物理教学中物理学方法训练的几种途径

徐雷

[摘 要] 阐明了物理学方法训练的重要性，提出了物理教学中渗透物理学方法训练的几种途径。

[关 键 词] 物理学方法；教学；途径

[中图分类号] G658.3 [文献标志码] A [文章编号] 2096-0603（2016）24-0158-02

进行物理学方法训练，是物理教学的一个重要组成部分，是培养学生科学素养的一个重要途径。但长期以来受应试教育的影响，物理教学往往过多地注重物理知识的传授，而忽视了物理学方法教育。

一、物理学方法训练的重要性

长期以来，物理教学注重物理知识的传授，以致使学生多为“知识型”“继承型”的人才，缺乏创造性的素养。为了让学生应付考试，大量讲题、大量练题成为物理教学的主要任务。过于重视对学生解题思路和解题方法的强化训练，容易使学生形成思维定势，抑制了学生创造力的发展。而创造力的培养是物理教学不可或缺的重要任务。

科学素质的含义由三方面组成：（1）求知欲；（2）思维和创造力；（3）严谨的科学作风和坚韧不拔的苦干精神。其中思维和创造力是人的科学素养的重要组成部分。而物理学对培养人的这三方面具有其他学科不可替代的作用。物理学家在建造物理大厦时所表现出来的优秀思想品德和崇高的科学精神；物理学尊重客观事实，与反科学、伪科学以及人们头脑中的陈腐观念、习惯势力作尖锐斗争等。这些物理学的精神必然对培养学生勇于探索、勇于创新、实事求是、勤奋好学起着独特作用。物理学中包含了许多极其精彩且丰富的研究方法，是科学研究方法的主要组成部分，经常为其他学科所借鉴。对学生进行物理方法教育，有助于培养学生的思维能力和创造能力。

日本学者在总结近几十年来日本科技迅速发展的原因时指出，他们既注重学习“牛顿”，又重视学习“笛卡尔”，前者代表知識，后者代表方法。一个学生在校期间所获得的知识是很有限的，如果能教给学生获取新知识的方法，研究问题、解决问题的思维技巧，教会学生建立一个不断演化的知识体系，学生会终生受益。

二、物理学方法训练的几种途径

（一）寓方法于知识之中

寓方法于知识之中就是将方法与理论的讲授有机地融合在一起，每讲一部分理论就将其中包含的物理学方法不失时机地介绍给学生。通过内容的阐述提出解决问题的方法，然后把方法从内容中抽象出来，进行概括总结。

例如，讲授牛顿第一定律时，伽利略发现这一定律所用的理想化实验的方法可贯穿于整个物理学方法教育中。先介绍根据伽利略原理想实验思路重新设计的接近式理想化实验，最后总结，理想化实验是人们在实际实验的基础上，抓住事物的主要矛盾，忽略次要矛盾，对实际过程作出的更进一步的抽象，是在人们的思想上进行的一种理论推理过程；在讲质点等概念时，着重介绍理想化模型的方法。在实际事物的研究中提出问题，激发学生思考，然后在学生的思索中提出解决问题的办法。人们的认识总是由简单到复杂，前辈的科学家面对错综复杂、无从下手的实际事物，采取的一个妙法就是根据问题的性质，突出事物的主要因素，忽略次要因素，使问题大大简化。然后总结客体抽象为理想模型的条件。最后介绍理想化模型的作用，学时在允许的条件下可以指导学生利用模型方法解决一些实际问题，如，跳高、跳远、飞车走壁、排球运动等；在介绍气体运动论时，注重介绍数理统计的方法，以及根据问题的不同去修正理想模型的方法，利用理想模型的结论去寻找实际规律的方法等。

（二）利用物理学方法指导物理教学

在组织教学内容时，应从提出问题开始，有意识地引导学生进行分析—理想化—综合和归纳—演绎的思维训练。如，卡诺为了提高热机效率，分析了影响热机效率的因素：摩擦、散熱、漏气、热源温度、工质、循环过程，前三个因素的影响很显然，故他抓住后三个因素深入研究，设计了无摩擦、无漏气的理想热机；法拉第在综合电磁感应现象时，通过几十种实验概括了产生电磁感应现象的五大原因：变化的电流、运动的电流、运动的磁铁、变化的磁场、磁场中运动的导体，并进一步探索五大原因的联系，最后归纳出磁通量的变化是电磁感应现象产生的原因。教学内容的编排也应该这样：提出问题—分析问题—解决问题，由浅入深，启发学生积极思维。

比较法是认识研究对象的相同点和相异点的逻辑方法，探求相异对象之间的相同点，往往能找到事物之间更普遍的联系，探求相同对象的相异点，也能由此发现更深层次的联系和规律。利用比较法往往能导致重大发现。1932年，居里夫人因没有同中求异而失去了一次重大发现的机会，而查德威克把新射线和伽马射线进行比较，发现了中字流并因此获诺贝尔奖。将比较法转移到物理教学中，不仅有利于学生牢固地掌握知识，而且培养了学生善于比较、敢于比较，从比较中把握事物的本质。物理学中有许多表面上极为相似、极易混淆的概念，通过比较它们的相同点和相异点，弄清它们的区别和联系，在区别中避免混淆，在联系中掌握这些概念的相互联系和物理实质。

类比也是一种重要的物理学思维方法，是根据两个或两类对象的相同或相似方面来推断它们在其他方面也可能相同或相似的一种思维方法。哈密顿等人将多种物理过程进行类比，提出了著名的最小作用原理。牛顿将引力作用的效果与光的强度类比，作出引力与距离的二次方成反比的假设。后来库仑定律的得来在很大程度上来源于与万有引力定律的类比。在教学中，教师应千方百计地搜寻学生待识记的新知识有与已掌握了的旧知识相似性，讲解新知识，类比与之相似的旧知识，帮助学生建立知识网络，使学生学得轻松，是一种快而省的方法。例如，静磁学是运用类比静电学的方法来研究构建的，它们的概念、规律、处理问题的方法有对应的相似性。所以类比静电学讲授静磁学，就能使学生感受到物理规律的和谐统一，公式的简洁优美。

（三）物理学史与物理教学相结合，让学生“与科学家一起去发现新知识”

科学方法是科学认识的主体即科学家获取知识所应遵循的道路，而从本质上讲，学习新知识的过程特别是解决问题的过程与科学家的认识所应遵循的道路基本相同。物理学史料中可以找到许多与物理教学相配合的科研实例。在教学中，适当穿插一些介绍物理概念、规律由来的小故事，引导学生“与科学家一起提问、一起研究”，可以使学生学到科学家的研究方法及高尚品质。

（四）系统介绍某一位科学家的科学思想和科学

方法

爱因斯坦在创立相对论的过程中展现了爱因斯坦极其丰富的思想和科学方法，在介绍相对论时，可以搞一些讲座，系统介绍爱因斯坦的科学思想，爱因斯坦善于运用“直觉”，善于巧妙地运用“思想实验”的方法，他常用批评的眼光审视物理学中已经确立的理论，洞悉旧理论的局限性、矛盾性，从而力求使理论更具有普遍性、统一性。学生听后，不仅能感受到探索知识的乐趣，还激发了他们的求知欲、创造欲，同时也受到了科学方法的熏陶。

参考文献：

[1]霍剑青.人才的科学素质培养与基础物理教学[J].大学物理，1995（10）.

[2]刘存侠.物理教学论[M].陕西人民教育出版社，1990.