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1、关于中学物理教学中的物理学方法教育的思考古人说“授人以鱼，只供一饭之需，教人以渔，则终身受用无穷。”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某种方法，思考问题，要用这种或那种思考方法；处理事情，要用这种或那种处理方法；交友有交友之法，走路有走路之法；吃饭有不同的吃法；睡觉亦有不同的睡法。方法广泛地存在于人的一切活动中。另一方面，思考同一问题，处理同一事情，一般情况下会有多种多样的方法，有的是正确的方法，有的是错误的方法，有的是科学的方法，有的是非科学的方法，有的是聪明的方法，有的是愚蠢的方法。在物理学中也有很多方法，多年的教学实践告诉我
2、们传授知识固然重要，而掌握方法则更为重要。所以在教学过程必须坚持实施方法教育，才能取得一定的实效。一、物理学方法与物理学方法教育(一)什么是方法：1、方法的涵义“方法”一词起源于希腊文，最早的意思是沿着正确的道路运动，中国古代文献中最早见于墨子天志“中吾矩者，谓之方；不中吾矩者，谓之不方。是以方与不方，皆可得而知之。此其何故？则方法明也”这里“方法”表示量度方形的办法。方法的涵义随着人类社会的进步而不断得到丰富和发展。现在，方法就是为了解决某一具体问题从实践或理论上所采取的手段或方式的总和。2、方法的存在形式(1)对于同一事物来说，沿纵向或横向发展过程中的转折过渡处必然存在着方法。例如从部分电
3、路的欧姆定律出发研究全电路欧姆定律时，必然要用到实验归纳与理论演绎相结合的方法，从气体实验定律到气态方程也是用归纳演绎的方法。(2)不同事物之间建立联系或发生关系时必然存在有方法。例如，使闭合电路的一部分导体在磁场中切割磁力线运动，或者使闭合电路中的磁通量发生变化，运用上述两种方法都可以使磁与电两种事物建立起联系。17-18 世纪，人们对力的概念认识不清，常从不同意义上用力来描述力的各种效应，把动量和动能都视为力，笛卡儿学派通过各种实验，从运动量守恒的基本原理出发，认为应把 mv 叫做“力”或作为“ 运动量”的量度，而莱布尼茨认为应用 mv2 量度物体运动的“力”，这场争论中许多物理学家运用实
4、验比较，分析比较，数学计算比较和综合归纳比较等方法最终逐渐抓住了力，动量和动能的区别。(3)理论用于实践以解决问题时，理论本身就具有了方法的意义。例如研究一物体从光滑斜面顶端下滑到底端时所具有的速度，我们可以用机械能守恒定律，或牛顿第二定律与运动学公式相结合来求解，此时，上述理论实际上就成了解题方法。(4)新的概念建立，新的物理定律的提出，新事物的发现必存在方法，如 1930 年，波特和贝克用粒子轰击铍核时，发现从铍中发射出一种贯穿力很强的中性射线，他自认为是高能 光子，一时间大家都在重复他们的实验，其中约里奥 .居里夫妇于 1931 年用这射线轰击石腊，发现能打出强质子束，可惜他们把这一现象
5、解释为光子同质子的康普顿散射，失去了发现中子的机会，查德威克则反复实验，并比较这些实验中的反冲，进而估算出未知射线粒子的质量与质子质量几乎相等，否定了光子的说法，发现了中子，他的成功在于他用比较方法，抓住了新射线与光子的本质区别。又如牛顿在前人研究的基础上运用综合的方法得出了万有引力定律，开普勒利用第谷的观察数据，通过作图，计算得出了几个行星的运动规律，从而归纳出开普勒行星运动定律。(5)新的科学理论建立时必然出现新的方法。例如量子力学的建立产生了以统计因果观为核心的思维方法。又如在伽利略开创了实验方法与数学方法相结合的研究方法的基础上牛顿才总结出了牛顿力学。3、方法的基本特性科学的方法通常有
6、三个特性：(1)明晰性：可使人们能够予以理解，接受并加以传授。(2)操作性：可使人们能够有所 循并有效地加以运用。(3)移植性：多数方法可在一定程度上由一个领域转移到另一个领域，因而具有一定的普遍意义。(二)物理学方法1、物理学方法论研究的内容物理学方法论是以唯物辩证法为指导，探讨物理科学一般研究方法的理论，它主要探讨用什么方法研究物理现象，怎样描述物理现象，怎样探索并总结物理规律，如何捡验物理规律等。(1)探讨物理科学认识的逻辑结构和研究程序，揭示物理科学研究过程的各个阶段和每一环节的作用，特点及其所应遵循的一般原则。(2)总结物理科学研究中常用的一般方法，并将它们分类，揭示各种方法的含义，
7、特点，适用范围，运用的原则和注意事项，以及物理学史上的例证，并尽可能地给出使用模式，以便使用，借鉴与移植。(3)研究物理学史上的重大突破和有代表性的事例，揭示著名物理学家的研究方法。(4)研究新兴科学，新兴技术对物理学研究的重大影响，并探讨其方法论意义。2、物理学方法体系物理学方法是以数学方法为核心，科学思维方法贯穿始终，以观察实验方法为基础的。物理学方法应该包括物理学研究方法，物理学理论的建立方法以及物理学理论的学习与传播方法。这里主要讨论物理学的研究方法。二、物理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
8、研究。巴甫洛夫认为“搞科学研究时的头等重要的任务乃是制定研究方法。”拉普拉斯说：“认识一位天才的研究方法，对于科学的进步并不比发现本身更少用处，科学研究的方法经常是极富兴趣的部分。”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)。其中不少人还留下了具有方法论意义的著作，如：笛卡儿的关于两门新科学的对话，牛顿的自然哲学的数学原理，莱布尼兹的人类理智新论，黑格尔的逻辑学，拉普拉斯的宇宙体系论，爱因斯坦与英费尔德的物理学的进化等。德国著名的物理学家玻恩说：“我荣获 1954 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
