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物理学是物理学理论体系和物理学方法相统一的整体, 在中学物理教学中, 如果只强调物理知识而不注重物理学方法的学习就不是完全意义的中学物理教学。一般说来, 物理学方法应该包括物理学研究方法、物理学理论体系的建立方法以及物理学的学习与传播方法。我们这里只讨论物理学的研究方法中的一类具有一定规律和程式可循的常规方法, 如观察实验方法、逻辑思维方法和数学方法。
1. 观察法 观察是有目的、有计划、较持久的视觉。观察能力的最可贵品质是从平凡的现象中发现不平凡的东西, 从表面上貌似无关的东西发现其因果关系。在中学物理教学中, 要培养学生观察的全面性。即对事物的一切方面都要进行观察, 以求对事物有全面的、彻底的了解。在全面观察时, 要先观察事物的各方面的各种特性, 然后再观察它们之间的区别和联系, 从而对事物有一个全面的认识。为此, 要确定观察计划。如在观察水的沸腾时, 观察提纲为: (1)水的初温是多少? (2)水在被加热的过程中温度怎么变化? (3)水沸腾时的温度是多少?(4)你在水沸腾的过程中看到了什么现象? (5)水在沸腾的过程中温度是否变化? (6)对沸腾的水停止加热,水是否继续沸腾? (7)把停止沸腾的水移至低压玻璃罩内, 你会看到什么现象? 通过列提纲观察水的沸腾, 学生能够较全面地掌握有关水沸腾的知识。
2. 实验法 物理学是以实验为基础的学科, 这就需要我们尊重实验、尊重事实、尊重物理现象。在实验中决不能凑合,因为,误差是客观存在的,减小误差要从实验原理和步骤分析原因, 让学生从小养成尊重事实的科学态度。中学物理教师在演示实验中应强化训练, 要求学生对物理现象进行搜索性观察,在实验过程中,要求学生严密注视实验过程中物理现象的发生、发展、结束的细节, 并用准确的语言描述。
在中学物理教学中, 有目的地让学生进行实验观察的训练。一是针对教材内容中学生缺乏感性认识的部分, 认真做好演示实验, 引导学生仔细观察; 二是针对学生在日常生活中所形成的直观错误,设计针对性的实验, 有的放矢地消除疑虑, 培养学生的观察能力; 三是演示实验要教给学生科学、准确的观察方法; 四是演示实验中, 不仅要学生观察现象, 而且要观察实验装置的构造; 五是进行演示实验, 要引导学生集中注意力观察实验中的主要现象以及在极短时间内发生的现象, 并有重点的记录下来。
3. 逻辑思维法 比较与分类、分析与综合、归纳与演绎、理想化方法、类比方法、物理假说、科学想象等都是逻辑思维方法。而中学物理中常用到的基本逻辑思维方法是比较、分析、综合、归纳、演绎、物理模型和假说等。
比较是确定研究对象之间差异点和共同点的思维过程和方法, 比较是抽象与概括的前提。各种物理现象和过程都可以通过比较确定它们的差异点和共同点, 因此,比较法是物理学研究中经常应用的主要方法。物理运动形态的种类无论怎样繁杂,怎样千变万化,它们总是相互区别又相互联系的,这就是比较法在物理学中得以应用的客观基础。不仅如此,物理学研究的需要是它发展的动力。纵观物理学发展史, 无论经典物理学还是现代物理学的创立与发展, 都需要比较方法。这是因为人类要认识物理世界, 建立物理理论, 必须形成物理概念, 发现物理规律。而形成物理概念就要比较、鉴别各种物理现象。为了对本来是相互联系的物理现象和过程分别地进行研究, 就必须把其中的各种物体、因素、作用区分开来, 以便分别地研究它们的不同性质与作用, 从中找出最主要的、最本质的、带决定性的东西。
