物理教学教育研究论文

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一、在高中物理教学中加强方法教育十分必要

1．方法教育是物理教学中落实素质教育的需要，是全面提高物理教学质量的需要

目前素质教育已成为教育系统的热门话题，学科教学承担着提高学生文化科学素质的主要任务，加强高中物理方法教育，提高学生的科学素质，是物理学科教学变应试教育为素质教育的具体体现。方法教育在相当程度上涵盖了物理学科德育教育的内容和要求，是物理学科落实德育目标的具体体现。

相当多的物理教师认为自己的主要任务是学生掌握知识，即学会。其实对学生来说，学会一些基础知识只是形成一种学习能力的基础，更重要的是要会学，即掌握探索新领域、新知识的方法和能力，有这种会学的本事，才有可能实现终身教育的目标，才能进入创造开拓新领域的更高层次。

知识和方法始终是紧密结合在一起的，知识是在一定方法上形成的，而一定的方法又是知识发展的产物。

我们中学生学习的经典物理学是诸自然学科中最成熟的学科，它所阐述的概念和规律是相当完整、系统、深刻的，充分体现了研究方法，思想方法的科学性。例如：运用实验探索方法得出的重要规律就有：自由落体规律、气体实验三定律、欧姆定律、电阻定律、发现电子、中子、质子等等。这里要特别指出的是法拉第对电磁感应现象的研究，历经十年，做了无数次实验探索，终于使自己成为电磁学的创始人之一。1820年丹麦物理学家奥斯特发现了通电导线可以使其周围的磁针转动，法拉第的导师戴维用通电线圈使软铁磁化，说明电可以生磁。法拉弟根据力学中的作用与反作用的关系，做出了这样的推测："既然电能生磁，那么磁就一定能生电。1821年他立下誓言一定要。由磁产生电"。他埋头做了大量的探究实验，不断改变磁铁与导线的相对位置，可连接导线的电流计指针岿然不动。但法拉弟不怕失败，他坚信自己的科学推测是正确的，他不断改进自己的实验方案，终于在十年后的1831年10月他将磁铁插入导线绕成的圆筒时，连在导线圆筒的电流计指针动了--感应电流产生了，他乘胜追击造出一第一台小型感应发电机。他分析总结实验，得出了电动生磁，磁动生电的重要规律。

理想化实验，也是物理学研究的重要方法。如：伽利略推翻禁锢人们思想二干多年亚里士多德的"力是维持物理运动的原因"的结论的斜面实验是一个典型的理想实验。他运用的方法就是将实验条件理想化，设想青铜球与斜面之间无摩擦，若将对面倾斜的斜面水平放置时从斜面上滑下的青铜球将永远运动下去，这种科学推理得出了令人信服的结论，物体运动不需要力来维持，力是改变运动状态的原因。爱因斯坦曾高度评价这一工作："伽利略的发现及他所应用的科学推理方法，是人类思想史上最伟大的成就之一，而且标志着物理学的真正开端。"牛顿第二定律、万有引力定律、开普勒三定律、麦克斯韦的电磁理论及方程，又都是数理结合方法的重要体现。

在中学物理学中，加强方法教育，不仅要让学生学会一些基础知识，同时又要掌握取得知识的方法，要使学生在掌握科学方法上得到锻炼，这是物理学本性决定的，也是当前提高学生物理学科能力的需要。

方法是通向能力的桥梁，能力既依赖于知识的掌握更依赖于方法，在某种意义上，方法本身就是能力的一部分。科学过程和知识的结合是中学物理教学的核心，而过程和方法是对应的，能力的培养可以从强化方法教育入手。

近年来，《中学物理教学大纲》对物理教学的要求提得越来越明确，越来越全面，《大纲》中说："要培养学生的观察和实验能力、思维能力、分析和解决问题的能力。""要结合物理教学对学生进行抽象思维的训练，培养分析解决问题的能力，进行科学态度和科学方法的教育。"

要全面落实教学大纲的要求，就必须重视加强高中物理教学中的方法教育。

2．目前中学物理教学的实际需要加强方法教育

高中物理难教、难学是师生的共识，为了提高学生物理成绩，教师们想了许多办法。无外乎是将物理知识讲深、讲细，然后再将大量的习题讲深讲细，然后是要学生按照教师的讲解多做练习，记住简单的结论，记住解题的路子。不断的加课时、补课。只有少数教师注重学生的学习过程中的科学方法的形成训练，注重学生探求知识过程中的思维能力，物理思想的形成的训练。

前一种做法注意的是结论的记忆，采用的是重复练习，"题海战术"，这种教法不能说完全无效，否则不会至今仍被多数教师青睐，但它耗费了教师学生大量的精力时间，应该说是一种费时、低效的教学模式，更重要的是这种做法扼杀了许多学生求知识欲望，压抑了他们的创造意识，对学生未来的发展不利。

