科学教育方法范文

时间:2024-01-17 17:52:10

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科学教育方法

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(一)教师讲授与学生小组合作学习活动同步开展“教育科学研究方法”课程内容主要是讲授教育科学研究过程中的方法性、思想性、标准和规范性,如果完全放手,让学生小组单独去按照所学的方法完成一个课题研究会很困难。因此,在课程教学中采用小组合作学习模式并不是完全抛弃教师的课堂讲授,课程内容中的基本原理和方法必须由教师来进行细致的讲授。同时,在小组合作学习活动过程中,教师的指导和引领对学生的学习有着非常重要的作用。在具体的教学实施过程中,采用教师课堂讲授和小组学习相结合的模式,使教师理论讲授与学生小组合作学习活动同步开展。学生通过教师的课堂讲授能够在单位时间内获得更多系统化的知识,同时通过展开小组合作学习活动实践理论知识,实现“做中学”,将理论与实践一体化。

(二)建立以“课题研究”为中心,解决问题为目标的小组合作学习模式教学实践中教师讲授与学生小组合作学习活动同步开展时,必须建立一个学习目标来将二者紧密地结合在一起。在“教育科学研究方法”课程教学中,学生小组要模拟完成一项教育科学研究课题,完成这项课题成为学生课程学习的终极目标。为了完成这个目标,学生必须解决研究过程中的很多个问题,这些问题就成为学生小组活动的研究任务。教师把课程教学内容和学生小组科研课题研究结合起来,以“课题研究”为中心,解决具体问题为目标,将整个课程的学习内容贯穿为一条主线,使学生将课程学习的理论和实践有机地结合起来。从学生学习方面来看,在整个课程学习的过程中,学生小组只有一个任务,就是模拟完成小组课题研究,在完成这个终极目标的过程中就分解成了多个小任务,通过这些具体任务的实施,使学生形成一个研究团队进行探究学习,实践教育研究方法,体验课题研究过程。从教师教学方面来看,把课程教学内容和学生小组科研课题研究结合起来,坚持以“做中学”的理论与实践一体化的原则来设计教学方案,努力与教育专业其他课程呼应与对接,为学生专业成长服务。教学中无论采用案例、讨论等教学方法都可以与学生小组模拟的研究课题结合起来进行讲解,以学生关心的、有兴趣的重点热点问题为切入点,贴近学生、贴近生活、贴近实际的案例讲解更能引起学生学习的主动性。

(三)合理设计小组合作学习活动任务成立学生小组后,根据课程内容和学生的特点来设计学习活动任务。学生小组合作学习活动的任务不能过多,也不能过少,最好学生能够自主选择。因此,在“教育科学研究方法”课程教学中,学生小组活动任务分为共同项目和自选项目,见表1。在小组学习活动任务中,学生享有较高的自主选择权,小组成员都围绕着“课题研究”来展开,共同探讨解决策略,研究出最佳方案。围绕着小组的共同课题目标将每个成员的贡献有机地结合为一体,使学生之间的合作性贯穿于整个课程学习的始终,而不是仅仅局限于课堂上教师的讲授。

(四)建立小组合作学习档案袋评价体系教育科学研究是一个长期的研究过程,不可能一蹴而就,学生的研究能力的培养也是一个循序渐进的过程,因此对学生的评价不能“一卷定终身”,应采用多样化的评价方式。教学实践中将平时成绩与期末考试成绩二者结合起来进行考核。期末笔试主要以课程内容中基本的、重要的原理、概念进行考核。平时成绩以小组为单位进行档案袋评价考核,同时提高平时成绩在总评成绩中的比重,提高学生小组合作学习的积极性。每个学生小组建立一个学习评价的档案袋,课程学习结束时根据档案袋中的资料作品及平时小组活动表现进行形成性评价。收录到档案袋中的资料作品可以是多种形式的,体现多样化。除了课程教学设计中必须完成的小组活动任务作品或表格外,还可以是每次小组活动或讨论结束之后小组进行的总结报告或研究阶段报告,也可以是成员成长的感想和小组活动的图片等,体现个性化,注重对学生小组在课程学习过程中的研究能力提升、合作能力、解决问题等综合能力的成长评价。

二、小组合作学习过程中应注意的问题

首先,学生分组及角色分配的问题。在小组合作学习法中,强调学生分组的异质性,强调混合编组,使具备不同的认知能力、学习风格、性格特征、文化背景等因素的小组成员要通过合作学习和相互帮助,以达到共同进步的目的。在小组角色分配上,设立负责人,在小组中负责人起了模范带头作用,还有发言人、记录员、计时员等。但通过教学实践发现,在分组问题上学生更喜欢自愿组合。因为有的学生小组是已经在其他实践、实验课程中组建的,成员之间合作默契。因此,为了控制良好的课堂教学效果,教学实践中小组建立以学生自愿组合为主,教师根据情况进行适当调配为辅,人数4~6人为宜。同时,不指定角色的无负责人小组的学习效果更好。无领导即意味着所有成员一律平等,一些平时没有机会发挥、但有能力的小组成员就有机会浮出水面,脱颖而出,这也是避免出现部分学生的“搭车”现象的方法之一。

