加強(qiáng)物理科學(xué)方法的顯化教育

　　在初中物理教學(xué)中進(jìn)行科學(xué)方法的顯化教育是近年來科學(xué)方法教育的重要取向。本文主要探討物理科學(xué)方法的顯化教育。

　　《湖南中學(xué)物理》(月刊)創(chuàng)刊于1987年，是由湖南師范大學(xué)、湖南省物理學(xué)會(huì)聯(lián)合主辦。始終堅(jiān)持為中學(xué)物理教育服務(wù)的辦刊宗旨，融科學(xué)性、知識性、前導(dǎo)性、實(shí)用性于一體，以悠久的歷史、上乘的質(zhì)量、強(qiáng)大的陣容、誠信的品格在全國基礎(chǔ)教育界享有盛譽(yù)，成為中學(xué)物理教育的知名期刊。

　　在中學(xué)物理教學(xué)中有意識地加強(qiáng)科學(xué)方法的顯化教育，逐漸得到越來越多的物理教育工作者的共識。在中學(xué)進(jìn)行科學(xué)方法教育，是實(shí)現(xiàn)學(xué)生增長知識、發(fā)展能力、提高素質(zhì)的一個(gè)有效途徑。應(yīng)把科學(xué)方法的顯化教育作為物理教學(xué)的重要目標(biāo)和內(nèi)容，牢牢把握住科學(xué)方法這條主線組織教學(xué)，以科學(xué)方法教育引領(lǐng)物理概念和規(guī)律的教學(xué)，使學(xué)生不但掌握了物理知識，而且學(xué)會(huì)了用科學(xué)的方法去研究、解決問題，從而逐漸培養(yǎng)學(xué)生的研究能力、提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。

　　但就目前來看，對在物理教學(xué)中如何落實(shí)科學(xué)方法顯化教育這一問題的探討尚且不多，特別是實(shí)證方面的研究鮮有見到。本研究在科學(xué)方法顯化教育指引下，結(jié)合初中物理力學(xué)部分的內(nèi)容，開展了教學(xué)實(shí)踐，得到一些研究結(jié)論，以期為科學(xué)方法教育提供有益的啟示。

　　一、科學(xué)方法顯化教育實(shí)踐的研究設(shè)計(jì)

　　1.研究方法

　　將同一物理概念或規(guī)律編寫成兩套不同的教案并在兩個(gè)平行班分別實(shí)施教學(xué)。對照班按照教材的處理方式教學(xué)，實(shí)驗(yàn)班則將對應(yīng)的科學(xué)方法顯化并在教學(xué)中重點(diǎn)突出該科學(xué)方法邏輯含義。在教學(xué)過程中，筆者邀請了五位初二年級物理教師和從對照班和實(shí)驗(yàn)班各選出的五位同學(xué)全程聽課，課后分別對他們進(jìn)行訪談。

　　2.研究對象

　　北京市海淀區(qū)北方交通大學(xué)附屬中學(xué)隨機(jī)分配的兩個(gè)普通平行班作為合作對象：初二(1)班作為實(shí)驗(yàn)班，初二(11)班作為對照班。這兩個(gè)班都由筆者進(jìn)行教學(xué)。

　　3.研究素材

　　北京市海淀區(qū)北方交通大學(xué)附屬中學(xué)初二年級使用的教材是北京師范大學(xué)出版社出版的《新世紀(jì)版義務(wù)教育課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書·物理》(8年級上冊)。力學(xué)重點(diǎn)物理概念有：質(zhì)量、密度、速度、勻速直線運(yùn)動(dòng)等，在此不一一敘述。所用的主要科學(xué)方法，如比值定義法、實(shí)驗(yàn)歸納法、控制變量法等。教學(xué)中，盡量本著“以點(diǎn)帶面”的原則來進(jìn)行教學(xué)。

　　4.研究思路

　　從學(xué)生心理特點(diǎn)來說，初中學(xué)生思維規(guī)律的一個(gè)特點(diǎn)是處在由形象思維轉(zhuǎn)向抽象思維的過程，是思維發(fā)展的轉(zhuǎn)型期。第二個(gè)特點(diǎn)是以定向思維為主要形式。學(xué)生的這個(gè)思維規(guī)律的特點(diǎn)決定了初中學(xué)生學(xué)習(xí)物理的認(rèn)知活動(dòng)特點(diǎn)是從經(jīng)驗(yàn)型概念到科學(xué)概念的轉(zhuǎn)變。基于以上兩點(diǎn)原因，筆者在科學(xué)方法顯化教育實(shí)施過程中，調(diào)整了教材中科學(xué)知識的教學(xué)順序，先講《第三章物質(zhì)的簡單運(yùn)動(dòng)》，對比值定義法進(jìn)行教學(xué)，為《密度》這節(jié)課做了鋪墊。

　　二、科學(xué)方法顯化教育實(shí)踐的實(shí)施過程

　　(一)編寫“案例”

　　1.密度——比值定義法

　　比值定義法就是用兩個(gè)或多個(gè)物理量的比值來定義一個(gè)新的物理量的方法。在初中力學(xué)部分的內(nèi)容如密度、速度、壓強(qiáng)、功率等概念的引入都使用了比值定義的方法。

