物理教学中落实科学方法要从教室分析教科书内容开始Word格式.docx
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如何在物理教学中落实科学方法教学已经成为广大物理教师关注的问题。
本文从物理课程方法的界定入手，论述了物理教学中落实科学方法教学的意义，提出了物理教学中落实科学方法教学要从分析教科书内容开始的观点，并通过实例，简要分析了教科书“实验探究”、“概念/规律建立”、“栏目设计”和“史实展示”中的科学方法。
关键词：
物理教学；
科学方法教学；
分析教科书
Abstract:
Thenewcurriculumbeganinthebeginningofthenewcenturyexperimentsclearlypointedout:
Methodispartofoneoftheobjectivesandcontentofhighschoolphysicsteaching.Howtoimplementthescientificmethodofteachinginphysicsteachinghasbecomeaconcernofthemajorityofphysicsteachers.Definitionofmethodsfromthephysicscurriculum,thispaperdiscussestheimplementationofthescientificmethodofteachingthemeaningofphysicsteaching,theviewfromtheanalysisoftextbooksbegantoimplementthescientificmethodofteachingphysicsteaching,byexample,abriefanalysisofthetextbook"
experimentalexplorationconcept/lawtoestablisha"
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andthehistoricalfactsshow"
thescientificmethod.
Keywords:
physicsteaching;
theteachingofscientificmethod;
textbooksanalysis
目录
1、物理科学方法概述.................................................1
1.1物理科学方法...........................................................1
1.2常用的几种物理科学方法.................................................1
1.2.1控制变量法...........................................................1
1.2.2类比法...............................................................1
1.2.3归纳演绎法...........................................................1
1.2.4转换法...............................................................2
1.2.5理想实验法...........................................................2
1.2.6比值定义法...........................................................2
2、物理科学方法的教育意义.........................................2
2.1科学方法教育是中学物理新课标中的核心目标...............................2
2.2科学方法教育有利于学生获取知识、提高学习能力的.....................2
2.3科学方法教育有利于培养创新型人才.......................................2
2.4科学方法教育是物理教学的“画龙点睛”之笔................................2
3、落实科学方法教育要从分析教科书内容开始..............................2
3.1分析教科书“实验探究”中的科学方法.......................................3
3.2分析教科书“概念/规律建立”中的科学方法..................................4
3.3分析教科书“栏目设计”中的科学方法.......................................5
3.4分析教科书“史实展示”中的科学方法.......................................5
参考文献..................................................................7
致谢.....................................................................7
附录......................................................................9
在科学技术的影响下现代社会变化迅猛，一个人已不再可能终身享用在校习得的知识，这就促使教育工作者认识到，科学教育应该从以前的以知识为中心，转向重视知识教学的同时应关注科学方法教育，因为方法比知识的适用性更广、持久性更长，生命力更强。
世界各国，特别是美国、日本、英国等发达国家非常重视科学方法的教育，早在上个世纪50年代末，美国在物理课程改革的“哈佛物理规划”中就明确指出，要让教师和学生“获得认识世界和进行科学探究的能力和方法”。
1986年，我国国家教委制定的《全日制中学物理教学大纲》便明确规定了物理教学“要重视科学态度和科学方法的教育”。
特别需要指出的是：
1、物理科学方法概述
1．1物理科学方法
科学方法是指：
人们在认识和改造世界中遵循或运用的、符合科学一般原则的各种途径和手段，包括在理论研究、应用研究、开发推广等科学活动过程中采用的思路、程序、规则、技巧和模式。
简单地说，科学方法就是人类在所有认识和实践活动中所运用的全部正确方法。
物理学的发展离不开科学的方法,如果注重在物理教学中渗透科学方法,即:
观察实验、科学抽象、逻辑推理、类比等方法,不仅能使学生加深对知识的理解,对学过知识的融会贯通,还能使学生从前辈身上学到坚韧不拔的精神与精益求精的态度,更有利于培养学生的创新意识.
