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中学物理教学中注重加强科学方法的教育(宁蕴玉)
  作者:宁蕴玉(山西阳泉煤业(集团)有限公司三矿中学)   发布者:学科专家  发布时间:2011-12-06

    摘要:科学方法教育在中学物理教学中具有重要意义,我们应通过教学渗透、借助实验、物理学史、方法训练、复习总结、课题研究、STS教育等途径来实施科学方法教育。

关键词:物理教学 科学方法 教育

一、物理教学与科学方法教育

物理学所研究的是自然界中最普遍的物质运动现象,是研究物质的一切最基本、最普遍的运动形态和物质各层次的结构、相互作用和运动的基本规律的科学,是整个自然科学和现代技术发展的基础。物理知识在现代生活、社会生产、科学技术中有着广泛的应用。在物理发展的漫长历程中,不仅积累了庞大的知识体系,而且形成了自己的方法体系,对于探索自然具有普遍意义。中学物理教学的目的,就是要使学生学到比较全面的物理知识,受到科学方法和科学思维的训练以及科学态度和科学作风的熏陶,这对于他们提高科学文化素质,运用科学方法和科学思维分析问题、解决问题,培养严谨务实的科学态度和科学精神,继续学习科学技术,造就创新型人才,都是十分重要的。

科学方法是人们在认识和改造世界活动中遵循和运用的以科学为基础的各种方法和手段的总称,是人们在实践活动中总结出来的正确的思维方法和行为方法。科学方法与科学知识相伴生,是学生掌握物理知识和训练基本技能的重要手段,是培养科学思维、科学态度和科学精神的主要依托。

物理科学方法教育是指在物理教学中,有目的、有意识、有步骤地渗透和传授物理科学研究方法,使学生受到科学方法的熏陶和训练,逐步地掌握最基本、最主要的物理科学方法,达到促进知识学习、培养能力和提高科学素质的目的。在中学物理教学中开展科学方法教育是物理教学深化改革的需要,是遵循教育要面向现代化、面向世界、面向未来战略思想的必然要求。

二、物理教学中科学方法教育的主要内容

中学物理教学中科学方法教育的内容可概括为十大类27项:(1) 观察和实验方法:有意观察、单因子实验法、实验数据处理方法等;(2)分析和综合方法:定性分析、定量分析、因果分析、综合等;(3) 比较和分类方法:异中求同、同中求异、分类等;(4)假说方法;(5) 归纳和演绎方法:简单枚举归纳、三段论、演绎等;(6)数学方法:用比值定义物理量、表达物理规律的形式化语言、运用图象描述物理现象和规律;(7)理想化方法:理想实验、理想模型;(8) 类比方法:简单共存类比、因果类比;(9)推理方法;(10)分析和解决问题的具体方法:等效方法、近似处理方法等;(11)非逻辑思维方法:直觉、灵感、想象、猜测等。这些方法在科学认识过程中起着不同的作用,他们相得益彰,共同构成了物理学科科学方法教育的内容体系。

根据学生的认知水平和物理教学的实际,物理科学方法教育的内容应以经典方法、逻辑方法为主,兼顾非逻辑方法,以典型的科学方法作为教育内容。物理科学方法学习是一个循序渐进的过程,对于不同的学习阶段、不同的学习内容,科学方法教育的目标是有差异的,由低到高划分为感受、领会、运用、评价四个层次。

三、物理教学中科学方法教育的实现途径

物理科学方法教育过程的实质就是在物理教学中,学生在教师的指导下,通过主动地学习科学方法,完善学生自身认知结构的过程。这个过程可通过物理科学方法隐性教育和显性教育两种基本教育方式来实现。按照循序渐进的教学原则,隐性教育主要体现在初中物理的教学阶段,在目标层次上主要是对科学方法的感受和领会,同时要注意隐性起步,及时显化;高中物理教学阶段主要采用显性教育方式,学生通过有关解决物理问题的陈述性知识、程序性知识和策略性知识的学习,突出对科学方法的掌握和运用,促进认知结构中有关应用物理科学方法解决问题的知识结构、智慧技能和认知策略才能的依次形成。总体来讲,中学物理教学中科学方法的教育主要通过以下几个途径来实现:

1.通过知识教学渗透科学方法教育

通过物理知识的教学渗透科学方法,是对学生进行科学方法教育的基本途径。从物理学发展史看,科学方法来源于人们探索物质运动的一般规律和物质的基本结构的实践,方法与知识相伴生,相互联系,共同发展。知识是方法的载体,脱离了知识,科学方法教育就成了空中楼阁。因此,教师在教学中应充分利用和挖掘教材中科学方法的教育因素,抓住知识与方法的结合点,以具体的教学内容为依据,采用不同的教学方法和手段,适时点拨,让学生在获取知识的同时掌握不同的科学方法。通过概念的形成、规律的得出、模型的建立、知识的运用等,培养学生抽象和概括、分析和综合、推理和判断等思维能力以及科学的语言文字表达能力和口头交流能力。如在讲授概念和规律时,以提出问题为出发点,引导学生进行分析、综合、概括,排除次要因素,抓住主要因素,找出一系列所观察到的现象的共性、本质属性,才能使学生正确地形成概念、掌握规律。

