物理教育中的科学方法教育

物理教育中的科学方法教育

古人说：“授人以鱼，只供一饭之需，教人以渔，则终身受用无穷。”这说明了方法的重要。其实人人离不开方法，事事离不开方法，人生在世几乎时时刻刻都在自觉或不自觉地运用着各种方法。一般来说，思考同一问题，处理同一事情，会有多种多样的方法，有的是正确的、科学的、聪明的方法，有的是错误的、非科学的、笨拙的方法。教育的任务之一就是要让学生在实践中体会、认识和运用科学的、正确的、聪明的方法。

For personal use only in study and research; not for commercial use

一、科学方法教育在中学物理教学中的地位和作用

历史上凡是对人类认识的发展起到过积极影响的，不论是自然科学家还是哲学家，都非常重视方法论的研究。爱因斯坦在介绍自己取得科学成功的秘诀时，总结了一个公式：A(成功)=X(艰苦的劳动)+Y(正确的方法)+Z(少说空话)。德国著名物理学家玻恩说：“我荣获1934年的诺贝尔奖金，与其说是因为我所发表的工作里包括了一个自然现象的发现，倒不如说是因为那里面包括了一个关于自然现象的科学思想方法基础的发现。”

For personal use only in study and research; not for commercial use

历史上凡是新的科学理论的建立都伴随着一种新的科学方法的出现。例如，在伽利略开创了实验方法与数学方法相结合的基础上，牛顿才总结出了牛顿力学；量子力学的建立产生了以统计因果观为核心的思维方法。可见，科学方法对物理学的发展起着重要的作用。

物理教育要面向21世纪，就必须实现由应试教育向素质教育的转变，这已是物理教育工作者的共识。在物理教学中主要培养学生的科学素质，科学素质包括科学知识、科学观念、科学的研究方法、科学的思维方法以及各种基础能力，还有科学态度和科学的价值观等。在物理教学中加强科学方法的教育，不仅能使学生体会、认识和掌握科学的研究方法和科学的思维方法，而且还能逐步养成学生的科学态度，树立科学观念，训练和提高学生的各种基础能力。

从形成学生正确的世界观看，影响最大的还是科学方法论。自然科学方法论是自然科学与哲学的一个结合点，正确的方法论是马克思主义的重要组成部分，学习方法论必有助于学习唯物主义的辩证法，促进科学的世界观的树立。物理知识本身议及获得物理知识的过程充满了丰富的辩证教育因素，对学生进行科学方法教育，即使不讲明其中的哲学原理，也能够对培养学生的辩证唯物主义观点起到较明显的作用。例如，强调观察方法和实验方法是物理学最基本的研究方法，让学生在学习过程中逐步懂得观察和实验是获得物理知识的基本源泉，是检验物理知识真理性的唯一标准，这就是培养学生树立物质第一性，意识第二性，认识来源于实践，又受实践检验的哲学观点。

热爱科学，追求真理，具有实事求是的科学态度，富有独立思考和创新精神，这些科学品质是构成人才素质的重要因素，科学方法教育对于培养学生的这些可贵品质也能发挥独特的作用。物理学史与物理学方法教育相结合，能使学生知道科学先辈是怎样经过艰难曲折的

探索，一步一步地认识物理世界的奥秘的，他们对真理的渴望，勇于坚持真理和修正错误，为真理献身的优秀品质，对学生是极富感染力的学习榜样。同时学习科学方法论可以使人掌握正确的思想方法和工作方法，提高科学素养，指导学生进行创造性的研究工作，有利于培养创造型人才。

能力与方法也是密切联系的。一般地说，人们完成某方面任务的能力的强弱，是与人们掌握完成这方面任务的方法的自觉程度与熟练程度密切相关的。可以认为，方法是能力的“核心”，是对能力起决定性作用的因素，物理教学要培养学生的实验观察能力、思维能力、分析问题解决问题的能力，就必须使学生掌握实验观察的方法、科学的思维方法和分析解决问题的方法。可见，加强科学方法教育，是物理学科实施素质教育，提高学生科学素质的重要途径。

二、科学方法教育内容框架的构建

1.构建的基本思路

(1)从物理概念和规律的形成和扩展中分析科学方法教育因素。

物理概念和规律是物理现象或过程的本质属性或规律的反映，它本身是无方法可言的。但当我们引人这些概念并加以定义时，或研究概念之间的定性和定量关系形成规律时，就需借助于一定的工具、一定的手段、通过一定的思维操作去观察、去发现，这就体现为科学方法了。例如，要建立“力"的概念，就要通过抽象、概括，把“推、拉、提、压”等现象的本质归结物体之间的相互作用，从而引人“力”的概念，此时归纳概括就是科学方法教育的因素。

物理概念和规律的引伸和扩展也要运用一些科学方法。例如，由物体受一个力作用时物体的加速度与力、质量的关系(F=Ma)扩展到几个力作用时物体的加速度与力、质量的关系时(F合=Ma)，要运用等效方法加以过渡和连结，这个“等效替代”就是科学方法教育因素。

(2)在运用物理概念和规律解决实际问题的过程中择取方法教育因素。

在中学阶段，练习、考试、竞赛、小制作与小实验等活动不仅要依赖于知识，而且需要采用一定的手段和思维操作方式。我们可以根据解决实际问题的需要，结合学生实际，择取和提炼符合学生实际的方法教育的因素。例如，阳光透过树荫的缝隙在地面留下一个个圆形光斑，如果已知地球到太阳的距离为L，并测得光斑直径为d，树高为品，试估算太阳圆面的直径D。本题除了应用光的直线传播知识外，还需要通过抽象和概括建立理想化模型，然后采用近似手段提出D=(L-h)d/h≈Ld/h(L》h)。这里的抽象和概括、理想化和近似就是科学方法教育的因素。

在某种情况下，知识本身也是具有科学方法的意义。例如，当我们借助极限概念建立变速运动瞬时速度概念时，极限思想就可以认为是“极限方法”或“数学方法”了。

(3)从有关物理实验程序的分析中提取方法因素。

物理实验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。所以实验也是研究物理学的基础和基本方法。单就物理实验的基本程序，即实验原理设计、实验操作和实验数据处理这三个过程来分析，其每一过程都蕴含着丰富的科学方法教育因素。例如关于验证或