陳開永

【摘要】? 中學(xué)物理學(xué)科中含有豐富的科學(xué)方法：類比法、比較法、模型法、推理法、猜想法、假設(shè)法、觀察與實(shí)驗(yàn)法等。文章以高中物理選修3–1內(nèi)容為例，運(yùn)用多種學(xué)科方法培養(yǎng)物理學(xué)科四大核心素養(yǎng)。

【關(guān)鍵詞】? 物理方法 核心素養(yǎng) 課堂教學(xué)

【中圖分類號(hào)】? G633.7? ?? ? ? ? ? ?【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】? A ? ? 【文章編號(hào)】? 1992-7711（2020）15-149-01

物理學(xué)的知識(shí)、方法、思想的教育以及物理觀念、物理科學(xué)精神的教育是完整意義上的“物理教育”。教師要注重物理學(xué)科方法培養(yǎng)，靈活運(yùn)用物理學(xué)科方法進(jìn)行課堂教學(xué)活動(dòng)。

一、運(yùn)用類比法、比較法培養(yǎng)物理觀念素養(yǎng)

物理觀念是關(guān)于物質(zhì)、運(yùn)動(dòng)與相互作用、能量等的基本認(rèn)識(shí)，是物理概念和規(guī)律的提煉和升華。教師要注重課堂教學(xué)，讓學(xué)生形成正確物質(zhì)觀念，深刻理解物理概念，熟練掌握物理規(guī)律及應(yīng)用，達(dá)到提升學(xué)生的物理觀念素養(yǎng)。

（一）用類比法引入物理概念

類比法是找尋兩個(gè)或兩類研究對(duì)象的相似點(diǎn)進(jìn)行比較分析。如“電場(chǎng)及場(chǎng)強(qiáng)E”和“磁場(chǎng)、磁感應(yīng)強(qiáng)度B”概念教學(xué)，可類比重力場(chǎng)的知識(shí)來學(xué)習(xí)，讓學(xué)生領(lǐng)悟到E是描述電場(chǎng)性質(zhì)的物理量，其大小與F、q無關(guān);B是描述磁場(chǎng)性質(zhì)的物理量。又如“電勢(shì)與等勢(shì)面”學(xué)習(xí)可類比物體在重力場(chǎng)中情況，建立電場(chǎng)中“電勢(shì)”概念;可見，教師通過類比法教學(xué)，讓學(xué)生深度理解物理概念，促進(jìn)物理觀念素養(yǎng)的提升。

（二）用比較法闡釋物理規(guī)律

比較法是找出研究對(duì)象間的共同點(diǎn)與差異點(diǎn)的思維過程和方法。如在“庫侖定律”教學(xué)中，對(duì)靜電力與萬有引力進(jìn)行比較，讓學(xué)生明晰兩個(gè)物理規(guī)律的異同點(diǎn)，明確規(guī)律的適用條件，使學(xué)生理解物理規(guī)律，體會(huì)自然規(guī)律的多樣性與統(tǒng)一性。又如探究“帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)”，采用與平拋運(yùn)動(dòng)比較進(jìn)行教學(xué)，比較恒力作用下的曲線運(yùn)動(dòng)來闡釋其物理規(guī)律。

教師運(yùn)用類比法或比較法教學(xué)，引導(dǎo)學(xué)生積極思維，發(fā)現(xiàn)物理規(guī)律的異同關(guān)系，認(rèn)識(shí)其本質(zhì)的差異，深度學(xué)習(xí)形成物理觀念。

二、運(yùn)用模型法、推理法培養(yǎng)科學(xué)思維素養(yǎng)

（一）用模型法簡化物理問題

模型法根據(jù)研究問題的需要，通過創(chuàng)建物理模型，把物理現(xiàn)象本質(zhì)和內(nèi)在特性建構(gòu)起來的科學(xué)方法，如“點(diǎn)電荷”的教學(xué)，可以與質(zhì)點(diǎn)物理模型類比。再如“電場(chǎng)線”及“磁感線”等，都是模型化的處理，讓學(xué)生在物理概念形成過程中發(fā)展科學(xué)思維能力。

（二）用推理法訓(xùn)練學(xué)生思維能力

推理法是由幾個(gè)判斷為前提得出結(jié)論的思維過程。如“示波管的工作原理”的教學(xué)，教師創(chuàng)設(shè)物理情境，先讓學(xué)生分析電子在電場(chǎng)力作用下的運(yùn)動(dòng)情境，推理得出電子運(yùn)動(dòng)過程的相關(guān)表達(dá)式，用動(dòng)力學(xué)或能量觀點(diǎn)求出加速階段電子的末速度，后分析電子進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電極中做類平拋運(yùn)動(dòng)，問題得以解決。又如“磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷作用”教學(xué)中，先作出猜想：磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)的電荷有力的作用，并建立物理模型，推導(dǎo)出洛倫茲力公式;使學(xué)生掌握知識(shí)的來龍去脈，形成較完整的知識(shí)體系。

