淺談用科學(xué)的方法--靳毓輝.doc

淺談用科學(xué)的方法教育方式培養(yǎng)中學(xué)生物理學(xué)習(xí)興趣靳毓輝一般地說,科學(xué)方法教育有“隱性”和“顯性”兩種方式.科學(xué)方法的隱性教育,就是在物理教學(xué)過程中隱蔽地發(fā)揮科學(xué)方法的導(dǎo)向作用,使學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中受到科學(xué)方法的熏陶 激發(fā)學(xué)習(xí)物理的興趣,但一般不提方法的名稱,更不對這些方法的內(nèi)容進(jìn)行解釋.科學(xué)方法的顯性教育,就是在教學(xué)過程中把科學(xué)方法的內(nèi)容、特點和操作過程講清楚,指導(dǎo)學(xué)生運用這些方法進(jìn)行練習(xí)。隱性方式重在使學(xué)生感受科學(xué)方法,受到科學(xué)方法的啟蒙和熏陶,初步體會到科學(xué)研究的方法和策略,這種方式適合于學(xué)生對這種方法的感性認(rèn)識不足時,或者這種方法對所研究的問題并不占主要地位時使用;顯性方式是在解決問題中模仿應(yīng)用科學(xué)方法,對科學(xué)方法進(jìn)行操作訓(xùn)練,使學(xué)生有意識地掌握科學(xué)研究的方法和策略,這種方式適合于在學(xué)生對這種科學(xué)方法的感性認(rèn)識較豐富的前提下,有目的有意識地培養(yǎng)學(xué)生解決科學(xué)問題的能力時使用.如初中階段應(yīng)著重進(jìn)行觀察、實驗方法的教育;對于科學(xué)思維方法,只能隱性滲透,即在教師的指導(dǎo)下接受分析、比較、概括等思維方法的訓(xùn)練.在高中階段,學(xué)生的抽象思維能力迅速增強(qiáng),對方法論開始感興趣,因此可以對觀察實驗方法作進(jìn)一步顯性教育,并由淺入深地逐步介紹理想化方法、近似方法、假說方法、用圖象和公式反映物理概念和規(guī)律的數(shù)學(xué)方法;對于分析、綜合、歸納、演繹等基本的思維方法,也可以從反復(fù)的隱性訓(xùn)練逐步過渡到顯性教育;到高三年級還可以對科學(xué)方法做一些顯性的整理和進(jìn)一步的解釋,并讓學(xué)生在復(fù)習(xí)中反復(fù)運用.總之,物理科學(xué)方法教育需要隱性教育與顯性教育相結(jié)合,在不同階段對不同內(nèi)容各有側(cè)重.隱性起步、及時顯性是科學(xué)方法教育的特點. 2中學(xué)物理科學(xué)方法教育的策略 2.1從物理概念和規(guī)律的形成中滲透科學(xué)方法的教育物理概念和規(guī)律是物理現(xiàn)象或過程的本質(zhì)屬性或規(guī)律的反映,它本身是無方法可言的.但當(dāng)教學(xué)引入這些概念并加以定義時,或研究概念之間的定性和定量關(guān)系形成規(guī)律時,就需借助于一定的工具、一定的手段、通過一定的思維操作去觀察、去發(fā)現(xiàn),這就體現(xiàn)為科學(xué)方法了.科學(xué)方法體現(xiàn)在具體的物理研究過程中,只有把過程充分而合理的展現(xiàn)出來,學(xué)生才能看到科學(xué)方法有什么特征、作用,是怎樣解決問題的,才能體會到掌握科學(xué)方法的意義,去自覺地學(xué)習(xí)科學(xué)方法.如在牛頓第二定律、玻意耳定律、楞次定律等規(guī)律的教學(xué)中,學(xué)生能強(qiáng)烈地感受到科學(xué)方法在發(fā)現(xiàn)規(guī)律中的作用.如教庫侖定律時,教師先讓學(xué)生猜想兩個帶電體之間的相互作用力的大小可能與哪些因素有關(guān).