2.借助实验加强科学方法教育

实验是加强科学方法教育的有效途径。物理学是一门实验科学,观察和实验是科学认识的基本研究方法。一个完整的实验,大致包括提出问题、设计操作、数据分析和理论解释四个阶段。实验起始于问题,以确定实验的方向和目标;根据实验目标和思路,设计实验,按设计的步骤进行操作和观察;然后对实验所得的资料和数据进行分析处理,并进行理论上的解释和概括,使实验上升到理论的高度。在整个过程中蕴含着丰富的科学方法,如比较、分类、分析、综合、推理、归纳、演绎等等。因此实验是培养学生科学方法的有效途径。教学中要注重把教材上的演示实验、学生实验变为学生探索实验,引导学生通过亲身实践去领会科学家们研究问题的科学方法并内化为自己的思维和行为方式,培养他们用科学方法主动探求新知识、研究新问题的习惯和能力。如牛顿第二定律、玻意尔定律、楞次定律、电阻定律等规律的教学采用探索式教学,依次提出问题,学生猜想、实验、观察,分析、判断、综合、概括,得出规律,解决实际问题,使学生强烈地感受假设──实验──理论──应用的逻辑思维方法,体会数学方法、归纳演绎等科学方法在发现规律中的作用。

3.通过物理学史拓宽科学方法教育

课堂教学渗透科学方法教育往往受教材内容等条件限制,绝大多数只涉及逻辑的方法,而对直觉、灵感、想象、猜测、信念等非逻辑方法但具有创造性的思维方法却很难涉及。物理学史充分展现了科学发现的历程,为科学方法教育提供了生动而丰富的材料。在教学中,我们应根据教材中提供的史料并做适当的补充穿插于课堂教学中,把概念、规律的产生过程以及物理学家们对其探索的各种艰辛曲折展现给学生,从而使学生受到科学方法的教育和熏陶。如在讲法拉第发现电磁感应现象时,可介绍法拉第根据已有知识经验基础上提出磁能生电的假说,在实验探索中经历了成千上万次失败,但正是他的坚定信念最终发现了电磁感应现象。类似的例子还有很多,如伽利略提出力不是维持物体运动的原因,推翻了亚里士多德统治二千多年的错误理论,是培养学生批判性思维的典型材料。通过这些故事展现科学探索的艰辛,使学生感受科学家不畏牺牲、无私奉献和对科学的执着信念。

4.通过练习强化科学方法教育

通过练习发展学生分析和解决实际问题的能力是科学方法教育的目的所在。只有通过应用加以训练,领会其本质,才能使学生把运用科学方法学习科学知识变为自觉行为和本能思维。解决物理问题、强化练习便是物理教学中巩固知识、熟练方法、提高能力的有效途径。教师在教学中要做好运用科学方法解题的示范,引导学生经常有意识地挖掘运用科学方法,开拓思维,提高素质,训练科学方法。

5.通过复习总结科学方法

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往往蕴含着丰富的科学方法。所以通过复习,教师一方面引导学生总结知识结构,一方面可以系统地总结一个单元或一部分内容中所涉及的重要科学方法,并通过举例说明科学方法应用的条件、有效性和局限性,使学生进一步完善科学方法。

6.通过课题研究运用科学方法

全日制普通高级中学物理教学大纲(2002版)增加了“课题研究”的内容。在高中开展课题研究,不在于某项具体知识的学习,而是着眼于科学方法运用能力与意识的训练,是全面培养学生综合运用所学知识的能力、收集和处理信息的能力、分析和解决问题的能力、语言文字表达能力以及团结协作能力的重要环节,有助于学生融会贯通所学的物理知识,运用科学方法解决实际问题,激发学生的创新意识。研究课题可以大致分为探索性物理实验、科技制作、新科技问题的学习报告、社会调查、扩展性学习等几个不同的类型。教师应根据学生的实际情况选择研究课题,并对课题研究进行指导,但要避免给出具体的步骤和方法,鼓励学生采用不同方法,提出不同见解。

7.通过STS拓展科学方法教育

STS是科学(Science)—技术(Technology)—社会(Society)教育的简称。物理教育中的STS,主要是要求学生关注物理科学与技术、社会的关系,即用学到的物理知识和科学方法来认知、解释、分析和解决科学技术及社会生活中的重大问题。STS使科学方法教育更为贴近生活、贴近社会、贴近科技发展前沿,有利于不同学科之间知识和方法的整合。如:(1)现代物理科学技术的新发展、新成果、新成就。如新型电池、超导体、激光、现代航空航天技术、现代信息技术等。 (2)与工农业生产密切相关的知识和技能。如太阳能的综合利用、浮力与打捞沉船、低温的获得及在医学上的应用。(3)与家庭、社会生活密切相关的知识和技能。如制冷设备、安全用电、安装照明电路、修理各种家用电器、自制各种实验仪器等。(4)一些重大社会问题。如环境保护、能源危机、噪声污染等。

 
  相关评论 点击数:684     评论数:1    
游客     发表评论于:2011-12-7 20:50:39
说得有点道理,继续!
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