而所谓的物理科学方法，就是研究物理现象﹑描述物理现象﹑实施物理实验﹑总结物理规律﹑检验物理规律是所应用的各种手段和方法。
在严格的科学条件限制下，通过严密的观察实验（观察与试验方法），严格的逻辑推理（科学的思维方法的数学方法等），去伪存真、去粗存精，由此及彼，由表及里，找到事物内各部分之间及事物与外部环境的相互联系和相互作用，确定由相互作用产生的结构，运动变化和因果关系，形成规律性知识。
且包含于科学方法之中。
广义地讲，物理科学方法应该包括物理学研究方法、物理学理论体系的建立方法、物理学理论的学习与传播方法。
物理学是一切自然科学和多种技术的基础，因此，物理学的研究方法也就具有基本的、普遍的意义。
1.2常用的几种物理科学方法
1.2.1控制变量法
“控制变量法”是在新课标“科学探究”能力目标中被明确提出。
自然界中发生的各种物理现象往往是错综复杂的，决定某一个现象的产生和变化的因素常常也很多。
因此要人为的控制一些因素才能去研究。
使一个量保持不变，然后来比较、研究其他两个变量之间的关系，这种研究问题的科学方法就是控制变量法。
1.2.2类比法
类比法是指由一类事物所具有的属性，可以推出与其类似事物也具有这种属性的思考和处理问题的方法。
认识和研究物理现象、概念和规律时，将它与生活中熟悉且有共同特点的现象进行灵活、合理的类比，将有助于学生的理解。
“类比”是一种重要的逻辑推理方法，目的在于使人们认识新的事物。
1.2.3归纳和演绎法
从一般性较小的前提出发，推出一般性较大的结论的推理方法叫归纳法。
在科学研究中，归纳法发挥着重要的作用，许多物理概念、定律及规律的获得都是借助了归纳法的力量，由实验（演示实验或学生实验）归纳获得的。
因而归纳法的教学是中学教学中的一个重要方面。
要做出正确的归纳，就要从总体中选出的样本，这个样本必须足够大而且具有代表性。
在我们买葡萄的时候就用了归纳法，我们往往先尝一尝，如果尝的都很甜，就归纳出所有的葡萄都很甜的，就放心的买上一大串。
在实验中为了验证一个物理规律或定理，反复的通过实验来验证他的正确性然后归纳、分析整理得出正确的结论。
1.2.4转换法
一些比较抽象的看不见、摸不着的物质的微观现象，要研究它们的运动等规律，我们往往要抛开事物本身，通过观察和研究它们在自然界中表现出来的外显特性、现象或产生的效应等，使之转化为学生熟知的看得见、摸得着的宏观现象来认识它们的方法，在物理学上称作转换法。
它是帮助我们认识抽象物理现象的一种常用的科学方法。
1.2.5理想实验法
理想实验又叫做假想实验或思想上的实验，它是人们在思想中塑造的一种理想实验，是逻辑推理的一种特殊形式，在实际中并不能进行。
理想实验在物理学的理论研究中有重要的作用。
伽里略论证惯性定律所设想的实验——在无摩擦情况下，从斜槽滚下的小球将以恒定的速度在无限长的水平面上永远不停地运动下去，就是物理学史上著名的理想实验。
显然上述实验是人们在思维中进行的理想过程，与实际实验相比，理想实验能更大程度地突出实验中的主要因素，忽略次要因素，得出更本质的结论。
1.2.6比值定义法
物理量的定义，是物理概念的最基本、最概括、最实质的内容，初中物理中有许许多多的物理量，探究它们定义中的一些共性，对我们学生理解、掌握这些物理概念会起到事半功倍的效果。
所谓比值定义法，就是用两个基本的物理量的“比”来定义一个新的物理量的方法。
一般比值法定义的基本特点是被定义的物理量往往是反映物质的最本质的属性，它不随定义所用的物理量的大小取舍而改变。
这是物理概念建立的一个重要方法。
如：
速度、密度、压强、功率、比热容、热值等概念公式采取的都是这样的方法。
2、物理科学方法教育的意义
科学方法教育的目的在于提高学生分析和解决问题的能力，教给学生打开科学大门的金钥匙，提高学生的科学素养。