9、自然现象的发现，倒不如说是因为那里面包括一个关于自然现象的科学思想方法基础的发现。”物理学方法教育是中学物理教学的一个重要组成部分，物理教学是一个大系统，物理学方法教学是其中的一个子系统，它与其它子系统之间有着密切的联系。1、物理学方法教育与知识教学的关系从认知学习的角度看，物理知识教学是学生在教师指导下能动地认识物理现象的本质和规律的过程，尽管在实际教学中这一过程呈现出复杂多样的形态，但学生认识过程的主要脉络如下图：观察实验问题 建立概念得出规律 知识应用(含解题)检索已有知识用方法论观点将学生的认知过程与物理学家探究物理世界的过程加以比较，将会发现两者在本质上有许多相似之处：(1)物理学家
10、是从人类的已知出发，探究人类的未知。学生是从自身的已知出发，探究自身的未知。(2)物理学家的认识活动和学生的认识活动，尽管复杂程度不同，但都服从科学认识论的基本规律，即都要经历从生动的直观到抽象的思维，并从抽象的思维到实践的辩证过程。(3)两者所使用的物理学方法基本相似，都是从问题开始，都要检索已有的知识，都要用到观察实验方法，科学思维方法和数学方法。只是独立性，创造性，复杂性方面的程度不同。(4)物理学家根据理论或假说去解释或予言物理现象，学生根据所学理论去解释物理现象或解答习题，方法也是相似的。在伽利略和牛顿以前，人们对生活经验缺乏科学的分析，认为力是维持物体运动的原因，这种认识一直延续了
11、两千多年，直到 17 世纪，伽利略才根据实验指出力是改变运动状态的原因，这一观念的建立需要这样长的时间，说明了这一认识过程的艰难性，学生在学习中认识这一过程同样也是艰难的，即使到了高三，在解决实际问题时还会出现力是维持物体运动的原因的错误观点。这些相似性决定了知识教学与物理学方法教育是密切联系的，不可分割的，教师如果能以物理学方法为线索组织知识教学过程，实施知识教学与物理学方法教育的良好结合，必然有利于使知识教学过程更符合学生的认识规律，使学生不仅知道知识本身是什么，而且理解知识的形成过程，从而更深刻地掌握知识结构，这正是现代认知教学理论的要求。从某种意义上说，知识是客观存在的，不变的，而方法
12、则是灵活的，活跃的，更具有创造性的。2、物理学方法教育与能力培养的关系能力与方法是密切联系的，一般地说，如果一个人具有了完成某种任务的能力，就意味着他实际上已经掌握了完成这种任务的方法。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。这些能力都与物理学方法密切相关。要具有实验观察能力，就需要掌握实验观察的方法；要具有较强的思维能力，就必须在思维训练中逐步学会科学的思维方法；要分析和解决物理问题，就要掌握实验观察方法，科学
13、思维方法和数学方法。可见培养学生的能力，根本上必须从物理学方法教育入手。总之，物理知识教学，物理能力培养和物理学方法教育三者是不可分割的有机整体，在教学实践中，这三者都不能独立地进行。方法教育比之知识教学和能力培养，在表现形式上往往较为含蓄，但它处于更高的层次。它是知识教学和能力培养的骨架和指南，知识教学和能力培养的效果在很大程度上决定于教师能否自觉地把物理学方法的教育渗透，贯穿于教学过程之中。3、物理学方法教育与科学世界观的培养从形成学生正确的世界观看，影响最大的还是科学方法论，因为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斯主义的重要组成部分学习方法论必有助于学习唯物主
14、义和辩证法，促进科学的世界观的树立。现在的学生不相信政治说教，而相信自然科学，所以在物理课中进行方法教育对学生科学世界观的建立更有效。由于物理学研究的是关于物质的基本性质和能量转换的系统知识，因此它的研究方法在科学方法论中又有着特殊的意义，物理知识本身以及获得物理知识的过程和方法，充满着丰富的辩证唯物主义教育因素，对学生进行物理学方法教育，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，这就是在培养学生树立物质第一性，
15、意识第二性，认识来源于实践，又受实践检验的哲学观点。4、物理学方法教育与培养学生优良科学品质的关系热爱科学，追求真理，具有实事求是的科学态度，富有独立思考和创造精神，这些科学品质，是构成人才素质的重要因素，物理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，为人类文明的进步和生产发展披荆斩棘，开辟道路的，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，对青少年学生是极富人格感染力的光辉榜样。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
16、学生进行创造性的研究工作，有利于培养创造型人才。5、物理学方法教育与素质教育的关系素质包括德育素质，智育素质和体育素质，物理教学中以显性地培养智育素质为主，隐性地渗透德育素质的培养。而智育素质中又应以科学素质为重点，科学素质包括科学的观念，科学的研究方法，科学的思维方法和各种基础能力，在物理教学中加强了物理学方法的教育不仅教给学生科学的研究方法和科学的思维方法，同时也逐步养成学生科学的态度，树立了科学的观念，而且也训练了学生各种基础能力。6、物理学方法教育与课程教材改革的关系为了使教育从应试教育转化到素质教育，全国范围内开展了课程教材改革，但是课程教材改革是宏观上的事，对于一位教师，一所学校乃至一个较小的地区来说是无能为力的，另一方面科学素质的培养也不是单靠教材改革能解决的，新教材可以老教法，老教材也可以新教法，对于每一位教师来说关键在于在教学中是否有意识地强化科学思维能力的培养和科学研究方法的训练，有意识地把应试教育转化为素质教育。7、物理学
