物理教學(xué)中物理學(xué)方法訓(xùn)練的幾種途徑

徐雷

[摘 要] 闡明了物理學(xué)方法訓(xùn)練的重要性，提出了物理教學(xué)中滲透物理學(xué)方法訓(xùn)練的幾種途徑。

[關(guān) 鍵 詞] 物理學(xué)方法；教學(xué)；途徑

[中圖分類號(hào)] G658.3 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼] A [文章編號(hào)] 2096-0603（2016）24-0158-02

進(jìn)行物理學(xué)方法訓(xùn)練，是物理教學(xué)的一個(gè)重要組成部分，是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的一個(gè)重要途徑。但長(zhǎng)期以來(lái)受應(yīng)試教育的影響，物理教學(xué)往往過(guò)多地注重物理知識(shí)的傳授，而忽視了物理學(xué)方法教育。

一、物理學(xué)方法訓(xùn)練的重要性

長(zhǎng)期以來(lái)，物理教學(xué)注重物理知識(shí)的傳授，以致使學(xué)生多為“知識(shí)型”“繼承型”的人才，缺乏創(chuàng)造性的素養(yǎng)。為了讓學(xué)生應(yīng)付考試，大量講題、大量練題成為物理教學(xué)的主要任務(wù)。過(guò)于重視對(duì)學(xué)生解題思路和解題方法的強(qiáng)化訓(xùn)練，容易使學(xué)生形成思維定勢(shì)，抑制了學(xué)生創(chuàng)造力的發(fā)展。而創(chuàng)造力的培養(yǎng)是物理教學(xué)不可或缺的重要任務(wù)。

科學(xué)素質(zhì)的含義由三方面組成：（1）求知欲；（2）思維和創(chuàng)造力；（3）嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)作風(fēng)和堅(jiān)韌不拔的苦干精神。其中思維和創(chuàng)造力是人的科學(xué)素養(yǎng)的重要組成部分。而物理學(xué)對(duì)培養(yǎng)人的這三方面具有其他學(xué)科不可替代的作用。物理學(xué)家在建造物理大廈時(shí)所表現(xiàn)出來(lái)的優(yōu)秀思想品德和崇高的科學(xué)精神；物理學(xué)尊重客觀事實(shí)，與反科學(xué)、偽科學(xué)以及人們頭腦中的陳腐觀念、習(xí)慣勢(shì)力作尖銳斗爭(zhēng)等。這些物理學(xué)的精神必然對(duì)培養(yǎng)學(xué)生勇于探索、勇于創(chuàng)新、實(shí)事求是、勤奮好學(xué)起著獨(dú)特作用。物理學(xué)中包含了許多極其精彩且豐富的研究方法，是科學(xué)研究方法的主要組成部分，經(jīng)常為其他學(xué)科所借鑒。對(duì)學(xué)生進(jìn)行物理方法教育，有助于培養(yǎng)學(xué)生的思維能力和創(chuàng)造能力。

日本學(xué)者在總結(jié)近幾十年來(lái)日本科技迅速發(fā)展的原因時(shí)指出，他們既注重學(xué)習(xí)“牛頓”，又重視學(xué)習(xí)“笛卡爾”，前者代表知識(shí)，后者代表方法。一個(gè)學(xué)生在校期間所獲得的知識(shí)是很有限的，如果能教給學(xué)生獲取新知識(shí)的方法，研究問(wèn)題、解決問(wèn)題的思維技巧，教會(huì)學(xué)生建立一個(gè)不斷演化的知識(shí)體系，學(xué)生會(huì)終生受益。

二、物理學(xué)方法訓(xùn)練的幾種途徑

（一）寓方法于知識(shí)之中

寓方法于知識(shí)之中就是將方法與理論的講授有機(jī)地融合在一起，每講一部分理論就將其中包含的物理學(xué)方法不失時(shí)機(jī)地介紹給學(xué)生。通過(guò)內(nèi)容的闡述提出解決問(wèn)題的方法，然后把方法從內(nèi)容中抽象出來(lái)，進(jìn)行概括總結(jié)。

