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摘 要：科学思维是物理学科核心素养的重要组成部分，科学方法教育的有效实施对培养和提升学生科学思维素养具有至关重要的作用，本文探讨了科学方法教育的基本方式、途径以及策略。提出了在知识教学、学史领悟、习题训练、探究实验和复习教学中渗透科学方法的基本途径和策略。通过科学方法教育的有效实施，实现物理课程的教学目标，从而培养和提升学生的核心素养水平。
关键词：科学思维;科学方法教育;方式和途径
“科学思维”指的是对事物本质属性及其内在规律的认识过程，其主要包括了模型建构、科学推理、科学论证、质疑和创新等要素[1]。物理科学方法指的是人们研究物理客观规律时所采用的主观方法，是探索知识、理解知识、运用知识时所利用的有效工具。具体的物理科学方法有“比较与分类”“分析与综合”“归纳与演绎”“类比方法”“数学方法”“图像法”“理想化方法”“科学假说”等等。在物理教学过程中，“科学思维”具体表现为运用科学方法处理实际问题，因此，物理科学方法的教育对培养和提升学生“科学思维”素养具有至关重要的作用，下面笔者提出物理教学过程中科学方法教育的基本方式、途径和策略。
一、物理科学方法教育的基本方式
物理科学方法是一种高度概括的抽象思维方法，科学方法教育一般有“隐形”和“显性”两种方式[2]。所谓“隐形”教育方式是指并不明确提出某种科学方法的名称，但在教学过程中始终贯穿，从而做到隐性浸染的目的。所谓“显性”是指明确指出某种科学方法的名称，利用此种方法分析解决问题，并且加以小结，从而做到直接教育的目的。
在学生对于方法还没有形成感性认识的时候，或者此种方法在教学主题中并不占主导地位时，我们往往采取隐性的方式处理。隐性教育的目的在于慢慢地启蒙和熏陶，当然更多时候还要结合学生的年龄特征和心智条件，当学生较难理解或者把握不透时，隐性的方法教育就必然成为主要的教育方式，例如在初中阶段，大部分的科学方法教育应该采取隐性的方式。而学生对知识背后隐藏的方法已经有了充分的感性认识时，或者方法本身已成为理解知识的必要手段时，显性地提出并加以总结就成了方法教育的不二选择。此时，若教师还遮遮掩掩，或者没有自觉地进行科学方法教育，可能让学生更加难以理解知识本身，更难以提高相应的能力。高中学生已经具有多年的自然科学和数学学习经历，逻辑抽象思维能力也随着年龄的增长得到了进一步发展，因而较多的科学方法可以采取显性教育的方式。
二、物理科学方法教育的基本途径
（一）在知识教学中渗透科学方法
教材往往是以知识作为内容，而以方法作为线索，并不是纯粹方法论的教材，但在知识与知识的联系之间，概念的建立、规律的得出之中都蕴含着极其丰富的科学思想方法。因此，结合知识进行科学方法的渗透是一条重要的途径。有效的传授知识或是学生对于知识的内化都需要用到相应的科学方法，没有方法的连接，知识成了一盘散沙，当然脱离知识只讲方法，方法教育也会变成空中楼阁。
知识的学习方式有发现学习和接受学习两种。发现学习是指学生模拟科学发现的方式，大部分物理规律可让学生通过发现学习的方式学习，在这个过程当中，进行科学方法教育是非常有效的，因为学生需要模拟前人的发现，通过方法来连接已有知识和新的规律。接受学习是指以教师的系统讲授为主，概念的建立过程往往采取接受学习的方式。同样，接受学习的过程也可以渗透科学方法的教育，教师传授的新知识与学生头脑的前知识发生碰撞，内化为学生头脑知识的过程也需要科学方法的引领。当然，发现学习和接受学习这两种知识的学方式并不是严格区分，很多时候，我们在教学往往是交叉使用。比如在质点概念的建立过程中，我们运用了理想模型的理想化方法，首先是通过学生的发现认识到质点概念建立的必要性，最后由教师进行总结，引入质点这个概念，在引入过程中渗透科学方法的教育。
（二）在物理学史中领悟科学方法