演绎法是根据一类事物都有的属性、关系、本质来推断该类中个别事物也具有此属性、关系和本质的思维方法和推理形式。在中学物理教学中, 培养学生建立合理的物理模型的能力具有十分重要的意义。例如质点、单摆、理想气体等等都是中学物理中常用到的物理模型。在中学阶段要教育中学生认识到物理模型对物理学研究的重要性, 要着重培养中学生对较复杂的物理问题进行具体分析、区分主要因素和次要因素、正确运用科学抽象的方法、进行合理简化的能力, 认识到任何物理模型都有一定的适用条件。在中学物理教学中, 使学生了解物理假说向物理理论发展过程, 对培养他们的逻辑思维能力具有一定的意义。例如, 从地心说、日心说、牛顿定律到相对论的时空观, 就是很好的例证。
4. 数学方法 数学是进行理论思维的有效手段, 是物理学研究不可缺少的工具。物理学研究中的数学方法是解决和说明物理问题时采用的数学理论工具,它要求人们根据物理研究对象质的特点,分别地或综合地运用各个数学分支提供的概念、理论、方法和技巧, 对对象进行结构、数量方面的描述、计算和推导,进而作出分析、判断,揭示物理对象的运动规律。数学方法作为一种形式化的认识手段和方法,更由于它具有抽象性、精确性、逻辑性和充满辩证的特点,在物理学研究的各个领域得到了充分运用。在物理学研究中,在由已知量和关系推求未知量和关系时,数学方法是逻辑推理、理论证明以及建立逻辑严密的理论体系的有效工具。数学方法为物理学的研究提供了定量分析和数字计算的手段和技巧, 从而使人们可以精确地把握对象的特点和运动规律。物理规律用数学语言表述后, 不仅形式上简明扼要, 而且表述内容深刻、精确、简捷, 从而简化和加速思维进程。在当代物理学的各个领域中, 凡是发展得比较完备的科学理论, 几乎都建立了完善的数学表达体系。物理学发展史上不少重大的科学预见, 是由物理理论同数学方法相结合而得出的。特别是现代物理学难以直观感觉、高度抽象的研究领域中, 数学方法的预见性更加显示出它特有的作用。
综上所述,作为一名中学教师,在平时的教学活动中不仅要重视知识的传授,更要注重对学生学习方法的培养,只有让学生掌握物理分析问题的方法和技巧才真正的全面发展。
1. 观察法 观察是有目的、有计划、较持久的视觉。观察能力的最可贵品质是从平凡的现象中发现不平凡的东西, 从表面上貌似无关的东西发现其因果关系。在中学物理教学中, 要培养学生观察的全面性。即对事物的一切方面都要进行观察, 以求对事物有全面的、彻底的了解。在全面观察时, 要先观察事物的各方面的各种特性, 然后再观察它们之间的区别和联系, 从而对事物有一个全面的认识。为此, 要确定观察计划。如在观察水的沸腾时, 观察提纲为: (1)水的初温是多少? (2)水在被加热的过程中温度怎么变化? (3)水沸腾时的温度是多少?(4)你在水沸腾的过程中看到了什么现象? (5)水在沸腾的过程中温度是否变化? (6)对沸腾的水停止加热,水是否继续沸腾? (7)把停止沸腾的水移至低压玻璃罩内, 你会看到什么现象? 通过列提纲观察水的沸腾, 学生能够较全面地掌握有关水沸腾的知识。
2. 实验法 物理学是以实验为基础的学科, 这就需要我们尊重实验、尊重事实、尊重物理现象。在实验中决不能凑合,因为,误差是客观存在的,减小误差要从实验原理和步骤分析原因, 让学生从小养成尊重事实的科学态度。中学物理教师在演示实验中应强化训练, 要求学生对物理现象进行搜索性观察,在实验过程中,要求学生严密注视实验过程中物理现象的发生、发展、结束的细节, 并用准确的语言描述。
