1貫徹新課程理念，滲透科學方法教育邢洪明（青島二中，山東青島266101）提要：本文從三個方面簡述在高中物理教學中滲透科學方法教育的問題：1、在高中物理教學中進行科學方法教育的必要性；2、在高中物理教學中滲透科學方法教育的內容；3、在高中物理教學中滲透科學方法教育的方式。1、在高中物理教學中滲透科學方法教育的必要性科學方法教育在高中物理教學中越來越成為一個重要的課題，無論是從提升民族的整體素質的角度，還是從新課程改革的實踐來看，滲透科學方法教育，都具有重要的意義。1.1科學方法教育是高中物理的課程目標。普通高中物理課程標準把“學習科學探究方法，發展自主學習能力，養成良好的思維習慣，能運用物理知識和科學探究方法解決一些問題”確定為物理課程的總目標之一，要求學生“經歷科學探究過程，認識科學探究的意義，嘗試應用科學探究的方法研究物理問題，驗證物理規律。通過物理概念和規律的學習過程，了解物理學的研究方法，認識物理實驗、物理模型和數學工具在物理學發展過程中的作用”。新課程標準已經把科學方法教育確定為高中物理的目標之一，把科學方法確定為高中物理教學內容的一部分，充分體現了新課程標準對科學方法教育的重視，也足以說明科學方法教育在高中物理教學中的重要地位。1.2科學方法教育是提高學生科學素養的重要途徑。科學方法教育是科學素質教育的有機組成部分，科學素質教育是科學知識教育和科學方法教育的整合和提高。物理課程中的科學素養包括：物理知識與技能、物理科學方法、物理能力、物理思想和物理科學品質。物理科學方法不僅是科學素養的要素之一，而且物理知識、技能和方法是培養物理能力，形成物理思想，提高物理科學品質的基礎。所以，在高中物理教學中，結合物理概念、規律的教學，對學生進行科學方法教育，可幫助學生逐步形成物理思想，形成科學態度和價值觀，提高科學素養。1.3科學方法教育，是提高學生能力的重要途徑。能力的高低，一定意義上表現為掌握方法的多少和運用方法的靈活和熟練程度，可以認為，方法是能力的“內核”，是對能力起決定作用的因素。所以，培養學生能力需要教給學生方法，應用科學方法解決具體問題的過程就是培養能力的過程。1.4在高中物理教學中滲透科學方法教育是物理學科特點決定的。一方面物理學科是一門具有方法論性質的學科，物理學在長期發展中所形成的科學方法，不僅對物理學的進一步發展產生了巨大影響，同時也對其他學科的發展產生了積極推動作用。另一方面，物理科學方法既是物理知識發展的手段，又是物理知識發展的產物，科學方法蘊涵于物理知識中，物理知識是物理科學方法的載體，它們密不可分，共同形成了物理的完整的知識體系。所以，在高中物理教學中，必須滲透科學方法教育，這才使學生學到了完整的物理學。在高中物理教學中，既要用物理知識武裝學生，又要使他們在科學方法上受到熏陶，使他們在掌握物理知識的同時掌握取得知識的方法，這不僅體現了物理的學科特點，也是物理教育的目標決定的。總之，科學方法是物理學科內容的一個方面，科學方法教育，是物理教學的重要組成部分。科學方法教育是培養學生能力，提高科學素養的途徑。22、在高中物理教學中滲透科學方法教育的內容2.1高中物理教學中選擇科學方法教育內容的依據2.1.1科學方法教育應滲透在物理學科知識的教學中。因為科學方法不能孤立于學科內容之外，而且，脫離開物理知識單獨介紹科學方法，不利于學生真正理解科學方法的內涵，更不利于學生應用所學的科學方法解決問題，所以，物理科學方法教育不能獨立于物理教學內容之外孤立進行。在高中物理教學中進行科學方法教育，在內容選擇上，要與高中物理知識緊密聯系，在教育方法上，要與高中物理概念和規律的教學有機結合。2.1.2科學方法應符合學生認知水平和能力發展規律。高中學生已經掌握了一定的物理知識，認知水平和學習能力也有了很大的提高，具有了較強的分析綜合能力、推理判斷能力、抽象概括能力、空間想象能力等等，這就為高中物理教學中進行顯性的科學方法教育奠定了基礎。方法教育內容就可以選擇那些雖然抽象但很重要的方法，例如，比較與分類、分析和綜合、歸納和演繹、理想化方法等等。