而注重方法教育，加强能力的培养和训练会使学生学得主动、活泼、多动脑子、会动脑子、变得聪明起来，具有独立处理分析解决问题的能力，不仅考试成绩不会差，也为其未来的发展打下了坚实的知识、能力基础。

为了推进素质教育，国家教育部最近下发了调整高中物理、数学教学内容的通知。高中物理减少调整了十五项内容，高中教学计划及教学大纲近年调整的总趋势是减少必修课课时，减少教学内容，降低教学要求，增设高中选修课。但对高中教学质量的要求并没有降低。面对"少内容、低要求、高质量"的矛盾，我们必须找到教改的新思路。

加强高中物理教学中的方法教育，研究方法教育的系统化，可操作化，是物理教学改革的新思路。

不可否认高中物理教学的一个重要任务是要让学生在高考中取得满意的成绩，为高等学校输送合格的新生，特别是重点中学这个任务更重。

由于高考是选拔性考试，为能将基础好，能力强，具有学习潜能的学生挑选出来，高考肯定注重学生能力考查，将能力考核放在首位。近几年的高考试题突出地体现了这一点。物理高考重点考核的五种能力为：理解能力、推理能力、分析综合能力、应用数学处理问题能力和实验能力。这五种能力中最基础的能力是理解能力，理解物理概念和规律是学好高中物理的基础。所谓理解就是弄明白，只有重视物理概念和规律的得出过程的剖析，重视过程中应用的科学方法的教育，才能从根本上提高学生的理解力。

近年来的高考试题中，有不少题目就是为了考查学生的物理思想方法而设计的。例如：关于理想化方法，97年高考试题中的单选题第2题，质量为m的钢球以速率v．碰地竖直向上弹回，碰撞时间极短，离地速率为v：，求在碰撞过程中，地面对钢球的冲量方向和大小。解答此题时需在碰撞过程中忽略重力的冲量，将地面对球的冲量视为合力的冲量，才能得出正确的答案：冲量的方向向上，大小为m(v，+v0。再如计算题25题，物块与钢板相碰后立刻与钢板一起向下运动的过程忽略了重力和弹力在短时间内的冲量，将其视为动量守恒过程。26题中，A、B两板所加的电压虽然是随时间变化的，但当电子在极短时间内通过A、B间的电场时可将电场视为恒定的。以上题目均要求学生忽略过程中的次要因素，会将过程做理想化处理。

再比如物理中最常用的等效思想的考核，在93年的选择题第10题中，打开阀门后水从A流向B，将重力对水做功等效为A中斜线部分水的重力势能改变为B中打斜线部分的重力势能，可见重力势能减少，重力对斜线部分水做了功。由于整个装置是绝热的，重力对水做功转化为水的内能，此题的正确答案为大气压力对水不做功，水的内能增加。

我们就是为了使学生在高考中获得更好的成绩，也必须加强能力的培养和方法教育。

二、高中物理教学中方法教育的主要内容

认真分析高中物理教材的方法教育因素，可以将高中物理教学中的方法教育内容分为四类。

1．物理方法：物理方法集中体现了物理学科研究方法的特色，理应做为高中物理方法教育的基本内容。主要有：实验方法(含观察方法)、模型法、理想化法、等效方法、对称方法、守恒方法、叠加方法、整体与隔离方法等。

2．数学方法：数学是物理研究的工具，是物理学形式化的语言，数理结合是物理学的最基本方法，在众多的数学方法中常被高中物理教学采用的有：比例方法、比值定义法、图象方法、极限方法、数列方法等等。

3．逻辑方法：逻辑方法指的是思维方法，主要有：比较、分类、类比、概括、分析与综合、归纳与演绎、抽象与具体等。

4．哲学方法：高中物理教材中涉及较多的是对立统一、量变质变、肯定否定、绝对相对、现象本质、形式内容、原因结果、偶然必然、部分整体等等。三、如何在高中物理教学中进行方法教育

方法教育的模式有两类，一种是隐性的方法教育，即在教学中不点明方法的名称，也不对方法本身进行解释，而是渗透在教学设计中，隐蔽地发挥方法的指导作用，使学生潜移默化地受到方法和熏陶。另一种是显性方法教育，即在教学中明确提出应用某种方法，深浅适度地说明这种方法的内容，指导学生自觉地应用这种方法，掌握这种方法。究竟采用哪种模式，应从教材内容和学生实际出发灵活确定。

