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谈高中物理教学中的科学方法教育

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  在科技迅猛发展,知识日新月异,科技竞争日益激烈的今天,大多数教育人士已经普遍认识到,能力的高低在一定程度上,表现为掌握方法的多少和熟练程度。因此,物理教学中既应该让学生掌握物理学的概念和规律,更应该让学生重视科学的态度和科学的方法。
  所谓科学方法,是研究自然科学和社会科学的一般规律性理论。在中学物理教学中,科学方法教育的内容有:一是物理学的研究方法的教育;二是物理学习方法的教育。在物理教学中,教师在完成传授知识的同时,有意识、有目的的进行科学方法教育和指导,有利于促进学生智能的发展,培养科学的态度,使学生在学习中不仅掌握了物理知识本身,而且掌握了研究和学习物理的方法,以及探索物理的精神。
  一.   指导阅读课本,培养自学方法
    在教学中充分利用教科书,指导学生读书的方法,是培养学生自学能力的有效途径。一方面通过读书掌握物理的科学语言;二是通过反复读书,使掌握的知识更加全面、系统、准确;三是通过读书提高自学能力,在学习上变被动为主动,充分发挥学习的主动性和积极性。那么,怎样正确指导读书呢?
  (1)基本概念、基本定律要着重读,对其中的重点字母要深入体会、准确理解。因为这些字句或揭露了事物的本质;或指出了事物变化的范围和条件;或反映两个事物的区别与联系。教学时,必须指导学生把这些重点字句“抠”出来搞清楚、弄明白。如功率的概念中把“时间”限制为“完成这些功所用的时间”,而不能简单说成“功率等于功跟时间的比值”。又如楞次定律:“感应电流具有这样的方向,就是感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化”,“阻碍”的含义不是“阻止”,它是指:原来磁场增强时,感应电流磁场与原磁场反向;原来磁场减弱时,感应电流磁场与原磁场同向。在教材中“这段”、“该点”、“某时”、“某刻”、“任意”、“总是”等字眼很多,切不可轻视。要养成“抠”字眼的习惯,正确理解概念和规律的物理意义、适用条件。
  (2)指导学生识图、读图、画图。物理学上的图形很多,如速度图线、振动图线、
  波动图线、交流电的图线、气体状态变化图线、电力线、磁感线、电路图、受力图等,是用来描述量与量之间关系或变化规律的,是最简单的物理语言。学会识图、读图、画图是一种基本功,决不能忽视。通过对图形的理解,可以提高空间想象力,增强物理综合能力。
  二.   在物理知识的教学中渗透方法教育
  科学方法教育既需要潜移默化的熏陶,也需要有目的的训练。脱离物理知识对中学生大讲科学方法,则犹如建设空中楼阁;埋头讲物理知识而不注意方法教育,则犹如给学生一堆砖瓦。因此,科学方法教育应渗透在物理知识教学之中,只有根植于物理知识沃土之中的科学方法教育,才会结出丰硕的智慧之果。在物理知识的教学中,处处蕴涵着科学方法。物理概念、物理规律的建立常常运用观察和实验、比较和分类、分析和综合、数学和推理、理想化等科学方法。如在概念教学中,将电势能和重力势能类比,学生很容易接受;在洛仑兹力教学中,由安培力演绎出洛仑兹力。在牛顿第二定律、玻—玛定律、楞次定律等规律的教学中,常采用观察和实验、数学推理的方法来研究。如“电磁感应”的教学就是对学生进行科学方法训练的好例子,可将教学过程组织为较完整地体现科学研究一般方法的过程,使学生受到科学方法的训练。
  这样,在传授知识的同时,使学生感受科学方法在建立概念、发现规律中的作用,激发学生自觉的学习和运用科学方法解决实际问题的积极性。  
  三.重视物理学史,体会科学方法
  物理教学改革的目的之一,是把科研人员应具有的素质和能力早一些对学生进
  行培养和训练,使教和学的思路去尽量接近科学家认识的思路。这就要求我们将物理教学和物理学史结合,当然教学过程不同于科学研究过程,但在必要时,结合重要的物理史料用模拟科学认识过程的方法进行物理教学,这也是物理教学实质性改革的途径和方向,是实现上述教学目的,培养创造型人才的一个有效途径。模拟科学认识过程的方法,就是让学生遵循前人科学发现和发明的思路来学习,学会科学研究的方法。这就要求我们将物理学史溶于物理教学之中,将科学方法教育溶于物理学史教学之中。具体地讲就是善于把学生推到若干年前,让他们从当时的科学背景出发去重温科学家们在什么问题上、什么环节中、什么情况下、用什么方法和思路作出了科学发明和发现,从而把这些关键的步骤联系起来。
  在“自由落体”教学中,首先应阐明:历史上,伽利略首先通过落体佯谬的思想进行实验,否定亚里斯多德的物体越重下落越快的结论;然后运用数学工具得出初速为零的匀加速直线运动S / t2 = 常量;进而用斜槽实验验证物体从光滑斜面下滑的运动是符合s / t2 = 常量的规律;最后将斜面实验推广,得出结论:落体运动是初速为零的匀加速运动。伽利略之所以敢于首先用一个理想实验批判亚里斯多德的学说,是因为他此前已进行过长期的实验研究,他曾多次观察过从同一高度同时下落的轻重不同的物体(如两个球体或两块石头等)的下落情况。伽利略认为自然界“总是习惯于运用某种最简单最容易的手段”这一哲学思考,使他大胆猜想自由落体运动是匀加速运动,他的关于落体的全部研究都是为了确证这一猜想而进行的。他的研究方法是观察---假设猜想----数学推理------实验验证---合理外推。他对自由落体运动的研究,开创了研究自然规律的科学方法,这就是“抽象思维,数学推导,科学实验”相结合的方法,对科学研究起到了重大的启蒙作用,极大地推动了物理学发展,是人类物理思想上最伟大的成就之一。然后引导学生重做伽利略的斜面实验,加深对方法的理解。

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