多 ｆ平 椤 －－， ｅＵｌ｛Ｒ ｔ： ｌ 黧魁￥ＥＭＷＪ Ｊ 从学科本质谈物理教学中的科学方法 陈淑艳 ，佟晓军 （１．吉林省白城市特殊教育学校；２．吉林省白城市教育学院，吉林白城１３７０００） 摘要：自然科学进入学校衍变为理科课程以来，随着工业化进程的不断加快，ｚ，，ｆ－ｊ在理科教育中越来越 青睐知识的传授，渐渐忽略了学科的本质属性——科学方法。新课程背景下，方法的教育更加重要。 关键词：本质；物理教学；科学方法 中图分类号：Ｇ６３３．７ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７１—０５６８（２０１２）０３一ｏ０４４—０２ 随着工业化进程的不断加快，自然科学在社会生产中 的作用愈加明显，人们开始思索怎样能让自然科学在生产 中的作用在短时间内达到最大化。这样，自然科学衍变为 理科课程进入学校，从而为社会培养大量的具有专业技术 的人才。 原型和模型的相似。功能模拟抛开了过程的相似，只要求 功能和效果相似。而物理和数学模拟，则不仅要求原型和 模型相似，过程也要相似。应用模拟方法主要依据如下步 骤：第一，依据原型建立模型；第二，模拟实验；第 ， 用结果解释原型的物理规律。下面对三种模拟方法作具体 说明。 当理科课程在学校教育中的地位日益完善、发展，理 科课程的本质却渐渐被人们所忽视。人们只注重知识的传 授，忽略了方法的教育。失去了本质的理科课程，就像是 没有灵魂的生命一样，变得不再完整。所以，理科课程在 学校教育中不仅要注重知识的传授，更要注意方法的传 授。 （１）物理模拟。用已知的、简单的、可操作的物理模 型去演示未知的、复杂的、不可操作（不便操作）的物理 现象的方法，叫做物理模拟。以高中《物理必修Ｉ》中自由 落体运动为例，由于地球上处处存在空气阻力，导致有很 多轻重不同的物体不能同时落地，影响学生对自由落体运 动本质的理解。教师在讲授这一运动时，就可以崩“牛顿 张宪奎先生认为“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。”当理论用于 解决某一具体时，理论自身也就成为了方法。 一管”来模拟这一现象，在极度减小干扰因素的情况下，让 学生能从直观中理解自由落体运动的本质。 （２）数学模拟。用数学模型模拟物理现象的方法。物 理学中最常见的数学模拟方法就是图像法。用数学图像来 模拟物理现象发生的复杂过程，进而使物理过程也以简单 、物理学的本质 科学的本质就是观察和探究我们周围的世界，试图从 已知事物中确定某些潜在的秩序和模式。物理学是科学的 一部分，其本质是观察和探究我们周围无生命的世界，从 的形式呈现在学生面前。在《物理必修Ｉ》中，图像法在匀 变速直线运动中运动的最为普遍。当过程不再是单一运动 方式出现时，例如研究升降机的运动过程，火箭升空的过 程等，ｖ—ｔ图像法最为简便。运动物体在不同阶段的位移、 而确认最基本的原理和统一的规律。体现科学本质价值最 重要的手段就是科学方法。 二、物理学中的科学方法 下面以高中物理必修模块教学为例，结合具体问题从 速度、加速度等都能在图像中直观的呈现出来。 物理学科本质的角度来谈谈物理教学中的方法教育。 科学方法包括十分广泛的内容，是适合于各种学科教 学的最一般的方法，具有普遍的适应性。在物理教学中， 科学方法的运用通常是相互交叉渗透的。分开使用，则是 表明侧重点不同。下面介绍几种在物理学中常见的科学方 法。 （３）功能模拟（传感器）。功能模拟即对物理现象的 功能或效果进行模拟，并不追求物理实验过程中的细节， 不要求过程相似。如：用计算机演示平抛运动，能形象地 用计算机终端描绘出平抛轨迹。键入不同ｖ值，可得到一条 与之对应的轨迹。虽然平抛是在重力场中出现的，但是功 能模拟不考虑过程的细节，只要效果相似，能体现出特点 即可。 １．模拟方法。物理教学中的模拟方法有三种类型：即物 理模拟、数学模拟和功能模拟。不管哪种模拟，都离不开 ２．理想方法。理想方法区别于现实世界中的方法在于理 料研在线 想方法是把对象和过程理想化，而理想化后的对象和过程 在现实中并不存在。理想方法的关键是能在研究对象和过 程中区分主、次因素，抓住主要因素，忽略次要困素，进 而把有利于我们研究的对象和过程呈现出来。