其次,避免出现部分学生的“搭车”现象。小组合作学习中的“搭车”现象指的是小组中一个成员承担了所有的任务,而另外一个成员无所事事的现象。在教学实践中,也有部分学生反映个别小组成员参与活动不积极,“搭车”现象会严重影响小组合作学习的教学效果,削弱学生的创新能力、凝聚力、积极性。因此,教师要对“搭车”的学生进行积极的引导,同时采用多样的分组方法,小组角色分配轮换制,多样化的小组评价,丰富的活动内容等方面来避免“搭车”现象。

最后,提高教师自身专业能力和组织能力,加强师生之间的交流。在小组合作学习的过程中,学生是学习的主体,教师要成为学习过程的参与者、指导者和协调者,随时关注并调控合作学习,精心设计选择合作任务,才能有效地提高合作学习的效率。同时,合作学习过程中学生的思维得到发展,积极地研究思考,关于教育问题、教育现象的很多想法都被激发出来,急需与教师进行讨论交流。无论在课内还在课外,学生小组研究过程中会遇到很多问题,这需要教师的积极的专业的引领与指导,这对教师的教育科学研究的专业指导能力提出了更高的要求。因此,教师要努力提高自身专业能力和组织能力,密切注意学生学习的反馈情况,及时调整教学进程,纠正一些错误,并对学生共同出现的一些问题组织讨论研究,并主动融入到学生中去,和学生进行平等的对话交流,建立教学相长、合作互助的新型师生关系。

三、小结

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一、高中生物教材中生物科学史领域全面、内容丰富详实

高中生物新的课程标准的目标是:面向全体学生,培养学生的科学素养,培养学生的探究能力.由这个目标制定出的人民教育出版社的教材中涉及了很多的生物科学史.如,必修一:细胞学说建立过程、细胞核的功能、生物膜结构的探索历程、关于酶本质的探索历程、光合作用的探究历程.必修二:孟德尔的豌豆杂交实验(遗传定律发现史)(假说-演译法)、萨顿的推论及摩尔根关于基因位于染色体上的实验、肺炎双球菌的转化实验、噬菌体侵染细菌的实验、DNA双螺旋结构模型的建构、生物进化学说的发展.必修三:促胰液素的发现、生长素的发现历程等.

二、高中生物教材中生物科学史的教学价值

高中新教材中展示了大量的生物科学史的内容,对于学生科学素养的培养是一个非常重要而且可行的途径.其作用主要体现在以下几个方面:

第一,激发学生对科学的好奇心,帮助学生深刻理解生物学知识.生物学史的内容展示了科学家所处的时代背景,科学家对生命现象的研究过程,各种观点的碰撞和论争过程,同时也蕴含了许多生物科学的基本概念、基本原理、基本规律等生物科学知识.教学中合理地进行生物学史的教学,不但可以增加生物教学的趣味性,激发学生学习高中生物的兴趣,还有助于学生对生物学知识更好的理解和掌握.

第二,体验科学探究的历程,培养学生的科学精神.恩格斯在谈到科学家的科学精神时,曾指出:“怀疑――批判”的头脑是科学家的一个“主要仪器”.在教学中合理地开展生物学史的教学,通过重演和再现知识的发生过程,不仅能使学生了解科学结论的由来,还能使学生体验科学家思维发生发展的轨迹,体验科学知识及其理论体系的演变和完善过程,从而使他们学会用发展的、批判的眼光审视现有的科学知识.

第三,有助于训练学生的思维能力,进行科学方法的教育.生物科学史不仅揭示了生物知识的探究历程,更重要的是揭示了科学家在这一过程中的思维的火花、求知的态度、探究的方法,通过让学生体会当时的场景进行探究实验设计和模拟实验,对学生渗透科学方法教育.

三、利用生物科学史渗透科学方法教育的基本途径

科学方法往往寓于具体科学知识的认识过程中,只有把认识过程合理地展现出来,学生才能领会科学方法是如何提出的,从什么角度,用什么方法解决问题,从而掌握科学方法.而在当前中学生物课堂教学过程中,很多教师只是把生物史作为一种知识,附加在生物知识教学内容上,而忽略了生物史的科学探究过程,疏于从思想与方法的历史角度去对学生进行科学方法的教育.因此,在应用生物学史开展科学方法教育的课堂教学组织过程中,我们应从课堂教学的各个环节入手,把握好“科学史”与“科学方法”这两条主要线索,组织“探究性学习”,让学生在“体验生物科学史”的过程中,实现对“科学方法”的教育.下面结合植物生长素的发现教学过程谈谈渗透科学方法教育的基本途径.

1.利用生物科学史创设情境,激发学生科学探究的兴趣

“兴趣是最好的老师”.上课伊始阶段,教师将生物科学史上引发科学家对某一问题研究的生物学现象作为问题情境呈现给学生,一方面能可以激发他们的学习兴趣,创设学习情境,更重要的是让学生切身感受什么是科学发现,怎样提出问题,并在他们脑海中留下深刻印象.教师可以采用幻灯片、讲故事、文字展示或角色扮演等形式,再现生物学现象,然后启发鼓励学生提出问题.在学习“植物生长素的发现”时,教师先展示同学们熟悉的日常生活中植物向光性的图片,再播放达尔文观察植物向光性的动画引发学生思考,提出问题“植物向光性的原因是什么?”“单侧光和尖端在植物的向光性现象中都起了什么样的作用呢?”问题情境的创设使学生很自然地迈出了科学探究的第一步.