2.1.3科學方法應體現物理學科特點和高中物理教學特點。例如，高中物理中數學方法的應用，不僅用函數關系表示物理規律，還用圖像反映物理過程。根據這一特點，在高中物理教學中，應結合有關內容，教給學生用圖像表示物理過程、反映物理規律的方法，還應讓他們學會根據圖像如何分析物理過程，總結物理規律，知道圖像中的點、線、斜率、截距以及面積各表示什么物理含義，等等。再如，高中物理中涉及大量的理想模型、理想過程，還涉及到理想實驗，在教學中就應結合相關內容，進行理想化方法的教育，讓學生領會科學家如何利用理想化方法，突出主要矛盾，忽略次要因素，使復雜過程簡單化。2.2在高中物理教學中滲透科學方法教育的內容科學方法主要分為四個方面：物理方法、數學方法、邏輯方法和哲學方法。物理方法主要包括：觀察與實驗方法、理想化方法、等效方法、對稱方法、守恒方法等；數學方法主要包括：比例方法、圖像方法、極限方法、幾何方法等；邏輯方法主要包括：比較與分類、類比、概括、分析與綜合、歸納與演繹、推理與判斷、抽象與具體等；哲學方法主要有：對立與統一、量變與質變、肯定與否定、絕對與相對、現象與本質、形式與內容、原因與結果等。根據新課程標準的要求，結合高中物理教材的內容，在高中物理教學中，主要滲透下列科學方法。2.2.1在物理實驗中滲透觀察和實驗方法的教育。物理學是一門以實驗為基礎的自然科學，觀察和實驗是認識物理現象、形成物理概念和發現物理規律的重要手段。觀察和實驗能力是中學物理教學重點培養的學生能力，而有效地訓練學生的觀察和實驗方法是培養能力的基本途徑。控制變量實驗方法和數據處理方法是方法教育的重點內容。例如，在牛頓第二定律的教學中，要通過實驗研究加速度跟力和質量的關系，在實驗中學生可以具體地了解如何利用控制變量法分別研究加速度跟力的關系和加速度跟質量的關系，如何測量力、質量和加速度，實驗后如何利用圖像分析數據，找出加速度跟力的定量關系和加速度跟質量的定量關系，等等。這樣，在實驗的過程中學生對實驗和觀察方法有了更深刻更具體的認識。2.2.2在物理概念的教學中滲透觀察、實驗、理想化、數學等方法。物理概念是一類物理現象和物理過程的共同性質和本質特征在人們頭腦中的反映，是對物理現象和物理過程抽象化和概括化的思維形式。一方面，物理概念反映著人類對物理世界漫長而艱難的智力活動歷程，是人類智慧的結晶；另一方面，它又使人們在紛繁復雜的物理世界中，把握了事物的本質特征，成為物理思維的基本單位和有力工具。借助于這種簡約、概括的思維形式，人們找到了支配復雜的物理世界的簡單規律，建立了假說、模型和測量方法體系，從而筑起了規模宏大的物理學理論大廈。顯然，物理概念的形成過程中，包含了豐富的科學方法。在概念3教學中要挖掘其方法教育因素，在學生形成物理概念的過程中，學習科學方法。觀察方法是在自然發生的條件下對各種自然現象進行考察研究的一種方法，是獲得感性知識的主要手段。它對物理學的研究與發展起著重要的作用。如力、速度、光的反射和折射等都是在觀察的基礎上建立和發展起來的。在物理概念的教學中要注重培養學生的觀察意識，在觀察中捕捉有效信息，認識事物的本質屬性。理想化方法是物理研究中經常用到的另一種科學方法，物理現象所經歷的過程大都是復雜的，要仔細描述它們也是很困難的。為此，在物理研究中常常把具體事物抽象化，用理想化的物理模型來代替實際研究的對象，并對有關的過程做出簡化，以便從理論上去研究它。高中物理概念中涉及大量的理想模型，例如，實體理想化模型有：質點、點電荷、彈簧振子、單擺等；過程理想化模型有：勻速直線運動、勻變速直線運動、勻速圓周運動、簡諧運動等。在建立這些概念的過程中，讓學生體驗物理學中抓住主要因素，忽略次要因素，突出主體，刪繁就簡的理想化方法，加深學生對理想化方法的理解。數學方法也是物理學中研究問題的重要方法。例如，建立瞬時速度的概念，需要用到數學上取極限的方法；電場強度、磁感應強度、速度、電阻等概念的建立都用到了比值定義物理量的方法。2.2.3在探究物理規律的過程中滲透科學猜想、觀察與實驗、歸納與演繹、比較與分類、圖像等方法。