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在中学物理教育中培养学生的科学素养,主要体现培养多方面的能力上,如观察和实验能力,归纳和演绎、类比和推理能力等,在诸多能力的培养中,创造能力是核心。而创造能力的培养关键是科学方法的教育。
1.渗透物理方法教育的意义
科学方法的内容是很丰富的。物理学经过几个世纪的发展,不仅积累了庞大的知识体系,而且形成了自己的方法体系。比如观察实验法、模型化方法、物理假说、理想化方法、类比推理方法等都是典型的物理方法。物理方法来源于人们探索物理现象和物理规律的实践,伴随物理学的发展而发展,反过来,物理方法的完善和发展又推动理论知识的发展。
物理方法作为科学方法的重要组成部分,它同物理学知识、物理学家的科学精神和科学态度一样是科学素质的构成要素。培养学生科学的研究方法和思维方法是培养学生科学素质的重要内容,加强物理方法教育有利于培养学生科学的思维方法和创造能力,提高学生的科学素质。物理教育中的科学方法是掌握科学知识、培养科学能力的工具,而科学能力的培养又促进了科学素养的提高和发展。这就是在中学物理教学中渗透和贯穿物理科学方法教育的意义。
2.渗透物理方法教育的途径
以物理学知识为主,渗透物理方法教育,这在中学物理教学中是可行的,同时,渗透物理方法教育的途径是多方位的。
2.1 结合概念和定律教学,传授物理方法
许多概念和物理方法关系比较紧密,甚至本身就是物理方法,因此在教学中要抓住这些概念进行方法教育。例如,质点、刚体、单摆、理想气体、电场线、卢瑟福原子模型等概念的建立都使用了模型化的方法。理想模型就是人们有目的、有选择地突出反映客观物体的某个主要特征,忽略其他矛盾或特征,从而达到反映研究对象的本质的目的。在自然科学中,理想模型是唯物辩证法关于抓主要矛盾或矛盾的主要方面、抓主要因素或主要特征的观点在自然科学研究中的一种具体应用。我们通过这些物理知识的教学,应该让学生明白模型的概念,知道为什么要建立模型,如何建立和修正模型。
2.2 分析教材章节,归纳物理方法
教材一般是按知识体系编写的,不是方法论书籍,许多方法在教材中是零散的,且以隐含的方式出现的。因此教师应注意挖掘教材中的方法教育因素,引导学生在学习知识的同时归纳物理方法。例如“电场”这一章教材,内容较抽象难懂,但经分析发现教材中至少有5处可以用“类比法”来帮助学生理解抽象的概念:通过电场和重力场的类比认识电场的作用;从电场强度的概念与速度等学生熟悉的概念相类比,帮助学生进一步理解电场强度的物理意义;从电场力做功和重力做功的类比认识电势差;从电势差和高度差的类比认识电势能;运用类比的方法把电容器跟装水的直筒容器相比较,帮助学生形象地理解电容的含义。类比法是将不熟悉的事物与熟悉的事物进行比较,从而根据两个或两类事物之间在某些方面的相似或相同而推出它们在其它方面也可能相似或相同的一种科学思维方法。在高中物理阶段,采用类比方法进行教育,在比较相近、比较小的范围内作类比,是一种切实可行的科学方法。例如:万有引力与库仑定律的类比;机械波与光波(在几何光学、物理光学范围内)的类比;原子的行星结构模型与太阳系的类比。
2.3 剖析历史案例,领悟物理思想方法
许多定律的建立和阐述本身包含着物理学家创立和使用的物理学方法,因此要结合定律的来龙去脉,引导学生领悟物理方法。如"思想实验"是很重要的物理学研究方法,被誉为"近代科学之父"的意大利物理学家伽利略用科学实验和思想实验相结合的方法发现了落体定律和惯性定律,在科学方法史上开创了观察和理论思维相结合的道路。历史上,伽利略首先通过落体佯谬的思想实验,否定亚里士多德的物体越重下落越快的结论;然后运用数学工具得出初速为零的匀加速直线运动s/t2=常量;进而用斜槽实验验证物体从光滑斜面的下滑运动是符合s/t2=常量的规律;最后将斜面实验推广,得出结论──落体运动是匀加速运动。伽利略对运动理论的研究所采用的方法可以总结为:观察→假设猜想→数学演绎→实验验证→修正推广。在中学物理教学中用物理学家曾使用的思想实验方法来讲授物理定律,不仅使内容易于理解,还使学生体会到了物理学家们的思维方法。教学中让学生接受方法论的熏陶要比死背科学结论本身有意义得多。
物理课程以物理知识为主要内容,科学方法教育应渗透在物理知识教学之中。方法教育既需要潜移默化的熏陶,也需要着意进行的训练。脱离物理知识对中学生大讲物理科学方法,犹如建设空中楼阁;埋头讲物理知识而不注意方法教育,则犹如给学生一堆砖瓦。植根于物理知识沃土中的科学方法教育,才会结出灿烂的智慧之果。