2.沿着科学史的发展轨迹,体会科学研究的方法――假说、演绎推理法

在生物科学史中,一般都展示科学家在研究过程中出现的问题和解决的方法,生物学史的学习过程就等于学生沿着科学家的发现思路作了一次思维的探究.针对上面所提的问题,教师引导学生对达尔文的几组实验进行比较分析提出自己关于向光性原因的假设或猜想,并请他们用自己的方式进行表达.然后教师再引入科学史中达尔文的假说,让学生结合当时的达尔文所处的历史背景讨论思考为什么达尔文会有这种假设,再思考自己所做的假设是否合理,这样可以使学生在心理上和情感上更接近科学研究,并能体会达尔文得出结论所采用的具体科学方法――假说法.假说的结论是否正确呢?我们如何来验证?自然地引出詹森和拜尔的实验,从不同角度验证达尔文的假说.然后师生一起分析詹森、拜尔的实验思路、结论:尖端产生的刺激可以透过琼脂片传到下部,弯曲的原因是尖端产生的刺激在下部分布不均匀.提出假说:尖端产生的刺激可能是一种化学物质.该假说是否正确呢?科学家继续探索的步伐前进到了温特的实验:让接触过尖端的琼脂块放在切掉尖端的胚芽鞘上结果胚芽鞘生长或弯曲生长了,从而验证了假说的正确性.生长素的发现,是众多科学家利用多种科学方法共同合作的结晶,通过该过程的学习既让学生理解了实验设计原则与方法,又在这一过程中,体验了科学家的探索精神,在现有手段的基础上对于事物本质不断探索的精神,使学生体会科学家在做出猜想和假设时所用的具体科学方法,从而实现渗透具体科学方法教育的目的.

3.模拟科学史中的实验探究过程,学会科学研究的方法――实验法

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【关键词】科学方法;物理教育;显性教育;知能结构

一、显性教育是隐性教育的飞跃

科学方法教育有隐性和显性两种方式。隐性方式是指让学生的认识过程模拟科学探究过程,但组织教学过程中又不明确揭示其所采用的科学方法。这种方式重在使学生以“潜移默化”的方式受到科学方法的熏陶,感受科学方法,体会到科学研究的方法和策略;而显性教育,是指有意识地公开进行科学方法教育,学生通过有意识地学习科学方法,达到理解知识、掌握方法和形成科学态度的目的。在初中阶段,科学方法隐性教育占重要地位,但在高中和大学阶段,显性教育就显得比较重要,所以物理教学过程中,教师必须对典型的物理科学方法在恰当时机加以显化,才能更好地达到教育之目的。

二、显性教育的理论思路

物理学科的基本结构包括物理学的基本概念、原理、方法以及它们间的相互联系。物理概念和规律是物理知识教学的基础,其形成过程就是应用科学方法的过程,而科学方法作为物理认识活动的中介,是连接物理现象与物理知识的纽带,只有通过科学方法的参与,物理概念和规律才有可能上升为知识形态。物理理论的应用同样需要科学方法的参与。以科学方法为中心的物理学知能结构理论认为,以科学方法作为物理认识活动的中介, 可以展现出它们的相互关系,如图1所示。图中的箭头表明不同部分之间的相互关系。

科学方法处于物理学知能结构图的中心,分别与其他四个部分相连,发生着单向或双向作用。不同部分之间也会发生联系,但这种联系须经由科学方法才可以实现。

三、显性教育教学实践

从物理教学实践来看,科学方法教育主要体现在物理学知能结构的两条路径上。

(1)物理现象科学方法物理知识。

这一路径反映了物理知识的获得过程。杨振宁指出:“绝大部分物理学是从现象中来的,现象是物理学的根源。 ”然而,从物理现象出发并不能直接得到物理知识,人们必须经过科学方法的加工整理才能获得物理知识。

科学方法支配着知识的演化和发展,是隐藏在知识背后的一只无形的手,物理教学不仅要按照科学方法的逻辑组织教学,还应该将这种逻辑显现出来,使学生既能体会到逻辑的力量,又能掌握这种逻辑发生的条件和步骤。同时,科学方法具有知识加工、获取和建构等功能,“应将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,去织教材,安排教学进程”。进行科学方法教育需要与知识教学相结合。

物理实验是研究物理学的基础和基本方法。例如单就《实验探究加速度与力、质量的关系》的基本程序:实验原理如何设计,实验具体需要如何操作,实验数据如何处理,每一个过程都蕴含着丰富的科学方法教育因素。设计原理时需要运用控制变量法从而确定a跟F、M的定量关系;使用直接测量的方法还是用比较的方法来确定加速度;操作前,通过让小车在运动轨道上匀速下滑,以平衡摩擦力来减少误差,运用了等效替代与平衡的思想方法;当盘和砝码所受的总质量m远小于小车的质量M时,就可以让它们的重力当作小车受到的合外力用到了近似的方法;运用图象方法处理实验数据时,可以使这图线反映的物理规律更形象、更直观;横轴以l/M表示,这种将被测量量作某种更换,恰当选择横轴表示的物理量更科学和准确……牛顿第二定律的建立应用了实验法、控制变量法、图像法、化曲为直法以及比例系数法等科学方法,在教学中,还要教给学生形成规律的科学方法:提出问题、比较和分类、观察实验、归纳和演绎、得出物理规律……显然,物理教学应该分析和择取其中的科学方法教育因素、进行这些科学方法的显性教育。

