从物理学科特点出发深化科学方法教育

■张建平

物理教学应使学生受到科学方法的训练，培养学生的观察和实验能力、科学思维能力、分析问题和解决问题的能力。本文结合中学物理教学的实际，就如何在物理课堂教学中加强科学方法教育，提出粗浅的看法，以便进一步推进物理教学改革，全面培养学生的综合科学素质。

多年的物理教学实践表明，对学生进行科学方法教育，重要的一条是必须遵从物理学科自身的特点和规律，创造性地发挥教师、教材和教学设备的作用，也只有立足教学本位，以学生为中心，才能达到物理教学的目的。

1 在物理规律教学中，培养学生掌握探索物理的思维方法

物理规律的建立有实验归纳和演绎推理法两种，有些定律的建立和阐述本身就包含着物理学家创立和使用的物理学方法，要结合定律的讲授，认真总结内涵的物理方法。如理想斜面实验是很重要的物理研究方法，这是一种超直观的理性方法，具有探索和研究价值，它不仅开创了观察和理论思维结合的新局面，更重要的是为牛顿创立第一定律奠定了坚实的基础，同时为后人研究提供了可借鉴的思路。

类似理想斜面实验，如胡克定律、帕斯卡定律、反射定律、焦耳定律、库仑定律、电阻定律、楞次定律、理想气体定律等都是通过实验现象并加以归纳而得到的，都是进行科学方法培养最有利的切入点。从理想气体状态方程的实验验证到楞次定律的实验过程，都有物质变化的内在规律，都符合辩证唯物主义的实验观，具有可循性；从感生电流的实验得出到磁通量变化规律的描述，说明量变到质变的有机结合，符合能量守恒定律；从变速运动的基本规律到串、并电路的表现形式，说明外在现象也具有规律性；从万有引力定律到库仑定律表现形式的相似之处，都是在理想化模型的基础上得到的，都是量变到质变的必须结果，都是物质规律性的统一表现，都是进行科学方法教育的最好实例。

2 利用物理学史知识进行科学方法教育

物理学史中蕴含了丰富的科学方法，是取之不尽的动力源泉。从古到今物理学的舞台上，有不少具有真知灼见、善于思考的思维巨人，他们曲折崎岖的科学征途中所具有的独特的思维方法是十分值得学习和借鉴的。

1820年，丹麦物理学家奥斯特发现电流的磁效应，证明“电能生磁”；惠更斯把光现象与声现象进行推理类比，根据两者都能发生反射、折射，从已知的相同点，推理得知光和声一样，都是一种波动，提出光的波动说；1923年，法国青年德布罗意根据光的波粒二象性，通过光和实物粒子的类比，提出物质波的假设，即微观粒子也具有波动性。德布罗意假说成为物理学史中运用类比获得惊人成就的著名实例。类似从电流传导和热传导类比得出欧姆定律，卡文迪许通过类比加猜想，加之巧妙的实验，得出电荷相互作用定律。这些都是类比启迪、线索推理触发灵感，唤醒创造性思维，取得非凡结果的实例，是物理教学中应该挖掘的内涵，是进行科学方法教育培养的活教材。

近代物理学中原子结构模型的提出是科学思维方法的综合运用，是人类研究微观物质的典范。19世纪末20世纪初，由于电子的发现和原子光谱的实验研究，提出汤姆逊模型，即“蛋糕葡萄干”模型，也就是原子中呈现球型均匀分布，而负电子像葡萄干一样嵌入其中。近代物理学模型方法对不可穷尽的原子世界的认识是不断逼近，它是人类对客体的猜测，是经典物理中发展起来的模型化方法的高级阶段。透过一个个惊人的发现与科学研究，不难看出在物理学研究和发展的道路上，既有曲折，又有辛苦，更多的是喜悦与收获。但创造性思维的研究方法，科学的实验与理论结合，加上类比与推理，再加上科学家的聪明与智慧，永远是青年学生学习的精华。

3 加强物理实验教学，培养学生科学的观察、实验方法

现代教育与心理学研究表明，实验是一种重要的科学研究方法。物理学的发展史也就是人们对物理想象、物理概念、物理规律的发现、探索、验证、长期反复实践的历史，这些实践主要是观察和实验。物理是人们根据研究目的，利用自制的科学仪器设备，人为地控制物理现象，排除干扰，突出主要因素，在有利的条件下研究物理现象的本质和变化规律，其实验的过程和分析判断过程蕴含着丰富的科学方法教育因素。

如验证牛顿第二定律的实验程序中误差减小的方法，运用图像法处理数据的方法，不仅直观反应了物理现象本身的规律，同时使结论与实验意义更加形象直观，赋予人们一种新的思维境界，是观察、分析、判断思维活动培养的最佳结合点；教给学生一些具体的观察和实验设计构思、操作规程，数据分析和减少误差的方法，是物理教学的一项重要任务，在中学物理实验教学中重点包括对比观察、分步观察、归纳观察、放大法、代替法、比较法、再现法、间接法、平衡法、类比法等。

4 开展物理课外科学研究，增强学生创新意识，培养创新能力

研究性教学的开展需要教师深刻理解研究的内涵，真正树立以学生发展为本的理念，树立科学教育发展观。面对网络媒体的先进性，需要教师具有良好的知识素质和不断完善的知识结构；需要教师理解知识所负载的价值和深远的意义；需要教师具有激发学生求知欲，引导和鼓励学生主动探索、积极学习的能力；需要教师具有观察、发现、应对灵活、深入生产一线的能力；需要教师具有超前的意识和熟练的专业基本功，具有使用先进设备的能力。这就要求教师不断学习和领会最新的教学理念，掌握科学的教学方法，强化自身建设，开拓进取，勇攀高峰。

在研究性教学实施的初级阶段往往会遇到学生独立学习能力缺乏而带来的困难，有些学生不会主动搜索信息、阅读信息、处理信息，更不会找到学习和研究的问题，即使教师对问题有所引导也无法进入角色，这都是学生正常的个性心理活动。因此，要培养学生的研究性能力、自学能力、创新能力和创新才能。教师要适时扩大学生的自主学习空间，强化技能训练，引导学生独立完成课外实验和调查报告，开展讨论和信息交流活动，培养学生独立发挥才能的能力，激发学生的进取意识，不断提高物理学习效率和学习成绩。■