总之,教师在传授物理知识的同时,以多种方式有意识地、适当地进行科学方法、态度、思想情感等方面的渗透教育,那么,学生所收获的就不仅仅是物理知识──真理本身,而且有学习真理的方法,研究真理的能力,探索真理的志向和献身真理的精神。
1.渗透物理方法教育的意义
科学方法的内容是很丰富的。物理学经过几个世纪的发展,不仅积累了庞大的知识体系,而且形成了自己的方法体系。比如观察实验法、模型化方法、物理假说、理想化方法、类比推理方法等都是典型的物理方法。物理方法来源于人们探索物理现象和物理规律的实践,伴随物理学的发展而发展,反过来,物理方法的完善和发展又推动理论知识的发展。
物理方法作为科学方法的重要组成部分,它同物理学知识、物理学家的科学精神和科学态度一样是科学素质的构成要素。培养学生科学的研究方法和思维方法是培养学生科学素质的重要内容,加强物理方法教育有利于培养学生科学的思维方法和创造能力,提高学生的科学素质。物理教育中的科学方法是掌握科学知识、培养科学能力的工具,而科学能力的培养又促进了科学素养的提高和发展。这就是在中学物理教学中渗透和贯穿物理科学方法教育的意义。
2.渗透物理方法教育的途径
以物理学知识为主,渗透物理方法教育,这在中学物理教学中是可行的,同时,渗透物理方法教育的途径是多方位的。
2.1 结合概念和定律教学,传授物理方法
许多概念和物理方法关系比较紧密,甚至本身就是物理方法,因此在教学中要抓住这些概念进行方法教育。例如,质点、刚体、单摆、理想气体、电场线、卢瑟福原子模型等概念的建立都使用了模型化的方法。理想模型就是人们有目的、有选择地突出反映客观物体的某个主要特征,忽略其他矛盾或特征,从而达到反映研究对象的本质的目的。在自然科学中,理想模型是唯物辩证法关于抓主要矛盾或矛盾的主要方面、抓主要因素或主要特征的观点在自然科学研究中的一种具体应用。我们通过这些物理知识的教学,应该让学生明白模型的概念,知道为什么要建立模型,如何建立和修正模型。
2.2 分析教材章节,归纳物理方法
教材一般是按知识体系编写的,不是方法论书籍,许多方法在教材中是零散的,且以隐含的方式出现的。因此教师应注意挖掘教材中的方法教育因素,引导学生在学习知识的同时归纳物理方法。例如“电场”这一章教材,内容较抽象难懂,但经分析发现教材中至少有5处可以用“类比法”来帮助学生理解抽象的概念:通过电场和重力场的类比认识电场的作用;从电场强度的概念与速度等学生熟悉的概念相类比,帮助学生进一步理解电场强度的物理意义;从电场力做功和重力做功的类比认识电势差;从电势差和高度差的类比认识电势能;运用类比的方法把电容器跟装水的直筒容器相比较,帮助学生形象地理解电容的含义。类比法是将不熟悉的事物与熟悉的事物进行比较,从而根据两个或两类事物之间在某些方面的相似或相同而推出它们在其它方面也可能相似或相同的一种科学思维方法。在高中物理阶段,采用类比方法进行教育,在比较相近、比较小的范围内作类比,是一种切实可行的科学方法。例如:万有引力与库仑定律的类比;机械波与光波(在几何光学、物理光学范围内)的类比;原子的行星结构模型与太阳系的类比。
2.3 剖析历史案例,领悟物理思想方法
许多定律的建立和阐述本身包含着物理学家创立和使用的物理学方法,因此要结合定律的来龙去脉,引导学生领悟物理方法。如"思想实验"是很重要的物理学研究方法,被誉为"近代科学之父"的意大利物理学家伽利略用科学实验和思想实验相结合的方法发现了落体定律和惯性定律,在科学方法史上开创了观察和理论思维相结合的道路。历史上,伽利略首先通过落体佯谬的思想实验,否定亚里士多德的物体越重下落越快的结论;然后运用数学工具得出初速为零的匀加速直线运动s/t2=常量;进而用斜槽实验验证物体从光滑斜面的下滑运动是符合s/t2=常量的规律;最后将斜面实验推广,得出结论──落体运动是匀加速运动。伽利略对运动理论的研究所采用的方法可以总结为:观察→假设猜想→数学演绎→实验验证→修正推广。在中学物理教学中用物理学家曾使用的思想实验方法来讲授物理定律,不仅使内容易于理解,还使学生体会到了物理学家们的思维方法。教学中让学生接受方法论的熏陶要比死背科学结论本身有意义得多。
物理课程以物理知识为主要内容,科学方法教育应渗透在物理知识教学之中。方法教育既需要潜移默化的熏陶,也需要着意进行的训练。脱离物理知识对中学生大讲物理科学方法,犹如建设空中楼阁;埋头讲物理知识而不注意方法教育,则犹如给学生一堆砖瓦。植根于物理知识沃土中的科学方法教育,才会结出灿烂的智慧之果。
总之,教师在传授物理知识的同时,以多种方式有意识地、适当地进行科学方法、态度、思想情感等方面的渗透教育,那么,学生所收获的就不仅仅是物理知识──真理本身,而且有学习真理的方法,研究真理的能力,探索真理的志向和献身真理的精神。