在物理知识教学中必须进行科学方法显性教育,必须讲清楚科学方法,才能使学生掌握科学方法。通过物理科学方法的教育还能让学生体会科学精神的精髓,平时就养成认真严谨的态度,这样的态度对学习和以后的工作有帮助。

(2)物理知识科学方法延伸和应用。

这一路径反映了物理知识的应用过程。科学方法决定了知识的应用和发展,知识的应用和发展离不开科学方法,只有通过科学方法组织起来的知识才会形成清晰、严密和灵活的认知结构,才能不断地接收和包容新的知识,人们也只有熟练地掌握科学方法,才能迅速准确地解决实际问题,进行创造性的活动。在某种情况下,知识本身也是具有科学方法的意义。

物理概念和规律的引伸和扩展也要运用一些科学方法,教师要将解决物理问题中使用的科学方法显化出来,引导学生掌握这些方法。例如,由物体受一个力作用时物体的加速度与力、质量的关系扩展到几个力作用时物体的加速度与力、质量的关系时,要运用等效方法加以过渡和连结,这个“等效替代”就是科学方法教育因素。

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1.初中物理科学方法教育的两种方式

一般地说,科学方法教育有“隐性”和“显性”两种方式。隐性方式是“用科学探究的一般程式去组织对科学知识的概念、规律、原理的教学过程,使学生的认识过程模拟科学探究过程,但教学过程中并不明确地去揭示所采用的科学方法原理。”显性方式是在“进行科学方法教育时,明确指出科学方法的名称,传授有关该方法的知识,揭示方法的形式、操作过程,说明原理。隐性方式重在使学生感受科学方法,受到科学方法的启蒙和熏陶,初步体会到科学研究的方法和策略。这种方式适合于学生对感性认识不足时,或者对所研究的问题并不占主要地位时使用。显性方式重在解决问题中模仿应用科学方法,对科学方法进行操作训练,使学生有意识地掌握科学研究的方法和策略。这种方式适合于学生对感性认识较丰富的前提下,有目的、有意识地培养学生解决科学问题的能力时使用。尤其在初中教育阶段,隐性方式教育是非常重要的。学科内容只有在经过系统学习,使学生掌握经过整理的系统知识时,才能培养起进行思维活动的能力。所以教师在教学过程中,必须对典型的物理科学方法在恰当时机加以显化,才能更好地达到教育之目的。

2.初中物理科学方法教育的原则

2.1与物理知识教学紧密联系的原则;

物理学整体是由物理知识和物理学的方法论组成的,物理学的方法论是伴随物理学的发展而建立的,在教学过程中注重传授概念、规律产生的背景、产生的过程以及在科学技术发展中应用的实例。例如,通过物理学史的小故事让学生明白为什么要提出某个概念,这个概念是怎样提出的,这个概念提出后对物理学的发展起到什么作用,让学生感受科学方法和物理知识的产生与应用紧密相联,知识与方法是血肉相联的整体。

2.2与初中生年龄特征相适应原则;

初中生主要思维特点是在头脑中可以把事物的形式和内容分开,可以离开具体事物,根据假设事件进行逻辑推演,但水平仍很低,因此初中阶段的科学方法教育方式主要是潜移默化,并不需要把各种科学思维方法传授给学生。

2.3长期性原则;

科学方法教育是科学能力的外化,提高能力比掌握知识要难。初中物理教材中的科学方法许多都是隐含的,科学方法教育在初中段也基本要求是隐性的,我们并不为讲“控制变量法”或“等效替换法”而专门讲这些方法,只是在讲相关概念、规律时用这些方法,所以学生只有在长期的熏陶下,才能潜移默化地,自觉不自觉地学到一些科学方法。例如讲“密度”一节时用到控制变量方法,讲“压强”一节时用到控制变量方法,在讲欧姆定律时还要用到控制变量方法,等等。

3.初中物理所包含的科学方法

物理体系自身包含着丰富的科学方法,总的说来,这些科学方法大致可以分为四类,那就是:物理方法、数学方法、逻辑方法、非逻辑方法。

在初中阶段物理方法主要有,观察方法、实验方法(含控制变量法)、等效方法、理想化方法等,其中理想化方法包括理想实验法和理想模型法。伽里略论证惯性定律所设想的实验──在无磨擦情况下,从斜槽滚下的小球将以恒定的速度在无限长的水平面上永远不停地运动下去,就是物理学史上著名的理想实验。再如将一只闹钟放在密封的玻璃罩内,当罩内空气被抽走时,钟声变小,由此推理出:真空不能传声。显然上述实验是人们在思维中进行的理想过程,与实际实验相比,理想实验能更大程度地突出实验中的主要因素,得出更本质的结论。理想模型可分为对象模型、条件模型和过程模型三类。如表示光的直线传播的光线,描述磁场的磁感线,描述力的示意图等都属于对象模型;再如光滑表面、轻杆、轻绳、均匀介质都属于条件模型。电学实验中把电压表变成内阻是无穷大的理想电压表,电流表变成内阻等于0的理想电流表等也属于条件模型;在空气中自由下落的物体,空气阻力的作用与重力相比较忽略不计时,可抽象为自由落体运动,另外匀速直线运动也属于过程模型。

