物理學(xué)中的科學(xué)研究方法試論

黃大成

摘 要 在國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)越來(lái)越激烈的今天，公民的科學(xué)素養(yǎng)已經(jīng)成為影響國(guó)家綜合國(guó)力的重要因素之一。與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，我國(guó)學(xué)生乃至公民整體的科學(xué)素養(yǎng)水平都比較低，這種現(xiàn)狀已經(jīng)嚴(yán)重地影響到我國(guó)在世界中的綜合競(jìng)爭(zhēng)力。針對(duì)這一問(wèn)題，本文立足于中學(xué)物理學(xué)習(xí)中如何培養(yǎng)科學(xué)素養(yǎng)，探索如何采取有效的學(xué)習(xí)策略來(lái)培養(yǎng)和提科學(xué)素養(yǎng)。

關(guān)鍵詞 物理學(xué)習(xí)；科學(xué)素養(yǎng)；教育

中圖分類號(hào)：G632 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1002-7661（2019）08-0056-01

一個(gè)人的科學(xué)素養(yǎng)決定其生存競(jìng)爭(zhēng)能力，提高自身的科學(xué)素養(yǎng)水平既是個(gè)人發(fā)展得需要，也是適應(yīng)社會(huì)生活的需要。科學(xué)素養(yǎng)水平的提升不僅有助于公民獲取科學(xué)知識(shí)和技能，而且有助于綜合能力的提高，樹立正確的人生觀和價(jià)值觀。

一、常用的科學(xué)研究方法

（一）觀察法

觀察通常是人們考察處于自然狀態(tài)下的事物，即在人們不對(duì)客觀事物施加影響的情況下，對(duì)事物進(jìn)行研究。在物理學(xué)的發(fā)展中，觀察方法是很重要的。觀察不應(yīng)該是無(wú)目的的，而應(yīng)該是有意識(shí)的，長(zhǎng)久的，借助儀器和工具進(jìn)行的。伽利略因觀察教堂里的掛燈隨風(fēng)擺動(dòng)的等時(shí)性而發(fā)明了鐘擺；牛頓因?yàn)橛^察自由落體而發(fā)現(xiàn)了萬(wàn)有引力。

（二）實(shí)驗(yàn)法

實(shí)驗(yàn)是人們根據(jù)研究的目的，利用儀器、設(shè)備，人為地控制或模擬自然現(xiàn)象，排除干擾，突出主要因素，在有利的條件下研究自然規(guī)律。

（三）理想化方法

為了便于研究，使問(wèn)題簡(jiǎn)化，抓住主要因素，忽略次要因素，將物理過(guò)程在突出主要矛盾的純粹情況下進(jìn)行抽象和概括，來(lái)形成概念或得出規(guī)律，這就是研究物理學(xué)常用的理想化方法。

（四）控制變量法

物理學(xué)研究中常用的一種研究方法——控制變量法。所謂控制變量法，就是在研究和解決問(wèn)題的過(guò)程中，對(duì)影響事物變化規(guī)律的因素或條件加以人為控制，使其中的一些條件按照特定的要求發(fā)生變化或不發(fā)生變化，最終解決所研究的問(wèn)題。

（五）轉(zhuǎn)換法

一些比較抽象的看不見、摸不著的物質(zhì)的微觀現(xiàn)象，要研究它們的運(yùn)動(dòng)等規(guī)律，使之轉(zhuǎn)化為學(xué)生熟知的看得見、摸得著的宏觀現(xiàn)象來(lái)認(rèn)識(shí)它們。這種方法在科學(xué)上叫做“轉(zhuǎn)換法”。如分子看不見、摸不到，不好研究，可以通過(guò)研究墨水的擴(kuò)散現(xiàn)象去認(rèn)識(shí)它。