无论从学生终身发展的角度，还是从新课程改革理念看，进行科学方法教育，都具有重要的意义。
2.1科学方法教育是中学物理新课标中的核心目标
物理新课程标准特别强调[1]：
“将科学探究方法纳入内容标准，旨在加强对学生科学素质的培养。
学生不仅应学习物理知识和技能，还应经历一些科学探究过程，学习科学方法。
科学探究方法应渗透在教科书和教学过程的各个部分。
”新课程标准已经把科学方法教育确定为中学物理三维目标之一“过程与方法”中的核心目标，更把科学方法教育确定为中学理教学内容的一部分，充分说明了科学方法教育在中学物理教学中的重要地位。
2.2科学方法教育有利于学生获取知识、提高学习能力
学生通过对科学方法的不断了解、积累和掌握，逐步建立起完整的物理科学方法体系，可以形成一种借助于科学方法获取物理知识、提高能力的心理定势。
这样，学生就能够以快捷的速度获取知识，深刻地领会和掌握知识，牢记知识，还使学生产生一种对问题的敏感性，能够运用科学方法迅速地看出问题的关键，找出解决问题的途径，也是学生能力提高的一种表现。
2.3科学方法教育有利于培养创新型人才
物理科学方法中的灵感、假说、归纳与演绎、类比推理等诸多方法无一不包含着创造性因素。
创新教育是素质教育的核心，包括创新意识、创新精神和创新方法，方法是科学之魂，不掌握科学方法，创新只能停在高谈阔论上。
因此，让学生将学习过的物理科学方法独立地迁移到学习新的知识中去，或者应用于解决自己遇到的问题和情景中去，就能激发并提升学生的创新潜能[5]。
2.4科学方法教育是物理教学的“画龙点睛”之笔
物理知识是科学方法的载体，科学方法蕴涵于物理知识之中，它们密不可分，共同形成了物理学的知识体系[6]。
学生只有掌握了科学方法，才能认识、了解并驾驭物理，近而使学生心中的物理真正的“活”起来。
3、落实科学方法教学要从教师分析教科书内容开始
从功能上看，课程是实施培养目标的蓝图，是实现教育目的的重要保障，而教科书又是课程的重要依托和负载，教科书具有促进学生个体社会化和个性化发展等多方面的功能。
可这些教育功能却具有隐蔽性，比如教科书中隐藏着学生学习物理知识的科学方法，只有对教科书进行深入的分析，才可能挖掘出其中的价值，落实科学方法教育和新课标提出的三维目标（知识技能、过程与方法、情感态度与价值观）。
从教学上看，教科书是课堂教学的媒介，对教科书进行深入全面的分析有利于更好地进行科学方法教学。
教师在授课之前，应认真分析和研究教科书中隐藏着的物理科学方法，领会教科书的编写意图，通过教科书分析研究，提高对教科书地位、功能、结构的认识，促进教师超越对方法的认识，理解教科书背后隐藏的教育方法，关注学生思维的最近发展区，在此基础上科学地组织教学内容，确定教学方法。
成为教科书的研究者和实施者，真正做到授之以渔。
总之，教科书分析是进行教学工作的一项最基础、最重要的工作，落实科学方法教学要从教师分析教科书内容开始
3.1分析教科书“实验探究”中的科学方法
教科书中实验探究一般要经历提出猜想、设计实验、进行试验和收集数据、分析和论证等环节，每一环节都蕴含着丰富的科学方法因素。
下面就以控制变量法和类比法为例，分析教科书实验探究中的科学方法：
苏科版八年级第一章第二节《声音的特性》探究音调与频率的关系的实验时，教师先让学生拨动伸出桌面的钢尺一端（另一端紧压在桌面上），比较钢尺振动发出的音调的高低。
针对有些同学既改变钢尺伸出桌面的长度又改变振动幅度，导致效果不明显的情况，向学生介绍控制变量法，点拨学生注意保持钢尺的振动幅度基本相同，再比较钢尺振动快慢与音调的关系，直到得到满意的效果。
又如，在做《研究影响电磁铁的磁性强弱因素的实验》时，教师提出问题：
电磁铁的磁性强弱跟什么因素有关？
学生提出猜想：
电磁铁的磁性强弱可能与电流强弱有关，可能与线圈的圈数有关。
