当前位置:首页>>初中物理>>教师中心>>教学研究>>新课程探讨

  摘要:科学方法是探究的工具,是连接知识与能力的桥梁,是学生正确动手实验的基础,是得出科学结论的保障,更是探索未知领域进行创新的手段。新课改理念指出:要培养创新型人才,就必须从学生时代进行科学方法的教育。本文结合笔者多年的教学实践经验,主要围绕物理教学中科学方法教育“搞什么”、“为什么搞”和“怎样搞”等内容及实例进行了具体阐述。

 

  关键词:核心课标  科学方法  内涵  意义  途径

 

  随着社会和经济的发展,基础教育的最基本功能被确定为提高公民的素质,即基础教育课程改革的主旋律提升为使学生学会生存、学会学习和学会相处。20108月,全国第三次“物理科学方法教育”学术研讨会在南京落下帷幕,这标志着我国基础教育课程改革中关于新课程核心[3]课标[12]──“科学方法”的教育已上升到了一个新的层次。但在传统教学模式的影响下,许多一线教师仍然普遍重视物理知识的传授,忽视对学生进行科学方法的教育,这种重视知识传授忽略方法教育的教学模式,不利于培养学生的科学素养,更不利于提高学生终身学习的能力。随着物理新课程改革的不断深入,笔者愈发感到在初中物理教学中渗透科学方法教育应是亟待探讨的问题之一。

 

  一、初中物理教学中科学方法教育的基本内涵──搞什么

 

  科学方法就是人们在认识和改造客观世界的实践活动中总结出来的正确的思维、行为方式,是人们认识和改造自然的基本的研究途径、方式和方法[4]。根据物理新课程标准的要求,结合初中物理教材的内容,笔者认为在初中物理教学中科学方法应主要分为五个方面:物理方法、数学方法、逻辑方法、哲学方法和非常规方法。

 

  物理方法主要包括观察、实验、模型、理想化、等效、模拟、放大、控制变量、转换等;数学方法主要指运用等式、方程、函数、比例、图象等,将物理问题转化为数学问题使求解变得简单方便;逻辑方法主要包括比较与分类、类比、概括、分析与综合、归纳与演绎、推理与判断、抽象与具体等;哲学方法主要包括肯定与否定、绝对与相对、现象与本质、形式与内容、原因与结果等;非常规方法主要包括直觉与灵感、机遇与勇气、科学想象与猜想、失误与悖论等。

 

  二、初中物理教学中渗透科学方法教育的意义──为什么搞

 

  科学方法教育的目的在于发展学生分析和解决问题的能力,教给学生打开科学大门的金钥匙,提高学生的科学素养。无论是从学生终身发展的角度,还是从新课程改革理念来看,渗透科学方法教育,都具有重要的意义。

 

  1.科学方法教育是初中物理新课标中的核心目标

 

  物理新课程标准特别强调[1]:“将科学探究方法纳入内容标准,旨在加强对学生科学素质的培养。学生不仅应学习物理知识和技能,还应经历一些科学探究过程,学习科学方法。科学探究方法应渗透在教材和教学过程的各个部分。”新课程标准已经把科学方法教育确定为初中物理三维目标之一“过程与方法”中的核心目标,更把科学方法教育确定为初中物理教学内容的一部分,充分说明科学方法教育在初中物理教学中的重要地位。

 

  2.科学方法教育有利于学生获取知识、提高能力

 

  学生通过对科学方法的不断了解、积累和掌握,逐步建立起一个完整的物理科学方法体系,可以形成一种借助于科学方法获取物理知识、提高能力的心理定势。这样,学生就能够以快捷的速度获取知识,深刻地领会和掌握知识,牢固地记住知识,还可以使学生产生一种对问题的敏感性,能够用科学方法迅速地抓住问题的关键,找出解决问题的途径,也即学生能力提高的一种表现。

 

  3.科学方法教育有利于培养创新型人才

 