學(xué)生會提出:帶電體的形狀、大小、兩帶電體帶電的多少、兩帶電體間的距離和兩帶電體間的媒質(zhì)等,然后再讓學(xué)生考慮這么多因素怎么研究,有沒有主次之分,猜想哪些是主要因素,哪些是次要因素,這些次要因素在什么條件下可以忽略;當(dāng)最后還剩下電量和距離兩個因素時,讓學(xué)生考慮這兩個因素對作用力的影響如何研究,并提出控制變量法.整個過程模擬了科學(xué)家的探索過程,包含了猜想、理想化方法、控制變量等多種科學(xué)方法. 2.2在解決實際問題的過程中滲透科學(xué)方法的教育在中學(xué)階段,練習(xí)、考試、競賽、小制作與小實驗等活動不僅依賴于知識,而且需要采用一定的手段和思維操作方式.教師可以根據(jù)解決實際問題的需要,結(jié)合學(xué)生實際,擇取和提煉符合學(xué)生實際的方法教育因素.只有通過實際運用和操作,才能深刻理解科學(xué)方法,準(zhǔn)確而靈活地運用科學(xué)方法.教師應(yīng)明確地說明物理科學(xué)方法的作用、適用范圍以及應(yīng)用原理和步驟,讓學(xué)生模仿、操作并加以體會,在運用中掌握科學(xué)方法例如關(guān)于驗證或探究牛頓第二定律的實驗程序中,實驗設(shè)計原理是運用控制變量的方法,確定a跟F、M的定量關(guān)系;小車的加速度可以不直接測量,而是用比較相同時間內(nèi)的位移來確定加速度的大小.在實驗操作中,為了減少誤差,可運用等效替代與平衡的思想方法,使小車運動的軌道略微傾斜以平衡摩擦力;采取近似的方法,使盤和砝碼的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量,以此把盤和砝碼所受的重力當(dāng)作小車受到的合外力.在處理實驗數(shù)據(jù)時,運用圖象方法,恰當(dāng)選擇縱軸和橫軸表示的物理量,以及將被測量作某種更換(橫軸以1/M表示),使這圖線反映的物理意義和結(jié)論更形象、更直觀. 對學(xué)生實驗而言,由于學(xué)生幾乎完成在自身手腦并用中歷經(jīng)其各個過程,因此在現(xiàn)有學(xué)生實驗的基本程序中,分析和擇取其中的科學(xué)方法教育因素,也是科學(xué)方法教育的好策略. 2.4在介紹物理學(xué)史的過程中滲透科學(xué)方法的教育中學(xué)物理教材涉及到幾十位物理學(xué)家,他們在取得巨大成績的過程中,所運用的科學(xué)研究方法和實驗構(gòu)思精妙絕倫,為我們提供了取之不盡的科學(xué)方法教育素材.結(jié)合教學(xué)內(nèi)容介紹物理學(xué)史上科學(xué)家研究物理問題的科學(xué)方法,作為學(xué)生學(xué)習(xí)的范例無疑是實施科學(xué)方法教育的又一策略.如在萬有引力定律的教學(xué)過程中,教師可先向?qū)W生介紹萬有引力定律的發(fā)現(xiàn)經(jīng)過:牛頓由蘋果下落得到靈感,猜想處于更高處的月亮是否也和蘋果一樣受到地球的引力作用,再用演繹推理的方法把牛頓運動定律用于天體運動,用地球表面物體的重力加速度和月球軌道上的加速度進(jìn)行類比,從而導(dǎo)出萬有引力定律并把它推廣到所有的物體之間.萬有引力定律的推導(dǎo)過程實質(zhì)上就是多種科學(xué)方法的教育過程.又如英國物理學(xué)家布拉凱特為了驗證盧瑟福的猜測用粒子轟擊氮核會產(chǎn)生新粒子,不辭勞苦地拍攝了兩萬多張該實驗的云室照片,終于從40多萬條粒子的徑跡中發(fā)現(xiàn)8條分叉,從而證實了盧瑟福的猜測.這里又讓學(xué)生看到科學(xué)先輩是經(jīng)過怎樣艱難曲折的探索,才一步一步的認(rèn)識到物理世界的奧秘.他們對真理的渴望,勇于堅持真理和修正錯誤,為真理獻(xiàn)身的優(yōu)秀品質(zhì),對學(xué)生是極富感染力的學(xué)習(xí)榜樣. 