经过进一步的讨论，学生提出可以通过增加或减少电池节数来改变电路中电流的强弱；
通过多绕几圈或少绕几圈来改变线圈圈数。
然后教师点拨最关键的问题：
实验验证时能否两个因素一起改变？
学生讨论得出：
不能，那样做将无法辨别效果。
如何做才能得到最佳效果？
学生思考，有的学生回想起在苏科版八年级第一章第二节《声音的特性》探究音调与频率的关系实验时，曾用到控制变量法，教师给予肯定并鼓励学生提出解决方案：
应该先控制其中的一个因素不变，观察电磁铁的磁性强弱与另一个因素的关系，这样做效果最好。
教师肯定学生的想法是对的，鼓励学生放手去做，最后由学生总结出结论：
增大电流强度，增加线圈圈数可以使电磁铁的磁性更强。
通过实验探究，学生对影响电磁铁磁性大小的因素有了初步的认识，同时也学会了运用控制变量法解决实际问题，可谓一举两得。
通过精心组织这几部分内容的探究教学，不仅锻炼了学生的实验技能，而且还渗透了科学研究方法的培养，这对学生的影响是深远而有益的，远比获取的知识重要的多。
再如，在苏科版八年级第一张第二节《声音的特性》探究响度与振幅的关系时，向学生渗透转换法的具体运用：
音叉的振动幅度大小我们不易观察，但我们可以用系在细绳上的乒乓球接触正在发音的音叉，观察乒乓球被音叉弹开的幅度来探究其中的规律，收到很好的实验效果。
还有，在苏科版九年级第十六章第一节《磁场与磁体》课中磁场是看不见摸不着但又是确实存在的。
那么，我们应该怎样来认识磁场呢？
在探究过程中，结合学生对磁铁的感性认识：
磁铁对铁钉、铁粉有磁力作用，从而进一步培养学生利用转换法来进行探究。
如可以在薄纸板或玻璃板上撒上铁粉，或在板下面贴上磁铁观察，通过铁粉的有序排列“看见”磁场。
或者，将一个个小磁针放在磁铁的周围，观察小磁针的指针偏转情况来观察和判断磁铁周围的磁场分布情况。
这样将磁场这种“无形”的东西转化为“有形”的东西来观察并进行研究。
教师继续点拨，使学生对磁场的认识进一步升华：
在薄纸板或玻璃板上显示的磁体周围磁场的分布只是平面的，是有局限的，那么，真正的磁场应该是怎样的呢？
发挥学生的想象力，学生讨论探究并得出结论：
真正的磁场应该是看不见，摸不着的，但又是确实存在的，它分布在磁铁周围的空间，继而通过引入磁感线，学生在脑海里形成一个立体感的磁场，进而对地球周围的磁场就有了更进一步的认识。
这就是“转换法”在教学实践中的具体运用，学生切身体会到了电磁波在我们周围的存在，这正是科学研究方法的力量所在。
在苏科版十三章第一节《电流和电路》中认识电流时可以引导学生类比水流；
在初中物理苏科版第十三章第三节《探究串、并联电路中电流的规律》这节课的探究活动中，要充分发挥学生的想象力：
如利用水流模型进行类比，如果中途没有渗透、蒸发……？
如河流有分叉……？
还有学生提出可以与人流类比，教师予以肯定，并找些同学在教室走道内走动演示，很形象地总结概括出串、并联电路中电流的规律。
在初中物理苏科版第十七章第二节《电磁波的海洋》这节课中认识电磁波时，也要引导学生运用类比法，通过与水波、声波类比，使其形象化，学生也更容易接受。
学生的思维过程如下表：
项目
振动源
波的形成
水波
木棍的上下振动
通过水使振动向外传播，形成水波。
声波
发音体的往复振动
通过空气使振动向外传播，形成声波。
电磁波
导体中有方向、大小变化
可以在真空中或介质中通过变化的电
很快的电流通过，场和磁场互相激发，形成电磁波。
科学家富兰克林根据莱顿瓶放电能击死小鸟或小动物、雷击时可以击死人畜这些现象，进行类比，推测放电火花与天空中的闪电具有相同的性质，并设计了著名的“风筝实验”，破除了雷电是“上帝之火”的神话，证实了雷电与摩擦电具有相同的性质，最终导致了“避雷针”的发明。
通过这些阅读材料，让学生了解科学家的探究历程，从中体会类比法的运用，这对学生形成科学的世界观非常有意义，具有丰富的教育内涵。
