高中物理教学中科学研究方法的运用

高中物理教学中科学研究方法的运用

郭素燕

◆郭素燕河北省清河中学054000

一、科学研究方法的概述

物理学家伽利略把实验与教学结合在一起，既注重逻辑推理，又依靠实验检验，这样就构成了一套科学完整的研究方法。如果用程序来表示，伽利略的方法可大致表示如下：

对现象的一般观察→提出假设→运用数学和逻辑进行推理→实验验证→形成理论。

伽利略把实验与逻辑推理有机地结合在一起，有力地推动了科学的发展。正如他在《两门新科学》第三天谈话结束时说的那样：“我们可以说，大门已经向新方法打开，这种将带来大量奇妙成果的新方法，在未来的年代里定会博得许多的重视。”

伽利略总结的这一套科学研究方法，其实质就是把实验和数学结合起来，但在两者的结合上，仍然是以实验为基础。实验实际是一个从具体到抽象的归纳过程，而数学基本上应是归纳法的使用上有一个基本原则。在一般情况下这一原则是难以符合的，若从少数几个事例便欲概括出普遍结论，这是极不科学的，是以偏概全的。而物理实验的可重复性，保证了所得结论的科学性。结论一旦再用数学公式表示，就可保证它能够随时地应用于实际，便于使其具有普遍性。这就是归纳法和演译法成功结合的体现，也就是这一套科学研究方法给人类社会的杰出贡献之处。

二、科学研究方法的运用

1.科学方法教育的内容

按照方法的不同层次和普通性程度的高低来划分，它可以划分为三个层次：第一层次称为具体方法，如观察法、实验法；第二层次称为逻辑方法，即进行物理思维，通过分析、综合、抽象、概括等过程，最后上升为理论的形式；第三层次称为分析、解决问题的方法。

2.实施物理科学方法教育

（1）通过知识教学渗透方法教育。

中职物理教材大体可分为概念、规律、实验、应用四大类内容。在物理概念和规律的建立、发展、应用过程中以及各知识点相关的地方，往往蕴涵着丰富的科学方法。物理概念是在大量物理现象和物理过程中抽象出来的，所揭示的是客观事物的共同性质和本质特征。形成概念的过程就是应用科学方法思维的过程：提出问题——观察实验、分析、比较、抽象、概括、演绎——形成物理概念。物理规律是物理现象或过程内在的本质联系，是构成物理理论大厦的砖石。在物理规律教学中可行的科学方法教育有：①提出问题——观察实验——归纳、演绎——物理规律；②已有概念和规律——建立概念和规律——建立假说——实验验证——物理规律；③已有概念和规律——教学和逻辑推理——物理规律。

（2）通过解决问题训练科学方法。

在实际教学中，有些习题比较明显地需要运用科学方法来解释，这就需要点明其科学方法，提示学生应用这种方法。在学生掌握了一些典型的方法后，还可以让他们运用这些方法自己编写习题。

（3）结合物理学史进行科学方法教育。

中职物理教材涉及到多位物理学家，他们在取得伟大成就的过程中，所运用的科学研究方法和实验的构思精妙绝伦，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条重要途径。剖析物理学史案例，能使学生体会科学方法。教学中的史料一般与教学内容联系紧密，旨在说明概念和规律的建立和发展的意义，科学家的高风亮节、坚韧毅力、艰苦奋斗的精神等。教师可以根据实际灵活地加以分析讲授，使学生受到科学思想、科学态度、科学方法的滋润。除此外，教师可向学生推荐一些阅读材料，其中史例中的方法论意义及科学态度的色彩更为浓郁些，通过导读、讨论、座谈可以更好地让学生理解科学方法的梗概。在物理学史上，几乎每一个新的重大成果都是在方法革新的基础上取得的，而新的重大成果反过来又促进了科学方法的革新发展，让学生更加清楚、更好地接受科学方法的运用。例如：伽利略利用著名的理想斜面实验（实验法、理想化法）发现了惯性定律的实质；惠更斯把光的传播同人们熟知的声音的传播相类比（类比法），创造了光的波动说；赫兹利用光、电两种不同运动形式被稳恒电场能量量度时所表现的等效性（等效法），测定了电子的逸出功；麦克斯韦在创立麦克斯韦方程组时，大量运用了数学法；爱因斯坦创立狭义相对论时，大量地使用了假说法……我们可以将这些史例灵活机动地运用到课堂教学中，使学生在掌握知识的同时，更能掌握科学的方法，达到运用的目的。

（4）重视开展研究性学习活动，促进学生创新能力的进一步发展。

研究性学习是学生在老师的指导下，从周围生活和社会生活中选择和确定研究课题，以类似于科学研究的方法主动地获取知识、应用知识、解决问题的学习活动，通常有查阅资料、实验操作、走访专家、社会调查、问题讨论、现场观察等。

结合中职物理教学开展研究性学习，学生接触到大量的实际问题，在自主活动中，提高了应用所学知识解决实际问题的能力。例如，几乎所有的课题研究，首要的一步是收集信息资料，有的从图书馆获取资料、从网上获取信息，有的采访专家，有的编写问卷调查表，有的通过实验获取数据；第二步是处理信息资料，或作出统计，或制成图表；第三步就是加工信息资料。因此研究性学习不仅培养了学生收集、处理和加工信息资料的能力，更重要的是培养了学生的创新思维和促进了学生创新能力的发展，是学生体验科学研究方法的过程，也是进行科学方法的教育过程。