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浅谈中学物理教育的几种方法

李士刚

【摘 要】物理学是一门以实验和实际应用为基础的学科,它对人类社会的发展作出了重要贡献。掌握和应用物理知识是学习物理学的目的。本文从丰富的物理教育素材中,选取了以实验为基础、以知识为载体、以物理学史为线索、以实践为渠道四个方面阐明实现物理教育的科学方法。

【关键词】科学方法;物理教育

物理学作为一门研究物质世界最基本的结构、最普遍的相互作用、最一般的运动规律的学科,蕴含着丰富的教育素材。

实现物理教育一般有以下四种方法:

一、以实验为基础,让学生从实验中掌握方法

物理是一门以实验为基础的科学,在物理学的产生和发展过程中,物理实验自始自终占用及其重要的地位。古希腊哲学家亚里西多德在物理学领域屡犯错误,提出“力是使物体运动的原因”、“重物比轻物下落快”等错误观点,究其原因,亚里西多德用的是观察的方法,只有一定的生活经验,但不是真正意义上的实验,物理学的发展正是以突破亚里西多德的错误观点和经验方法的局限,以伽利略的科学实验方法为指导而走上真正的科学道路上的。

达·芬奇指出:“科学如果不是从实验中产生,并以一种清晰实验结束,便是毫无用处的、充满荒谬的,因为实验乃是确实性之母。”从伽俐略的落体实验到斜面实验,他不仅开创了对物理现象的实验研究,更重要的是他创立了把实验的方法和逻辑方法与数学方法相结合中的研究物理学的方法。伽俐略实验方法产生的重要意义正如爱因斯坦所说:“伽俐略的发现以及他所应用的科学的推理方法是人类思想史上最伟大的成就之一,而且标志着物理学的真正开端。”可以说没有实验就没有物理学。实验是物理学发展的基础,实验是物理理论的源泉,实验是物理理论真理性的检验标准。实验也就成了研究物理学的最基本的最普遍的方法。在物理教学时,要引导学生理解、学会并挖掘伽俐略这套基本的物理科学方法,多给学生创造做实验的机会,鼓励他们通过实验去验证或探索,进而培养他们的实验能力和严谨的科学态度。

纵观物理学发展的辉煌历史,实验起了决定性的作用,并且人们从实验中总结出众多研究问题的科学方法,如理想模型法、控制变量法、实验+推理法、微小放大法、等效法等等。因此,在平时的教学中要让学生多观察、多动手、多思考,让学生在实验中掌握科学方法。

二、以知识为载体,通过课堂教学向学生渗透方法

物理学是由一些基本概念,基本规律和理论组成的体系严谨、精密定量的科学,在物理概念和规律的建立、发展和应用过程中以及各知识点相互联系的地方,蕴含着丰富的科学方法,教师在教学中要抓住知识和方法的结合点进行渗透。如在讲瞬时速度、瞬时加速度、瞬时功率等时向学生渗透“极限方法”这一物理科学研究中最具数学化、又最能体现辩证思维的方法。又如在讲速度、密度、压强、功率等概念的引入都使用了比较的方法,它们的定义都采用了比值定义法。结合这些概念的学习,对学生进行比较方法的教育,使学生感受其中的同中求异和异中求同,使学生认识和理解比值定义法。再如在定量研究液体压强大小时,应用“理想液柱”方法。牛顿第一定律的建立和阐述包含着观察→实验论证→假设猜想→实验抽象→修正推广的一种重要的科学方法:理想实验法。学习该定律时,适时恰当地点明理想实验法,初步简介该方法的含义和重要意义,从而使学生初步体会理想化方法。

三、以物理学史为线索,让学生从知识的来龙去脉中体会方法

知识的来龙去脉充分展现了科学发现的历程,为物理方法教育提供了生动而丰富的材料。物理学在发展过程中建立了许多理想模型、理想过程、和理想实验、运用了观察试探和实验、猜测和试探、分析和综合、佯谬和反证等方法,物理学史中有大量生动事例说明科学大师们如何熟练而巧妙地运用这些方法取得重要成果的过程,利用这些事例,可以向学生进行具体的科学方法教育。如在学电磁感应时,可介绍法拉第和电磁感应发现的过程,使学生明白电磁感应发现的科学实验和科学思维方法以及对物理学发展的深远影响。这样的科学方法教育学生易于接受和理解,是行之有效的方法。又如教师在讲玻尔原子模型时,可向学生讲解人们对原子结构的认识历程。让学生从人们对原子结构认识的曲折历程中体会研究物理问题的科学方法:实验事实→提出假说→接受新实验考验→修改或否定原假说提出新理论→再经实验验证或接受新实验考验→形成理论指导实践。从上面例子可看出,有时一个结论的得出需要几代科学家几个世纪的曲折探索,而掌握它却只需一节课几十分钟的时间,因此,在物理教学中教师要善于对物理学史案例进行剖析,让学生掌握知识的同时从中体会研究物理问题的方法。

四、以实践为渠道,让学生通过解决实际问题运用方法

方法教育的目的在于训练学生的智力技能,只有通过实际运用和操作,才能深刻理解科学方法,准确而灵活地运用科学方法。中学物理教学应向学生提供大量生产、生活中实际问题,明确地要求他们运用某种科学方法去解决并且在解决过程中能感到科学方法对他们的指导。首先,在教学中教师可布置生产、生活中的实际问题让学生用科学方法解决。其次,教师也可在“习题”教学中训练学生运用科学方法的能力,在浩如烟海的各种习题中,蕴含着丰富的物理科学方法,让学生通过解决习题中的问题,灵活运用诸如假设法、等效法、图象法、模型法等众多科学方法。再者,有时为了让学生更清楚地了解和掌握某一科学方法,教师还可有针对性地进行专项训练。

物理方法教育和物理知识学习是相互促进的,结合物理教学开展物理方法教育具有重要的意义,加强物理方法教育是实现学生增长知识、发展能力、提供素质的可靠途径,在教学中,教师应把握物理方法教育的内涵,积极探索物理方法教育的途径。

【参考文献】

[1]许国梁,主编,束炳如等改编.《中学物理教学法》,高等教育出版社

[2]黄生训.《物理史》,湖南师范大学出版社

(作者单位:江苏省滨海县五汛中学)

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