科学方法与物理教学

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1、s专题讲座科学方法与物理教学 黑龙江省教育学院刘卓义务教育《物理课程标准》指出，“物理课程应改变过分强调知识传承的倾向，让学生经历科学探究过程，学习科学研究方法，培养学生的探索精神、实践能力以及创新意识。”“通过科学探究，使学生经历基本的科学探究过程，学习科学探究方法，发展初步的科学探究能力，形成尊重事实、探索真理的科学态度。”作为科学探究过程，无论是科学家探究物理世界还是学生学习物理知识，都必须运用科学方法与探究对象作用。在物理教学中，科学方法的学习与运用，对于学生知识的学习、能力的发展和情感－态度－价值观的教育，有着不可替代的

2、作用。本课程在认识科学方法的基础上，研究科学方法与物理教学的关系，探讨加强科学方法教育的途经。一、科学方法概述（一）科学方法拉普拉斯说：“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有用处”。“方法”ss一词起源于古希腊语，意为“沿着正确的道路前进”，科学方法则是正确反映所研究对象的客观规律的主观手段，是探索知识、获取知识、运用知识的有效工具。科学方法有着具体的思考步骤和操作步骤，从而使人们能按一定的认识程序，按部就班，循序前进，顺利达到认识结果。人们认识物理世界，就是运用科学方法，与物理研究对象发生作用，从而建立概

3、念，发现规律，并且运用科学方法，去分析、解决实际问题。一个完整的科学认识过程，往往需要经历感性认识、理性认识及其复归实践等阶段。各个阶段都有科学方法的各种具体内容相对应。按认识过程的特点，科学方法大体上可以分为科学认识的感性方法，其中包括观察方法、实验方法、模拟方法等；科学方法的理性方法，其中包括假说方法、数学方法以及抽象与概括、分析与综合、归纳与演绎、比较与类比等逻辑方法。还有灵感、想像等直觉思维方法。系统论、信息论、控制论等“老三论”方法以及耗散理论、突变理论、协同学等“新三论”方法，是20世纪40年代以后迅速发展起来的横向学

4、科，它们已成为推动现代科学技术迅猛发展的重要工具。（二）科学方法与物理学的发展ss纵观物理学的发展，作为反映物理对象、现象、物理过程在一定条件下发生、发展和变化规律的物理规律的建立，离不开物理经验事实和数学推理，更离不开科学方法，是三者结合的产物。建立物理规律是一种创造性的劳动。需要有必要的物理知识作基础，需要丰富的事实依据，更需要科学方法。要通过抽象思维、形象思维和直觉思维共同作用，利用观察、实验、归纳、演绎、比较、类比、假说等方法，通过直觉的洞察、灵感的激发、想像的发挥、假说的试探，对观察实验结果和原有的理论进行综合的、全面的

5、、深入地研究和探索。物理规律的建立过程，可以总结为三种途径：实验归纳，理论分析，提出假说。１．实验归纳ss实验归纳是直接从实验结果中分析、归纳、概括而总结出物理规律的方法。具体过程是，首先要有丰富的感性认识和经验事实，然后对这些事物进行比较、分析，找出它们所具有的共同本质属性，再用归纳的方法，推知所有这类事物也具有这种本质属性。例如由一个物体，加在其上的外力变化几次，该物体的加速度也正比例的变化几次，推知所有物体的加速度与所受合外力成正比。经典物理学中建立的物理规律常用实验归纳法。这也是中学物理教学中应用最广的方法。例如，牛顿第二

6、定律、欧姆定律、法拉弟电磁感应定律、玻－玛定律、盖·吕萨克定律、查理定律、光的折射定律、焦耳定律、光电效应实验定律、氢原子光谱的实验规律等等，都是实验归纳的结果。２．理论分析理论分析就是利用已有的物理概念和物理规律，通过逻辑推理或数学推导，得出新的物理规律的方法。常见的有理论归纳和理论演绎两种。（１）理论归纳理论归纳就是利用已有的物理概念和物理规律，经归纳推理，推导出更普遍的物理规律的思维方法。在物理学发展史中，如能的转化和守恒定律，就是在动能、势能、机械能和机械能守恒定律、热量、热力学第一定律、焦耳定律等概念和规律建立的基础上归

7、纳总结建立起来的。（２）理论演绎理论演绎就是利用较一般的物理规律,经逻辑推理或数学推理，推导出特殊的物理规律的思维方法。如爱因斯坦在提出狭义相对性原理和光速不变原理后,经演绎推理,推导出时空变换关系,再由时空变换关系推出“运动的尺子长度缩短”、“运动的时钟变慢”ss这一同时的相对性以及新的速度合成法则，从而形成了新的时空观。麦克斯韦根据他所建立的电磁场方程，预言了电磁波的存在，并由此可推导出电磁波在两介质交界面上折射和反射的规律等。３．假说方法假说是物理学发展的基本形式，也是物理学研究问题的一种重要方法。物理假说就是物理研究者在观

8、察和实验的基础上，根据物理原理和事实，通过思维加工，对未知的物理现象或过程的本质、规律所做的一种假定性说明和解释。例如麦克斯韦的位移电流和涡旋电场假说、爱因斯坦的光量子假说、德布罗意实物粒子的波粒二象性的假说等等。通过提出假说来建立物理规律的过程是