具体操作中应抓住方法教育内容中最基本的物理方法，物理方法中主要以实验方法(含观察法)，理想化法、等效方法为基本内容，而且主要以新课教学为主，在高一、高二年级的概念和规律教学中注重方法教育，能力培养。抓住教材中方法教育的因素，反复进行。在高三总复习阶段，要以物理方法为专题进行集中训练提高。

1．认真挖掘教材中体现方法教育的内容。在备课中将制定方法教育目标做为能力目标的

重要组成部分。

例如：在电场强度、电场线的教学中，将"理解理想化模型法是一种主要的物理方法；运用类比方法理解比值定义物理量的特点；领会运用假想曲线描述场的性质的方法。"列入教学目的中的能力培养目标。

只要重视方法教育，认真去琢磨，每位教师都可能挖掘出教材中方法教育的因素，制订出方法教育要达到的课堂教学目标。

2．在课堂教学结构设计中适当地运用隐性与显性模式设计方法教育的步骤。

一般来说隐性模式就是运用科学认识过程的科学方法，组织学生对概念规律的认识过程，使学生感受科学探究过程，达到领会、掌握科学方法教学的目的。这种课堂结构的设计适用于一些物理规律的探究，例如：牛顿第二定律、波--马定律、楞次定律等均可采用："提出研究课题一有根据的猜想一设计实验方案(方案包含确定测量物理量、器材、选择步骤、设计数据处理方法等)一实验探索一归纳总结结论一理论证明或实验验证"的结构，设计实验研究课。

这种实验研究课把更多的主动权交给了学生。有目的有计划地对学生进行科学研究方法的训练，尽管学生的思维是发散地、活跃的，但研究方法都是严谨有序的。

另一种为显性模式，即明确指出适用于理想化方法、模型法、等效方法、整体法与隔离法等方法的教学。

以理想化方法为例，从介绍理想化模型入手，进行理想化方法教育，高中学过的理想化模型可以归类分为：

实体物理模型：质点、质点系、单摆、理想气体、点电荷、试探电荷、匀强电场、磁场、薄透镜、理想变压器、点光源、光线等。

过程模型：匀速运动、匀变速运动、自由落体运动、匀速率圆运动、简谐振动、等温过程、等容过程、等压过程、恒定电流等。

理想实验有：伽利略的理想斜面实验；反映电场力的性质能的性质的实验，这类实验的特点是纯化实验条件，塑造理想过程，进行逻辑推理，得出科学结论。

理想化模型和理想实验的共同特点是以可靠的事实为基础，经过抽象思维，抓住主要因素，忽略次要因素，从而更深刻地反映了事物或规律的本质。这种方法是研究物理问题的重要思想方法，称为理想化方法。

在涉及上述理想化模型及理想实验的教学中注重模型的抽象过程分析，明确在所研究的问题中主要因素是什么?次要因素是什么?为什么可以将次要因素略去，抽象出的理想化模型的适用实体条件是什么?

如场强一课教学中，试探电荷之所以要电量小，是为了忽略对电场分布的影响。线度要小，是为了研究电场中各"点"的力的性质需要。我们可以将电量很小，体积与场源带电体相比很小的带电体视为试探电荷。而研究试探电荷在电场中受力情况的实验也是一个只能在头脑中进行的理想实验，是通过科学思维推理，得出正确的结论，从而引入场强的物理概念。

在指导学生运用理想化方法时，要特别注意掌握其适用的范围和运用的条件。

同时要注意将理想化模型与科学假说模型区别开来。假说方法也是一种重要的物理方法，假说是以观察与实验作为自己的坚实基础，假说应能够较好地解释已经观察到的现象，并能预言尚未发现的现象，假说必须经受新现象和新理论的检验。

物理教材中的假说也有不少。如：安培分子电流假说、麦克斯韦电磁波假说、牛顿的光的微粒说、惠更斯的光波动说、爱因斯坦的光子说、汤姆逊的原子枣糕模型说、卢瑟福的原子核式结构说、波尔理论中的能级假说、轨道假说和跃迁假说；还有引入的假想模型，电场线、磁感线、电子云、光子等等。

等效方法是物理方法中又一应用广泛的重要方法，是科学研究中常用的一种思维方法。在效果等同的前提下，把实际的、复杂的物理过程变成理想的简单的等效过程来处理，可使计算大为简化，又可加深对物理概念、规律的理解。在高中物理教材中体现等效思想方法的有以下几种：

效果等效：力的合成与分解，速度与加速度的合成与分解，功与能量变化的关系，交流电有效值的定义，电阻串、并联计算，将产生感应电动势的部分等效为电源等。

过程等效：将变速直线运动通过平均速度等效为匀速直线运动，将变加速直线运动通过平均加速度等效为匀变速直线运动，抛体运动等效为两个直线运动的合成等等。

至于数学方法在物理教材中的体现更是比比皆是，尤其是图象的应用，力学中有s-t图、v-t图、振动和波的图象，热学中P-T图、P-V图、V-T图，电学中的U-I图、I-R图、U-R图、P-R图等等。''''