一部物理学历史就是一部科学方法发展史，前人的研究历程蕴含着极其丰富的科学方法因素，物理学史案例是我们进行科学方法教育不可多得好材料。物理学史材料往往来自两个方面：一是教材正文内容提供的物理学史的知识教学过程中所包含的材料，比如伽利略对于自由落体运动的研究、牛顿第一定律的建立、牛顿万有引力定律的建立、法拉第电磁感应定律的建立等等。二是课本提供的阅读物理学史材料往往也包含丰富的科学研究方法。知识内容中的物理学史案例可以利用课堂时间，结合知识教学进行渗透，阅读材料则可指导学生在课外进行阅读，领悟其科学方法。教师还可以组织专题教学，搜集某位科学家的研究历程和所涉及的科学方法，利用专门的时间，进行专题教学，使学生充分领悟到科学方法在其研究历程当中的独特魅力。
新课程高中物理教材较以往教材有很大的改进，就是充分引入了物理学家的研究足迹，以历史的眼光重现了很多概念和规律的建立，让学生领悟前人研究的曲折历程，感悟其中的方法。比如牛顿第一定律的创立过程，从亚里士多德到伽利略、从笛卡尔再到牛顿，尤其是伽利略所采用的理想实验方法推翻亚里士多德的经验所得，给予学生相当的震撼。利用这样的一些物理学史案例让学生领悟科学方法有独到的好处。
（三）在科学探究中体验科学方法
科学探究实验是物理学建立的基础，众多物理概念的建立、规律的得出都来自实验，也是因为实验的引入，物理学才真正创立起来。探究实验的过程往往可以分成原理的设计、器材的选择、实验操作、数据处理、结论得出和误差分析几个部分，各个部分都蕴含着丰富的科学方法因素，利用实验教学让学生体验并掌握科学方法是一条行之有效的途径。
中学物理实验一般有演示实验、学生分组实验和课外小实验三类。在演示实验中我们可以侧重进行观察方法的教育。在学生分组实验中，需要多种方法的协同组合才能完成实验，比如探究加速度与力和质量的关系这个实验，我们需要用到控制变量法、图像法等，这时可以视具体情况突出主要科學方法的教育。而在课外小实验中，我们可以充分引导学生自己设计原理，进行科学方法的训练。总之，物理实验中蕴含的科学方法如能充分挖掘出来，结合实验程序进行合理地设计，学生就能亲身体验到科学方法的妙处，自觉而主动地接受科学方法的教育和熏陶，对培养学生的实践和创新能力能起到不可估量的重要作用。 （四）在习题教学中训练科学方法
科学方法学习的目的在于运用，以提升学生的科学思维素养。只有在习题的训练当中，学生才能更充分地掌握科学方法的内涵和外延，从而把方法内化为自己的知识，这样在新的情景中就会自觉使用相应的科学方法。在涉及方法的习题训练当中，教师应该明确具体使用何种方法，让学生模仿、训练，从而掌握科学方法。
教师也可以自己编制一些包含科学方法的问题，题目力求结合知识应用方法。当然在必要的时候，也可以编制一些纯粹方法的问题，例如：电磁感应定律的得出具体使用到什么方法？这类问题可适当训练，但不宜过多。更多时候我们应该结合具体的物理问题训练学生使用科学方法的能力。
（五）在复习教学中总结科学方法
在复习课中，除了要帮学生搞清楚各部分知识间的联系，让所学的知识在学生头脑中形成一个有机的整体外，还应对所学过的科学方法也进行回顾复习，而且要把前后所学的各种科学方法串联起来，进行小结和加以应用[3]。
在进行复习课的教学之前，各种方法已经被分散地渗透到知识教学当中，同种方法在不同内容中各有所用，如果能在复习课堂中加以总结并运用，科学方法教育就有水到渠成之妙，学生不仅掌握了方法的应用，方法的适用范围，甚至方法运用的局限性也了然于胸。
例如：人教版物理必修1第一和第二章是关于物体的直线运动的，两章内容学完以后，我们发现数学方法在这两章中应用非常广泛，具体有用比值定义法定义物理量、用数学方法表达物理规律、用图像方法直观展示物理变化过程，如能在复习课中加以总结，学生对于数学方法的应用将掌握得更加彻底。
三、物理科学方法教育的基本策略
（一）首先是教师要重视科学方法的教育
科学方法教育的口号已经喊了多年了，新课程也把科学思维设为课程核心素养目标之一，可我们很多教育工作者对待科学方法教育仍旧只停留在口号上，缺乏切实有效的实施。这里面有很多原因，比如教材虽然提出了方法教育的课程目标，但具体的方法教育内容没有明确给出，相应达到的层次也未设定，尤其是进行方法教育的方式和途径都不太明白;还有就是很多教师认为方法教育费时费力，难出成果，还不如教学生多背背、多记记知识点，诸多原因都使得科学方法教育在中学物理教学中难以有效地开展。
