浅谈用科学的方法--靳毓辉

1、浅谈用科学的方法教育方式培养中学生物理学习兴趣靳毓辉一般地说,科学方法教育有“隐性”和“显性”两种方式.科学方法的隐性教育,就是在物理教学过程中隐蔽地发挥科学方法的导向作用,使学生在学习过程中受到科学方法的熏陶 激发学习物理的兴趣,但一般不提方法的名称,更不对这些方法的内容进行解释.科学方法的显性教育,就是在教学过程中把科学方法的内容、特点和操作过程讲清楚,指导学生运用这些方法进行练习。隐性方式重在使学生感受科学方法,受到科学方法的启蒙和熏陶,初步体会到科学研究的方法和策略,这种方式适合于学生对这种方法的感性认识不足时,或者这种方法对所研究的问题并不占主要地位时使用;显性方式是在解决问题中模仿

2、应用科学方法,对科学方法进行操作训练,使学生有意识地掌握科学研究的方法和策略,这种方式适合于在学生对这种科学方法的感性认识较丰富的前提下,有目的有意识地培养学生解决科学问题的能力时使用.如初中阶段应着重进行观察、实验方法的教育;对于科学思维方法,只能隐性渗透,即在教师的指导下接受分析、比较、概括等思维方法的训练.在高中阶段,学生的抽象思维能力迅速增强,对方法论开始感兴趣,因此可以对观察实验方法作进一步显性教育,并由浅入深地逐步介绍理想化方法、近似方法、假说方法、用图象和公式反映物理概念和规律的数学方法;对于分析、综合、归纳、演绎等基本的思维方法,也可以从反复的隐性训练逐步过渡到显性教育;到高三

3、年级还可以对科学方法做一些显性的整理和进一步的解释,并让学生在复习中反复运用.总之,物理科学方法教育需要隐性教育与显性教育相结合,在不同阶段对不同内容各有侧重.隐性起步、及时显性是科学方法教育的特点. 2中学物理科学方法教育的策略 2.1从物理概念和规律的形成中渗透科学方法的教育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.但当教学引入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.科学方法体现在具体的物理研究过程中,只有把过程充分而合理的展现出来,学生才能看

4、到科学方法有什么特征、作用,是怎样解决问题的,才能体会到掌握科学方法的意义,去自觉地学习科学方法.如在牛顿第二定律、玻意耳定律、楞次定律等规律的教学中,学生能强烈地感受到科学方法在发现规律中的作用.如教库仑定律时,教师先让学生猜想两个带电体之间的相互作用力的大小可能与哪些因素有关.学生会提出:带电体的形状、大小、两带电体带电的多少、两带电体间的距离和两带电体间的媒质等,然后再让学生考虑这么多因素怎么研究,有没有主次之分,猜想哪些是主要因素,哪些是次要因素,这些次要因素在什么条件下可以忽略;当最后还剩下电量和距离两个因素时,让学生考虑这两个因素对作用力的影响如何研究,并提出控制变量法.整个过程模

5、拟了科学家的探索过程,包含了猜想、理想化方法、控制变量等多种科学方法. 2.2在解决实际问题的过程中渗透科学方法的教育在中学阶段,练习、考试、竞赛、小制作与小实验等活动不仅依赖于知识,而且需要采用一定的手段和思维操作方式.教师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因素.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.教师应明确地说明物理科学方法的作用、适用范围以及应用原理和步骤,让学生模仿、操作并加以体会,在运用中掌握科学方法例如关于验证或探究牛顿第二定律的实验程序中,实验设计原理是运用控制变量的方法,确定a跟F、M的定量关系;小车的

6、加速度可以不直接测量,而是用比较相同时间内的位移来确定加速度的大小.在实验操作中,为了减少误差,可运用等效替代与平衡的思想方法,使小车运动的轨道略微倾斜以平衡摩擦力;采取近似的方法,使盘和砝码的质量远小于小车的质量,以此把盘和砝码所受的重力当作小车受到的合外力.在处理实验数据时,运用图象方法,恰当选择纵轴和横轴表示的物理量,以及将被测量作某种更换(横轴以1/M表示),使这图线反映的物理意义和结论更形象、更直观. 对学生实验而言,由于学生几乎完成在自身手脑并用中历经其各个过程,因此在现有学生实验的基本程序中,分析和择取其中的科学方法教育因素,也是科学方法教育的好策略. 2.4在介绍物理学史的过程

7、中渗透科学方法的教育中学物理教材涉及到几十位物理学家,他们在取得巨大成绩的过程中,所运用的科学研究方法和实验构思精妙绝伦,为我们提供了取之不尽的科学方法教育素材.结合教学内容介绍物理学史上科学家研究物理问题的科学方法,作为学生学习的范例无疑是实施科学方法教育的又一策略.如在万有引力定律的教学过程中,教师可先向学生介绍万有引力定律的发现经过:牛顿由苹果下落得到灵感,猜想处于更高处的月亮是否也和苹果一样受到地球的引力作用,再用演绎推理的方法把牛顿运动定律用于天体运动,用地球表面物体的重力加速度和月球轨道上的加速度进行类比,从而导出万有引力定律并把它推广到所有的物体之间.万有引力定律的推导过程实质上

8、就是多种科学方法的教育过程.又如英国物理学家布拉凯特为了验证卢瑟福的猜测用粒子轰击氮核会产生新粒子,不辞劳苦地拍摄了两万多张该实验的云室照片,终于从40多万条粒子的径迹中发现8条分叉,从而证实了卢瑟福的猜测.这里又让学生看到科学先辈是经过怎样艰难曲折的探索,才一步一步的认识到物理世界的奥秘.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. 科学方法教育虽然不教给学生具体的学习内容,不解决具体的知识问题,但能训练出一种科学的求实精神和追求真理的气质,而热爱科学、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