理想方法包 括理想模型和理想实验两种方法。 变化量 标、矢性 单位 续表 △ｖ＝△ｓ／△ｔ 矢量 ｍ／Ｓ △ａ＝△Ｖ／△ｔ 矢量 ｍ／Ｓ２ （１）理想模型法。在分析和研究物理现象时，忽略物 理过程中的次要因素，抓住主要矛盾而抽象出来的物理模 型，口ｑ做理想模型。理想模型有三种类型：实体模型，如 ４．比较方法。比较方法也是一种整理、加工经验和实验 材料上升为理性材料的不可缺少的逻辑方法，是物理学中 用物理实验结果与被检验的物理理论问的比较来传授知 质点、理想气体、点光源等；系统模型，如简谐振动系 统、绝热系统、动量守恒系统等；过程模型，如匀速直线 运动、平抛运动、自南落体运动等。 在《物理必修Ｉ》教材中，质点是物理学研究中典型的 一个理想模型。它是力学和运动学的基础。在质点模型建 立的过程中，理想化方法的运用是建立模型的关键。 对于任意一个物体，它的自身形状、体积、大小等对 研究问题没有影响时，此时物体自身的形状、体积、大小 在研究问题中是次要因素，可以忽略，物体可看作质点； 当物体做平动时，物体可看作质点。 质点模型的建立，也就意味着不管物体是什么形状， 有多大，只要与研究问题无关，都可以忽略。 （２）理想实验法。理想实验又叫做思想实验，它是用 理想推理来完成的。理想实验是建立在可靠的实验基础上 但又不是直接用操作来实现的实验。理想实验是一种科学 的抽象方法，虽然不是直接演示物理现象，而是通过想象 来完成，但是，理想实验有着大量的事实基础，科学性毋 庸质疑。如牛顿管，伽利略斜面实验。以《物理必修Ｉ》中 伽利略理想斜面实验为例，伽利略根据实验事实提出了一 个结论：如果没有阻力，从斜面上滚下的小球将永远运动 下去。从而证明了力不是维持物体运动的原因。伽利略的 理想实验是以大量实验事实为基础的，科学的猜想，得出 了正确结论。 理想方法为人们解决问题开辟了一条前所未有的道 路，其科学性、实用性在科学探索中得到了充分的证明。 ３．类比方法。类比是一种逻辑推理形式。应用两种物理 现象和两种物理规律之间的相似和相同，而推出其他方面 也相似和相同的方法，就是类比法。类比法是两种事物的 某些方面相同或相似，不能保证相同或相似属性在其他方 面都一一相应的相同或相似，具有一定的局限性。 如《物理必修Ｉ》中学习加速度时可通过速度类比来理 解加速度。如下图 物理量 速度ｖ（ＩＴＩ＿／ｓ） 加速度ａ（ｍ／Ｓ ） 物理意义 描述体位置变化快 描述物体速度变化 慢的物理量 快慢的物理量 定义 单位时间内位移的 单位时间内速度变 大小 化的大小 识。通过比较，可以发现相似物理现象、规律之间的相异 点。比较法在物理教学中较多用于复习课中，用以区别相 似概念、规律。通过直观的罗列，使概念、规律问的联系 与区别清晰的呈现在学生面前。 如《物理必修Ｉ》中讲授牛顿第三定律时，有必要对作 用力与反作用力和平衡力之间做一下比较，为学生呈现出 它们间的联系与区别。 一对斗锈力 一对作用力与反作用力 作用在同一个物体上 分别作用在两个相互作 用的物体上 力的性质不一定相同 两个力的性质一定相同 区别 不一定同时产生消失 ，同时 一定同时产生，同时消失 两个力的作用效果相互 各有各的作用效果，不 抵消 能相互抵消 相同 大小相等，方向相反，作用在同一条直线上 物理学本身就是一门含有方法论的学科，上面仅仅是 通过物理科学方法的应用，来说明方法对于学科的重要 性。不仅仅是物理学，其它自然科学中科学方法的应用也 普遍存在，就是在人文科学及社会科学中，科学方法也是 时时刻刻都融入其中的，对其完善、发展起着至关重要的 作用。 科学方法是人们在与自然斗争和参与社会实践活动中 逐渐形成的，科学方法是人们在探索和改造自然的过程中 所采用的所有手段和方式的总和，包括已有的和未知的， 只要是有利于人类发现自然、改造自然的，就是一种科学 的方法。有了科学的方法，科学的本质才能得以体现。 三、结束语 新课程教学理念与传统教学理念相比，更加强调了过 程与方法的目标。科学方法的教育在目前的教学中只是处 于起步阶段，是一项任重而道远的任务，广大教师应该给 与充分的重视。在教学过程中，不仅要注重知识与技能， 更要将方法一并传授给学生，使学生得之鱼，更得之以 渔 参考文献： ［１］阎金铎．物理教学论［Ｍ］．南宁：广西教育出版社，２００１