4.初中物理科学方法培养的主要方式

4.1在学生亲自体验中培养科学方法;

物理学是一门实验科学,极有利于学生亲身体验。许多过去的演示实验改成学生实验,还增加了学生的社会调查和实践,新教材的这些变化都是要加强学生的自身体验,学生通过体验可以很好的感受知识体系内的科学方法。例如水沸腾实验,学生没有实验前总认为只在100摄氏度时,水才“内部与表面”同时“剧烈”的汽化,亲身做了实验后才发现实际没到100摄氏度时,水“内部与表面”就开始汽化,只是“剧烈”的程度不同罢了。通过自身体验使学生真实的看到“量变与质变”的关系,感受相对与绝对的区别。

4.2在民主和谐的氛围中培养科学方法教育;

新课程中一个重要的理念是体现师生平等,开展探究性学习、合作学习等多种学习方式。这些学习方式就是创设一个民主和谐的学习氛围,在这种氛围中学生自我知识构建的动力得到释放,对物理知识学习、理解能够从多个方面进行,他们不再满足物理一些概念和规律的结论,而对为何要引出这些概念,为何这样引出而不那样引出,那样引出会得到什么结论等新问题产生了强烈的兴趣和求知欲。物理学体系中内含的科学方法就会在学生自己的问题中,慢慢构建出科学方法的结构。

4.3在相互交流讨论中培养科学方法教育;

师生相互交流、生生相互交流,是新课改最提倡的。学生交流解决问题的方法,既可为其它学生提出了解决问题的思路,常常还使交流学生自己又产生完全不同前面的创新思路。相互启发、共同提高,在课堂教学实践中这样的实例不胜枚举。

4.4在解题训练中培养科学方法教育;

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【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。要实现素质教育的目标,中学物理教学在注重知识教学的同时,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。具体表现为: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充分的研究,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来的正确的思维、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。正确、充分而周密的理论构思和清晰的理论思路,能够把科学方法教育与中学物理教学的具体实际结合起来,从而更有效地解释、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肤浅和具有局限性的,科学方法教育就很难得到真正落实。

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回答。

一般认为,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)。事实上,科学方法作为物理认识活动的中介,是连接物理现象与物理知识的纽带,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。一般地说,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相关的。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。”

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。我们把这种路径表示为:物理现象科学方法物理知识。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;阿基米德定律是通过猜想验证法得出的;等等。

其次,学生要理解物理知识,同样离不开科学方法。我们把这种路径表示为:科学方法一物理知识。比如,中学物理教材中有十余个重要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,常会遇见这样的情况,某两个(或几个)量在一定条件下成正比,其比值是一个常量,这个常量正好反映了事物的本质属性。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,把结果当作原因来加以阐述,忽视了比值定义法运用中的一个关键问题——为什么要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(为什么要比),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,从而形成知识的网络,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之中,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清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己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,也就无法完善自己的知识系统。

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取知识,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,不仅与学生获取知识的效率有关,而且与学生能力的发展直接有关。

科学方法还是培养学生物理学习能力的桥梁。根据图2,我们把这种路径表示为:物理知识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由、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来,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对应的逻辑体现。

此外,从科学方法教育的层次性来考虑,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、抽象、概括等。这就使科学方法与物理知识密切联系起来,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来考虑设计的。这样做,学生也能学到一些科学方法,但他们对科学方法的理解往往是表面的、肤浅的、零星的、不连续的。

由于科学方法并不由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)实验(控制变量法)分析实验数据(图像法)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、经历这一过程,学生可以真正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

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一、以史实为佐证,让学生认识科学方法的意义

科学知识的构建与科学技术的发明和更新,实质上是科学方法构建的突破或创新运用。以物理学的构建为例,自伽利略创建了“实验方法与数学方法相结合、真实实验与理想实验相结合”的物理研究方法后,物理学科才得以形成独立的知识与方法体系,人们称之为“实验物理学”。伽利略开创的实验物理学,包括实验的设计思想,实验方法,它不仅开创了物理学科发展的新局面,而且在推动所有自然科学的发展都有重要的作用。在实验物理学数百年的发展进程中,涌现了众多卓越的在物理学发展史上起过重要里程碑作用的实验,它们以其巧妙的物理构思、独到的处理和解决问题的方法、精心设计的仪器、完善的实验安排、高超的测量技术、对实验数据的精心处理和无懈可击的分析判断等,都是科学家创新运用科学研究方法与巧妙运用科学思维方法的佐证。

教材中知识与方法的阐述,其实质是物理科学研究过程的体现,所不同的是教材在时间与空间方面进行了高度浓缩,即直接围绕问题的提出、问题的研究思路或形成解决问题的方案、研究或解决问题过程、形成知识或结论这些科学研究过程中的必要环节来展开阐述,而这些必要环节中的内容正是科学方法的精华所在。由于课程学习阶段的时间与空间环境的有限性,教材不可能具体详细的展现历史上真实的科学研究过程,因此教学中教师要针对课程内容渗透一些必要的史实介绍,这些历史佐证素材,它不仅可以诱发学生对物理课程学习与探究物理现象的兴趣,而且还可以促进学生认识科学方法的价值或意义。

