1、1浅谈物理教学中的科学方法教育物理学的发展史是一部记录科学成果的历史，也是总结科学研究方法的历史，物理学的发展史表明：许多物理家做出的重大贡献与他们运用正确的科学方法是分不开的。所以科学方法是科学成果获得的重要条件。在物理教学中有意识地经常对学生进行物理科学方法的教育和训练，是提高学生智力水平，培养科学素质，逐步树立科学世界观，促进学生发展的重要途径。特别是在现代科技迅猛发展，知识爆炸，竞争激烈的今天，我们更应清醒地认识到：加强科学方法教育势在必行!本文就在物理教学中怎样进行科学方法教育谈些粗浅的认识和体会。 一、利用物理学史和介绍科学家的创造发明思想进行科学方法教育 物理学史蕴含着丰富的科学
2、方法。纵观物理学史中许多规律的发现可以看出，科学探索的过程，总是要在各种新的现象和已有的理论中提出各种问题，预先做出假设，然后进行验证。这是一种由问题和矛盾出发，带有猜测性和探索性的科学研究方法，这种科学方法可以总结为： 许多伟大的科学家的创造发明，建立了丰功伟业，这与他们的天才和广博的知识有关，但根本的原因还是他们在科学的征程中找到了正确合理的研究方法。例如：欧姆应用水流和电流进行类比的方法总结出欧姆定律；卡文迪许通过类比加猜想。加之巧妙的实验，得到了电荷间作2用力的规律。这就是类比触发灵感，唤起创造性思维取得的非凡成果。巴耳末由于他坚定美的信念，直觉地猜测出了表征氢光谱线波长规律的公式，这
3、是猜想在科学发现中起重大作用的典范。法拉第由电能生磁逆向思维考虑到磁是否能生电?通过反复不断的实验，最后概括出最后的法拉弟电磁感应定律，这是逆向思维的启迪结果。富兰克林在做静电实验研究“地电”的问题时，他的夫人不小心碰倒了莱顿瓶，意外地发生了闪电，这使他使他与天空中的闪电现象进行了联想，从而对自然界中电的本质认识有了重大发展，进而证实并建立了电荷守恒定律，这就是联想引起的灵感和创见。科学巨人爱因斯坦从一个最平凡、最简单，也被人们长期以来认为是不成问题的问题，亦即“同时性”问题打开突破口，开创了新的理论相对论。他又从几百年来已被物理学家注意的另一个基本事实惯性质量和引力质量相等中，以丰富的想象力
4、，设想了一个无引力空中木箱，通过内部的力学实验，来证实引力场与加速系等效，从而发现了广义相对论的等效原理。这就是科学家创造性思维的启示。 二、在实验教学中进行科学方法教育 实验教学主要有演示实验和分组实验。要在演示实验和分组实验中引导学生掌握观察方法。观察作为一种科学方法，需要在教学中认真培养。为此，必须做到以下几点： 1 结合实际，启发学生养成认真观察物理现象，勤于思考问题的习3惯。例如：讲物体机械运动时，要求学生观察以不同的参照物看物体的运动情况，最好体验一下坐在汽车或火车上的情景。在学习“简谐运动”时，让学生观察“气垫导轨上的弹簧振子”的实验，即先让导轨水平，然后逐渐抬起导轨的一端使之倾
5、斜发现振子的振动周期不变，这是为什么?若导轨水平时在滑块(振子)上加放砝码，发现振动周期变大，这是为什么?若用手把弹簧从中间部位固定发现振动周期变小，这又是为什么? 2 创造条件，引导学生学会观察什么?为何观察?这就要求教师给学生介绍实验仪器的结构，明确观察点，提出思考问题。例如：在学习摩擦力时，用自制教具做了这样的演示：在一条橡皮垫上放一小砖块，小砖块在连着一个弹簧秤。实验时，一手拉动弹簧秤的另一端，另一手固定橡皮垫，弹簧秤的指数由零逐渐变大，这是为什么?当砖块开始滑动时，读数变小，这又是为什么?通过实验说明：开始时砖块受到的是静摩擦力，由小变大，达到最大时为最大摩擦力，当砖块开始滑动时，砖
