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浅谈物理科学方法在物理教学的地位及实施  

2012-04-26 08:54:46|  分类: 初中物理教材教法 |  标签: |举报 |字号 订阅

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浅谈物理科学方法在物理教学的地位及实施



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浅谈物理科学方法在物理教学的地位及实施


 

    名词:方法,为了解决某一个具体问题,从实践和理论上所采取的各种手段和方式的总和。
           物理科学方法,就是研究物理现象、描述物理过程、实施物理实验、总结物理规律、检验物理规律时所应用的各种手段与方法,主要是指物理学知识的发现与研究方法。主要包括:观察法、实验法(包括数据处理方法)、数学方法、比较与分析方法、分析与综合方法、归纳与演绎方法、理想化方法(理想模型、理想实验)、类比方法、物理假说及检验方法、科学想象与猜想、控制论法、系统论法、信息论法等等。
         我们都知道这两件事:爱因斯坦在总结自己成功的秘密时,提出了一个公式:A(成功)=X(艰苦的劳动)+Y(正确的方法)+Z(少说空话)。杨振宁教授在回忆自己的治学经历时,曾对他在西南联大和芝加哥大学分别受到的训练作了比较;他认为西南联大传授的是演绎法,而芝加哥大学的是归纳法,这两种方法对他以后的科学研究都有很大的作用。
    科学教育是基础教育的基本内容,也是现代文明的基础,按照现代科学观和科学教育观,科学教育不应该只是科学知识的教育,它应该包括科学知识、科学方法、科学态度和科学精神。“高中物理教育的主要内容属于物理课程的核心地位,应包括最基本的物理知识、学科方法、科学思想和科学精神,它们是学生智力开发、能力发展、个性形成及后续学习的基本条件。”我们不能只把掌握科学知识当作教育的唯一目的,作为教育工作者更应该关心的是怎样使传播知识的过程成为掌握发现真理、探索新知识的科学方法、开发学生智慧、培养学生创新精神和实践能力的过程。
    物理科学方法在物理教育有以下重要性:
    一、从物理学科教育的基本要求来看,学生不但要学习知识,还要科学方法。
    按照现代教育思想,无论大、中、小学的什么学科,首先要学生学习这门学科的基本结构,即就是这门学科的基础知识、基本原理和规律,以及研究这门学科的基本方法。
    每门学科在一定阶段的知识是有限的,让学生学会进一步掌握知识方法,使学生掌握学科的基本结构,发展学生终身学习的能力,是学生学习该学科的真正目的和意义所在。古人曰“授人以鱼,只供一饭之需;教人以渔,则终身受用无穷”,而我们现在的教学往往只注重基本原理和规律的纯知识的教学而忽视科学方法的教育,也就达不到物理教育的目的。
    二、按照人类认识和学习知识的规律来看,应该注重科学方法。
    依照教育心理学规律:人们认识和学习客观规律过程有三个阶段,即建立实践基础阶段、用科学方法进行思考阶段、归纳总结规律阶段。
    我们平时教学只重视实践到认识,硬性让学生接受知识,缺乏应用科学方法总结规律的过程,而寻求和应用科学方法进行思考、归纳总结得出规律的过程就象福尔摩斯探案一样,恰恰是最富有魅力的过程,对启发学生的智慧具有十分重要的作用。只有对一个知识、规律的形成过程和思考方法全面理解,才能真正确理解、应用这一知识、规律。
    三、从现阶段实施素质教育和培养人才来看,学习和掌握科学方法有利于尽快培养高素质的创造型人才。
    以往的物理教学中,我们过于注重知识本身的系统传授,离开方法和思想的知识是“死”知识,消极接受知识的学生只能成为知识的“传声筒”。创造型人才的创新能力包括创新意识、创新精神和创新方法。学习科学方法,可以使受教育者掌握正确的思想方法和工作方法,提高科学素养和科学鉴赏力,有利于进行创造性的研究工作。学生在早期学习阶段接受科学方法的指导,为将来成为创造型人才奠定全面的素质基础,避免在以后工作中凭个人经验漫无边际摸索,增强自觉性,克服盲目性,充分发挥他们的创造力。例如同是看到物体自由下落这一自然现象,很多人总结得到物体越重下落越快这一表面性错误结论,而伽利略用科学思维的方法分析、论证、验证得到正确的落体运动规律。只有在实践基础上,应用科学的方法认真思考,才能得出科学的结论。
    四、从培养学生正确的世界观来看,科学方法论比起任何特殊的科学理论影响大。
    科学方法是科学思想的具体体现,方法论与世界观是一致的,自然科学方法论是科学与哲学的结合。学习方法论必定有助于学生更好地学习唯物论和辩证法,促进科学世界观的形成。
