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邢红军 陈清梅关键词：物理教学；科学方法；教育功能众所周知，中学物理教学既是科学教育的重要组成部分,又是落实素质教育的重要方面 要实现素质教育的日标，中学物理教学在注重知识教学的同吋，必须加强科学方法教育因为 科学方法教育不仅是中学物理教学的重要内容，而上是培养学生能力的重要途径然而，目前我国中学物理教学中的科学方法教育仍然存在一些问题具休农现为：第一， 科学方法教育的理论还不十分明确，以致人们没有自觉地把科学方法作为中学物理教学的重要 内容；第二，科学方法的教育功能没有得到允分的研究，科学方法的能力价值没有在中学物理 教学中得到很好的体现；第三，在教学层面上，科学方法教育的可操作性还较差这些情况表 明，在中学物理教学中，加强科学方法教育的研究依然非常必要一、科学方法教育的理论建构科学方法是人们在认识和改造客观世界的实践活动中总结出來的止确的思维、行为方式，是 人们认识和改造自然的有效工具作为一种基本的研究途径、方式和方法，它与自然科学的概念、 规律等知识是平行的，包含在自然科学的范畴之中在中学物理教学中进行科学方法教育，其理论思路至关重要这种理论思路，主要是指整个 科学方法教育的理论出发点和基本路线。

止确、充分而周密的理论构思和淸晰的理论思路，能够 把科学方法教育与中学物理教学的具休实际结合起来，从血更有效地解释、预测和引导学生的物 理学习活动，并从中总结出具有普遍意义的物理教学规律如果忽视理论的指导，满足于经验式 的照搬照抄，那么中学物理教学中的科学方法教育将是十分肪浅和具有局限性的，科学方法教育 就很难得到真止落实在中学物理教学中进行科学方法教育所涉及的重要理论问题是：物理教学中科学方法教育的 理论模型是什么？科学方法的教育功能是什么？等等显然，这些问题亟待有一个明确的冋答i般认为，物理学科的基本结构包括物理学的基本概念、基本原理（包括基本定律和基本理 论）、基本方法以及它们之间的相互联系美国哈佛物理教材改革计划（HPP）的主要执笔人霍 尔顿曾提出物理学的三维结构模型他认为，物理学任何一部分基本内容的结构及其发展都可以 分解为3个因素：实验（事实），物理思想（逻辑、方法论等），数学（表述形式或计量公式） 在这一观点的影响下，一种以知识为中心的物理教学理论逐渐形成并写人物理教学法教科书其 表述形式为物理学知能结构图，如图I所示物理概念、定律、理论:相互关系、逻辑实验爭实（包括观察、历史资料、实践经验等）方法论问题（模 型、假说、思维 方法等）延伸与应用图1曲上（实验）、中（核心理论）、左（科学方法论）、右（数学）、下（延伸与应用）5 个区域构成，反映了物理学科所耍求的能力结构。

这一理论对我国中学物理教学的影响首先反映 在《物理课程标准》的制订上《课程标准》在总目标中明确要求学生“学习科学探究方法，发 展自主学习能力,养成良好的思维习惯,能运用物理知识和科学探究方法解决一些问题” 0但是, 在《课程标准》的内容部分，却只涉及物理知识而没有科学方法事实上，科学方法作为物理认识活动的中介，是连接物理现彖与物理知识的纽带，在物理理 论的发展中起着桥梁作用也就是说，物理概念、规律只有通过科学方法的参与，才有可能上升 为知识形态不仅如此，物理理论的应用同样需要科学方法的参与因此，人们普遍认为：'‘与 科学知识相比，科学方法具有更大的稳定性和更普遍的适用性从这个意义上讲，学生掌握科学 方法比掌握科学知识更重要 “应把方法视为比知识更重要的东西，视为知识的脉络，按照科 学方法所展示的路子，去组织教材，安排教学进程 “能力与方法是密切联系的般地说，人们完成某方面任务能力的强弱，是与人们掌握完成任务方法的自觉程度与熟练程度密切柑关的 可以认为，方法是能力的'核心'，是对能力起决定性作用的因素基于此，我们提出以科学 方法为中心的物理教学理论，其表述形式为新的物理学知能结构图，如图2所示：实验事实（包括观察、历史资料、实践经验等）物理知识（概念、 定律等）科学方法（物理方法、思维方法等）数学（物 理量与数 学公式）延伸与应用我们认为，以科学方法为中心的物理学知能结构分析方法，比以知识为中心的结构分析更能 反映出物理学的特征，反映出知识、方法和能力的关系。