如“光的传播速度”,教材仅介绍了光在真空中的传播速度为3.0×108m/s这个数值,然而这个速度值是如何测定的,教材只字未提。我们知道,光速的测定标志着物理测量技术取得了突破性的进展,并且为现代物理的发展奠定了实验基础。光速的早期测定方法与原理并不复杂,所采用的设备也比较简单,其中的物理史实足以让学生认识科学方法的重要价值与作用。对于光速测定的物理事实的渗透教学,教师可以先介绍伽利略“两山头开灯”的测定方法,指出失败的原因是光传播时间的测定误差太大,然后结合图1介绍迈克尔逊“旋转棱镜法”的测定光速原理:旋转棱镜,当镜面从a转到b,B点恰好能接收到A点发出的光信号,那么光通过的距离为(2S+L),设棱镜的旋转周期为T,则光传播的时间为1/8T,周期T可以较精确的测定,那么光速。

显然,迈克尔逊与伽利略测定光速原理都相同,所不同的是迈克尔逊将光的传播时间“转化”为测量棱镜旋转的周期,而棱镜旋转的周期可以采用测量旋转频率的“累计法”来测定,而且B点对光接收的准确性体现了测量者那巧妙的思路与方法,由此让学生认识到科学上的重大突破往往是科学方法方面的突破。

二、以教材为依托,让学生领悟科学方法的内涵

在物理知识构建与技能方法介绍方面,教材蕴含着丰富的物理科学研究方法与科学的思维方法。如速度概念的建构,教材就是利用“比一比,跑一段相同的距离。看谁先到达终点”与“比一比,用相同的时间,看谁跑的远”的“控制变量”的比较方法来认识运动的快慢,而用路程与时间的“比值”方法来定义速度这个物理量,从而揭示了运动快慢的本质特征,其中“控制变量”方法、“比值”方法就隶属于物理中的科学研究方法。再如在“探究浮力大小”实验中,其中就是应用浮力对弹簧“等效”作用方法(浮力实际没有作用在弹簧上)来探究物体所受浮力的大小与排开液体重力的关系。就教材中蕴含的科学方法而言,可以说是比比皆是或俯而拾得,因此在教学中,教师要以教材为依托,注意挖掘教材中的科学研究方法与科学思维方法,引导学生深刻地领悟各种方法的内涵或实质,这样,学生在科学方法的运用方面才会具有坚实的基础。如“温度与内能”课题中,温度计的正确使用是本课题的重点,教学中应注重设计相应的测量温度的活动来训练学生基本技能,但不能忽视温度计发明过程中多种科学方法的认识与领悟教育。教材虽没有涉及温度计的制成原理,但我们可以从温度计“利用可见液柱变化来显示不能直接观察的温度变化”来阐述“转化方法”的思想内涵,剖析体温计通过细薄的水银片来显示人体温度的细小变化的“放大方法”,指出各种温度计用来显示温度变化的材料必须是热线性材料以此来使学生领悟温度计设计制作中的“类化方法”。虽是一支小小的温度计,但它其中蕴含的科学方法对学生今后从事科学研究或创新发明却有着及其重要的借鉴意义。

科学方法的认识或理解可以是教师结合教材中的素材信息采用讲授方式来达成,但更有效的方法是引导学生通过探究性的学习活动来领悟,做到“润物细无声”。

如通过“以托里折利实验来探究论证大气压值”的学习活动使学生领悟“构建模型”这种思维方法的内涵,教学中就可以引导学生思考或解决下列系列问题:

(1)我们已经测出玻璃管中水银柱的高度为760mm汞柱,试问,大气压的大小对管中水银柱的高度有什么影响·

(2)玻璃管与水银槽能否看做连通器·

(3)如图2所示,水银槽表面A点的压强与管内同一水平面B点的压强有什么关系·

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关键词:中职物理 科学方法教育 探讨

中图分类号:G642 文献标识码:A 文章编号:1673-9795(2013)09(a)-0072-01

1 物理科学方法教育简析

物理科学方法就是研究物理现象、描述物理现象、实施物理实验、总结物理规律、检验物理规律时所应用的各种手段与方法。广义的讲,物理科学方法应该包括物理学研究方法、物理学理论体系的建立方法、物理学理论的学习与传播方法[1]。

物理学在发展中形成了严密的物理知识体系,建立了科学的物理方法体系,这对于促进物理学的发展具有重要的作用,并且对于一些相关联的学科发展甚至社会生活与社会思潮也产生了一定的影响。物理科学方法是对物理研究过程中所采取的手段与方法的概括,它代表着人类智慧的结晶。在中职物理的教学过程中渗透科学的方法教育,对于优化学生学习物理的过程;促进学生对物理知识更好的掌握;培养与提高学生的综合能力与素质;引导学生树立科学的人生观与世界观;造就创造性的高科技人才,有着极为重要的意义。

2 物理科学方法及中职物理科学方法教育的理念

物理这门学科在发展的过程中,逐渐积累了一些科学的研究方法,在物理学中是以观察加实验作为基本的方法,再经过科学的抽象后,运用数学的工具来总结其中的规律,最终形成物理理论。现今中职物理采用的教材,是以经典的物理学知识为主要内容,并提出了物理科学方法,主要有以下几点:观察与实验分析的方法;运用理性化的方法,理想实验与模型;采用比较与分类的方式;提出假说方法;分析与综合的方法;类比的方法;归纳与演绎的方法;数学方法等。这对教师在物理的教学中渗透科学方法教育,提高学生领悟与掌握科学方法具有很好的引导作用。