    我们怎样进行物理科学方法教育呢?
    物理科学方法教育是物理教学的有机组成部分,物理教学应以知识教学为主要内容,方法教育应结合教学、能力训练的过程,长期、分散、多角度地进行。笔者认为从下面三点做起:
    (1)在平时物理教学中,注重物理科学方法的教育。
    物理学与其他学科一样,在整体上是由学科的知识和学科的方法论组成的。物理学的科学方法是伴随物理学的发展而建立起来的,物理学的知识和体系是体现和学习物理方法论的最好载体。从教育心理分析可知,在平时教学中,每一位老师在教学过程中自觉或不自觉地以自己的认识世界的思想和方法在影响学生,对学生的世界观的形成和发展起着重要的作用。因此,不论新课、实验课,还是习题课,在传授物理学知识的过程中,教师通过对物理学历史发展过程的介绍和说明,并对物理知识形成过程中物理学家的思想和方法进行点拨,在传授知识时,渗透研究物理问题的方法,让学生理解物理学发生、发展和演化及其相应的认识论和方法论变革的历史规律,了解物理学发展的基本趋势和物理学理论应用到科学技术的过程,这样必将有助于学生了解人类对自然界的认识发展的基本规律及物理学家认识和发现物理定理、定律的基本方法,从而“以史为鉴”,有意、无意识地以科学家认识世界本来面目的方式去认识世界 。如我们都知道伽利略和培根方法论对近代物理学的发展产生深远的影响。在讲授变速运动和牛顿第一定律时,介绍伽利略的研究过程中,把伽利略的实验方法及实验方法、演绎方法和数学方法结合研究物理问题的科学方法进行点拨,并把培根的从实验方法的需要出发发展的归纳逻辑和归纳方法论介绍给学生,并在以后的教学中不断渗透,让学生逐步理解和掌握。
    (2)大力进行探究式学习、合作式学习、动手学习
    探究式学习的本意在于“模拟”,使学生从基础教育时期就开始模拟科学家发现问题、提出问题、研究问题和解决问题的类似过程。学生对科学方法的掌握不可能只通过理解就能实现。进行探究式学习、合作式学习、动手学习,通过相关的行为,不仅有利于学生有效地促进学生形成科学概念和对知识深层的理解,而且探究、合作的亲身体验,有利于培养学生运用科学方法去思考问题、解决问题的能力,体验成功的喜悦,以物理学家认识物理世界的本来面目去认识世界,获取认识世界和进行科学研究的能力和方法。加深对科学方法的理解和掌握,“纸上得来总觉浅,绝知此事要躬行”。 例如“探究影响弹簧振子周期的因素”,小球和弹簧组成一个弹簧振子。先让学生提出假设:小球的质量、大小,弹簧的长短、粗细、材料,放置的方向(水平、竖直放置),空气阻力,摩擦等因素。然后让学生自己设计实验进行验证。引导学生用控制变量法(学习牛顿第二定律时介绍的)来做实验,锻炼学生定性、定量分析和因果分析方法,同时也让学生亲身体会忽略次要因素,构建物理模型的理想化方法过程,利用 归纳法总结出影响弹簧振子周期的因素。
    同时在进行探究、合作学习的过程中,教师应当让学生在充分自由的空间中积极发现并总结获取知识的方法。对于学生凭着自己的灵感而产生的巧妙方法,教师要放手让学生去尝试,让学生经历知识和方法的重构过程,自由选择自己喜爱的方式完成学习活动,老师不可强制学生一味按部就班,要灵活引导,鼓励学生在思想上不受权威和社会偏见的束缚,能够自由思考。
    (3)开设讲座
    著名物理学家李政道回顾自己的经历说过,跟大师学的是什么,不是知识,而是方法。有一些内容,课本很少涉及的或不便于过多展开的知识(能量守恒定律和动量守恒定律的发现过程),可以开设专题,测重于介绍知识的发现和形成过程中物理学家们的思维过程和科学方法。对于相对较深的近代物理和现代物理,如相对论、量子理论的建立过程和物理学的新发展(2005年诺贝尔奖的夸克理论),进行搜集,整理成科普化的知识讲座,介绍相关的知识背景和研究方法,因为每一个新知识新理论的产生都有新思想的迸发,新方法的出现。通过这些使学生初步接触新知识、新信息,开阔视野,培养对物理的兴趣。
    注重物理科学方法的教育,也能更好落实新的高中课程目标(知识与技能、过程与方法、情感与价值)。通过多方位多手段进行物理科学方法的教育,学生在老师的熏陶下,在探究、合作学习的实际体验和应用的过程中,必然增加对物理的兴趣,增强学习动机,加深对物理知识的深层次的理解,理解和初步掌握物理科学方法。实现学生的知识、能力、素质的同步增长。

1、《物理教学展望》  朱鋐雄  华东师范大学出版社
2、《物理科学方法教育 》   张宪魁    青岛海洋出版社



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