6、块受的是滑动摩擦力，说明滑动摩擦力比最大静摩擦力小。 3 教给学生进行观察的一些具体方法。主要有：对比观察法。例如，在研究透镜成像规律中，蜡烛在焦点内和焦点外，像的性质有什么不同。分步观察法。对于复杂的物理现象引导学生按一定的步骤、程序进行观察。如在研究牛顿第二定律时，先控制力 F 一定，观察加速度a 与物体质量的关系，再使物体质量一定观察加速度与外力 F 的关系，然后再归纳总结得出 a=Fm。归纳观察法。即从一个个的现象中，先得出一个个结论，然后归纳出一般的规律，这是一种由特殊到一般的认识过程。例如，力的概念是从推、拉、提、压等现象中，最后归纳出4力是物体对物体的作用。再如在电磁感应的教学中
7、，通过几个典型实验。即闭合导体切割磁感线运动；磁铁插入或拔出螺线管时；用变阻器使螺线管中电流强度发生变化时，以及改变磁通量变化速度等，从而总结出法拉第电磁感应定律。 三、在概念和规律的教学中进行科学方法教育 科学方法体现在具体科学知识的认知过程中，只有把认知过程充分而又合理地展示出来，学生才能看到科学问题是怎样提出来的，从什么角度，用什么方法去解决，从而学到科学的方法。这就要求我们在教学这中注意物理概念和规律的形成过程，按照学生的认知过程，合理地设计教学方案和教学过程。例如，在进行牛顿第一定律的教学时，可以设计如下教学程序：提出问题：大多数人从生活经验中都感受到，只有力的作用物体才能运动。难道
8、只有力的作用物体才能运动吗?没有力的作用物体就不能运动吗?演示实验：让小车从斜面顶端滑下，分别滑到铺有毛巾、棉布和木板的平面上，观察小车前进的距离。分析推论：从实验中可以看出，运动物体受到的阻力越小，它的速度就减小得越慢，它运动的时间就越长。进一步推理得出：在理想情况下，如果表面绝对光滑物体受到的阻力为零，它的速度将保持不变，从而概括出牛顿第一定律。这样的教学可以让学生领略到物理学中应用逻辑与直观、抽象与形象相结合的理想化论证方法。 5四、在解题训练中进行科学方法教育 解题训练是教学的重要环节。在解题训练中主要是进行思维方法的训练，努力提高学生的思维能力和分析解决问题的能力。特别要重视变通性训
9、练，即充分利用课本上的习题、例题加以适当改造，改变问法、变换题型、增减题设条件等进行训练。例如，有一个凸透镜的焦距为 15厘米，位于主光轴上一个点光源 S 距透镜 20 厘米，求像点位置。这是一道简单常见的光学题，可把它进行如下变换改造： 变换 1：若使点光源在竖直平面内沿垂直主光轴方向做振幅为 2 厘米的简谐振动，则像点的振幅为多少? 变换 2：若使透镜在竖直平面内沿垂直主光轴方向做简谐运动，已知像点的振幅为 12 厘米，那么透镜的振幅是多少? 变换 3：若用黑纸将透镜遮出一半，点光源所成的像有什么变化? 变换 4：若将透镜从光心处垂直侧面切成两半，其成像情况怎样? 变换 1 要求学生由定向
10、思维发展到发散思维；变换 2 要求学生由正向思维过渡到逆向思维；变换 3 和变换 4 则要求学生借助形象思维到抽象思维。教学实践证明，习题变换与思维训练不仅能加深对物理概念、规律的理解，而且是培养科学方法、提高思维的灵活性和思维的深刻性的一条有效途径。 综上所述，在物理教学中，教师在传授物理知识的同时，一定要有意识地进行科学方法教育，努力结合物理教学特点，诱导学生逐步掌握物理学研究的基本方法，即观察实验法，科学抽象法和数学工具法。还6要掌握特殊的研究方法，如比较与分类、归纳与演绎、分析与综合、模型与模拟、猜想与假说、灵感与直觉等，不断提高和发展学生的科学素质，把他们培养成为献身科学、攀登科学高峰的代新人。