物理中知识的教学可以为接下来方法的教学打下良好的基础,科学方法的教学是对知识教学的升华。中职物理科学方法教育应遵循以下几点:教学与物理知识有机结合的理念;物理教学中以隐性教育为主,辅之显性的教育,二者有机结合的理念;在传授物理知识时,依照学生这个年龄阶段的特征,有针对性教育的理念等。

3 中职物理教学渗透科学方法教学实践

3.1 在各物理教学模块中渗透科学方法

在物理教学的过程中,教师要善于在物理概念与规律的教学中,物理的实验教学中渗透科学方法教育。每个物理概念的产生或物理规律的建立,一定会有与之相对应的科学方法的形成。科学方法和科学知识不尽相同,它所涉及的并非物质本身,是人类探索、认识物质世界的方式与途径。在物理概念与物理规律教学的过程中渗透科学方法教育,不可以脱离概念与规律单独进行,而是应该以知识做为载体,把知识的学习与方法的运用有机的结合起来,才能取得实际的效果。

物理学是一门以实验为基础的科学,实验和观察本身是科学认识的基本研究方法。物理实验的设计、操作和结果的分析处理也都蕴含着丰富的科学方法。如比较、分类、分析、综合、推理、归纳、演绎等。由此可见实验教学的过程既是学生学习物理知识的过程,同时也是让学生领略物理科学方法的过程,因此,实验教学是渗透科学方法教育的有效途径[2]。因此,在物理实验教学的过程中要注重渗透科学方法教育,其策略为:在演示实验的过程中应该着重于方法的教导,通过教师的言传身教,有针对性的做出正确的示范,教会学生做实验的科学方法。

3.2 以物理学史与解决问题体会科学方法

中职物理教学要重视物理学史,物理学史能够让我们了解科学发现的每个过程,为物理教学中渗透科学方法提供了丰富而又生动的材料,并充分反映物理科学的特征与对物理这门学科发展起到至关重要的作用,引起学生对物理科学方法的兴趣与重视,使学生更加系统而全面体会物理科学方法。并且对历史案例进行剖析,对培养学生直觉、信念、灵感等非逻辑的思维方式,有独到的作用。

在中职物理的教学中渗透科学的方法,它的意义在于提高学生的掌握与理解,唯有通过一系列的实际操作运用,才能使学生的理解更为深刻,并且能够灵活而准确的运用科学的方法。在教学中,教师应明确的指出物理科学方法的作用、应用原理、步骤以及适用范围,让学生在模仿的基础上,进行操作并加以体会,在实践中更好的掌握科学的物理方法。由此可见,物理知识的学习与物理实际问题的解决是相互促进的。

3.3 科学方法的总结

中职物理教学需要总结复习知识结构与科学方法,使学生对物理知识的掌握更加系统。由于物理科学方法是蕴含在物理的概念与规律建立、发展与运用的过程中,以及在知识点之间相互联系之处,因此,在物理复习课上对物理科学方法进行“显现教育”往往会起到水到渠成的功效。教师可以将每一阶段的所传授的物理科学方法进行较为系统的总结,并借助以往运用科学方法解决物理问题的案例与运用科学方法来解决物理问题的体会,更好的说明物理科学方法的有效性与其的运用条件,甚至物理科学方法所具有的局限性。之后再以物理科学方法作为线索,进行例题、练习题的编写,更大程度上提高学生运用物理科学方法解决实际问题的能力。由此可见,中职物理教学中的科学方法总结是实现学生巩固知识、提高能力与素质的有效途径,因此,若要在物理教学中更好的渗透的科学方法知识,必须进行科学方法总结。

4 结语

中职物理教学中如何渗透科学方法教育,是新时期中职物理必须要深入进行探索的重要课题。物理科学方法教育的根本目的是为了提高学生对所学知识的理解与研究物理的能力,在理解掌握物理知识的同时,自然而然地领会物理知识在发展的过程中所运用的科学方法,并且很好的掌握这些科学方法。我们首先要对物理科学方法教育有较全面系统的了解,并且通过在各物理教学模块中渗透科学方法、以物理学史与解决问题体会科学方法、复习知识总结科学方法等方法推进科学方法的渗透,持之以恒,中职物理教学必定能够取得良好的效果。

参考文献

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关键词:高中物理;科学教育;方法探究

一、高中物理教育方法的现状以及原因分析

在中学,物理对于学生来说是一门很头疼的科目。一直以来,物理的科学教育方法很不清楚,没有一个完整的教育体系。教师在教学过程中只是有意识地渗透一下,但是对其的重视度不是很高。对于教师,这一门重要的学科应该如何教,教什么,教多深等,这些都没有一个确定的标准。教师只是靠自己的经验以及能力,所以就造成物理教学方法的参差不齐,也导致了教学效率的低下。

二、对于高中物理科学教育方法的探究

1.培养学生的自主学习能力

在教学过程中,教师应该合理运用教材,给学生预留作业,让学生自主预习,培养学生自主学习的能力。教师应该指导学生在预习中应该阅读什么资料,重点在哪里。充分发挥学生的积极性,这样可以提高学生的学习效率,也不会让学生感觉到物理学习的枯燥乏味,提高学生的学习兴趣。