  物理科学方法中的灵感、假说、归纳与演绎、类比推理等诸多方法无不包含着创造性因素。创新教育是素质教育的核心,包括创新意识、创新精神和创新方法,正确的方法是科学之魂,不掌握科学方法,创新只能停留在高谈阔论上。因此,让学生将学习过的物理科学方法独立地迁移到学习新的知识中去,或者应用于解决自己遇到的新问题、新情景中去,就能激发并提升学生的创新潜能[5]

 

  4.科学方法教育是物理教学的“画龙点睛”之笔

 

  物理知识是科学方法的载体,科学方法蕴涵于物理知识之中,它们密不可分,共同形成了物理学完整的知识体系[6]。学生只有掌握了科学方法,才能真正的认识、了解并驾驭物理即万物之理,近而使学生心中的物理“活”起来。

 

  三、初中物理教学中渗透科学方法教育的途径──怎么搞

 

  教给学生发现问题、分析问题和解决问题的科学方法,应是教师给予学生的最具生命力的教育,也是学生离开学校后进一步学习和工作的有力工具。

 

  1.预则立,即必须了解教材中蕴涵的科学方法

 

  现行物理教材大都按照知识体系编排,而科学方法大多蕴涵在知识的获得过程中。有些内容涉及的科学方法是显性体现的,且多采用旁批的形式加以介绍,如:八年级物理下册教材“决定电阻大小的因素”实验在旁批中介绍了控制变量法、九年级物理教材“气体压强与流速的关系”在旁批中渗透了非常规方法──灵感;但更多的科学方法还是隐性的蕴涵在物理知识教学中,因为科学方法教育是要以知识教学为载体的,这就要求我们能挖掘出教材中的科学方法因素进行有的放矢的教学。

 

  (1)物理概念类课型

 

  物理概念的建立是以观察实验或生活事例为基础,进行共性和本质属性的抽象,再给予科学的概括和表述。例如力、温度、速度等概念的建立是以观察和实验为基础,通过分析、比较、综合、抽象、概括等思维操作而建立的,教学过程中要引导学生尽可能真实的还原从观察、实验运用科学方法建立概念的过程,并体会科学的思维和方法。

 

  (2)物理规律类课型

 

  物理规律揭示了在一定条件下某些物理量之间内在的、必然的联系,其获得通常有两种方法──实验归纳法和推理演绎法;另外还有理想实验法,如真空不能传声的实验、牛顿第一定律的建立等。

 

  (3)物理实验类课型

 

  物理实验类课型所蕴涵的科学方法更加丰富,主要包括根据实验目的而进行的实验原理构思的方法、实验步骤的设计与实验操作的方法、实验结果的显示方法以及实验数据的处理和整理归纳实验结论的方法等。需要指出的是,对于不同类型的实验,渗透科学方法教育的侧重点应有所不同,例如分组实验与演示实验相比,在都重视实验的设计思想的同时,分组实验侧重仪器使用及实验的操作方法以及数据处理等方法,演示实验则更重视实验结果的显示方法和结果的分析归纳方法。

 

  (4)物理习题类课型

 

  物理习题类课型是用已有的物理概念、规律、原理来解释、说明、求解生产或生活中的一些具体现象和问题,此时物理知识本身已成为一种方法。在应用物理知识解决问题时常常要根据物理情景建立物理模型,运用物理原理列方程,运用数学方法分析求解等。

 

  2.再现生活经验结合简单实验启发学生,了解科学方法的本质

 

  生活经验是学生亲身经历过的,具有极强的说服力,但学生很可能没有注意到科学方法的运用。我们要在学生刚进入物理学科的启蒙阶段中,再现他们生活中的经验或事例,同时结合教材中的简单实验来启发学生,提升出方法的理论,让他们了解什么是科学方法,慢慢的进行渗透,这也符合学生的认知特点,更符合新课程“从生活走向物理”的基本理念[1]

 

  例如八年级物理上册教材“声音是由物体的振动产生的”这个问题,我们不妨出示一面鼓,让学生来制造声音。学生根据生活经验采用了“敲”、“击”、“打”等方式,当问到具体怎么做能让物体发出声音时,学生最终考虑到让物体发声就是让物体振动。接着问“怎么知道物体在振动?”,学生反馈是“手摸。再引导“手摸只能你自己感觉到,如何能让别人看到?”,也可加进生活事例“如何判断风力的大小?”“怎么知道灯泡中是否有电流?”等,思考之后学生答道:“用纸屑或豆子,看纸屑、豆子等的振动。”教师此时可提升出方法的理论:鼓面的振动转化成纸屑或豆子的振动──转换法;鼓面一个小的振动现象肉眼是看不清楚的,我们看到豆子跳得老高,这也是一种把小变化放大的方法──放大法。