物理規律揭示的是物質的結構和物質運動所遵循的規律，因此，必然與人們認識物理世界的途徑有關，即與觀察、實驗、抽象思維、數學推理等有著密不可分的聯系。每個物理規律都是人類知識的結晶，不僅具有科學的價值，同時也銘刻著人類思維發展的烙印，蘊涵了豐富的科學方法，具有思想文化的價值。如果我們在物理規律教學中，創造條件讓學生經歷科學探究過程，引導學生循著前人研究的思路來重新“發現”這一規律，再現濃縮在其中的思維歷程，從中體驗和學習科學思維的方法,那就等于教給學生一把打開思維寶庫的金鑰匙，從而把物理規律的教學作為幫助學生認識事物本質、訓練思維能力、掌握科學方法的手段。例如，在牛頓第一定律的教學中，首先引導學生觀察實驗和回顧生活中現象：用力推車，車子才前進，停止用力，車子就要停下來。引導學生分析這些現象，判斷能否根據這些現象得出結論：必須有力作用在物體上，物體才能運動，沒有力的作用，物體就要靜止下來。然后，進一步引導學生提出猜想：物體停下的原因是摩擦力的作用，再設計實驗進一步探究：改變接觸面的粗糙程度，逐漸減小摩擦力，發現物體停下來所前進的路程逐漸增大，然后介紹伽利略的理想實驗，引導學生進一步設想：如果沒有摩擦，一旦物體具有某一速度，物體將保持這個速度繼續運動下去。這樣，通過“觀察實驗邏輯思維（理想實驗）合理外推發現規律”這一過程，了解發現物理規律的科學方法，認識物理實驗、物理思維和邏輯思維在物理學發展過程中的作用。物理規律常用數學函數、方程來表述，或用函數圖像來表示，例如，勻變速運動的速度圖象、電阻的伏安特性曲線、電源的伏安特性曲線等等。3、在高中物理教學中滲透科學方法教育的方式科學方法教育的目的在于發展學生分析和解決問題的能力，教給學生打開知識大門的金鑰匙，提高學生的科學素養。在物理教學中進行科學方法教育，要注意知識是方法的載體，脫離了知識的科學方法教育就成了空中樓閣，所以，科學方法教育要與物理知識教學有機結合，要把科學方法教育滲透在物理知識的教學中。在高中物理教學中滲透科學方法教育主要有“隱性”和“顯性”兩種方式。3.1隱性方式隱性方式是讓學生經歷物理概念的建立和規律的發現過程，使學生在這一過程中，體驗4科學方法，受到科學方法的熏陶，但是不明確地提出科學方法的名詞。例如，在楞次定律的教學中，可將教學過程設計成學生的探究過程，讓學生在探究的過程中體驗科學家進行科學研究的探究方法。（1）分析現象，提出假說引導學生根據已有的知識，猜想感應電流的方向可能跟哪些因素有關，并在學生提出各種猜想的基礎進行分析、篩選、合并，歸納出感應電流方向的可能跟兩個因素有關：原磁場方向及磁通量的變化。（2）設計實驗，驗證假說給學生提供一定的實驗器材，讓學生根據實驗目的和提供的實驗器材，設計實驗，并通過討論，完善實驗方案。（3）分析現象，尋找關系引導學生深入分析實驗現象，找出感應電流方向跟原磁場方向及磁通量變化的關系：磁通量增加時，感應電流的磁場方向總跟原磁場方向相反（增則反），磁通量減少時，感應電流的磁場方向總跟原磁場方向相同（減則同）。（4）抽象概括，表述規律引導學生進一步分析“增則反，減則同”，把這一關系概括為“阻礙”變化，從而概括出楞次定律的內容。3.2顯性方式顯性方式是在教學過程中，提出科學方法的名稱，并且利用學生容易接受的方式，講清有關該方法的內容、特點和操作過程，同時指導學生學會應用這種方法。顯性方式重在解決問題中模仿應用科學方法，對科學方法進行操作訓練，使學生有意識地掌握科學研究的方法和策略。這種方式適合于在學生對這種科學方法的感性認識較豐富的前提下，有目的有意識地培養學生解決科學問題的能力時使用。例如，高中物理涉及到大量的物理量是用比值定義法定義的，教學中就可結合速度的定義、加速度的定義介紹這種定義物理量的方法，并在學習功率、電場強度、電容、電阻等概念時，讓學生用這種方法自己去定義物理量，這樣不僅讓學生學會了科學方法，而且也可以更深刻地理解這類物理概念了。利用物理學史進行科學方法教育，也是進行科學方法教育的好形式。通過介紹科學家發現物理規律建立物理理論的過程，使學生了