二、科學(xué)研究方法在物理教學(xué)中的應(yīng)用

（一）學(xué)習(xí)力學(xué)時(shí)的應(yīng)用

力學(xué)中的基本觀念，它的處理問(wèn)題的方法貫穿于整個(gè)物理學(xué)的其他各部分，它偏重于物理概念、物理思想、物理學(xué)的研究方法。力學(xué)中引入科學(xué)研究方法是整個(gè)物理教學(xué)的序幕。通過(guò)物理概念、原理的講授，提出一個(gè)科學(xué)方法，不嚴(yán)格推敲方法的定義，也不詳細(xì)闡述方法的內(nèi)涵，有具體的實(shí)例為佐證，學(xué)生很自然就會(huì)意識(shí)到。

在講述牛頓第一定律時(shí)，通過(guò)伽利略思想實(shí)驗(yàn)提出理想化方法；在講述剛體力學(xué)時(shí)，提出類比法，等等。慣性定律是中學(xué)生熟知的定律，但伴隨著這一定律的發(fā)現(xiàn)，提出了一種方法—理想實(shí)驗(yàn)法。這一發(fā)現(xiàn)“是人類思想史上最偉大的發(fā)現(xiàn)之一，而且標(biāo)志著物理學(xué)的真正開端?！彼品私y(tǒng)治長(zhǎng)達(dá)兩千多年的亞里士多德的錯(cuò)誤觀念。它告訴我們，根據(jù)直接觀察所得出的直覺的結(jié)論不是常?？煽康?，因?yàn)樗鼈冇袝r(shí)會(huì)引到錯(cuò)誤的線索上去。

（二）假設(shè)法的運(yùn)用

物理解題中的假設(shè)，從內(nèi)容要素看有參量假設(shè)、現(xiàn)象假設(shè)和過(guò)程假設(shè)等，從運(yùn)用策略看有極端假設(shè)、反面假設(shè)和等效假設(shè)等.利用假設(shè)，我們可以方便地對(duì)問(wèn)題進(jìn)行分析、推理、判斷，恰當(dāng)?shù)剡\(yùn)用假設(shè)，可以起到化拙為巧、化難為易的效果。假設(shè)法的運(yùn)用，不僅為快捷解題提供了便利，更為培養(yǎng)創(chuàng)新能力開辟了途徑。但是，要正確恰當(dāng)?shù)剡\(yùn)用假設(shè)法，必須深刻把握其“設(shè)而不假”的關(guān)鍵要領(lǐng)，即假設(shè)的內(nèi)涵與問(wèn)題本身并不矛盾。否則，就會(huì)造成“失之毫厘，謬以千里”的后果。

（三）控制變量法的運(yùn)用

簡(jiǎn)析：求解電功率的公式比較多：P=UI，P=U2/R，P=I2R，學(xué)生分析起來(lái)常常感到無(wú)從下手。電功率與兩個(gè)因素有關(guān)，我引導(dǎo)學(xué)生用“控制變量法”的思路解決這類問(wèn)題。關(guān)鍵在于首先根據(jù)題目已知找到相同的因素，只讓一個(gè)因素發(fā)生變化，再分析電功率與另一個(gè)變量之間的關(guān)系。具體分析如下：并聯(lián)時(shí)，各支路兩端電壓相等，所以我們可以選擇P=U2/R或P=UI。已知R甲>R乙，可根據(jù)P=U2/R直接得出P甲

總之，科學(xué)方法對(duì)人一生的學(xué)習(xí)和工作起著重要的作用。教師在教學(xué)中一定要打破以往“授之以魚”的填鴨式教育，培養(yǎng)學(xué)生探究，啟發(fā)學(xué)生思維，讓每個(gè)學(xué)生都得到充分的發(fā)展。培養(yǎng)學(xué)生掌握學(xué)習(xí)知識(shí)的科學(xué)方法，提高學(xué)生終身學(xué)習(xí)的能力，所以從這個(gè)意義上講，掌握科學(xué)方法比掌握知識(shí)更重要。

參考文獻(xiàn)：

[1]余翔.高中與中師學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)發(fā)展現(xiàn)狀分析與培養(yǎng)對(duì)策研究[D].江西師范大學(xué)，2003.