科学方法教育的成效已经被众多的事例所证实，再来怀疑科学方法教育的效果已无意义，关键是我们教师要主动转变教学观念，由过去的老师教学生学习变成老师指导学生学习，学生自主合作学习;由过去只注重知识点的学习转变为既注重知识点的学习，又注重方法的学习和学生的体验，从而培养和提升学生的科学思维素养水平。
（二）其次是教师要善于把握科学方法教育的方式
科学方法教育有两种方式，即隐性教育和显性教育。在具体的教学过程中，我们要善于利用好隱性、显性或两者相结合的方式开展科学方法教育。学生初次接触的、非本节内容需要重点介绍的以及学生现有水平难以理解的科学方法，我们往往采用隐性教育的方式。重要的科学方法或者学生已有较多感性认识的方法可以进行显化教育，明确提出并加以总结。知识教学过程中多用隐性渗透的办法实施科学方法教育，但必要的时候也需加以显化，使学生易于掌握。习题教学中的科学方法教育往往是采取显性的方式，目的使学生尽快掌握，并能在新的问题解决中运用这一科学方法。有一点需要清楚，那就是不管采取何种方式开展科学方法教育，都应该结合相应的知识点和问题情境，切忌完全抛开知识大讲方法，这样往往会适得其反。
（三）最后是教师要明白科学方法教育的长期性，注意循序渐进
科学方法教育具有长期性的特点，我们不能急于求成，拔苗助长。科学方法教育的目的是学生思维能力的提升，我们都知道能力的提升并非一朝一夕之事。在进行科学方法教育时，我们要坚持不懈，同时更要注意循序渐进。学生处在不同的年龄段，心智成熟的程度也不太一样;还有，不同章节和知识点之间，各种科学方法的使用和使用的程度也不尽相同。总之，我们一定要结合教材，结合学生的实际情况，有计划、有步骤地实施科学方法教育。只要我们坚持这样做了，学生掌握相应的科学方法和能力的提升就成了“水到渠成”之事。
结束语
科学方法教育是一项需要长期坚持的工作，开展好了，学生“科学思维”素养的培养和提升就有了切实的出发点和落脚点，于我们的教学，于学生的发展都将受益无穷。
参考文献
[1]中华人民共和国教育部制定.普通高中物理课程标准（2017年版）[S]北京：人民教育出版社，2018.
[2]浙江省教育学会中学物理教学分会.高中物理方法教育研究[M]杭州：浙江教育出版社，1995.177-180.
[3]缪建忠.物理教学中实施科学方法教育的途径[J]物理通报，2007（12）：26-28.
关键词：科学思维;科学方法教育;方式和途径
“科学思维”指的是对事物本质属性及其内在规律的认识过程，其主要包括了模型建构、科学推理、科学论证、质疑和创新等要素[1]。物理科学方法指的是人们研究物理客观规律时所采用的主观方法，是探索知识、理解知识、运用知识时所利用的有效工具。具体的物理科学方法有“比较与分类”“分析与综合”“归纳与演绎”“类比方法”“数学方法”“图像法”“理想化方法”“科学假说”等等。在物理教学过程中，“科学思维”具体表现为运用科学方法处理实际问题，因此，物理科学方法的教育对培养和提升学生“科学思维”素养具有至关重要的作用，下面笔者提出物理教学过程中科学方法教育的基本方式、途径和策略。
一、物理科学方法教育的基本方式
物理科学方法是一种高度概括的抽象思维方法，科学方法教育一般有“隐形”和“显性”两种方式[2]。所谓“隐形”教育方式是指并不明确提出某种科学方法的名称，但在教学过程中始终贯穿，从而做到隐性浸染的目的。所谓“显性”是指明确指出某种科学方法的名称，利用此种方法分析解决问题，并且加以小结，从而做到直接教育的目的。
在学生对于方法还没有形成感性认识的时候，或者此种方法在教学主题中并不占主导地位时，我们往往采取隐性的方式处理。隐性教育的目的在于慢慢地启蒙和熏陶，当然更多时候还要结合学生的年龄特征和心智条件，当学生较难理解或者把握不透时，隐性的方法教育就必然成为主要的教育方式，例如在初中阶段，大部分的科学方法教育应该采取隐性的方式。而学生对知识背后隐藏的方法已经有了充分的感性认识时，或者方法本身已成为理解知识的必要手段时，显性地提出并加以总结就成了方法教育的不二选择。此时，若教师还遮遮掩掩，或者没有自觉地进行科学方法教育，可能让学生更加难以理解知识本身，更难以提高相应的能力。高中学生已经具有多年的自然科学和数学学习经历，逻辑抽象思维能力也随着年龄的增长得到了进一步发展，因而较多的科学方法可以采取显性教育的方式。
