关于物理科学方法教育的若干思考

摘要：物理教学的基本要求就是通过物理教学使学生逐步地掌握最基本的、最主要的物理科学方法。文章阐述了在物理教学中进行物理科学方法教育的意义，探讨了在物理教学中实施物理科学方法教育的基本原则，提出了有效实施物理科学方法教育的教学策略。

关键词：物理；科学方法；教育

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）01-0270-03

物理学是一门基础的自然学科，它提供给人们对物质结构和物质运动形式及其相互转化的最基本的认识，物理学在发展的过程中，积累了许多物理科学方法，物理学得理论体系和理论架构的形成都来源于实验手段和物理科学方法。因此，在物理教学中实施科学方法的教育是物理教学的一个重要目标。近年来，我国正处于产业转型升级的关键时期，产业结构调整和生产方式的变革加大了对技术应用、开发、创新人才的需求，因此，对物理基础课程的教学赋予了更高的要求。如何使学生掌握物理学中的现象、概念和规律，达到深刻地理解和灵活的应用，是广大物理教师必须深入研究的问题。物理教师在教学过程中除了通过提升专业水平、优化教学内容、提高教学技能、改进教学方法外，还必须在教学中融入物理科学方法教育，使学生掌握物理学中丰富的物理科学方法，加深对概念的理解、规律的掌握和知识的应用。

一、物理科学方法教育的内涵

所谓方法，就是人们在生活实践及理论研究中为了解决某一具体问题所采用的一般思维手段和操作步骤的总和。[1]科学方法是人们在生活实践及理论研究中总结出来的正确的思维方式和操作方式，是人们认识世界的有效手段和工具，是总结规律、获取科学知识的程序或过程，是在特定的学科中所运用的典型手段模式和途径。

物理科学方法是主要包括物理学研究方法、物理学理论体系的建立方法、物理学理论的学习与传播方法。它是人们在进行物理现象的观察、物理实验的验证分析、物理规律的总结和检验等过程中所运用的各种手段与方法。[2]

物理科学方法教育，就是在进行物理学科教学中，为了使学生受到科学方法的熏陶和训练、逐步地掌握最基本的、最主要的物理科学方法，物理教师挖掘物理学中蕴含的丰富的物理科学方法，有计划、有目标、有规律地传授和渗透物理科学研究的方法，以提高教学效果，使学生在学习物理知识的过程中，掌握物理科学方法，掌握学习物理学的本质，增强学生分析问题、解决问题的实践应用能力，进而提高学生的科学素养。[2]

二、在物理教学中进行物理科学方法教育的意义

1.有利于优化学习物理知识的过程。学习物理知识离不开物理方法，只有掌握了物理科学方法，学生在学习的过程中才能正确地认识物理概念、理解物理定理、掌握和运用物理定律。在教学中，只要我们的物理教师能够有意识地以科学方法为线索组织教学过程，运用必要的物理科学方法，引导学生主动地获取知识，学生对物理知识就会有扎实的理解，并能在科学方法层面上理解和体验学习过程，掌握了物理科学方法可使学生整体构建物理知识框架、熟练地应用物理规律解决具体问题，并把学过的知识融会贯通。

2.有利于提高学生的科学素养。物理学是现代科学技术的基础科学，作为基础学科的物理教育，对于培养学生应该具备的基本的科学思想和科学素养起着十分突出的作用。物理科学方法是介于一般哲学方法和物理学本身的学科研究方法之间的中间层次的方法，对于从整体上提高学生的科学素养具有不可替代的作用。因此，在物理教学中加强物理科学方法教育，对于弘扬科学精神、培养和提高全体学生的科学素养、为学生的终身发展、使他们能够应付现代社会和未来发展的挑战，都具有深远的意义。

3.有利于学生树立科学的世界观。科学观点、科学态度的培养是物理科学方法教育的一项重要内容，通过进行物理科学方法教育，使学生逐步掌握物理科学方法，养成严谨求实的科学态度以及实事求是、客观公正、尊重证据、坚持真理的科学作风，就可以使科学的思想逐步扎根在学生头脑之中，更好地理解唯物论和辩证法，促进科学世界观的形成。

4.有利于学生开展研究性学习。所谓研究性学习就是学生在教师的指导下，从日常生活和社会实践中选择和确定专题进行研究，并在研究过程中主动地发现问题、分析问题、解决问题，从而达到获取知识、应用知识的学习活动。它强调的是一种开放、主动探究式的学习，只有掌握了一定的科学方法，研究学习活动才能顺利地进行下去。因此，在物理教学中加强物理科学方法教育，让学生掌握一定的物理科学方法，学生才能够针对各类物理现象选定研究问题、确定研究方向，才能够提出解决问题的方案，才能够主动地收集信息、处理信息，才能够通过动手实验进行探究论证，最后得出结论。