科學(xué)方法教育雖然不教給學(xué)生具體的學(xué)習(xí)內(nèi)容,不解決具體的知識問題,但能訓(xùn)練出一種科學(xué)的求實精神和追求真理的氣質(zhì),而熱愛科學(xué)、追求真理、具有實事求是的科學(xué)態(tài)度、富有獨立思考和創(chuàng)新精神,這些科學(xué)品質(zhì)是構(gòu)成人才素質(zhì)的重要因素,同時學(xué)習(xí)科學(xué)方法可以使人掌握正確的思想方法和工作方法,提高物理學(xué)是研究物質(zhì)最基本的運動形式及物質(zhì)基本結(jié)構(gòu)的一門學(xué)科,它是學(xué)生學(xué)習(xí)其它學(xué)科的基石。學(xué)好物理,對學(xué)生進(jìn)一步學(xué)習(xí)自然科學(xué)的其它學(xué)科將有很大的幫助。而學(xué)生普遍感覺物理難學(xué),覺得“物理概念越學(xué)越多,定律、定理越學(xué)越亂,題目越做越難”,因此,有不少學(xué)生對學(xué)習(xí)物理產(chǎn)生畏難和厭學(xué)情緒。若能在教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣,激發(fā)學(xué)生的求知欲,消除學(xué)生學(xué)習(xí)的障礙,學(xué)生就能積極主動地去學(xué)習(xí)物理,會懷著一顆求知的心去探索物理這個美妙的世界,從而為學(xué)好物理奠定基礎(chǔ)并提供保證。一、提高學(xué)生對物理的認(rèn)識 翻開物理學(xué)史,我們可以看到,物理學(xué)作為人類探索自然界的現(xiàn)象和規(guī)律的最有力的工具,有著和為人類一樣古老的歷史。物理學(xué)是人類認(rèn)識和改造自然界及人類本身的智慧的結(jié)晶?？梢哉f,它本身就是一種世界觀和方法論,它是認(rèn)識自然、改造自然的有力武器。要讓學(xué)生意識到人類的進(jìn)步和文明無一不閃耀著物理學(xué)的光芒,物理學(xué)是一切自然科學(xué)的基礎(chǔ),進(jìn)入科學(xué)技術(shù)的任何一個領(lǐng)域都必須敞開物理學(xué)的大門,樹立學(xué)生學(xué)習(xí)物理學(xué)的“榮譽感”和“使命感”。要讓學(xué)生明白學(xué)習(xí)物理的目的不僅在于單純地學(xué)習(xí)一些物理知識,更重要的是通過學(xué)習(xí)物理學(xué),使自己在邏輯思維能力方面得到較好的訓(xùn)練,培養(yǎng)自己正確的世界觀、方法論和唯物辯證觀,提高自己分析問題、解決問題的能力。學(xué)好物理學(xué),不僅能了解物質(zhì)世界的奧秘,同時還能提高自己的思維水平,為將來進(jìn)一步探索科學(xué)知識打下基礎(chǔ)。 二、利用“好奇”心理,激發(fā)求知欲,培養(yǎng)興趣 中學(xué)生對成長過程中見過的很多新鮮事物和新奇現(xiàn)象都有著強(qiáng)烈的好奇心。好奇心驅(qū)使他們想尋找這些現(xiàn)象和事物發(fā)生的原因,這種好奇心正是學(xué)生創(chuàng)新意識、創(chuàng)造思維的動力和源泉。作為教師,課堂教學(xué)的首要任務(wù),仍是要激發(fā)學(xué)生的好奇心和求知欲,吸引學(xué)生積極參與到課堂教學(xué)中來,促使學(xué)生去探索。例如,大氣壓強(qiáng)這個概念,對中學(xué)生來說進(jìn)比較抽象的,因而精心設(shè)計演示實驗來調(diào)動學(xué)生積極探索是非常必要的。教師可先讓學(xué)生觀察“水杯厚紙片”的演示實驗:在裝滿水的杯子上蓋上紙片,將杯倒過來,放開手后,厚紙片為什么不會掉下來?是不是受到一個向上的力?那么這個力是誰施加的呢?接下來教師再和學(xué)生共同做“馬德堡半球”實驗,空心的半球合在一起,用兩抽氣筒抽出球內(nèi)的空氣后,請兩個大個子學(xué)生用力往兩邊拉,結(jié)果兩名學(xué)生滿頭大汗,而結(jié)合在一起的半球并未被拉開。這是為什么?