二、物理科学方法教育的基本途径
（一）在知识教学中渗透科学方法
教材往往是以知识作为内容，而以方法作为线索，并不是纯粹方法论的教材，但在知识与知识的联系之间，概念的建立、规律的得出之中都蕴含着极其丰富的科学思想方法。因此，结合知识进行科学方法的渗透是一条重要的途径。有效的传授知识或是学生对于知识的内化都需要用到相应的科学方法，没有方法的连接，知识成了一盘散沙，当然脱离知识只讲方法，方法教育也会变成空中楼阁。
知识的学习方式有发现学习和接受学习两种。发现学习是指学生模拟科学发现的方式，大部分物理规律可让学生通过发现学习的方式学习，在这个过程当中，进行科学方法教育是非常有效的，因为学生需要模拟前人的发现，通过方法来连接已有知识和新的规律。接受学习是指以教师的系统讲授为主，概念的建立过程往往采取接受学习的方式。同样，接受学习的过程也可以渗透科学方法的教育，教师传授的新知识与学生头脑的前知识发生碰撞，内化为学生头脑知识的过程也需要科学方法的引领。当然，发现学习和接受学习这两种知识的学方式并不是严格区分，很多时候，我们在教学往往是交叉使用。比如在质点概念的建立过程中，我们运用了理想模型的理想化方法，首先是通过学生的发现认识到质点概念建立的必要性，最后由教师进行总结，引入质点这个概念，在引入过程中渗透科学方法的教育。
（二）在物理学史中领悟科学方法
一部物理学历史就是一部科学方法发展史，前人的研究历程蕴含着极其丰富的科学方法因素，物理学史案例是我们进行科学方法教育不可多得好材料。物理学史材料往往来自两个方面：一是教材正文内容提供的物理学史的知识教学过程中所包含的材料，比如伽利略对于自由落体运动的研究、牛顿第一定律的建立、牛顿万有引力定律的建立、法拉第电磁感应定律的建立等等。二是课本提供的阅读物理学史材料往往也包含丰富的科学研究方法。知识内容中的物理学史案例可以利用课堂时间，结合知识教学进行渗透，阅读材料则可指导学生在课外进行阅读，领悟其科学方法。教师还可以组织专题教学，搜集某位科学家的研究历程和所涉及的科学方法，利用专门的时间，进行专题教学，使学生充分领悟到科学方法在其研究历程当中的独特魅力。
新课程高中物理教材较以往教材有很大的改进，就是充分引入了物理学家的研究足迹，以历史的眼光重现了很多概念和规律的建立，让学生领悟前人研究的曲折历程，感悟其中的方法。比如牛顿第一定律的创立过程，从亚里士多德到伽利略、从笛卡尔再到牛顿，尤其是伽利略所采用的理想实验方法推翻亚里士多德的经验所得，给予学生相当的震撼。利用这样的一些物理学史案例让学生领悟科学方法有独到的好处。
（三）在科学探究中体验科学方法
科学探究实验是物理学建立的基础，众多物理概念的建立、规律的得出都来自实验，也是因为实验的引入，物理学才真正创立起来。探究实验的过程往往可以分成原理的设计、器材的选择、实验操作、数据处理、结论得出和误差分析几个部分，各个部分都蕴含着丰富的科学方法因素，利用实验教学让学生体验并掌握科学方法是一条行之有效的途径。
中学物理实验一般有演示实验、学生分组实验和课外小实验三类。在演示实验中我们可以侧重进行观察方法的教育。在学生分组实验中，需要多种方法的协同组合才能完成实验，比如探究加速度与力和质量的关系这个实验，我们需要用到控制变量法、图像法等，这时可以视具体情况突出主要科學方法的教育。而在课外小实验中，我们可以充分引导学生自己设计原理，进行科学方法的训练。总之，物理实验中蕴含的科学方法如能充分挖掘出来，结合实验程序进行合理地设计，学生就能亲身体验到科学方法的妙处，自觉而主动地接受科学方法的教育和熏陶，对培养学生的实践和创新能力能起到不可估量的重要作用。 （四）在习题教学中训练科学方法
科学方法学习的目的在于运用，以提升学生的科学思维素养。只有在习题的训练当中，学生才能更充分地掌握科学方法的内涵和外延，从而把方法内化为自己的知识，这样在新的情景中就会自觉使用相应的科学方法。在涉及方法的习题训练当中，教师应该明确具体使用何种方法，让学生模仿、训练，从而掌握科学方法。
