物理实验教学应重视科学方法显性教育

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1、物理实验教学应重视科学方法显性教育　　中图分类号：G633.7文献标识码：A：1003-6148（2016）6-0012-4　　1高中物理科学方法教育的现状　　《高中物理课程标准》在培养目标中明确提出“高中物理课程旨在进一步提高学生的科学素养，从“知识与技能”“过程与方法”“情感、态度与价值观”等3个方面培养学生，为学生终身发展、应对现代社会和未来发展的挑战奠定基础。也就是说“过程与方法”与“知识与技能”“情感、态度与价值观”一样，是新课程的重要维度，是教学中必须重视的环节。然而，当前物理学科科学方法教育形

2、势不容乐观。一是受物理教材的影响，科学方法以隐性方式存在于教学内容中，需要教师自己挖掘，这样不可避免地导致教师将科学方法教育放在次要位置。二是受应试教育的影响，教师对“知识与技能”维度过分虔诚，认为学生只要考试能考高分就行了，方法掌不掌握无所谓，对科学方法教育意义的重要性认识不够清楚。表现在实际教学中要么没有进行科学方法教育，要么讲解不到位。这种现象在高中物理实验教学中尤为突出。　　2物理实验中科学方法显性教育的必要性　　“师者，所以传道授业解惑也。”对广大的教师而言，知识的传授固然重要，教会学生掌握科学方

3、法更可使其终身受益。若干年后，学生走出校门，他们对具体物理知识的记忆会逐渐淡化，而真正伴随学生一生发展并持续发挥作用的并不是具体的知识，而是隐藏在知识背后处理物理问题的思想方法。物理学家玻恩曾说：“我荣获1954年的诺贝尔奖，与其说是因为我所发表的工作里包括了一个自然现象的发现，倒不如说是因为那里包括一个关于自然现象的新思想方法基础的发现。”科学方法的显性教育，就是教师在进行物理学科教学时，挖掘隐藏在教材背后的科学方法并明确指出科学方法的名称及适用条件，揭示科学方法的形成过程及内涵。以达到理解知识、掌握方法

4、和形成能力的目的，提高学生的物理学科素养，从而形成终身学习的能力。实验在物理学中占有十分重要的地位，物理规律的发现、理论的建立都是以实验为基础的。因此，在实验教学过程中，我们要细化所选取的每一个实验过程，把其中的操作与对应的科学方法挖掘并显化出来，要让学生“知法”“学法”“用法”。只有这样，当学生面对具体问题时，才知道“怎么办”“如何做”，真正达到知其所以然。　　3基于实验科学方法显性教育的教学设计　　牛顿运动定律是动力学的核心内容。牛顿第二定律则具体地、定量地回答了加速度与所受外力、质量的关系，是牛顿运动

5、定律的核心。“探究物体加速度与力、质量的关系”，不仅是高中物理实验教学中最重要的实验，也是高考频繁关注的热点实验之一。个中的缘由不仅因为该实验的难度大，数据处理与误差分析复杂，更为重要的是在该实验中渗透了多种研究物理问题的科学方法，是学生进一步学习的基础。因此，在实验教学中，显化科学方法教育是必要的。　　3.1确立实验对象各物理量之间关系所用的科学方法　　猜想与假设　　所谓猜想与假设就是人们运用科学思维，根据已知的事实材料，对未知的事物及其规律所作的推断和假定性的理论形态，猜想与假设是没有经过实践充分证实的

6、理论，是一种复杂的理论思维形式。　　加速度是描述速度变化快慢的物理量。物体速度的改变即运动状态的改变，所以，我们也可以这样认为，加速度是描述物体运动状态变化快慢的物理量。物体加速度的大小与它受力的大小有关。例如，竞赛用的小汽车，虽然质量与一般的小汽车相仿，但因为安装了强大的发动机，能够获得巨大的动力，可以在四五秒内从静止加速到100km/h。同时，物体加速度的大小与物体的质量也有关。同样动力的小汽车与满载货物的货车，从静止加速到100km/h，小汽车只需十几秒钟，而满载货物的货车加速就慢得多。因此，物体加速

7、度（a）的大小不仅与物体的质量（m）有关、也与物体所受的外力（F）有关。并且，通过日常生活经验我们有这样的直觉，物体加速度的大小有可能与物体所受的外力成正比，与物体的质量成反比。　　控制变量法　　所谓控制变量法就是把多变量问题变成多个单变量问题。即每一次只改变其中的一个变量，控制余下的变量不变，研究被改变的这个变量对事件的影响，最后再综合解决的方法，叫做控制变量法。控制变量法是科学探究中的重要思想方法，广泛地运用在各种科学探索和科学实验研究之中。　　物体加速度（a）的大小不仅与物体的质量（m）有关，也与物体

8、所受的外力（F）有关。那么，如何研究加速度（a）与力（F）、质量（m）到底有怎样的定量关系呢？在这里，涉及3个物理量之间的关系，物理学中对于多变量的问题，常常采用控制变量的方法。必须先控制其中的一个量不变，研究余下两个量之间的关系。即先控制m不变，研究a、F之间关系，接着控制F不变，研究a、m之间的关系。　　3.2实验环境所用的科学方法　　补偿法（平衡摩擦力）　　所谓补偿法就是运用某种技术手段，对研究对象因为种种