教師打開半球管子上的開關(guān),嘶嘶聲響過后,兩手輕輕地就把兩個半球分開,學(xué)生感到驚訝,充滿了好奇。經(jīng)學(xué)生們認(rèn)真思考和熱烈的討論,學(xué)生最終認(rèn)識到大氣具有壓強(qiáng),而且大氣壓強(qiáng)在任何方向都存在。如果教師對學(xué)生的探索給予肯定和鼓勵,讓學(xué)生體會到解決問題的愉悅,就會更加激發(fā)他們潛存的愿望,此時的學(xué)生思維就會十分活躍,教師這時應(yīng)抓住時機(jī),向?qū)W生發(fā)問:日常生活中還有哪些現(xiàn)象能證明大氣壓的存在呢?這時學(xué)生們就廣開思路充分想象:有的說,在喝汽水時把吸管插入瓶中,用嘴吸就能吸到瓶中的汽水,這個現(xiàn)象可以證明大氣壓的存在;有的說,用嘴吸空的塑料袋,就會看到塑料袋癟下去,這也是由于大氣壓存在的緣故這樣,通過利用學(xué)生的好奇心,就能極大地激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識,為更好地掌握物理知識打下良好基礎(chǔ)。 三、利用“好動”特征,鼓勵探究,培養(yǎng)創(chuàng)新能力 “一切自然科學(xué)都來自實踐,都是在對自然現(xiàn)象觀察的基礎(chǔ)上從科學(xué)實踐和生產(chǎn)實踐中總結(jié)發(fā)展起來的,物理學(xué)的發(fā)展也是如此”,可見物理是一門實驗科學(xué)實驗離不開觀察,觀察是實驗的前提,實驗是觀察的發(fā)展。因此,在中學(xué)物理教學(xué)中,既要重視學(xué)生觀察能力的培養(yǎng),也要盡可能為學(xué)生創(chuàng)造條件在課內(nèi)盡可能讓學(xué)生多動手、多實驗,使學(xué)生親自動手、動腦獨立探索物理世界的本質(zhì),體驗科學(xué)探索的艱辛與成功的喜悅;在課外,多開展活動,比如參觀、訪問、聽講座、看科普展、參加物理競賽等,讓學(xué)生不僅從課內(nèi)學(xué)習(xí)物理知識,在課外也能增長見識和開拓視野、豐富物理知識、應(yīng)用物理知識。同時,還應(yīng)多鼓勵學(xué)生參加各種課外興趣小組活動鼓勵學(xué)生搞小發(fā)明、小創(chuàng)作,培養(yǎng)學(xué)生動手能力和創(chuàng)新能力,從而培養(yǎng)學(xué)生的求知欲。 四、注重師生的感情交流,積極培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣 教學(xué)是雙邊活動,師生之間不僅有認(rèn)知信息的傳遞,還有情感方面的信息交流。教學(xué)過程實際上是一個涉及教師和學(xué)生在理性和情感兩方面的動態(tài)人際過程。 學(xué)生可能因為不喜歡老師而厭學(xué),而學(xué)生的厭學(xué)情緒,往往會影響教師的教學(xué)水平發(fā)揮,容易使教師在教學(xué)中產(chǎn)生急燥情緒,這樣在學(xué)生中產(chǎn)生逆反心理,影響課堂的教學(xué)氣氛和教學(xué)效果,所以作為教師要充分尊重和理解學(xué)生,要有充分的耐心,一定要擅于利用情感因素來調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)熱情和激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。教師必須要很好地進(jìn)行自我情感調(diào)控,使自己的情感一直處于飽滿、愉悅、熱忱的狀態(tài),以感染學(xué)生情緒,從而營造良好的教學(xué)氛圍。同時教師還應(yīng)對教材進(jìn)行適當(dāng)情感處理,避免學(xué)生學(xué)習(xí)時的枯燥乏味,并且能夠?qū)⒔虒W(xué)內(nèi)容進(jìn)行合理的加工處理,使用情感遷移法、言語情趣法