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1、物理教学中的科学方法教育探究 在物理教学过程中，运用科学的方法可以将抽象的知识具体化，形象的展现在学生面前，培养学生的学习兴趣和观察能力、思维能力，提高学生的学习效率，因此我们应当不断总结教学中的科学方法，积累经验，并且在教学过程中充分利用。 在物理教学中，作为教师，不光是传授物理知识，还应该有意识、有目的的引导学生运用科学的方法去学习，培养学生勇于探索的精神和科学的态度，在完成学习任务后，能够将所学到的知识进行有效的运用，提高自身的综合能力。 一、科学方法的分类 学科方法的构成要素主要有（1）对事实的观察，包括称之为实验的人为的观察。（2）把相同的事实归纳起来，标上名称以备应用，比较和分类，
2、其目的就是给一堆事实标上名称，可称为一般前提。（3）演绎，使我们从一般前提再回到个别事实，它教我们从那个标签上找到所期待的那些事实。（4）证明，就是根据事实来确定我们的结论是否正确的过程。 1、科学的实验方法 近代科学方法最大的特色之一就是实验方法的应用和牢固确立。古代科学的研究方法是观察、猜测、直觉、概括、演绎等。直到中世纪后期和文艺复兴时期，西方近代科学才逐渐从自然哲学的母体中分离出来，走上了独立发展的道路。而其中科学的实验方法是近代科学从自然哲学中独立出来的催化剂，同时也是推动近代科学迅猛发展的一个最基本、最重要和最普遍的方法。 物理实验方法是指人们根据研究的目的，利用物理仪器设备，人为
3、地控制或模拟物理现象，排除各种偶然、次要因素的干扰，突出主要因素，在有利的条件下能重复地去研究物理现象及其规律。对物理实验方法的创立并把它应用于检验科学知识做出巨大贡献的人当属伽利略。自由落体问题的研究是伽利略力学研究的突破口。对于自由落体问题当时盛行亚里士多德的观点，即自由落体以匀速下落，其速度的大小与落体的重量成正比。伽利略首先利用逻辑推理的方法指出亚里士多德落体观念的逻辑矛盾，接着用物体自由下落的速度与其重量无关的实验事实来驳斥亚里士多德的落体观念。这些实验虽然只是想象中的实验，但它是建立在可靠的事实基础上的，这种抽象的方法既弥补了实验条件的限制，所得的结论又能令人信服。伽利略正是靠自己
4、出色的实验奠定了近代物理学之父的尊位，事实上也是因为科学实验，使他成为整个近代科学的揭幕人。 2、科学实验与数学方法的结合 数学方法是指在科学研究中，应用数学提供的概念、符号和规则进行定量的描述、推导和演算，然后对数学结果进行分析和判断，从量和结构方面运用数学形式表示事物的特征和规律。数学方法为物理学研究提供了精确的形式化语言和表达工具。数学方法较少地受物质和技术条件的限制，依靠其抽象推理可以从理性上认识客观世界，也便于物理理论的推广。在近代科学中将数学理性和实验理性有机结合起来的这种方法突出地表现在伽利略的力学研究中。伽利略以准确的数学语言证明物质运动的规律和表达物理的定律。他认为数学是人类
5、思维的一种完全可靠的逻辑形式。“大自然这本书是用数学的语言写成的”。不懂数学语言，就不能揭开自然界的奥秘。伽利略不仅巧妙设计了斜面实验，还得出了物理学中的落体定律物体坠落所经过的空间按时间的平方而增加。用现代数学语言表述，这个定律可写成s=gt2。从以上可以看出，伽利略在研究力学的过程中把实验和数学结合在一起，既注重逻辑推理，又依靠实际观察和实验检验，这就构成了一套完整的行之有效的科学研究方法观察现象提出假设逻辑推理实验检验数学演绎形成理论。为物理学的发展开辟了新的途径。 3、归纳演绎法 归纳法即从实验出发，由特殊到一般的认识方法。英国著名哲学家弗兰西斯?培根在他于1620年出版的新工具一书中
6、提出了这种重要的认识方法，即从“简单的感觉知觉出发，建立新的思维方式，以直接到达事物的本性。”这种被称为“科学归纳法”的认识方法，强调认识自然过程中物理实验的作用，以归纳的思维为指导，对由观察、实验所获取的经验材料进行逻辑的分析和整理，以求得出科学结论。物理学中的归纳法就是在物理现象中通过对一些个别的经验事实和感性材料进行概括和总结，从中抽象出一般的结论、原理、公式和原则的一种逻辑推理方法。演绎法是以理论为主，由一般到特殊的认识方法。法国哲学家笛卡儿在他的方法论一书中提出了数学演绎法。他认为认识自然界客观规律的基本方法，就是用理性的逻辑思维，从直观认识的“首要和基本的原则”中演绎出这些规律。牛
7、顿在科学方法上的重大贡献就是把归纳法与演绎法结合起来。他认为“虽然用来从实验和观察中进行论证不能算是普遍地结论，但它是事物的本性所许可的最好的论证方法，并且随着归纳的愈为普遍，这种论证看来也愈为有力。”牛顿的自然哲学思想以及归纳法和演绎法相结合，模型和数学相结合的科学研究方法，不仅使他成功地建立了经典力学体系，实现了物理学史上第一次大综合，而且推动了近代科学的大发展。 4、简单和统一的审美方法 牛顿在他的名著自然哲学的数学原理中写到，“自然界不作无用之事。只要少做一点就成了，多做了却是无用；因为自然界喜欢简单化，而不爱用多余的原因来夸耀自己。”牛顿力学的三大定律与万有引力定律，全面地概括了从文
8、艺复兴以来各种纷繁的力学、天文学等的研究成果，以简单的形式成功地统一了天上和地上的物体的运动，充分显现了简单性原则的神奇力量。爱因斯坦则从更高的逻辑起点把物理学引向高速宇观世界，并且把牛顿力学囊括在内，并明确提出了逻辑简单性原则。自19世纪能量守恒定律被发现后，许多物理学家都相信物质世界的统一性，爱因斯坦则把探索和理解自然界的这种统一性作为他的最高目的，并贯穿于整个探索过程中。爱因斯坦的探索性的演绎法、逻辑简单性原则、唯美学原则、形象思维等科学方法就是其集中的体现。爱因斯坦相信，世界是和谐的、有规律的，而且这种规律是可以被认知的。 二、科学方法具有教育功能 著名科学史家萨顿在论及实验方法的教育
9、功能时曾说“实验方法一直就培育着最精致的思维戒律，正是实验方法才使人类的理性能充分发挥它的潜力，而与此同时，它本身又明白地显示了它的局限性而且提供了限制它的方式。它证明了真理的相对性，同时又使对它的客观性和它的近似程度的估量成为可能。更为重要的是，它教导人们要不偏不倚（或至少要努力做到）地追求完整的真理，而不仅仅追求也许能适合一时需要的或者使人高兴的那部分真理。”在物理的教学过程中科学方法的最大价值也许正是它的教育功能。科学方法不仅是认识自然的利器，也是认识社会以及人生的有用助手和工具。伏尔泰曾经提出，牛顿的方法决不限于物理学，它一般而言对于所有人类知识也成立。经过科学方法的训练和熏陶的心智，不仅能够应对日益扩张的科学知识前沿，更重要的是能够成为现代科学社会的健全公民。 三、结语 总之，在物理教学中有意识地加强科学方法教育，是实现学生智能的发展、培养科学的态度的有力途径，不仅可以使学生掌握物理知识本身，而且掌握研究和学习物理的方法，以及探索物理的精神。 第 6 页