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1、显化科学方法视域下的物理规律教学研究以“库仑定律”教学为例作者：李俊永/王长江作者简介：李俊永，仁怀市周林高级中学（贵州仁怀564500）；王长江，安徽师范大学物电学院（安徽芜湖241000）o原文出处：《中学物理教学参考》（西安）2018年第20181/2期第9-12页内容提要：以人教版“库仑定律”的教学实践为样例，通过对物理规律学习的心理学分析，进一步阐释了物理规律建构过程中科学方法显化的命题，根据教学难点和“对应原则”提出T：规律引入中的类比法、库仑力大小突破的分解法、电荷定性研究中的半分法，始终以科学
2、方法引领思维发展脉络，构建学生对规律的认知图式，从而凸显科学方法在物理教育中的价值。期刊名称：《中学物理教与学》复印期号：2018年06期词:物理教学/科学方法/库仑定律物理规律反映了物理现象之间最基本、最普遍、最稳走的联系,不同的物理规律在课堂教学中的建构过程应当具有不同的形式,陶行知先生认为〃教的法子应当按照学的法子，怎样学就应当怎样教〃，对物理规律的学习而言，其方式并不唯一,因此教与学的法子应当各具形式，各有特点。首都师大邢红军教授和他的教育团队在新时期下提出了以科学方法为中心的物理能力发展理论以及科学
3、方法显化的命题。笔者在研析该理论的同时多次积极的尝试运用该理论指导自己的物理教学,收到了良好的教育效果。本文以笔者教学"库仑定律"一节为例,对科学方法显化的命题加以总结、推广。一、教材的分析现行人教版普通高中课程标准实验教科书《物理》选修3-1中，在本节开始，从物理学史发展的视角直截了当地提出了〃电荷之间作用力的大小决定于哪些因素"的问题,紧接着通过演示实验利用控制变量的方法对这个问题予以定性的探究,并指出电荷之间的相互作用力可能与万有弓I力具有某种相似形式的思考线索,随即给岀了库仑定律的内容和点电荷的概念,
4、并对该定律中力与距离的关系利用库仑扭秤实验加以说明，给出了的结论，对力与电荷量的关系利用不断的接触加以解决,给出了I—的结论,综合此二式直接得到规律的数学表达疵—I,最后通过两个例题对此式的应用做了补充说明。该定律是中学阶段电磁学研究中第一个被精确表达的规律，学生对此规律的学习既感到新鲜，也不乏存有畏难情绪，毕竟电磁学的研究较之力学更为抽象，因此教材的编写应充分考虑学生的可接受性。笔者认为现有的编写方式有以下几点值得商榷：(1)教材中"探究影响电荷间相互作用力的因素"的演示实验作为定量研究恰如其分，但是该演示
5、实验在未介绍点电荷这个理想化模型的前提就直接使用了〃点电荷〃一词，教材的做法是在给出库仑定律的内容后直接给出点电荷的概念,轻描淡写地指出〃可见，点电荷类似于力学中的质点"，令人费解的是教材在此为什么不像物理必修1在学习力学之前给出质点概念那样来首先编排点电荷概念。(2)库仑力与距离的平方反比关系也是由教材直接给出，此结论横空出世，虽然教材通过物理学史对此结论有所交代，但学生始终不能够联想到电荷间的相互作用力与万有引力之间的联系,不能不说教材在此问题的处理上增加了教学的难度和学生的认知负荷，增强了认知的难度。库
6、仑定律作为电磁学部分的一个基本定律,以其完美的形式解决了电荷间相互作用力的问题，它的建立使电磁学进入定量研究的阶段，从而使电磁学成为一门科学。库仑及其扭秤实验在电学发展史上占有极具重要的地位。通过对该节内容的整体考虑我们认为,不论是库仑的扭秤实验还是电摆实验,都过于复杂且条件苛刻,都不适宜于直接进入物理课堂用以教学。因此物理教材都予以回避，原因主要有三:一是库仑力的影响因素难以猜测；二是库仑力的大小难以直接测定；三是电荷量难以测定。对这些问题的解决科学方法进行显化,为广大一线教师提供了可资借鉴的硏究思路。二、
7、彰显科学方法的规律研究过程L类比搭桥引入——类比法1笔者认为对〃点电荷〃模型的建构应当先于对其介绍,采取与质点相类比的方法可以实现对点电荷概念的深入理解。质点作为先验的概念学生已经掌握，因此在引入点电荷的概念时以质点的复习为切入点,在说明由于模型建立不恰当而给研究带电体相互作用力造成不必要的麻烦的情形下，指出在电磁学的学习中引入点电荷的必要性，运用质点和点电荷列表类比并比较异同的方式是一条比较适宜的教学路径。这样的处理方式体现了并列知识学习中方法共通的特点，以及相互学习中科学硏究方法的迁移，既为库仑走律的硏究
8、建立了对象模型,也界定了其适用条件。这种由知识——类通方法——知识的研究路径方式是为并列新知的学习而生,已区别于下文将要介绍的文本式科学研究方法的挖掘。2.行星模型助猜想——类比法2让学生毫无凭借的去猜想点电荷之间的相互作用力究竟和哪些因素有关，如同大海捞针。笔者采取由知识——类通方〉一知识的硏究路径，继续显化类比法这一科学研究方法，紧抓行星模型和氢原子结构模型的共通之处，做大胆合理的猜想。如图1所
