探析科學(xué)方法在大學(xué)物理教學(xué)中的應(yīng)用

許秋萍

摘要物理學(xué)是一門實(shí)用性很強(qiáng)的基礎(chǔ)學(xué)科,而物理學(xué)蘊(yùn)涵的豐富的科學(xué)方法，是物理學(xué)發(fā)展的靈魂。學(xué)習(xí)物理須不斷領(lǐng)悟其中的科學(xué)方法，并運(yùn)用到物理科學(xué)的研究中去，才能推動(dòng)物理學(xué)研究取得更大的進(jìn)步。物理科學(xué)方法對(duì)于培養(yǎng)年輕一代具備基本的科學(xué)思想和科學(xué)素養(yǎng)具有重要的作用。在此，對(duì)物理教學(xué)中蘊(yùn)涵的科學(xué)方法進(jìn)行歸納與應(yīng)用分析。

關(guān)鍵詞大學(xué)物理教學(xué)；科學(xué)方法；應(yīng)用

美國(guó)著名的認(rèn)知派教育心理學(xué)家奧蘇伯爾在他的著作《教育心理學(xué)：一種認(rèn)知觀》（1978年）中指出，在傳統(tǒng)的教學(xué)中側(cè)重于學(xué)生學(xué)科知識(shí)的邏輯性的背景下，認(rèn)為教學(xué)要多注重考慮學(xué)生生理及其心理發(fā)展特點(diǎn)。發(fā)展心理學(xué)研究認(rèn)為，課程與教學(xué)論專家的共識(shí)認(rèn)為課程與教學(xué)應(yīng)當(dāng)建立在學(xué)生的認(rèn)知基礎(chǔ)上，要考慮并且符合學(xué)生的認(rèn)知特征，以此為基礎(chǔ)來開展教學(xué)，使科學(xué)方法教育與學(xué)生的實(shí)際狀況相吻合。因此，鑒于現(xiàn)代教育應(yīng)培養(yǎng)具備創(chuàng)新能力、具有科學(xué)的思維和素質(zhì)物理學(xué)學(xué)科人才的要求，本文擬對(duì)大學(xué)物理學(xué)科學(xué)方法進(jìn)行探析，以期為物理教育工作者構(gòu)建一個(gè)可遵循、便于探討的科學(xué)方法分類體系提供參考。

一、物理學(xué)科學(xué)方法教育現(xiàn)狀

2010年8月，全國(guó)第三次“物理科學(xué)方法教育”學(xué)術(shù)研討會(huì)召開，就物理科學(xué)方法教育的現(xiàn)狀與反思、物理科學(xué)方法教育的理論與實(shí)踐等主題進(jìn)行了討論與交流，預(yù)示著我國(guó)物理科學(xué)方法教育方法的重視。而最新一輪物理課程改革提出了三維課程目標(biāo)，同樣把“過程與方法”作為重要的課程維度。但實(shí)踐表明，科學(xué)方法教育并未得到很好實(shí)施，主要表現(xiàn)在：現(xiàn)有觀點(diǎn)對(duì)科學(xué)方法教育價(jià)值的理解存在偏差，而且與我國(guó)物理教學(xué)改革實(shí)踐所得出的結(jié)論也不一致；對(duì)物理科學(xué)方法教育價(jià)值不清楚，科學(xué)方法教育內(nèi)容不明確以及科學(xué)方法教育方式不正確等?；诖?，闡述科學(xué)方法的教育價(jià)值，界定科學(xué)方法的教育內(nèi)容，并給出科學(xué)方法的教育方式，以期為在大學(xué)物理課程改革中進(jìn)行科學(xué)方法教育提供思路。

二、物理學(xué)科學(xué)方法教育的意義

1.應(yīng)用科學(xué)方法是科學(xué)教育的發(fā)展趨勢(shì)

掌握方法的多少和熟練程度是綜合能力高低的體現(xiàn)。因此，在大學(xué)物理教學(xué)中既應(yīng)該讓學(xué)生掌握物理學(xué)的概念和規(guī)律，更要讓學(xué)生重視科學(xué)的態(tài)度和科學(xué)的方法。同樣，也要使學(xué)生深刻認(rèn)識(shí)到，在知識(shí)不斷更新異常迅速的時(shí)代里掌握知識(shí)的多少已經(jīng)不是最重要的，學(xué)會(huì)掌握知識(shí)的方法才是至關(guān)重要的。

