浅谈高中物理学方法教育

朱灵俊

古人说“授人以鱼,只供一饭之需,教人以渔,则终身受用无穷.”说明了方法的重要,要具备某方面的能力就必须掌握某方面的方法,方法是能力的骨架.在物理学中也有很多方法,多年的教学实践告诉我们传授知识固然重要,而掌握方法则更为重要.所以笔者以为掌握物理学方法是学好物理的保证,在教学过程中坚持实施方法教育,并取得了一定的实效.现就物理学方法谈谈自己的浅薄认识,供学生和同行商榷.

一、物理学方法剖析

所谓物理学方法,简单地说就是研究或学习和应用物理的方法.方法是研究问题的一种门路和程序,是方式和办法的综合.这些方法对物理学家力图按照物理世界的本来面目,在不断深化对自然界的认识过程中进行物理学探究起到了重大的推动作用.高中物理教学中常见的一些物理学方法有:实验法,控制变量法,类比法,极限法,假设法,等效法,理想化法等.

二、高中物理学方法教育的实施策略

在教学中务必有意识地贯穿物理思想和物理方法,思想指导方法,方法体现思想.学好物理要识记、理解物理概念、规律及条件.要解决描述物理问题,就要明确题设的物理情境,理解物理过程,会对物理问题进行唯象研究,然后进一步研究它的原因、规律,再寻求解决的方法.

1.在物理概念和规律的教学中渗透物理学方法

物理概念、规律是方法的载体,脱离了概念、规律,物理方法教育就成了空中楼阁.物理概念是从大量同类物理现象和物理过程中抽象出来的,是客观事物的共同性质和本质特征,是构成物理理论的“细胞”.物理概念的形成过程就是应用物理科学方法思维的过程,因此,教师在概念教学中应按照学生的认知规律教给学生形成概念的物理学方法.在概念的教学中,教会学生形成概念的一般方法,即从提出问题到经过观察、实验(直接感官)、分析、比较(抽象思维),最后演绎出概念.

下表是物理概念、规律教学中最常用的物理方法和有关物理概念、规律及相应的教学活动设计.

2.在解题训练中进行物理学方法教育

实践也表明: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,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,强化习题教学和训练,让学生模仿、操作并加以体会,引导学生运用科学方法解决具体的物理问题,使学生实现知识向能力的转化.

教师要站在物理学方法论的高度,认真研究题型、分析归类、精选典型例题.对学生进行逻辑思维与非逻辑思维、集中思维与发散思维、正向思维与逆向思维、局部思维与整体思维、类比思维与联想思维等专项训练.例如:一半径为[WTBX]R的光滑竖直圆轨道固定在水平地面上,与水平地面相切,小球从轨道上距离桌面h(h

3.在实验教学和课外活动中进行物理学方法教育

物理学是一门实验科学,探究实验是加强物理方法教育的有效途径.一个完整的实验,包括提出问题、设计操作、数据分析和理论解释四个阶段.在整个过程中蕴含着丰富的物理学方法,如比较、分类、分析、综合、推理、归纳等等.教学中要注重把教材上的演示实验变为学生的探索实验,引导学生通过亲身实践去领会科学家们研究问题的物理方法,并内化为自己的思维和行为方式,培养他们用物理方法主动探求新知识、研究新问题的习惯和能力.例如,在高一物理新教材中的“探究弹性势能的表达式”一节,可以让学生们通过探究的方法去解决“弹性势能的表达式”的导出问题.在整个过程中,让大家真正体会探究式学习的全过程,即提出问题——猜想——设计和进行实验——数据处理——分析和推理的过程.当我们最终得出弹性势能的表达式后,学生们才实实在在地感受到探究式学习既坎坷又生动有趣.这为他们在今后的学习中,对其他物理规律的探究,乃至将来进行某领域的科学研究都会打下良好的基础.

在开展物理课外科技活动及校本课程时,教师要充分利用现有的组织形式,以丰富多彩的活动形式将物理学方法教育贯穿其中,在活动中将方法教育与德育、国情教育等有机地结合起来,互相配合,相互促进.

4.在物理学史的学习中进行物理学方法教育

物理学发展史就是一部科学方法论发展史,在物理教学中插入物理学史,可使学生领略到科学家的人格魅力及思维方法,从而激发学生追求真理的美好愿望,启发学生掌握科学的研究方法.中学物理教材涉及到几十位物理学家,他们取得伟大成就的过程中,所运用的物理学研究方法和实验构想精妙绝伦,为我们提供了物理学方法教育的丰富素材,结合教学内容介绍物理学史上物理学家研究物理问题的方法,作为学生学习的范例,无疑是实施方法教育的一条重要途径.

例如,在讲述“原子的能级”一节时,可以总结性地回顾“原子”这个概念的建立过程,使学生在对原子的结构有更完整的认识的同时、领会到“假说法”和“逐步逼[HJ1.2mm]近法”是自然科学研究中的一般方法.在教学中,我们可以运用如下史料:1895年以后,一系列的新发现(如阴极射线、放射性、电子、光电效应、塞曼效应等)和一系列新理论的出现,激发了人们对原子假设的兴趣:原子究竟是什么?它具有什么样的内部结构?1903年,电子的发现者汤姆逊提出了原子结构是“带有葡萄干的蛋糕模型”,原子由带负电的电子和带正电的离子所构成,是稳定的结构.但是这个假说很快就受到了新的实验的挑战.卢瑟福在1911年做了“粒子对金箔的散射实验”,于是提出了“原子结构的太阳系模型”的新假说,这个假说确立了原子的基本结构.按照经典的电磁学理论,电子在围绕原子核做圆周运动时将会不断地发射出电磁波,从而丧失能量,最后掉到原子核里面.玻尔根据已有的事实和理论,敏锐地洞察到经典电磁理论并不适用于原子体系,创造性地提出了进一步的假说,认为电子围绕原子核所做的圆周运动本身是量子化的,即电子只能分立在不连续的固定轨道上运动.并且电子在不同轨道之间的跃迁导致原子光谱的发射.玻尔的“分立轨道”假说成功地解释了氢原子的光谱,但在解释复杂原子的光谱时却遇到了很大的困难.直到20世纪20年代,量子力学的建立才真正完善了原子结构学说.这段史料的切入,不但使学生深化了知识的学习,更深化了物理方法的教育.

(责任编辑:易志毅)