素質(zhì)是值得研究的問(wèn)題。筆者認(rèn)為，有必要在新教師的崗前培訓(xùn)中，進(jìn)行較系統(tǒng)的科學(xué)方法教育培訓(xùn)，對(duì)在崗的教師進(jìn)行輪訓(xùn)，提高教師科學(xué)方法教育的整體素質(zhì)，使教師掌握科學(xué)方法的基本概念，能熟練地分析教材中的科學(xué)方法因素，并能運(yùn)用適當(dāng)?shù)姆绞?、方法開展科學(xué)方法教育。

3.3改革實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法是實(shí)施科學(xué)方法教育的根本

傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)法，基本上是“照方抓藥”式，教師主要精力用在規(guī)范學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作技能上，只要按實(shí)驗(yàn)步驟從頭到尾操作一遍，做出預(yù)期結(jié)果實(shí)驗(yàn)?zāi)康木瓦_(dá)到了，學(xué)生根本不知道所用的是什么實(shí)驗(yàn)方法，為何用這種方法，還有什么方法可選擇，更不用說(shuō)與實(shí)驗(yàn)方法相關(guān)的其他科學(xué)“過(guò)程技能”了。改革實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法是實(shí)施科學(xué)方法教育的根本。

例如：在探究電流和電壓、電阻的關(guān)系的實(shí)驗(yàn)中，要引導(dǎo)學(xué)生確定器材、電路圖、實(shí)驗(yàn)操作步驟等。而不應(yīng)該由教師包辦這些本應(yīng)由學(xué)生完成的探究過(guò)程。

科學(xué)方法不是一次教學(xué)就能讓學(xué)生理解和掌握的，所以科學(xué)方法的教育也要注意適度，某種科學(xué)方法開始出現(xiàn)時(shí)要點(diǎn)到為止，以后通過(guò)同一種科學(xué)方法的多次出現(xiàn)，多次運(yùn)用，學(xué)生才能領(lǐng)會(huì)、掌握，達(dá)到科學(xué)方法的積累目的。在解決物理問(wèn)題時(shí)往往用到多種科學(xué)方法，這就要求實(shí)驗(yàn)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(wèn)題的思想。如最常見的“控制變量法”可以在探究滑動(dòng)摩擦力大小跟哪些因素有關(guān)、探究歐姆定律、探究壓力的作用效果跟哪些因素有關(guān)等大部分的實(shí)驗(yàn)中體現(xiàn)，而“替代法”可以在探究平面鏡成像、通電螺線管的磁場(chǎng)、等效電阻的實(shí)驗(yàn)中加以應(yīng)用。

4結(jié)束語(yǔ)

在物理教育界，人們已經(jīng)公認(rèn)科學(xué)方法的顯化對(duì)于實(shí)施科學(xué)方法教學(xué)具有深遠(yuǎn)的意義，而顯化的最佳途徑之一就是通過(guò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，而對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的科學(xué)方法教育進(jìn)行準(zhǔn)確的定位，這是個(gè)復(fù)雜的、系統(tǒng)的工程。