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贯彻高中物理新课程理念渗透科学方法教育

    11-14 22:52:05    浏览次数: 129次    栏目:高中物理新课改

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理想化方法是物理研究中经常用到的另一种科学方法,物理现象所经历的过程大多是复杂的,要仔细描述它们也是很困难的。为此,在物理研究中常常把具体事物抽象化,用理想化的物理模型来代替实际研究的对象,并对有关的过程做出简化,以便从理论上去研究它。高中物理概念中涉及大量的理想模型,例如,实体理想化模型有:质点、点电荷、弹簧振子、单摆等;过程理想化模型有:匀速直线运动、匀变速直线运动、匀速圆周运动、简谐运动等。在建立这些概念的过程中,让学生体验物理学中抓住主要因素,忽略次要因素,突出主体,删繁就简的理想化方法,加深学生对理想化方法的理解。

数学方法也是物理学中研究问题的重要方法。例如,建立瞬时速度的概念需要用到数学上取极限的方法;电场强度、磁感应强度、速度、电阻等概念的建立都用到了比值定义物理量的方法。

2.2.3 在探究物理规律的过程中渗透科学猜想、观察与实验、归纳与演绎、比较与分类、图像等方法。

物理规律揭示的是物质的结构和物质运动所遵循的规律,因此,必然与人们认识物理世界的途径有关即与观察、实验、抽象思维、数学推理等有着密不可分的联系。每个物理规律都是人类知识的结晶,不仅具有科学的价值,同时也铭刻着人类思维发展的烙印,蕴涵了丰富的科学方法,具有物理文化的价值。如果我们在物理规律教学中,创造条件让学生经历科学探究过程引导学生循着前人研究的思路来重新“发现”这一规律,再现浓缩在其中的思维历程,从中体验和学习科学思维的方法,那就等于教给学生一把打开思维宝库的金钥匙,从而把物理规律的教学作为帮助学生认识事物本质、训练思维能力、掌握科学方法的手段。

例如,在牛顿第一定律的教学中,首先引导学生观察实验和回顾生活中现象:用力推力,车子才前进,停止用力,车子就要停下来。引导学生分析这些现象,判断能否根据这些现象得出结论:必须有力作用在物体上,物体才能运动,没有力的作用,物体就要静止下来。然后,进一步引导学生提出猜想:物体停下的原因是摩擦力的作用,再设计实验进一步探究:改变接触面的粗糙程度,逐渐减小摩擦力,发现物体停下来所前进的路程逐渐增大,然后介绍伽利略的理想实验,引导学生进一步设想:如果没有摩擦,一旦物体具有某一速度,物体将保持这个速度继续运动下去。这样,通过“观察──实验──逻辑思维(理想实验)──合理外推──发现规律”这一过程,了解发现物理规律的科学方法,认识物理实验、物理思维和逻辑思维在物理学发展过程中的作用。

物理规律常用数学函数、方程来表达,或用函数图像来表示,例如,匀变速运动的速度图像、电阻的伏安特性曲线、电源的伏安特性曲线等等。

3 在高中物理教学中渗透科学方法教育的方式

科学方法教育的目的在于发展学生分析和解决问题的能力,教给学生打开知识大门的钥匙,提高学生的科学素养。在物理教学中进行科学方法教育,要注意知识是方法的载体,脱离了知识的科学方法教育就成了空中楼阁,所以,科学方法教育要与物理知识教学有机结合,要把科学方法教育渗透在物理知识的教学中。在高中物理教学中渗透科学方法教育主要有“隐性”和“显性”两种方式。

3.1 隐性方式

隐性方式是让学生经历物理概念的建立和规律的发现过程,使学生在这一过程中,体验科学方法,受到科学方法的熏陶,但是不明确地提出科学方法的名词。

例如,在楞次定律的教学中,可将教学过程设计成学生的探究过程,让学生在探究的过程中体验科学家进行科学研究的探究方法。

(1)分析现象,提出假说

引导学生根据已有的知识,猜想感应电流的方向可能和哪些因素有关,并在学生提出各种猜想的基础上进行分析、筛选、合并,归纳出感应电流方向可能跟两个因素有关:原磁场方向及磁通量的变化。

(2)设计实验,验证假说

给学生提供一定的实验器材,让学生根据实验目的和提供的实验器材,设计实验,并通过讨论,完善实验方案。

(3)分析现象,寻找关系

引导学生深入分析实验现象,找出感应电流方向跟原磁场方向及磁通量变化的关系:磁通量增加时,感应电流的磁场方向总跟原磁场方向相反(增则反),磁通量减少时,感应电流的磁场方向总跟原磁场方向相同(减则同)。

(4)抽象概括,表述规律

引导学生进一步分析“增则反,减则同”,把这一关系概括为“阻碍”变化,从而概括出楞次定律的内容。

3.2 显性方式

显性方式是在教学过程中,提出科学方法的名称,并且利用学生容易接受的方式,讲清有关该方法的内容、特点和操作过程,同时指导学生学会应用这种方法。显性方式重在解决问题中模仿应用科学方法,对科学方法进行操作训练,使学生有意识地掌握科学研究的方法和策略。这种方式适合于在学生对这种科学方法的感性认识较丰富的前提下,有目的有意识地培养学生解决科学问题的能力时使用。

例如,高中物理涉及到大量的物理量是用比值定义法定义的,教学中就可结合速度的定义、加速度的定义介绍这种定义物理量的方法,并在学习功率、电场强度、电容、电阻等概念时,让学生用这种方法自己去定义物理量,这样不仅让学生学会了科学方法,而且也可以更深刻地理解这类物理概念了。

利用物理学史进行科学方法教育,也是进行科学方法教育的好形式。通过介绍科学家发现物理规律建立物理理论的过程,使学生了解科学家如何提出科学猜想,如何设计实验进行研究,如何分析实验现象发现物理规律,使学生了解科学家的研究过程、研究方法和他们那种严谨的科学态度、对科学的坚定信念及孜孜以求的顽强毅力,使他们受到科学方法教育的同时,也受到科学精神的熏陶。

总之,新课程理念要求我们在高中物理教学中,不仅使学生学会物理知识,掌握物理技能,还要让学生经历探究过程,学习科学方法,形成科学态度和价值观,提高学生的科学素养。

参考文献:

1 张宪魁,王欣。物理学方法论。西安:陕西人民教育出版社,1995。

2 张宪魁。物理科学方法教育。青岛:青岛海洋大学出版社。

3 宋树杰。高中物理新课程理念与教学实践。北京:商务印书馆,2003。


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