教师也可以自己编制一些包含科学方法的问题，题目力求结合知识应用方法。当然在必要的时候，也可以编制一些纯粹方法的问题，例如：电磁感应定律的得出具体使用到什么方法？这类问题可适当训练，但不宜过多。更多时候我们应该结合具体的物理问题训练学生使用科学方法的能力。
（五）在复习教学中总结科学方法
在复习课中，除了要帮学生搞清楚各部分知识间的联系，让所学的知识在学生头脑中形成一个有机的整体外，还应对所学过的科学方法也进行回顾复习，而且要把前后所学的各种科学方法串联起来，进行小结和加以应用[3]。
在进行复习课的教学之前，各种方法已经被分散地渗透到知识教学当中，同种方法在不同内容中各有所用，如果能在复习课堂中加以总结并运用，科学方法教育就有水到渠成之妙，学生不仅掌握了方法的应用，方法的适用范围，甚至方法运用的局限性也了然于胸。
例如：人教版物理必修1第一和第二章是关于物体的直线运动的，两章内容学完以后，我们发现数学方法在这两章中应用非常广泛，具体有用比值定义法定义物理量、用数学方法表达物理规律、用图像方法直观展示物理变化过程，如能在复习课中加以总结，学生对于数学方法的应用将掌握得更加彻底。
三、物理科学方法教育的基本策略
（一）首先是教师要重视科学方法的教育
科学方法教育的口号已经喊了多年了，新课程也把科学思维设为课程核心素养目标之一，可我们很多教育工作者对待科学方法教育仍旧只停留在口号上，缺乏切实有效的实施。这里面有很多原因，比如教材虽然提出了方法教育的课程目标，但具体的方法教育内容没有明确给出，相应达到的层次也未设定，尤其是进行方法教育的方式和途径都不太明白;还有就是很多教师认为方法教育费时费力，难出成果，还不如教学生多背背、多记记知识点，诸多原因都使得科学方法教育在中学物理教学中难以有效地开展。
科学方法教育的成效已经被众多的事例所证实，再来怀疑科学方法教育的效果已无意义，关键是我们教师要主动转变教学观念，由过去的老师教学生学习变成老师指导学生学习，学生自主合作学习;由过去只注重知识点的学习转变为既注重知识点的学习，又注重方法的学习和学生的体验，从而培养和提升学生的科学思维素养水平。
（二）其次是教师要善于把握科学方法教育的方式
科学方法教育有两种方式，即隐性教育和显性教育。在具体的教学过程中，我们要善于利用好隱性、显性或两者相结合的方式开展科学方法教育。学生初次接触的、非本节内容需要重点介绍的以及学生现有水平难以理解的科学方法，我们往往采用隐性教育的方式。重要的科学方法或者学生已有较多感性认识的方法可以进行显化教育，明确提出并加以总结。知识教学过程中多用隐性渗透的办法实施科学方法教育，但必要的时候也需加以显化，使学生易于掌握。习题教学中的科学方法教育往往是采取显性的方式，目的使学生尽快掌握，并能在新的问题解决中运用这一科学方法。有一点需要清楚，那就是不管采取何种方式开展科学方法教育，都应该结合相应的知识点和问题情境，切忌完全抛开知识大讲方法，这样往往会适得其反。
（三）最后是教师要明白科学方法教育的长期性，注意循序渐进
科学方法教育具有长期性的特点，我们不能急于求成，拔苗助长。科学方法教育的目的是学生思维能力的提升，我们都知道能力的提升并非一朝一夕之事。在进行科学方法教育时，我们要坚持不懈，同时更要注意循序渐进。学生处在不同的年龄段，心智成熟的程度也不太一样;还有，不同章节和知识点之间，各种科学方法的使用和使用的程度也不尽相同。总之，我们一定要结合教材，结合学生的实际情况，有计划、有步骤地实施科学方法教育。只要我们坚持这样做了，学生掌握相应的科学方法和能力的提升就成了“水到渠成”之事。
结束语
科学方法教育是一项需要长期坚持的工作，开展好了，学生“科学思维”素养的培养和提升就有了切实的出发点和落脚点，于我们的教学，于学生的发展都将受益无穷。
参考文献
[1]中华人民共和国教育部制定.普通高中物理课程标准（2017年版）[S]北京：人民教育出版社，2018.
[2]浙江省教育学会中学物理教学分会.高中物理方法教育研究[M]杭州：浙江教育出版社，1995.177-180.
[3]缪建忠.物理教学中实施科学方法教育的途径[J]物理通报，2007（12）：26-28.