在中学物理教学中, 有目的地让学生进行实验观察的训练。一是针对教材内容中学生缺乏感性认识的部分, 认真做好演示实验, 引导学生仔细观察; 二是针对学生在日常生活中所形成的直观错误,设计针对性的实验, 有的放矢地消除疑虑, 培养学生的观察能力; 三是演示实验要教给学生科学、准确的观察方法; 四是演示实验中, 不仅要学生观察现象, 而且要观察实验装置的构造; 五是进行演示实验, 要引导学生集中注意力观察实验中的主要现象以及在极短时间内发生的现象, 并有重点的记录下来。
3. 逻辑思维法 比较与分类、分析与综合、归纳与演绎、理想化方法、类比方法、物理假说、科学想象等都是逻辑思维方法。而中学物理中常用到的基本逻辑思维方法是比较、分析、综合、归纳、演绎、物理模型和假说等。
比较是确定研究对象之间差异点和共同点的思维过程和方法, 比较是抽象与概括的前提。各种物理现象和过程都可以通过比较确定它们的差异点和共同点, 因此,比较法是物理学研究中经常应用的主要方法。物理运动形态的种类无论怎样繁杂,怎样千变万化,它们总是相互区别又相互联系的,这就是比较法在物理学中得以应用的客观基础。不仅如此,物理学研究的需要是它发展的动力。纵观物理学发展史, 无论经典物理学还是现代物理学的创立与发展, 都需要比较方法。这是因为人类要认识物理世界, 建立物理理论, 必须形成物理概念, 发现物理规律。而形成物理概念就要比较、鉴别各种物理现象。为了对本来是相互联系的物理现象和过程分别地进行研究, 就必须把其中的各种物体、因素、作用区分开来, 以便分别地研究它们的不同性质与作用, 从中找出最主要的、最本质的、带决定性的东西。
演绎法是根据一类事物都有的属性、关系、本质来推断该类中个别事物也具有此属性、关系和本质的思维方法和推理形式。在中学物理教学中, 培养学生建立合理的物理模型的能力具有十分重要的意义。例如质点、单摆、理想气体等等都是中学物理中常用到的物理模型。在中学阶段要教育中学生认识到物理模型对物理学研究的重要性, 要着重培养中学生对较复杂的物理问题进行具体分析、区分主要因素和次要因素、正确运用科学抽象的方法、进行合理简化的能力, 认识到任何物理模型都有一定的适用条件。在中学物理教学中, 使学生了解物理假说向物理理论发展过程, 对培养他们的逻辑思维能力具有一定的意义。例如, 从地心说、日心说、牛顿定律到相对论的时空观, 就是很好的例证。
4. 数学方法 数学是进行理论思维的有效手段, 是物理学研究不可缺少的工具。物理学研究中的数学方法是解决和说明物理问题时采用的数学理论工具,它要求人们根据物理研究对象质的特点,分别地或综合地运用各个数学分支提供的概念、理论、方法和技巧, 对对象进行结构、数量方面的描述、计算和推导,进而作出分析、判断,揭示物理对象的运动规律。数学方法作为一种形式化的认识手段和方法,更由于它具有抽象性、精确性、逻辑性和充满辩证的特点,在物理学研究的各个领域得到了充分运用。在物理学研究中,在由已知量和关系推求未知量和关系时,数学方法是逻辑推理、理论证明以及建立逻辑严密的理论体系的有效工具。数学方法为物理学的研究提供了定量分析和数字计算的手段和技巧, 从而使人们可以精确地把握对象的特点和运动规律。物理规律用数学语言表述后, 不仅形式上简明扼要, 而且表述内容深刻、精确、简捷, 从而简化和加速思维进程。在当代物理学的各个领域中, 凡是发展得比较完备的科学理论, 几乎都建立了完善的数学表达体系。物理学发展史上不少重大的科学预见, 是由物理理论同数学方法相结合而得出的。特别是现代物理学难以直观感觉、高度抽象的研究领域中, 数学方法的预见性更加显示出它特有的作用。
综上所述,作为一名中学教师,在平时的教学活动中不仅要重视知识的传授,更要注重对学生学习方法的培养,只有让学生掌握物理分析问题的方法和技巧才真正的全面发展。