探析科学方法在大学物理教学中的应用

摘 要 物理学是一门实用性很强的基础学科,而物理学蕴涵的丰富的科学方法，是物理学发展的灵魂。学习物理须不断领悟其中的科学方法，并运用到物理科学的研究中去，才能推动物理学研究取得更大的进步。物理科学方法对于培养年轻一代具备基本的科学思想和科学素养具有重要的作用。在此，对物理教学中蕴涵的科学方法进行归纳与应用分析。

关键词 大学物理教学；科学方法；应用

美国著名的认知派教育心理学家奥苏伯尔在他的著作《教育心理学：一种认知观》（1978年）中指出，在传统的教学中侧重于学生学科知识的逻辑性的背景下，认为教学要多注重考虑学生生理及其心理发展特点。发展心理学研究认为，课程与教学论专家的共识认为课程与教学应当建立在学生的认知基础上，要考虑并且符合学生的认知特征，以此为基础来开展教学，使科学方法教育与学生的实际状况相吻合。因此，鉴于现代教育应培养具备创新能力、具有科学的思维和素质物理学学科人才的要求，本文拟对大学物理学科学方法进行探析，以期为物理教育工作者构建一个可遵循、便于探讨的科学方法分类体系提供参考。

一、物理学科学方法教育现状

2010年8月，全国第三次“物理科学方法教育”学术研讨会召开，就物理科学方法教育的现状与反思、物理科学方法教育的理论与实践等主题进行了讨论与交流，预示着我国物理科学方法教育方法的重视。而最新一轮物理课程改革提出了三维课程目标，同样把“过程与方法”作为重要的课程维度。但实践表明，科学方法教育并未得到很好实施，主要表现在：现有观点对科学方法教育价值的理解存在偏差，而且与我国物理教学改革实践所得出的结论也不一致；对物理科学方法教育价值不清楚，科学方法教育内容不明确以及科学方法教育方式不正确等。基于此，阐述科学方法的教育价值，界定科学方法的教育内容，并给出科学方法的教育方式，以期为在大学物理课程改革中进行科学方法教育提供思路。

二、物理学科学方法教育的意义

1.应用科学方法是科学教育的发展趋势

掌握方法的多少和熟练程度是综合能力高低的体现。因此，在大学物理教学中既应该让学生掌握物理学的概念和规律，更要让学生重视科学的态度和科学的方法。同样，也要使学生深刻认识到，在知识不断更新异常迅速的时代里掌握知识的多少已经不是最重要的，学会掌握知识的方法才是至关重要的。

2.科学方法教育是大学物理学新课改的目标

大学新物理课改总目标之一是“学习科学探究方法、发展自主学习能力、养成良好的思维习惯、能运用物理知识和科学探究方法解决一些问题”，要求学生“经历科学探究过程、认识科学探究的意义、尝试应用科学探究的方法研究物理问题、验证物理规律，通过物理概念和规律的学习过程，了解物理学的研究方法、认识物理实验、物理模型和数学工具在物理学发展过程中的作用”。这充分体现了新课程改革对科学方法教育的重视。

3.掌握科学方法是树立正确世界观的客观需要

物理学是其他自然科学和哲学的基础，物理科学方法必然与世界观密切相关。学习物理科学方法有助于大学生更好地学习、理解和应用唯物论和辩证法，促进其科学世界观的树立。物理学知识的获得过程本身就充满了丰富的方法论和辩证唯物主义思想。观察和实验方法是物理学最基本的研究方法，它使学生在学习过程中逐步懂得认识来源于实践，实践是检验真理的唯一标准的道理。

4.科学方法教育是提高学生学习能力和科学素养的重要途径

科学方法是学生掌握物理知识和训练基本技能的重要手段，是培养科学思维、科学态度和科学精神的主要依托。大学物理的教学目的，就是要使学生掌握获取物理及其相关自然科学知识的方法。因此，加强科学方法教育，这对于提高大学生科学文化素质，帮助他们学会运用科学方法和科学思维来分析问题、解决问题，培养严谨务实的科学态度和科学精神是十分重要的。