例如，講授牛頓第一定律時(shí)，伽利略發(fā)現(xiàn)這一定律所用的理想化實(shí)驗(yàn)的方法可貫穿于整個(gè)物理學(xué)方法教育中。先介紹根據(jù)伽利略原理想實(shí)驗(yàn)思路重新設(shè)計(jì)的接近式理想化實(shí)驗(yàn)，最后總結(jié)，理想化實(shí)驗(yàn)是人們?cè)趯?shí)際實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，抓住事物的主要矛盾，忽略次要矛盾，對(duì)實(shí)際過(guò)程作出的更進(jìn)一步的抽象，是在人們的思想上進(jìn)行的一種理論推理過(guò)程；在講質(zhì)點(diǎn)等概念時(shí)，著重介紹理想化模型的方法。在實(shí)際事物的研究中提出問(wèn)題，激發(fā)學(xué)生思考，然后在學(xué)生的思索中提出解決問(wèn)題的辦法。人們的認(rèn)識(shí)總是由簡(jiǎn)單到復(fù)雜，前輩的科學(xué)家面對(duì)錯(cuò)綜復(fù)雜、無(wú)從下手的實(shí)際事物，采取的一個(gè)妙法就是根據(jù)問(wèn)題的性質(zhì)，突出事物的主要因素，忽略次要因素，使問(wèn)題大大簡(jiǎn)化。然后總結(jié)客體抽象為理想模型的條件。最后介紹理想化模型的作用，學(xué)時(shí)在允許的條件下可以指導(dǎo)學(xué)生利用模型方法解決一些實(shí)際問(wèn)題，如，跳高、跳遠(yuǎn)、飛車走壁、排球運(yùn)動(dòng)等；在介紹氣體運(yùn)動(dòng)論時(shí)，注重介紹數(shù)理統(tǒng)計(jì)的方法，以及根據(jù)問(wèn)題的不同去修正理想模型的方法，利用理想模型的結(jié)論去尋找實(shí)際規(guī)律的方法等。

（二）利用物理學(xué)方法指導(dǎo)物理教學(xué)

在組織教學(xué)內(nèi)容時(shí)，應(yīng)從提出問(wèn)題開(kāi)始，有意識(shí)地引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行分析—理想化—綜合和歸納—演繹的思維訓(xùn)練。如，卡諾為了提高熱機(jī)效率，分析了影響熱機(jī)效率的因素：摩擦、散熱、漏氣、熱源溫度、工質(zhì)、循環(huán)過(guò)程，前三個(gè)因素的影響很顯然，故他抓住后三個(gè)因素深入研究，設(shè)計(jì)了無(wú)摩擦、無(wú)漏氣的理想熱機(jī)；法拉第在綜合電磁感應(yīng)現(xiàn)象時(shí)，通過(guò)幾十種實(shí)驗(yàn)概括了產(chǎn)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象的五大原因：變化的電流、運(yùn)動(dòng)的電流、運(yùn)動(dòng)的磁鐵、變化的磁場(chǎng)、磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)體，并進(jìn)一步探索五大原因的聯(lián)系，最后歸納出磁通量的變化是電磁感應(yīng)現(xiàn)象產(chǎn)生的原因。教學(xué)內(nèi)容的編排也應(yīng)該這樣：提出問(wèn)題—分析問(wèn)題—解決問(wèn)題，由淺入深，啟發(fā)學(xué)生積極思維。

比較法是認(rèn)識(shí)研究對(duì)象的相同點(diǎn)和相異點(diǎn)的邏輯方法，探求相異對(duì)象之間的相同點(diǎn)，往往能找到事物之間更普遍的聯(lián)系，探求相同對(duì)象的相異點(diǎn)，也能由此發(fā)現(xiàn)更深層次的聯(lián)系和規(guī)律。利用比較法往往能導(dǎo)致重大發(fā)現(xiàn)。1932年，居里夫人因沒(méi)有同中求異而失去了一次重大發(fā)現(xiàn)的機(jī)會(huì)，而查德威克把新射線和伽馬射線進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)了中字流并因此獲諾貝爾獎(jiǎng)。將比較法轉(zhuǎn)移到物理教學(xué)中，不僅有利于學(xué)生牢固地掌握知識(shí)，而且培養(yǎng)了學(xué)生善于比較、敢于比較，從比較中把握事物的本質(zhì)。物理學(xué)中有許多表面上極為相似、極易混淆的概念，通過(guò)比較它們的相同點(diǎn)和相異點(diǎn)，弄清它們的區(qū)別和聯(lián)系，在區(qū)別中避免混淆，在聯(lián)系中掌握這些概念的相互聯(lián)系和物理實(shí)質(zhì)。