教師要?jiǎng)?chuàng)設(shè)問題情景，引發(fā)認(rèn)知沖突，啟迪學(xué)生思維，鼓勵(lì)質(zhì)疑精神，在探究問題中理解知識(shí)、領(lǐng)悟方法、發(fā)展能力，提升學(xué)生的科學(xué)思維素養(yǎng)。

三、運(yùn)用猜想法、假設(shè)法培養(yǎng)科學(xué)探究素養(yǎng)

科學(xué)探究是基于問題解決的有效教學(xué)。教師要靈活運(yùn)用猜想法、假設(shè)法引導(dǎo)學(xué)生應(yīng)用猜想、假設(shè)、思考、實(shí)驗(yàn)、論證等方法來發(fā)現(xiàn)、解決問題。

（一）用猜想法激發(fā)學(xué)生探究意識(shí)

牛頓說“沒有大膽的猜測(cè)，就沒有偉大的發(fā)現(xiàn)”。萬有引力定律發(fā)現(xiàn)正是經(jīng)過科學(xué)的猜想和嚴(yán)密的推理得出來。探究活動(dòng)要以實(shí)驗(yàn)為依托，在合理猜測(cè)與假設(shè)的基礎(chǔ)上，模擬科學(xué)家解決問題的思想與方法。如“描繪小燈泡的伏安特性曲線”實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，通過創(chuàng)設(shè)實(shí)驗(yàn)情境，讓學(xué)生產(chǎn)生認(rèn)知沖突，引發(fā)猜想：燈泡的電阻到底是如何改變呢？在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、動(dòng)手實(shí)驗(yàn)、處理數(shù)據(jù)、分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果等探究活動(dòng)過程中，學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)與實(shí)踐能力得到訓(xùn)練提升。

（二）用假設(shè)法引導(dǎo)探究過程

假設(shè)是在猜想的基礎(chǔ)上，憑借觀察和實(shí)驗(yàn)，依據(jù)已知科學(xué)理論對(duì)問題進(jìn)行假設(shè)性分析。如“電阻”教學(xué)，先通過創(chuàng)設(shè)問題情境，假設(shè)出影響導(dǎo)線電阻的因素，然后采用控制變量法設(shè)計(jì)、制定實(shí)驗(yàn)進(jìn)行探究驗(yàn)證。又如“電容器 電容”這節(jié)課，為探究平行板電容器電容大小的決定因素，作出假設(shè)再進(jìn)行驗(yàn)證得出：電容大小與兩板間距、兩板正對(duì)面積、兩板間介質(zhì)有關(guān)且成比例。這樣通過引導(dǎo)學(xué)生探究，激發(fā)思維，體檢科學(xué)探究過程，培養(yǎng)科學(xué)探究素養(yǎng)。

四、注重運(yùn)用觀察與實(shí)驗(yàn)法，提升“科學(xué)態(tài)度與責(zé)任”素養(yǎng)

科學(xué)態(tài)度與責(zé)任素養(yǎng)，主要包括科學(xué)本質(zhì)、科學(xué)態(tài)度、社會(huì)責(zé)任等要素。

科學(xué)本質(zhì)是以邏輯論證假說和設(shè)想的合理性;觀察與實(shí)驗(yàn)法是揭示科學(xué)本質(zhì)的基本方法。如探究“帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)”，先通過演示儀器讓學(xué)生觀察：①當(dāng)沒有磁場(chǎng)作用時(shí);②加上磁場(chǎng)，讓電子垂直射入磁場(chǎng)時(shí);③讓電子不垂直射入磁場(chǎng)時(shí)。觀察三種情況下電子運(yùn)動(dòng)軌跡，討論交流：電子為什么會(huì)做圓周運(yùn)動(dòng)？向心力由誰提供？什么情況下電子做螺旋運(yùn)動(dòng)？最后總結(jié)升華內(nèi)化知識(shí)。所以，教師要注重運(yùn)用觀察與實(shí)驗(yàn)法，引導(dǎo)學(xué)生正確認(rèn)識(shí)科學(xué)本質(zhì)，在尊重實(shí)證中學(xué)會(huì)進(jìn)行批判與思考從而形成科學(xué)態(tài)度，提升科學(xué)態(tài)度與責(zé)任素養(yǎng)。

總之，要注意從四個(gè)要素的整體性去理解物理學(xué)科核心素養(yǎng)的內(nèi)涵。物理觀念是其他核心素養(yǎng)的基礎(chǔ);科學(xué)思維和科學(xué)探究是關(guān)鍵能力;科學(xué)態(tài)度與責(zé)任是必備品格。四個(gè)要素相互依賴，共同發(fā)展。這就要求教師在物理課堂教學(xué)中要注重靈活應(yīng)用各種物理學(xué)科方法，發(fā)展學(xué)生的關(guān)鍵能力和必備品格，格物窮理，提升物理學(xué)科核心素養(yǎng)。