　　《密度》教學(xué)設(shè)計(jì)是用生活中的例子引導(dǎo)揭示比值定義法的本質(zhì)，再通過學(xué)生的探究實(shí)驗(yàn)和相關(guān)計(jì)算分析以及對恒量的解釋最終引入密度的概念。

　　2.功——乘積定義法

　　乘積定義法是由兩個(gè)或兩個(gè)以上的物理量的乘積來定義一個(gè)新的物理量的方法，乘積定義法的本質(zhì)是一種數(shù)學(xué)累積的思想。在初中力學(xué)部分的內(nèi)容如功、杠桿平衡條件、動(dòng)能、重力勢能等概念的引入都使用了乘積定義的方法。用這種方法定義的物理量與定義式中出現(xiàn)的其他物理量有關(guān)系，它受這幾個(gè)物理量的影響，會(huì)隨這幾個(gè)量的變化而變化。以功為例，功是力的作用效果對空間的積累，所以它的大小由力和距離共同決定。

　　3.阿基米德原理——實(shí)驗(yàn)歸納法

　　所謂實(shí)驗(yàn)歸納法是在對物理現(xiàn)象和過程進(jìn)行大量的觀察和實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，對取得的大量資料進(jìn)行分析、綜合、概括和歸納，從中找出有關(guān)物理量之間的內(nèi)在聯(lián)系，得出結(jié)論或建立假說，再通過觀察和實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步驗(yàn)證。這樣就可建立與發(fā)現(xiàn)物理規(guī)律。是從個(gè)別推出一般的過程。

　　《阿基米德原理》的教學(xué)設(shè)計(jì)是將教材所提供的演示實(shí)驗(yàn)加以改進(jìn)，只用一個(gè)步驟就可以定量的演示出浮力的大小與物體排開的液體所受重力的關(guān)系，這樣既使演示實(shí)驗(yàn)的結(jié)果更加一目了然又符合初中學(xué)生的物理認(rèn)知水平。

　　4.液體內(nèi)部壓強(qiáng)規(guī)律——演繹推理

　　所謂演繹推理法就是指人們以已知的客觀規(guī)律為依據(jù)，推知未知規(guī)律的方法。是由一般推出個(gè)別的過程。

　　《液體內(nèi)部壓強(qiáng)規(guī)律》的教學(xué)設(shè)計(jì)是采取先通過例題進(jìn)行壓強(qiáng)計(jì)算而推導(dǎo)出液體壓強(qiáng)公式的方法，再將液體中想象出“液柱模型”具體化，然后可以按照教材，引導(dǎo)學(xué)生一步步討論如何計(jì)算出液柱的體積、質(zhì)量、液柱重、對底面的壓力、底面受到的壓強(qiáng)，每步的計(jì)算結(jié)果同時(shí)用字母表示出來，最后得出計(jì)算液體壓強(qiáng)的公式。

　　(二)實(shí)施“案例”

　　《密度》教學(xué)設(shè)計(jì)是從問題“木頭一定比鋁輕嗎?”引發(fā)學(xué)生思考與討論，為了使學(xué)生更好理解，先用生活中的例子引導(dǎo)揭示比值定義法的本質(zhì)。接著教師再追問：“如果木頭和鋁的質(zhì)量和體積都不相同時(shí)，如何比較誰更輕”，學(xué)生能順理成章地說出用質(zhì)量與體積做比后再比較。教師引導(dǎo)學(xué)生得出不論是質(zhì)量與體積做比還是體積與質(zhì)量做比，只要比較時(shí)選取了相同的標(biāo)準(zhǔn)，都能得出正確的結(jié)論。接著通過學(xué)生的探究實(shí)驗(yàn)和相關(guān)計(jì)算分析討論出不同物質(zhì)質(zhì)量和體積的比值一般是不同的;相同物質(zhì)質(zhì)量和體積的比值總是相同的——是個(gè)恒量;教師解釋“恒量”的意思是說這個(gè)比值是個(gè)定值。不論組成這種物質(zhì)不同物體形狀與體積如何不同，但是最終質(zhì)量與體積的比值是一樣的，它能夠反映這種物質(zhì)本身的一種特性，從而引入了密度的概念。

　　(三)訪談分析

　　通過對教師的訪談發(fā)現(xiàn)，科學(xué)方法教育得到了教師們的共識，并且很渴望對科學(xué)方法有更深入的了解。同時(shí)被訪談老師都認(rèn)為在初中階段將科學(xué)方法顯化是有必要的。掌握科學(xué)方法是獲取物理知識的重要途徑，學(xué)生只有掌握科學(xué)方法，才能更快捷地獲取物理知識。

　　三、科學(xué)方法顯化教育實(shí)踐的研究結(jié)論

　　基于科學(xué)方法的教學(xué)實(shí)踐，以及對教師和學(xué)生的訪談，通過分析研究，得到如下的結(jié)論。

　　第一，在初中物理教學(xué)中，應(yīng)該將科學(xué)方法教育的內(nèi)容加以確定。第二，在初中物理教學(xué)中，科學(xué)方法教育的方式應(yīng)該采取顯性的教育方式。第三，在進(jìn)行科學(xué)方法顯性教育時(shí)，要把握住科學(xué)方法的本質(zhì)。