列举上述例子是想说明，方法教育的内容就在我们的高中物理教材中，只要大家重视，人人都可发现，都可以操作，在平时的一章一节的教学中分散、反复的训练，贯彻始终，特别是在课堂教学结构设计上要改变教师一讲到底的局面，一定要创造条件启发引导学生在已有的知识的基础上运用科学思维方法自己去思考、去研究得出结论。

3．在平时的考查测试中，编制一些考查方法的试题，检测学生方法掌握情况，同时推动学生重视方法学习。

例1．关于质点，下面哪几句话是正确的?()

A．质点就是数学中的"点"

B．质点既无大小，又无质量

c．只有体积很小的物体才能看做质点

D．以上三点都是错误的

答案：D

例2．关于单摆，忽略了下列哪些次要因素?

A．摆线的质量B摆线的伸缩c．摆球的大小D．摆球的质量

答案A、B、c

以上两个关于理想化模型的题目，就其考试水平来说都是属于"识记"级的，学生只要记住有关内容，即使不大理解，也可答对，得分率较高，例2中少数学生没有选"c"。他们说：。测定重加加速度的实验中，摆长等于线长加摆球半径，说明摆球的大小是不能忽略的。"他们不明白单摆是实际摆的理想化，是"一根不能伸长、又没有质量的线的下端系一质点"。而测定重力加速度实验中用的是实际摆，为了使这个摆更接近于理想化的单摆，在测量摆长时下端才从球心算起。从这些学生的想法来看，他们对理想化模型还是一知半解的，即使死记硬背了一些结果，并没有真正领会其意义。

例3、我们知道万有引力定律的公式中的距离r是指两个均匀球体球心间距离或相距很远而可看作质点的两个物体之间的距离，地球与站在地面上的人(非球形且与地球贴近)之间的引力也可用该公式进行计算，这是因为()

A．地球可以视作密度均匀的球体，放质量集中在球心

B．人与地球相比很小，可以不管他的形状

c．人的长度与人到地心间的距离相比极小，故可以视作质点

D．地球对球外物体的引力与质量集中在球心时对球外物体的引力等效

答案：c、D

例4．下列各物理量中，用比值法定义的有：()A．密度B．磁感应强度c．气体压强D．电流强度答案：AB

例5．在我们所知道的重大物理发现中，以。。假说一推理一实验检验"方法研究获得成功的有哪些?()

A．电磁场理论B．中子的发现C．惯性定律D．库仑定律

答案：AC

例6．下列各组所述的两个物理过程，可作等效变换的是()

A．"做功"与"热传递"以改变物体的内能

B·"线圈静止在磁感应强度按正弦规律变化的匀强磁场中"与"线圈在恒定的匀强磁场中匀速转动"以产生电流

c．小球在半径很大弧长很小的弧形光滑轨道上往复运动与摆角很小摆球摆动

D．"用明线光谱"与"用吸收光谱"以鉴定物质的化学成份

答案：ABc

例7·运用相似类比方法可以帮助我们利用已经掌握或较易掌握的概念来理解与认识新概念．下面所列各组事物，哪些类比是合适的?

A．用单摆的振动规律对照电磁振荡

B．以水位差比拟电位差

c．把电容器的电容与物理的热容相比较

D．用带电粒子在电场中的偏转来模拟带电粒子在磁场中的偏转

答案：ABC

4、在高三总复习阶段，将方法的掌握训练纳入专题复习计划中。

特别是在最后一轮的复习中可以方法为专题进行。例如：理想化方法在过程分析中的作用。

等效方法在解决单摆周期、等效电路中的应用。运用能量守恒解决问题的思路等等。

四、多年来重视方法教育的成果

由于多年来在教学中重视对学生方法教育，取得了明显的教学效果。最大的好处就是学生学习物理的兴趣浓厚。独立分析解决问题的能力得到了培养和训练，许多学生的思路开阔，学得很活。

所教88、91、94、97、2000届等多届高三毕业学生物理高考成绩优异，人均分均居省内前列。91年和97年，均有学生在高考中取得满分的好成绩，在历次全国中学生的物理竞赛中也有多名学生获奖。更重要的是这些学生进入大学后普遍感到中学中得到的方法教育与训练比学得的知识重要得多，有用得多。许多学生在给教师的来信中感慨万分，十分感谢教师给予他们终身受益的开启知识大门的金钥匙。

在高中物理教学中加强方法教育势在必行，希望所有的高中物理教师均加入这一行列，改变物理教学现状，使之更适应素质教育的要求。培养更多的掌握科学方法的创造型人才。