物理学中的科学研究方法试论

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  摘 要 在国际竞争越来越激烈的今天,公民的科学素养已经成为影响国家综合国力的重要因素之一。与发达国家相比,我国学生乃至公民整体的科学素养水平都比较低,这种现状已经严重地影响到我国在世界中的综合竞争力。针对这一问题,本文立足于中学物理学习中如何培养科学素养,探索如何采取有效的学习策略来培养和提科学素养。
  关键词 物理学习;科学素养;教育
  中图分类号:G632 文献标识码:A 文章编号:1002-7661(2019)08-0056-01
  一个人的科学素养决定其生存竞争能力,提高自身的科学素养水平既是个人发展得需要,也是适应社会生活的需要。科学素养水平的提升不仅有助于公民获取科学知识和技能,而且有助于综合能力的提高,树立正确的人生观和价值观。
  一、常用的科学研究方法
  (一)观察法
  观察通常是人们考察处于自然状态下的事物,即在人们不对客观事物施加影响的情况下,对事物进行研究。在物理学的发展中,观察方法是很重要的。观察不应该是无目的的,而应该是有意识的,长久的,借助仪器和工具进行的。伽利略因观察教堂里的挂灯随风摆动的等时性而发明了钟摆;牛顿因为观察自由落体而发现了万有引力。
  (二)实验法
  实验是人们根据研究的目的,利用仪器、设备,人为地控制或模拟自然现象,排除干扰,突出主要因素,在有利的条件下研究自然规律。
  (三)理想化方法
  为了便于研究,使问题简化,抓住主要因素,忽略次要因素,将物理过程在突出主要矛盾的纯粹情况下进行抽象和概括,来形成概念或得出规律,这就是研究物理学常用的理想化方法。
  (四)控制变量法
  物理学研究中常用的一种研究方法——控制变量法。所谓控制变量法,就是在研究和解决问题的过程中,对影响事物变化规律的因素或条件加以人为控制,使其中的一些条件按照特定的要求发生变化或不发生变化,最终解决所研究的问题。
  (五)转换法
  一些比較抽象的看不见、摸不着的物质的微观现象,要研究它们的运动等规律,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。这种方法在科学上叫做“转换法”。如分子看不见、摸不到,不好研究,可以通过研究墨水的扩散现象去认识它。
  二、科学研究方法在物理教学中的应用
  (一)学习力学时的应用
  力学中的基本观念,它的处理问题的方法贯穿于整个物理学的其他各部分,它偏重于物理概念、物理思想、物理学的研究方法。力学中引入科学研究方法是整个物理教学的序幕。通过物理概念、原理的讲授,提出一个科学方法,不严格推敲方法的定义,也不详细阐述方法的内涵,有具体的实例为佐证,学生很自然就会意识到。
  在讲述牛顿第一定律时,通过伽利略思想实验提出理想化方法;在讲述刚体力学时,提出类比法,等等。惯性定律是中学生熟知的定律,但伴随着这一定律的发现,提出了一种方法—理想实验法。这一发现“是人类思想史上最伟大的发现之一,而且标志着物理学的真正开端。”它推翻了统治长达两千多年的亚里士多德的错误观念。它告诉我们,根据直接观察所得出的直觉的结论不是常常可靠的,因为它们有时会引到错误的线索上去。
  (二)假设法的运用
  物理解题中的假设,从内容要素看有参量假设、现象假设和过程假设等,从运用策略看有极端假设、反面假设和等效假设等.利用假设,我们可以方便地对问题进行分析、推理、判断,恰当地运用假设,可以起到化拙为巧、化难为易的效果。假设法的运用,不仅为快捷解题提供了便利,更为培养创新能力开辟了途径。但是,要正确恰当地运用假设法,必须深刻把握其“设而不假”的关键要领,即假设的内涵与问题本身并不矛盾。否则,就会造成“失之毫厘,谬以千里”的后果。
  (三)控制变量法的运用
  简析:求解电功率的公式比较多:P=UI,P=U2/R,P=I2R,学生分析起来常常感到无从下手。电功率与两个因素有关,我引导学生用“控制变量法”的思路解决这类问题。关键在于首先根据题目已知找到相同的因素,只让一个因素发生变化,再分析电功率与另一个变量之间的关系。具体分析如下:并联时,各支路两端电压相等,所以我们可以选择P=U2/R或P=UI。已知R甲>R乙,可根据P=U2/R直接得出P甲  总之,科学方法对人一生的学习和工作起着重要的作用。教师在教学中一定要打破以往“授之以鱼”的填鸭式教育,培养学生探究,启发学生思维,让每个学生都得到充分的发展。培养学生掌握学习知识的科学方法,提高学生终身学习的能力,所以从这个意义上讲,掌握科学方法比掌握知识更重要。
  参考文献:
  [1]余翔.高中与中师学生科学素养发展现状分析与培养对策研究[D].江西师范大学,2003.
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