基于科学方法教育的中学物理实验教学研究

陈志明

摘要：科学方法教育在物理教育研究中始终是一个重要的课题，无论从当前的课程改革的实践还是从提升学生科学素养的角度来看，做好物理科学方法教学工作，都具有鲜明而深远的意义。本文主要针对基于科学方法教育的中学物理实验教学做了初步研究。关键词：中学物理；实验教学；科学方法教育

1引言

目前，我同新的物理课程标准所提倡的探究式教学就是一种融科学知识、科学方法于一身，鼓励并促进学生积极提出问题和探索解决方案的一种教育方式。中学物理教学从内容到方法，当前都面临较大的改革，而物理教学的改革又离不开实验教学的改革，对实验教学的研究是中学物理教学改革的重要课题。《初中物理课程标准》将“以提高学生的科学素养为主旨，激发学生学习物理的兴趣，帮助学生了解科学探究的基本过程和方法，培养学生的科学探究能力”作为新课程总目标之一。新课程标准已经把科学方法教育确定为物理课程的目标之一，把科学方法确定为物理教学内容的一部分，充分体现了新课程标准对科学方法教育的重视，也足以说明利用实验教学进行科学方法教育在物理教学中的重要地位。

2基于科学方法教育的中学物理实验教学的内容

2.1根据实验目的和实验器材，引导学生用科学方法设计实验方案

“设计实验方案”是实验探究过程中的重要环节，它是从操作的角度把探究的猜想具体化、程序化。“设计实验方案”将使探究者明确验证科学猜想的思路和方法，确定实验所用的原理和方法，明确收集信息的途径和方法，确定收集信息的范围和要求，了解探究所需的器材和设备，建立分析数据的思路和选择处理数据的手段，使科学探究步骤更加有序，探究过程更加科学；要求学生认识到“设计实验方案”在探究学习中的重要性，通过“设计实验方案”使探究学习目标更加明确，有利于训练学生的科学研究方法，培养学生的设计能力和理论论证能力。

例如，在探究平面镜成像规律的实验中，用玻璃板代替平面镜，因为玻璃板是透明的，能通过它观察玻璃板后面的蜡烛，以便于确定像的位置和大小、揭示出规律。

2.2实验操作过程中，科学方法的教育与运用

观察是物理学的最基本方法，对一切事物的研究都首先需要通过观察获取事实依据才能成为理论思维的基础。实验法的具体运用也离不开观察，观察和实验是物理学发展的重要支柱，是物理理论的基础和源泉。它们共同交替作用促进了物理学的进步。

例如，在研究电流的磁场的实验中，首先要观察小磁针原来的方向是南北方向，在小磁针上方平行拉一根导线，通电后，要注意观察现象，可以发现小磁针发生偏转，这表明什么?这表明电流的周围存在着磁场，如果要探究电流的磁场方向跟电流方向有没有关系要观察什么?观察导线中电流方向改变后小磁针的偏转方向是否改变。

2.3利用实验记录的处理，进行科学方法教育

实验记录的处理是学生学习和进行科学研究的一项重要技能，在进行物理实验时，需要选择数据处理方法。确定正确合适的数据处理方法能够突破实验难点。减小实验误差。探究教学中，教师要求学生把握一些重要的数据处理方法。例如，比值归纳法、线性化方法、图象法等。线性化方法可以揭示两个非线性物理量之间的关系，图象方法能够直观揭示物理规律，通过外推法间接求出不能直接测量的物理量。在设计实验方案时，应要求学生能正确灵活地选择数据处理方法。例如，在氏度测量时，测出被测物体几次的长度，先剔除与其它几个值偏差过大的值再求平均值，以减小误差。

3基于科学方法教育的中学物理实验教学的措施

3.1制定科学方法教育目标

在当前物理教育普遍忽视科学方法的情形下，在实验教学中也往往只重视科学知识目标，科学方法虽然与科学知识相互依存，但又有一定程度的独立性。全面系统的科学方法教育，首先需要从繁杂的科学方法中明确在中学学习阶段需要学习掌握的科学方法，再在整个课程体系中统筹规划，每门课程安排一定份量与课程内容相适宜的科学方法教育任务，形成一个与课程体系相对应的、并行的科学方法教育体系。教师在具体的实验教学中，除制定一般的课程内容教学计划以外，还要按照科学方法教育体系，制定科学方法教育计划。在课堂教学中，有计划、有步骤地把科学方法教育渗透到实验教学中，完成科学方法教育任务，使学生得到全面、系统科学的训练。

例如：在牛顿第一定律的探究活动中就是通过对小车在三种粗糙不同的平面上的运动情况的观察、分析、思考来发展学生的观察能力、分析能力、归纳论证的能力。

3.2提高教师的科学素养和实验素养

每一个物理实验都蕴含了物理思想和科学方法论，但实际教学的效果如何，最终取决于教师本身的思维方式和科学素养。在实验教学中开展科学方法教育，教师要具备相应的素质。合格的物理教师经过系统的学习和培训，一般具有较完备的物理知识，能胜任课程教学。但由于掌握知识和掌握科学方法的具体过程的明显差异，在教学实践中，对科学方法教育的忽视并不是个别现象。一方面是圆为部分教师对科学方法教育的意义认识不足，另一方面是因为仍有部分教师存在科学方法教育的素质不够高的问题。因此，加强中学物理科学方法教育的首要任务是提高教师对科学方法教育意义的认识和科学方法教育的素质。

为更好地进行科学方法教育，如何提高教师的科学方法教育的素质是值得研究的问题。笔者认为，有必要在新教师的岗前培训中，进行较系统的科学方法教育培训，对在岗的教师进行轮训，提高教师科学方法教育的整体素质，使教师掌握科学方法的基本概念，能熟练地分析教材中的科学方法因素，并能运用适当的方式、方法开展科学方法教育。

3.3改革实验教学方法是实施科学方法教育的根本

传统的实验教学法，基本上是“照方抓药”式，教师主要精力用在规范学生实验操作技能上，只要按实验步骤从头到尾操作一遍，做出预期结果实验目的就达到了，学生根本不知道所用的是什么实验方法，为何用这种方法，还有什么方法可选择，更不用说与实验方法相关的其他科学“过程技能”了。改革实验教学方法是实施科学方法教育的根本。

例如：在探究电流和电压、电阻的关系的实验中，要引导学生确定器材、电路图、实验操作步骤等。而不应该由教师包办这些本应由学生完成的探究过程。

科学方法不是一次教学就能让学生理解和掌握的，所以科学方法的教育也要注意适度，某种科学方法开始出现时要点到为止，以后通过同一种科学方法的多次出现，多次运用，学生才能领会、掌握，达到科学方法的积累目的。在解决物理问题时往往用到多种科学方法，这就要求实验教学中有意识地渗透运用多种科学方法有机结合解决问题的思想。如最常见的“控制变量法”可以在探究滑动摩擦力大小跟哪些因素有关、探究欧姆定律、探究压力的作用效果跟哪些因素有关等大部分的实验中体现，而“替代法”可以在探究平面镜成像、通电螺线管的磁场、等效电阻的实验中加以应用。

4结束语

在物理教育界，人们已经公认科学方法的显化对于实施科学方法教学具有深远的意义，而显化的最佳途径之一就是通过实验教学，而对实验教学中的科学方法教育进行准确的定位，这是个复杂的、系统的工程。