类比法是物理探究教学中常用的方法之一，教师要引导学生用心体会，逐步掌握它的应用。
3.2分析教科书“概念/规律建立”中的科学方法
众所周知，建立物理概念和规律离不开理性思维（包括数学演算）。
因此，在建立物理概念和规律中，科学方法起着举足轻重的作用。
例如，在认识电流、电压的概念、研究电源的作用和影响电阻大小的因素等概念或规律时，用水流类比电流，用水压类比电压。
即水压使水管中形成水流,类比出电压使电路中形成电流。
用抽水机类比电源，抽水机可以保持水管两端有一定的水压；
而电源可以保持电路两端有一定的电压。
电源是产生电压的装置，没有电源，电路两端就没有电压，电路中也就不会有电流通过。
通过类比法的运用，会使学生理解和掌握这些抽象的物理概念或规律产生其他方法无法替代的作用。
再如水流通过涡轮时，消耗水能转化为涡轮的动能；
类比电流通过电灯时，消耗的电能转化为内能。
在学习密度，物质的特性时，定义：
把某种物质单位体积的质量叫做这种物质的密度。
公式：
密度=质量/体积。
单位：
kg（质量）/m3（体积）。
通过比值定义法，用质量比体积建立的密度是物质的特性，物质的密度不随质量和体积的大小而改变。
下面再以“电场强度”一节教科书的分析为例说明。
从知识组成来看，这节教科书主要由“电场”、“电场强度”、“点电荷电场电场强度的叠加”、“电场线”、“匀强电场”等组成。
方法是该节教科书活的灵魂，它弥散于知识建构的全过程。
择要揭示如下：
1.“电场”概念的建立：
根据现象（事实）提出假设的方法（“场”的假设得到了近代物理学的理论和实验的证实）。
2.“检验电荷”概念的引入：
分析、假设和理想化模型等方法。
3.“电场强度”的定义：
分析、实验和综合等方法，包括实验时的控制变量、综合时的比值定义等。
4.“点电荷场强计算式”的导出：
“从一般规律出发得出个别结论”的演绎方法。
5.“电场强度的叠加”的引出：
演绎的方法——因为电场强度是矢量，所以它的叠加遵循矢量的运算法则。
6.“任意带电体电场强度”的计算：
分析和综合的方法，即先“分”（点电荷）再“合”（叠加）。
7.“电场线”的介绍——用电场线直观描述电场：
理想假设（尽管这一理想假设不像“场”那样被近代物理学的理论和实验所证实）的方法。
8.“电场线在电场中不相交”的解释：
演绎的方法（反证法）——基于“电场线上每一点的切线方向表示该点的电场方向”这一基本假设和“电场中某一点的电场强度方向具有唯一性”这一客观事实进行“反证”。
9.“电场线形状”的演示——“把头发屑悬浮在蓖麻油里，加上电场，微屑就按照电场强度的方向排列起来，显示出电场线的分布情况”和“带电人体的头发由于静电斥力而竖起散开”：
模拟（类比）实验的方法。
10.“匀强电场”的定义：
理想模型的方法。
11.“匀强电场中电场线的分布特征”的说明：
演绎的方法——由于场强方向处处相同，所以电场线应该是平行的；
由于场强大小处处相等，所以电场线的疏密应该是均匀的。
3.3分析教科书“栏目设计”中的科学方法
新课程实验教科书设计了形式多言、内容丰富、图文并茂的学习栏目，例如苏科版《义务教育课程标准实验教科书》设计了“活动”、“信息快递”、“生活物理社会”、“方法技巧”、“www”、“知识梳理”、“信息库”等栏目；
人教版《普通高中课程标准教科书》设计的各个栏目中无论图片还是文字无不渗透着方法的因素，需要在教科书分析中给与重视。
例如：
苏科第十四章第三节欧姆定律一节中首先展示一幅两个学生对话的情景来引出疑问---电流与电压，电阻之间到底存在什么关系，从而在活动栏目中联想到利用实验法的科学方法来得出结论，而在运用实验法的时
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