類比也是一種重要的物理學(xué)思維方法，是根據(jù)兩個(gè)或兩類對(duì)象的相同或相似方面來(lái)推斷它們?cè)谄渌矫嬉部赡芟嗤蛳嗨频囊环N思維方法。哈密頓等人將多種物理過(guò)程進(jìn)行類比，提出了著名的最小作用原理。牛頓將引力作用的效果與光的強(qiáng)度類比，作出引力與距離的二次方成反比的假設(shè)。后來(lái)庫(kù)侖定律的得來(lái)在很大程度上來(lái)源于與萬(wàn)有引力定律的類比。在教學(xué)中，教師應(yīng)千方百計(jì)地搜尋學(xué)生待識(shí)記的新知識(shí)有與已掌握了的舊知識(shí)相似性，講解新知識(shí)，類比與之相似的舊知識(shí)，幫助學(xué)生建立知識(shí)網(wǎng)絡(luò)，使學(xué)生學(xué)得輕松，是一種快而省的方法。例如，靜磁學(xué)是運(yùn)用類比靜電學(xué)的方法來(lái)研究構(gòu)建的，它們的概念、規(guī)律、處理問(wèn)題的方法有對(duì)應(yīng)的相似性。所以類比靜電學(xué)講授靜磁學(xué)，就能使學(xué)生感受到物理規(guī)律的和諧統(tǒng)一，公式的簡(jiǎn)潔優(yōu)美。

（三）物理學(xué)史與物理教學(xué)相結(jié)合，讓學(xué)生“與科學(xué)家一起去發(fā)現(xiàn)新知識(shí)”

科學(xué)方法是科學(xué)認(rèn)識(shí)的主體即科學(xué)家獲取知識(shí)所應(yīng)遵循的道路，而從本質(zhì)上講，學(xué)習(xí)新知識(shí)的過(guò)程特別是解決問(wèn)題的過(guò)程與科學(xué)家的認(rèn)識(shí)所應(yīng)遵循的道路基本相同。物理學(xué)史料中可以找到許多與物理教學(xué)相配合的科研實(shí)例。在教學(xué)中，適當(dāng)穿插一些介紹物理概念、規(guī)律由來(lái)的小故事，引導(dǎo)學(xué)生“與科學(xué)家一起提問(wèn)、一起研究”，可以使學(xué)生學(xué)到科學(xué)家的研究方法及高尚品質(zhì)。

（四）系統(tǒng)介紹某一位科學(xué)家的科學(xué)思想和科學(xué)

方法

愛(ài)因斯坦在創(chuàng)立相對(duì)論的過(guò)程中展現(xiàn)了愛(ài)因斯坦極其豐富的思想和科學(xué)方法，在介紹相對(duì)論時(shí)，可以搞一些講座，系統(tǒng)介紹愛(ài)因斯坦的科學(xué)思想，愛(ài)因斯坦善于運(yùn)用“直覺(jué)”，善于巧妙地運(yùn)用“思想實(shí)驗(yàn)”的方法，他常用批評(píng)的眼光審視物理學(xué)中已經(jīng)確立的理論，洞悉舊理論的局限性、矛盾性，從而力求使理論更具有普遍性、統(tǒng)一性。學(xué)生聽(tīng)后，不僅能感受到探索知識(shí)的樂(lè)趣，還激發(fā)了他們的求知欲、創(chuàng)造欲，同時(shí)也受到了科學(xué)方法的熏陶。

參考文獻(xiàn)：

[1]霍劍青.人才的科學(xué)素質(zhì)培養(yǎng)與基礎(chǔ)物理教學(xué)[J].大學(xué)物理，1995（10）.

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