三、物理学科学方法应用的分类

物理科学知识内容丰富，且物理问题千变万化，它所包含的科学方法也是多方面的，但是都一定的规律性，现将诸多方法归为四类，以供借鉴。

物理方法：主要包括基于物理方法建立起来的观察、实验、模型、理想化、等效、模拟、对称、守恒、叠加、隔离、平衡、放大、控制变量等，这些模型既是构筑物理知识大厦的基础，也是处理物理问题的一种方法。例如：质点、弹簧振子、点电荷、电磁波、理想气体、绝热容器、平衡态等。

数学方法：数学方法作为一种工具，在表达物理规律、处理物理问题中有其独到的功能，有时将物理问题转化为数学问题，适当运用代数中的等式、方程判别式、函数、几何图象、矢量图解、角知识等，能使问题的求解变得简单方便。

逻辑方法：物理学中的很多规律，如牛顿运动定律、法拉第电磁感应定律等，都是以实验和事实为基础，运用分析、综合、推理和归纳的方法总结出来的；安培通过类比环形电流产生磁场，提出了分子电流假说，揭示了电磁现象的电本质。

哲学方法：包括对立统一、量变质变、肯定否定、绝对相对、现象本质、形式内容、特殊一般、原因结果等。如光的波粒二象性，就是用对立统一方法认识光的本性，隔离物体受力分析，建立方程联立求解，则体现部分和整体的方法。

四、大学物理教学中实施科学方法的路径分析

1.通过物理概念的建立、规律的揭示展示科学方法

大学物理教学目的不应当只是教给学生现成的物理概念、规律，而应该让学生深入了解大学物理学的思想方法特点。在物理概念的建立、规律的揭示过程中，往往蕴含着丰富的科学方法，如模型方法、归纳方法 、类比方法、演绎方法等。爱因斯坦就是从相对性原理和光速不变原理直接推出了包括质能关系E=mc2在内的狭义相对论的许多著名结论，这是物理学上运用演绎方法的成功范例。

2.通过物理学史展示科学方法

树立历史的观点是物理教学对物理教学的一个要求。开发和利用蕴含在科学研究过程中的思想方法，展示科学家的思维过程，能使学生更全面而系统地体会科学方法。例如简述牛顿万有引力定律的研究历史，对于学生体会科学思维方法在研究物理问题中的重要性，是大有益处的。

3.通过实验教学展示科学方法

实验教学是物理学科重要的教学方式，让学生学会实验的具体做法，掌握一些基本的实验技能，但是我们还必须引导学生明白研究物理问题的科学思维方法，让学生受到物理思想方法的熏陶。

4.通过习题教学体验科学方法

科学方法教育的目的在于训练学生的智力，提高学生解决实验问题的能力，只有通过实际运用和操作，才能使学生深刻地理解科学方法。在大学物理习题教学过程中，需要运用多种科学思维方法，教师在分析解题思路过程中，应充分展示所运用的科学思维方法。

5.通过 STS拓展科学方法教育

STS是科学―技术―社会教育的简称。物理教育中的 STS主要是要求学生关注物理科学与技术、社会的关系，即用学到的物理知识和科学方法来认识、分析和解决科学技术及社会生活中的重大问题。STS使科学方法教育更为贴近生活、社会、科技发展前沿，有利于不同学科之间知识和方法的整合。

参考文献：

[1]张旺著.科学教育方法论[M].北方妇女儿童出版社，1993年9月第一版.

[2]徐志长.谈谈有关实验思维方法的教育问题[J].教学月刊・中学理科版，1996.11.

[3]张宪魁.物理科学方法教育[M].青岛海洋大学出版社，2000.

[4]尹继武.物理学方法教育的研究和教学实践[D].四川师范大学,2002.