 

  通过再现生活经验及事例把研究方法用适当的例子加以阐释,学生感到亲切、好理解,会不自觉地运用这些科学方法并了解这些科学方法。

 

  3.用科学方法激发学生的学习兴趣,达到双向优化

 

  兴趣来源于内因,同时也受外因的作用与影响。用方法指导过程,用过程激发兴趣,兴趣又可反作用于科学方法的学习,从而使学生的内因与外因同时得到提升、得到优化。

 

  比如九年级物理教材探究“阻力对物体运动的影响”活动中,学生自觉想到要让小车开始的运动是一样的,开始不一样那就相当于百米赛跑的运动员没有站在同一起跑线上,无论得出什么结论也不具有说服力。所以,经过讨论决定把小车放在斜面的同一高度,让小车无初速开始自由下滑,这就自觉的运用了控制变量法。接下来,在桌面铺上粗糙程度不同的表面,改变阻力大小,让小车在不同表面上运动。开始实验时,发现小车在棉布上和木板上都冲出桌面,师生共同商议,把小车的高度降低,重新做实验:小车在毛巾上停的最近,棉布稍远,木板最远甚至冲出桌面。这样可得出结论“阻力越小,对运动的影响越小”。进一步推理,假设没有阻力,运动就不受影响,物体将会永远运动下去,这在极浓的学习兴趣中又运用了一种新的科学方法──科学推理法。因为整个实验过程学生的参与度极高,所以他们很愿意自己去获得实验的结果,这大大提高了学生学习的兴趣,同时会不自觉的运用一些科学方法参与其中,达到了双向优化的目的。

 

  4.结合初中物理教材适当渗透“非常规”科学方法的教育

 

  物理概念和规律的建立需要实验事实,也需要归纳,但不一定都符合大量数据→归纳→结论这样简单的模式。很多科学家在观察和实验研究的基础上,凭直觉形成概念和假说,再经过实验验证后,它们便成了原理,于是科学家便由之出发,用演绎的逻辑方法经过推理而构造出科学理论。这样以广泛的知识和敏锐的洞察力为基础进行的猜想,才是最具有创造力的思维活动。因此,这就需要我们结合初中物理教材进行学生的直觉与灵感、机遇与勇气、科学想象与猜想、失误与悖论等“非常规”科学方法的教育。

 

  例如八年级物理下册教材《电生磁》一节“探究活动──通电螺线管的磁场是什么样的”栏目2中:我们要学生经历从物理现象概括物理规律的过程,就可以让学生尝试通过自己的思考,用自己的语言概括出通电螺线管的电流方向跟外部磁场方向的规律。为此,可以启发并激励学生:“你能想出类似的语言来描述通电螺线管电流方向跟N极位置的关系吗?这时,学生通过自身的直觉或灵感或想象可能萌发出各种富有创造性的说法来描述。如有一位学生描述到“螺线管正面的电流如果向上,则N极就在左边;螺线管正面的电流如果向下,则N极就在右边。我们可以简单的记为‘正上左、正下右’”。最后通过实验来检验结论的正确性,从而激发学生内心深处未被激活的“非常规”的方法。这样,既增强了他们的自信心,又培养了他们的科学素质,使学生的洞察力、勇气以及科学想象上升到一个新的水平。

 

  5.让学生参与或重演物理概念、规律的发生过程,渗透科学方法教育

 

  物理概念是反映物理现象、物理过程本质属性的一种抽象。物理规律则是物理概念间的内在必然联系。牢牢把握物理概念、规律的发生过程,是学生有效学习的保证。要通过设疑、释疑,引导学生透过现象认识事物的本质、特征及内在联系,把获得的感性材料去伪存真,通过分析与综合、归纳与演绎,区分出现象和本质,概括出概念和规律,并明确其物理意义。每学习一个概念和规律,都要引导学生弄清楚“为什么”、“是什么”和“干什么”。