事实上，每一学科的方法就是该学科的 逻辑语言或符号规则，是使本学科多种事实与原则互相联系的手段和桥梁齐种方法综合起來就 形成了探讨本学科有效途径的方法论经验证明,学习者掌握某一领域的研究方法,其在该领域 内的能力就会按一定规律不断增长对于物理学來说,其思想和方法就是其发展的灵魂可以说, 中学物理教学的效果，在很大程度上取决于学生是否学到了物理学的思想和方法二、科学方法的教育功能把科学方法作为中学物理教学重要目标的原因在于，科学方法不仅具有独特的认知功能，而 且具有独特的教育功能其教育功能主要有以下几个方面：1获取功能首先，掌握科学方法是获取物理知识的重要途径学生只有掌握科学方法，才能更快捷地获 取物理知识根据图2,我们把这种路径农示为：物理现彖~＞科学方法一物理知识同样，只有借 助科学方法,才能使教学活动顺利进行比如,牛顿第一定律是通过实验法得出的;阿基米徳定 律是通过猜想验证法得出的；等等其次，学生耍理解物理知识，同样离不开科学方法根据图2,我们把这种路径农示为：科学 方法-•物理知识比如，中学物理教材中有十余个重耍的物理量是通过比值法来定义的我们在研究中发现，长期以来，在中学物理教学中，比值定义法的本质一直缺乏深人的理解。

比如，人们普遍认为："在研究物理问题时，當会遇见这样的情况，某两个（或几个）量在一•定 条件下成止比，其比值是一•个常量，这个帘量止好反映了事物的本质屈性因此，利用这个比值 可以定义出描写事物本质属性的一类概念类似这样的论述，在许多书籍乃至中学物理教材中 比比皆是这一观点的逻辑缺陷在于，把结果当作原I大1来加以阐述，忽视了比值定义法运用中的 -个关键问题——为什么耍用两个物理量相比来定义一个新的物理量它只回答是什么（比值是 常量），而没有回答为什么（为什么耍比），没有揭示出比值定义法的本质所谓比值定义法，就是用两个或多个物理量的比值来定义物理概念的方法在这里，比较的 关键是选取相同的标准因为只有选取相同的标准，比较的结果才有意义因此，只有对不同科 学方法的本质区别与联系以及使用方法的条件有所了解，才能弄清物理知识的内涵以及不同层次 知识之间的关系，从血形成知识的网络，达到对知识的真正理解2建构功能科学方法是物理知识的脉络，是物理知识的神经它具有把物理知识联系起来并形成结构 的功能根据图2,我们把这种路径表示为：科学方法与上、下、左、右4个邻区都发生联系从知识结构形成的角度看，科学方法作为一种基本的研究方式和方法，它纵横交错、贯穿 于整个知识领域Z中，使不同的知识相互联系并形成知识结构。