9、因素,同时学习科学方法可以使人掌握正确的思想方法和工作方法,提高物理学是研究物质最基本的运动形式及物质基本结构的一门学科,它是学生学习其它学科的基石。学好物理,对学生进一步学习自然科学的其它学科将有很大的帮助。而学生普遍感觉物理难学,觉得“物理概念越学越多,定律、定理越学越乱,题目越做越难”,因此,有不少学生对学习物理产生畏难和厌学情绪。若能在教学中培养学生学习物理的兴趣,激发学生的求知欲,消除学生学习的障碍,学生就能积极主动地去学习物理,会怀着一颗求知的心去探索物理这个美妙的世界,从而为学好物理奠定基础并提供保证。一、提高学生对物理的认识 翻开物理学史,我们可以看到,物理学作为人类探索自然界

10、的现象和规律的最有力的工具,有着和为人类一样古老的历史。物理学是人类认识和改造自然界及人类本身的智慧的结晶。可以说,它本身就是一种世界观和方法论,它是认识自然、改造自然的有力武器。要让学生意识到人类的进步和文明无一不闪耀着物理学的光芒,物理学是一切自然科学的基础,进入科学技术的任何一个领域都必须敞开物理学的大门,树立学生学习物理学的“荣誉感”和“使命感”。要让学生明白学习物理的目的不仅在于单纯地学习一些物理知识,更重要的是通过学习物理学,使自己在逻辑思维能力方面得到较好的训练,培养自己正确的世界观、方法论和唯物辩证观,提高自己分析问题、解决问题的能力。学好物理学,不仅能了解物质世界的奥秘,同时

11、还能提高自己的思维水平,为将来进一步探索科学知识打下基础。 二、利用“好奇”心理,激发求知欲,培养兴趣 中学生对成长过程中见过的很多新鲜事物和新奇现象都有着强烈的好奇心。好奇心驱使他们想寻找这些现象和事物发生的原因,这种好奇心正是学生创新意识、创造思维的动力和源泉。作为教师,课堂教学的首要任务,仍是要激发学生的好奇心和求知欲,吸引学生积极参与到课堂教学中来,促使学生去探索。例如,大气压强这个概念,对中学生来说进比较抽象的,因而精心设计演示实验来调动学生积极探索是非常必要的。教师可先让学生观察“水杯厚纸片”的演示实验:在装满水的杯子上盖上纸片,将杯倒过来,放开手后,厚纸片为什么不会掉下来?是不是

12、受到一个向上的力?那么这个力是谁施加的呢?接下来教师再和学生共同做“马德堡半球”实验,空心的半球合在一起,用两抽气筒抽出球内的空气后,请两个大个子学生用力往两边拉,结果两名学生满头大汗,而结合在一起的半球并未被拉开。这是为什么?教师打开半球管子上的开关,嘶嘶声响过后,两手轻轻地就把两个半球分开,学生感到惊讶,充满了好奇。经学生们认真思考和热烈的讨论,学生最终认识到大气具有压强,而且大气压强在任何方向都存在。如果教师对学生的探索给予肯定和鼓励,让学生体会到解决问题的愉悦,就会更加激发他们潜存的愿望,此时的学生思维就会十分活跃,教师这时应抓住时机,向学生发问:日常生活中还有哪些现象能证明大气压的存

13、在呢?这时学生们就广开思路充分想象:有的说,在喝汽水时把吸管插入瓶中,用嘴吸就能吸到瓶中的汽水,这个现象可以证明大气压的存在;有的说,用嘴吸空的塑料袋,就会看到塑料袋瘪下去,这也是由于大气压存在的缘故这样,通过利用学生的好奇心,就能极大地激发学生的创新意识,为更好地掌握物理知识打下良好基础。 三、利用“好动”特征,鼓励探究,培养创新能力 “一切自然科学都来自实践,都是在对自然现象观察的基础上从科学实践和生产实践中总结发展起来的,物理学的发展也是如此”,可见物理是一门实验科学实验离不开观察,观察是实验的前提,实验是观察的发展。因此,在中学物理教学中,既要重视学生观察能力的培养,也要尽可能为学生创

14、造条件在课内尽可能让学生多动手、多实验,使学生亲自动手、动脑独立探索物理世界的本质,体验科学探索的艰辛与成功的喜悦;在课外,多开展活动,比如参观、访问、听讲座、看科普展、参加物理竞赛等,让学生不仅从课内学习物理知识,在课外也能增长见识和开拓视野、丰富物理知识、应用物理知识。同时,还应多鼓励学生参加各种课外兴趣小组活动鼓励学生搞小发明、小创作,培养学生动手能力和创新能力,从而培养学生的求知欲。 四、注重师生的感情交流,积极培养学生学习兴趣 教学是双边活动,师生之间不仅有认知信息的传递,还有情感方面的信息交流。教学过程实际上是一个涉及教师和学生在理性和情感两方面的动态人际过程。 学生可能因为不喜欢老师而厌学,而学生的厌学情绪,往往会影响教师的教学水平发挥,容易使教师在教学中产生急燥情绪,这样在学生中产生逆反心理,影响课堂的教学气氛和教学效果,所以作为教师要充分尊重和理解学生,要有充分的耐心,一定要擅于利用情感因素来调动学生学习热情和激发学生学习兴趣。教师必须要很好地进行自我情感调控,使自己的情感一直处于饱满、愉悦、热忱的状态,以感染学生情绪,从而营造良好的教学氛围。同时教师还应对教材进行适当情感处理,避免学生学习时的枯燥乏味,并且能够将教学内容进行合理的加工处理,使用情感迁移法、言语情趣法