三、进行物理科学方法教育的基本原则[3]

1.一致性原则：由于在课堂教学中渗透了物理科学方法教育，原来的课堂教学的内容、形式、手段都有了一定程度的变化，进行物理科学方法教育时，我们的教学目标应该与常规的教学目标相适应、教学设计应与原来的教学设计相融合、教学检测也要与原来的教学检测有机结合，即保证教学目标、教学设计、教学检测与课程要求保持一致性。

2.系统性原则：物理科学方法教育作为科学素养教育的有机组成部分，应在以提高学生科学素养为总目标下系统规划。因此，在进行物理科学方法教育时，即不能贪多求快、违背学生的认知规律，也不能在学生已理解掌握某种方法时还在低水平上重复。在物理科学方法教育渗透课堂教学时，要系统地考虑物理科学方法教育的教学内容、时间和层次；要系统地了解学生的认知水平。要根据学生的学习能力选择适当的科学方法作为科学方法教育的内容；要在学生已有的知识结构层次上要求进行系统考虑，恰当地渗透物理科学方法教育。

3.阶段性原则：物理科学方法的学习是一个不断深化的过程。因此，在教育的程序上，应遵循学生的认知规律，按隐性熏陶阶段、显性指导阶段、模仿内化阶段进行科学方法的教育，要根据学生的实际情况，分阶段有计划地对学生进行渗透教育，使学生按照认知的规律从初步掌握到逐步形成、从反复理解到应用发展，进一步达到内化来进行科学方法教育。

4.融合性原则：物理科学方法教育是物理教学的一个基本要求，物理教学以知识教学为主要内容，物理科学方法教育应结合知识教学、能力训练的过程长期、分散地进行。但是，物理科学方法的内容在教材上不是条条框框的教条，也不会单独成章成节，因此，必须把科学方法教育融合到具体的物理知识传授、学习活动，尤其是科学探究等过程中，通过隐性渗透和显性提炼的方式将科学方法教育融合到学科知识传授中。

四、进行物理科学方法教育的基本策略[4]

1.巧用课程教材、挖掘教材中的物理科学方法因素：在教学过程中开展物理科学方法教育，离不开物理课程教材。物理教材一般以物理知识的内在联系为线索、由浅入深地递进展开的，物理科学方法一般都是蕴含在物理知识线索中。这就要求我们的物理教师要熟悉教材、掌握物理科学发展史，在教学过程中，必须深入分析、挖掘教材中的科学方法因素，例如研究和描述物理现象应用了什么物理科学方法；建立物理概念时体现了什么物理科学方法；设计物理实验突出了什么物理实验思想；探讨、总结并检验物理规律时渗透了什么物理科学方法，只有灵活地使用教材，在教材中找到科学方法教育的素材，才能有效地在教学中进行物理科学方法教育。

2.根据课程标准，制定物理科学方法教育的具体目标：物理教师在课堂中渗透物理科学方法教育时，要避免随意性和盲目性，要根据课程标准，在确定知识教学目标、保证知识目标实现的同时，制定课程中物理科学方法教育的具体目标，使课程目标具体化。教师在备课过程中要明确不同阶段物理科学方法教育的重点，对每一节课、每一个阶段制定具体的、与教学内容相适应的教学目标，使得在课程实施中能适应学生的学习特点，具有可操作性，使物理科学方法的教育更具有针对性、计划性。

3.依托课程具体内容，确定物理科学方法教育的重点内容：要根据物理科学方法教育的基本原则，依托课程具体内容，按计划每一节课突出一二个重要的科学方法，以具体的实例重点讲授。因为物理科学的研究方法很多，通常包括分析、比较、观察、实验、演绎、分类、综合、归纳等系列方法，进行教学时应该是具体的科学方法教育的内容有所不同、有所侧重。要认真地分析教材中科学方法因素，根据学生的认知特点和学习规律，在物理学科教学规律的基础上，确定每节课具体的物理科学方法教育的重点内容，有效地实施教学。

4.课堂教学中渗透物理科学方法教育[5]。

（1）结合物理学史的教学进行物理科学方法教育。物理学史记录了物理学发展的历史，包含了物理科学方法形成和发展的过程。物理学史上每一个规律的发现，均包含有物理科学方法，因此，在物理教学中，将物理学史渗透到物理教学过程，把讲授物理学史与传授物理科学方法结合起来，使学生在了解物理学家科学发现之路，认识物理学知识体系形成的过程的同时，对这些物理科学方法理论有深入的了解和掌握。例如，我们可以结合物理史实，在介绍经典物理学的形成过程时，阐述亚里士多德的逻辑方法包括归纳法、演绎法、类比法等方法，介绍伽利略的理想实验方法以及牛顿创立的实验哲学的分析综合方法。只要我们的物理教师能够做教学的“有心人”，充分挖掘物理学史中科学方法素材，有效地渗透到物理教学中，就能够帮助学生领悟和掌握物理科学方法并在今后的学习中达到实际应用。