从认知结构形成的角度看，我 们认为，只有通过科学方法的参与，客观存在的物理知识结构才能转化为学生头脑中的认知结 构学生通过对物理新知识的加工、组织、简化、记忆、系统化重建及应用等环节，把原有的 认知结构演变为更加淸晰牢固的新的认知结构年以，在中学物理教学中，学生如果没有学会 通过科学方法把大量的物理知识在自C的头脑中编织成一•个层次清晰、逻辑严密的结构或网络， 就无法不断接收、容纳新的信息，也就无法完善白己的知识系统3培养功能通过对科学方法的不断了解、积累和熟练，使学生形成一种借助于科学方法获取物理知识 的心理定势，这样，学生就能够以快捷的速度获収知识，深刻地领会和掌握知识，牢固地记住 知识还可以使学生产生一•种对问题的敏感性，能够用科学方法迅速地抓住问题的要害，找出 解决问题的途径具有这样一种心理定势，也是学生能力的一种表现所以掌握科学方法，不 仅与学生获収知识的效率有关，而且与学生能力的发展直接有关科学方法述是培养学生物理学习能力的桥梁根据图2,我们把这种路径农示为：物理知识 一科学方法〜延伸与应用这是因为，物理概念和规律只有与科学方法相结合才有生命力，才 能显示其内在的理山、作用和功能；学生只有把学习过拓物理概念和规律与科学方法结合起來， 才能真正地掌握知识，并加以运用。

通过一定量的科学方法训练，使学生在解决实际问题时， 能够迅速检索各种各样的方法而无须对照过去，在处理前一个步骤时就能在大脑中预感下一•个步骤即使学生更好地掌握物理知识，而且能很好地培养学生的能力三、科学方法教育的实施如何在中学物理教学中实施科学方法教育呢？我们提出如下观点:1《物理课程标准》应把科学方法作为教学内容《物理课程标准》是编写中学物理教材的指导性文件在制订中，除了要考虑物理知识以外,还应当把科学方法作为中学物理教学的内容之一这既是物理教学规律的必然要求，同时也是物 理教学目的与教学内容相互対应的逻辑体现我们依据《物理课程标准》，把英中隐藏的主要科学方法明朗化、显性化，从而提出科学方 法教育的主要内容，如表1:表1科学方法教育的丄要内容及出现频次序号科学方法频次1演绎推理法362实验归纳法243理想化方法164假说方法135值定义法136等效方法107控制变戢法108乘积定义法10此外，从科学方法教育的层次性來考虑，思维方法同样是科学方法教育的重要内容，它包括 分析、综合、抽彖、概括等这就使科学方法与物理知识密切联系起來，使科学方法教育的内容 在一定程度上达到相对统一2按照科学方法的逻辑来设计教学程序目前的教学程序，往往是从传授知识的角度來考虑设计的。

这样做，学生也能学到一些科学 方法，但他们対科学方法的理解往往是表面的、肤浅的、寥星的、不连续的山于科学方法并不山学科的知识内容直接地表达，而往往隐藏在知识的背后，支配着知识的 获取和运用，所以科学方法既不易学习，又不易掌握如果按照科学方法所展示的路子去组织教 材，安排教学进程，即把方法教育作为教学活动的中心，情况就大不一样比如，高中“欧姆定 律”的教学可以这样设计：研究问题（实验法）一实验（控制变量法）一分析实验数据（图像法） 一得出定律的表达式（经验公式法）显然，可以把科学方法贯穿于整个教学过程这样的教学,把科学方法体现在知识的认知过程中,按照学生的认知模式推进教学，让学生 清楚地了解、经历这-过程，学生可以真止领略到科学方法和物理知识的内涵，能力得到提高3让学生运用科学方法解决实际物理问题在中学物理教学中进行科学方法教育，必须结合实际问题这是因为，科学方法的真正掌握, 必须在探索和发现Z中实现这正是掌握科学方法与学习物理知识的不同Z处例如，当学生学 习了光学成像的知识后，可以向学生提出这样一个问题：通常防盗门上都装有“猫眼”，其特点 是可以从室内向外观察而不能从室外向室内观察怎样解释这一现象？这是一个看似简单其实并 不容易回答的问题，它的解决不仅需要拥有物理知识，而且需耍运用科学方法。

因此，在中学物理教学中，必须创设良好的认知情境，对学生的探索进行指导，让学生主动 地观察、思考、实验、讨论，使之沿着科学的思路在不知不觉中掌握其中的科学方法。