2.科學(xué)方法教育是大學(xué)物理學(xué)新課改的目標(biāo)

大學(xué)新物理課改總目標(biāo)之一是“學(xué)習(xí)科學(xué)探究方法、發(fā)展自主學(xué)習(xí)能力、養(yǎng)成良好的思維習(xí)慣、能運(yùn)用物理知識(shí)和科學(xué)探究方法解決一些問題”，要求學(xué)生“經(jīng)歷科學(xué)探究過程、認(rèn)識(shí)科學(xué)探究的意義、嘗試應(yīng)用科學(xué)探究的方法研究物理問題、驗(yàn)證物理規(guī)律，通過物理概念和規(guī)律的學(xué)習(xí)過程，了解物理學(xué)的研究方法、認(rèn)識(shí)物理實(shí)驗(yàn)、物理模型和數(shù)學(xué)工具在物理學(xué)發(fā)展過程中的作用”。這充分體現(xiàn)了新課程改革對(duì)科學(xué)方法教育的重視。

3.掌握科學(xué)方法是樹立正確世界觀的客觀需要

物理學(xué)是其他自然科學(xué)和哲學(xué)的基礎(chǔ)，物理科學(xué)方法必然與世界觀密切相關(guān)。學(xué)習(xí)物理科學(xué)方法有助于大學(xué)生更好地學(xué)習(xí)、理解和應(yīng)用唯物論和辯證法，促進(jìn)其科學(xué)世界觀的樹立。物理學(xué)知識(shí)的獲得過程本身就充滿了豐富的方法論和辯證唯物主義思想。觀察和實(shí)驗(yàn)方法是物理學(xué)最基本的研究方法，它使學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中逐步懂得認(rèn)識(shí)來源于實(shí)踐，實(shí)踐是檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)的道理。

4.科學(xué)方法教育是提高學(xué)生學(xué)習(xí)能力和科學(xué)素養(yǎng)的重要途徑

科學(xué)方法是學(xué)生掌握物理知識(shí)和訓(xùn)練基本技能的重要手段，是培養(yǎng)科學(xué)思維、科學(xué)態(tài)度和科學(xué)精神的主要依托。大學(xué)物理的教學(xué)目的，就是要使學(xué)生掌握獲取物理及其相關(guān)自然科學(xué)知識(shí)的方法。因此，加強(qiáng)科學(xué)方法教育，這對(duì)于提高大學(xué)生科學(xué)文化素質(zhì)，幫助他們學(xué)會(huì)運(yùn)用科學(xué)方法和科學(xué)思維來分析問題、解決問題，培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)務(wù)實(shí)的科學(xué)態(tài)度和科學(xué)精神是十分重要的。

三、物理學(xué)科學(xué)方法應(yīng)用的分類

物理科學(xué)知識(shí)內(nèi)容豐富，且物理問題千變?nèi)f化，它所包含的科學(xué)方法也是多方面的，但是都一定的規(guī)律性，現(xiàn)將諸多方法歸為四類，以供借鑒。

物理方法：主要包括基于物理方法建立起來的觀察、實(shí)驗(yàn)、模型、理想化、等效、模擬、對(duì)稱、守恒、疊加、隔離、平衡、放大、控制變量等，這些模型既是構(gòu)筑物理知識(shí)大廈的基礎(chǔ)，也是處理物理問題的一種方法。例如：質(zhì)點(diǎn)、彈簧振子、點(diǎn)電荷、電磁波、理想氣體、絕熱容器、平衡態(tài)等。

數(shù)學(xué)方法：數(shù)學(xué)方法作為一種工具，在表達(dá)物理規(guī)律、處理物理問題中有其獨(dú)到的功能，有時(shí)將物理問題轉(zhuǎn)化為數(shù)學(xué)問題，適當(dāng)運(yùn)用代數(shù)中的等式、方程判別式、函數(shù)、幾何圖象、矢量圖解、角知識(shí)等，能使問題的求解變得簡(jiǎn)單方便。

邏輯方法：物理學(xué)中的很多規(guī)律，如牛頓運(yùn)動(dòng)定律、法拉第電磁感應(yīng)定律等，都是以實(shí)驗(yàn)和事實(shí)為基礎(chǔ)，運(yùn)用分析、綜合、推理和歸納的方法總結(jié)出來的；安培通過類比環(huán)形電流產(chǎn)生磁場(chǎng)，提出了分子電流假說，揭示了電磁現(xiàn)象的電本質(zhì)。