 

  例如建立“力”的概念,教师可组织学生分析马拉车、推木箱、压路机压路、手提桶、电磁铁吸引铁钉等,从以上具体实例中通过抽象、概括,把“拉、推、压、提、吸”等现象的本质归结为物体之间的相互作用,形成“力是物体对物体的作用”。力的概念便通过由具体实例再经过归纳、抽象、概括而引出来了。

 

  6.巧妙设计习题教学,强化科学方法教育

 

  科学方法教育的意义在于训练学生的智力技能,只有通过实际操作和运用,才能深刻理解科学方法,灵活而准确地运用科学方法。实践表明:教师生动精辟的讲述,学生对于知识只能达到理解的水平,要达到运用的水平,就非要经过学生本人参与分析解决新问题的实践不可。因此,教师要创设情景,巧妙设计习题教学和训练,引导学生运用科学方法解决具体的物理问题。

 

  如习题:在学完用天平和量筒测小石块的密度后,请学生根据学过的密度知识,选择适当的器材,设计出至少三种测物质密度的方法。

 

  7.通过物理学发展史渗透科学方法教育

 

  物理学的发展史,是一部物理学理论和思想发展的历史,也是科学研究方法不断发展的历史。初中物理教材涉及到几十位物理学家,他们在取得伟大成就的过程中,所运用的科学研究方法和实验构思精妙绝伦,为我们提供了取之不尽的科学方法教育素材。结合教学内容介绍物理学史上科学家研究物理问题的科学方法,作为学生学习的范例,无疑是渗透科学方法教育的又一条重要途径。通过史实的描述既可以培养学生学习的兴趣,又可以引导学生注重科学方法的研究,学会学习,学会探究,触发灵感,唤起创造性思维,就可能取得非凡的成果。

 

  8.倡导以科学方法为手段来探究未知之领域

 

  科学方法的掌握不是为了已知的领域服务的,也不是只为了上学阶段获得知识为最终目的。当今的社会要求人们学会生存、学会学习、学会相处和学会创造,这才是我们掌握科学方法的最终目标。这就需要教师引导学生使用科学方法从熟悉的领域进入不熟悉的领域。这也正是古人常说的“授人以鱼,供一饭之需;教人以渔,则终身受用无穷”的道理。

 

  毛泽东同志曾经说过:“我们的任务是过河,但是没有桥或没有船就不能过。不解决桥或船的问题,过河就是一句空话。不解决方法问题,任务也只是瞎说一顿。”这一正确论断,对物理新课程改革同样适用。掌握了科学方法就仿佛士兵手里有了制胜的武器,农民手里有了获得丰收的先进工具,工人师傅有了改天换地的本领……但必须指出,科学方法教育的渗透,千万不要生搬硬套,也切忌死记硬背,一旦造成硬伤,后果将不堪设想。

 

  参考文献:

 

  [1]中华人民共和国教育部制定.全日制义务教育物理课程标准(实验稿).北京:北京师范大学出版社,200118

 

  [2]廖伯琴,张大昌. 全日制义务教育物理课程标准解读(实验稿)/教育部基础教育司组织组织[M].武汉:湖北教育出版社,20022027

 

  [3]张民生.中学物理教育学[M].上海:上海教育出版社,199932

 

  [4]张宪魁.物理科学方法教育[M].青岛:青岛海洋大学出版社,2000

 

  [5]陈兴瑞,陈万平,李乡新.物理科学方法教育教学模式探讨[J].曲阜师范大学学报,20013):108110

 

  [6]邢洪明.贯彻新课程理念渗透科学方法教育[DB/OL]2006-11-29http://www.pep.com.cngzwlgzwljszxwljxyjwlxkc200611t20061129_274309.htm

 

  作者简介:曹焕京,男,1979年出生,物理本科学历,中学一级教师,天津市物理学会会员,天津市基础教育科研先进个人,2010年中国教育学会物理教学专业委员会年会暨国际物理教育论坛交流发言人。

    
【上一篇】
【下一篇】