（2）在概念、定律、定理的讲授中融入物理科学方法教育。物理学中包含了许多概念、定律和定理，这些概念的引进、定律和定理的形成过程均蕴含着物理学家思考和分析问题的物理科学方法，如形成概念的过程就包含着“提出问题―观察实验―分析、比较、抽象、概括、演绎―形成物理概念”的科学方法思维过程。因此，在教学中，我们要充分理解概念的内涵和外延，善于向学生提示其中蕴含的科学方法，使学生逐步领悟并学会包括观察、实验、分析、综合、归纳、演绎、比较、分类等物理科学方法；要加强概念或规律的推导训练，使学生体验并运用数学演绎、逻辑推理等科学方法。

（3）发挥物理实验的功能，在实验教学中融入物理科学方法教育。物理学是一门实验科学，物理学中许多概念规律、定理定律都是通过物理实验引进、验证、归纳总结出来的。物理实验是物理教学的重要组成部分，物理实验课程包含有丰富的物理科学方法，具有知识综合性和技术性的特点，它对于学生学习物理科学方法和实验操作技术、丰富学生的物理思想具有重要的作用。因此，为帮助学生理解概念规律，进一步掌握物理科学方法.培养学生基本的科学素养及分析问题解决问题的能力，在进行物理实验教学时不仅要让学生掌握基本的实验操作，还应该让学生通过实验现象的观察、实验结果的比较、物理量之间的相互关系类比、实验测量误差的分析等形式，掌握物理实验中的诸如观察法、分析比较法、类比法、科学推理法等实验方法，掌握物理实验中常用的等效法、转换法、控制变量法、模型法、理想化方法等实验设计思想。要将科学方法教育融入实验教学中，充分发挥实验教学的作用，使学生通过实验能分析物理实验现象、验证实验原理、解决实验数据、推导实验结果，达到知识和应用能力的提高。

（4）精心设计习题，在应用教学中融入物理科学方法教育。习题教学是物理教学过程的一个环节，通过习题教学能够使学生进一步掌握所学习的理论知识，达到深刻理解和灵活应用。在物理习题教学中，我们可以精心设计例题、练习、及课外习题来训练学生的智力技能，通过习题的实际解题应用，使学生掌握分析、综合、归纳、演绎、比较、分类等物理科学方法，提高应用的准确性和灵活性，避免学生出现解题不得其“法”、见了题目就套公式、只为做题而做题、答案正确就了事、搞题海战术等现象

（5）改革考核方式，在考核评价中融入物理科学方法教育。考核也是物理教学过程的一个重要环节，学生在学习过程中是否掌握了知识、是否掌握了物理学方法，往往通过课程考核来实现。改革考核方式，在考核评价中融入物理科学方法教育，必须要求我们的物理教师改变过去重记忆性理论知识的考核，轻方法、能力、思维、观念等内容考核的形式，避免学生出现死记硬背、对定律定理一知半解、机械套公式计算、不能灵活应用的现象，在课程考核内容上应尽量减少标准化题目，增加论述型、应用型的试题，突出考查学生方法是否掌握、能力是否提高、思维是否得到锻炼。重视课堂过程的考核，巧设问题，让学生在课堂上有充分的机会表达对问题的看法、对定律的理解说明、对规律的评价论证、对结论的分析探讨，即让学生能充分地体现自己的学习程度，以考查学生综合分析解决复杂问题的能力，通过这种模式的考核，使学生突破常规思维模式，提出自己的见解，养成对知识进行整理、分类、归纳的习惯，逐步掌握物理科学方法。

总之，21世纪的人才培养已经从“专业知识型”转向“能力创新型”，教育的重心已经从知识教育转向素质教育及能力的培养中，科学方法的掌握对于学生科学世界观的形成与构建起着重要的支柱作用，对培养科学探究能力和自主创新的能力更是不可或缺。在物理教学中进行物理科学方法教育，不仅能激发学生的学习兴趣，培养学生获取知识、理解知识、应用知识的能力，还能够提升学生的思维品质，增强学生的科学认知能力，充分体现物理课程的教育价值。

参考文献：

[1]张宪魁.李晓林.阴瑞华.物理学方法论[M].杭州：浙江教育出版社，2007.

[2]张宪魁.物理科学方法教育[M].青岛：中国海洋大学出版社，2000.

[3]张博.新课标下中学物理科学方法教育的探讨[D].华东师范大学学位论文集，2007.

[4]杨雄珍.物理学方法论教育课堂教学模式的构建[J].物理通报，2012，（01）.

[5]杨雄珍.大学物理教学中物理学方法论教育的渗透与实践[J].贺州学院学报，2012，（02）.