哲學(xué)方法：包括對(duì)立統(tǒng)一、量變質(zhì)變、肯定否定、絕對(duì)相對(duì)、現(xiàn)象本質(zhì)、形式內(nèi)容、特殊一般、原因結(jié)果等。如光的波粒二象性，就是用對(duì)立統(tǒng)一方法認(rèn)識(shí)光的本性，隔離物體受力分析，建立方程聯(lián)立求解，則體現(xiàn)部分和整體的方法。

四、大學(xué)物理教學(xué)中實(shí)施科學(xué)方法的路徑分析

1.通過物理概念的建立、規(guī)律的揭示展示科學(xué)方法

大學(xué)物理教學(xué)目的不應(yīng)當(dāng)只是教給學(xué)生現(xiàn)成的物理概念、規(guī)律，而應(yīng)該讓學(xué)生深入了解大學(xué)物理學(xué)的思想方法特點(diǎn)。在物理概念的建立、規(guī)律的揭示過程中，往往蘊(yùn)含著豐富的科學(xué)方法，如模型方法、歸納方法 、類比方法、演繹方法等。愛因斯坦就是從相對(duì)性原理和光速不變?cè)碇苯油瞥隽税ㄙ|(zhì)能關(guān)系E=mc2在內(nèi)的狹義相對(duì)論的許多著名結(jié)論，這是物理學(xué)上運(yùn)用演繹方法的成功范例。

2.通過物理學(xué)史展示科學(xué)方法

樹立歷史的觀點(diǎn)是物理教學(xué)對(duì)物理教學(xué)的一個(gè)要求。開發(fā)和利用蘊(yùn)含在科學(xué)研究過程中的思想方法，展示科學(xué)家的思維過程，能使學(xué)生更全面而系統(tǒng)地體會(huì)科學(xué)方法。例如簡(jiǎn)述牛頓萬有引力定律的研究歷史，對(duì)于學(xué)生體會(huì)科學(xué)思維方法在研究物理問題中的重要性，是大有益處的。

3.通過實(shí)驗(yàn)教學(xué)展示科學(xué)方法

實(shí)驗(yàn)教學(xué)是物理學(xué)科重要的教學(xué)方式，讓學(xué)生學(xué)會(huì)實(shí)驗(yàn)的具體做法，掌握一些基本的實(shí)驗(yàn)技能，但是我們還必須引導(dǎo)學(xué)生明白研究物理問題的科學(xué)思維方法，讓學(xué)生受到物理思想方法的熏陶。

4.通過習(xí)題教學(xué)體驗(yàn)科學(xué)方法

科學(xué)方法教育的目的在于訓(xùn)練學(xué)生的智力，提高學(xué)生解決實(shí)驗(yàn)問題的能力，只有通過實(shí)際運(yùn)用和操作，才能使學(xué)生深刻地理解科學(xué)方法。在大學(xué)物理習(xí)題教學(xué)過程中，需要運(yùn)用多種科學(xué)思維方法，教師在分析解題思路過程中，應(yīng)充分展示所運(yùn)用的科學(xué)思維方法。

5.通過 STS拓展科學(xué)方法教育

STS是科學(xué)—技術(shù)—社會(huì)教育的簡(jiǎn)稱。物理教育中的 STS主要是要求學(xué)生關(guān)注物理科學(xué)與技術(shù)、社會(huì)的關(guān)系，即用學(xué)到的物理知識(shí)和科學(xué)方法來認(rèn)識(shí)、分析和解決科學(xué)技術(shù)及社會(huì)生活中的重大問題。STS使科學(xué)方法教育更為貼近生活、社會(huì)、科技發(fā)展前沿，有利于不同學(xué)科之間知識(shí)和方法的整合。

參考文獻(xiàn)：

[1]張旺著.科學(xué)教育方法論[M].北方婦女兒童出版社，1993年9月第一版.

[2]徐志長(zhǎng).談?wù)動(dòng)嘘P(guān)實(shí)驗(yàn)思維方法的教育問題[J].教學(xué)月刊·中學(xué)理科版，1996.11.

[3]張憲魁.物理科學(xué)方法教育[M].青島海洋大學(xué)出版社，2000.

[4]尹繼武.物理學(xué)方法教育的研究和教學(xué)實(shí)踐[D].四川師范大學(xué),2002.