2.在物理教育过程中渗透方法教育

物理教学应该潜移默化,要有目的地教学,不能脱离课本教学,注意方法教育。比如,在人教版物理课本中,在洛仑兹力的教学中,可以从安培力演绎出洛伦兹力。在教学牛顿的第二定律时,可以让学生自己做实验,自己观察,记录数据,推理结论等科学方法。在实验过程中,教师应该及时指导,并用正确的教学方法,这样可以大大提高教学效率。

3.教师认真设置习题练习

对于课堂习题训练,教师应该在备课中认真设计,习题量、习题深度、习题知识范围等都需要考虑到,在课堂实验后,可以适当让学生做点习题练习,巩固所学知识,使学生将理论知识转化为能力。

综上所述,物理教学是高中学生学习的重要任务之一,学好物理对于一个学生的升学很重要,所以如何提高学生学习水平,是学校教师要重视的话题。本文所提供的几种物理科学教育方法,希望能使学生的学习效率和质量有所提高。

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关键词:初中物理;电路识别;科学方法

中图分类号:G633.7 文献标识码:A 文章编号:1671-0568(2013)03-0124-03

物理是一门学科,同时更是一门科学,中学物理教育不仅担负着教授学生物理知识的重任,还要指导学生掌握物理研究的一些基本科学方法。正如赞可夫所说,“无论学校的教学大纲编得多么完善,学生毕业后必然会遇到他们不熟悉的科学上的新发现和新技术。那时候,他们将不得不独立、迅速地弄懂这些东西并掌握它。要迅速地弄懂这些新知识、新发现,掌握这些新技术,如果没有一套行之有效的科学方法是很难达到的。”[1]所以,科学方法教育在物理教育研究中始终是一个重要的课题,无论从当前的课程改革的实践还是从提升民族的整体素质的角度来看,做好物理科学方法教学工作,都具有鲜明而深远的时代意义。[2]

一、科学方法教育的现状及方法

在2011年国家教育部最新颁布的《全日制义务教育物理课程标准》中,在课程目标“过程与方法”这一维度下明确提出“通过学习物理知识,提高分析问题和解决问题的能力,养成自学能力,学习物理学家在科学探索中的研究方法,并能在解决问中尝试应用科学研究方法”的要求。我国从上世纪80年代开始对物理科学方法教育进行研究以来,虽然在理论和实践上都取得了一定的成果,但是物理科学方法教育还没有得到广泛而深入的实施,许多问题都有待于在实践中进一步探索研究。自新的课程标准实施以来,教师已经有意识地在物理教学中进行科学方法教育,以笔者自己在实习过程中与一些老教师的谈话可知,他们认可科学方法教育在物理教学中的重要性,但是由于反馈的不及时,总是感觉科学方法教育虚无缥缈,犹如一盘散沙。实际上,在进行物理教学的过程中,教师都在自觉或者不自觉地进行着某种物理学思想和物理学方法的教育,而造成以上弊端的主要原因就是对科学方法缺乏较深入的教育实践研究。[2]

二、初中物理教学中的科学方法

物理学科本身蕴涵着丰富的科学方法,总地说来,这些科学方法大致可以分为五类:物理方法、数学方法、逻辑方法、非逻辑方法和哲学方法。[3]其中,在初中阶段常用的科学方法主要有观察法、实验法、科学抽象法、逻辑推理法、控制变量法、类比法及想象法等。

物理科学方法教育是一项长时间的教育研究,在此过程中需要大量的实践经验与理论总结。初中物理学习的主要目标是基础知识的学习,此时物理科学方法教育应采取先“暗线”再“明线”的方式,本文以电路识别问题为例,阐述如何在具体的问题中渗透物理科学方法教育。

三、初中物理电路识别问题

初中物理电学知识是重点,同时也是难点。电路问题是电学知识的代表,它将前面所学电流、电压、电阻以及欧姆定律的知识集合于一身,又是后面电功和电功率的基础,可谓是电学问题的集大成者。对于这种电学综合题,电学规律多是其难点,准确辨别串并联电路是其重点。想要正确解答关于串并联电路的问题,首先就要准确地判断电路的连接方法,准确辨别串联、并联,甚至是混联电路,才可以正确地应用地相关知识解答问题。在初中阶段,我们常用的电路识别方法有四种,分别是定义法、电流法、断路法和节点法。下面就分别介绍每种方法以及与其对应的科学方法。

1.定义法——观察法。定义法:如果电路中各元件是逐个顺次连接起来的(首尾相连),此电路就是串联电路:如果电路各元件是并列地连接在电路两点间(首首相连,尾尾相连),此电路就是并联电路。

例1:

解析:图1中三只电灯依次首尾相接,然后接在电源两端,其为串联。而图2中三只电灯的左端连在一起,右端连在一起,然后接在电源两端,其为并联。

根据定义法识别电路主要应用观察法,观察是最基本、最古老、最直接的科学方法,观察是人们在自然发生的条件下对自然现象进行考察的一种方法,自然科学研究中的观察方法又称为科学观察。观察法作为当今严密的科学研究中最常用的方法之一,如何让学生掌握观察法的步骤,教师在这一过程应该发挥引导作用。以上面两图为例,教师在讲解是的第一句话经常是“同学们来看一下这两个图”,这里的“看”不是单纯地看,教师隐含的要求是同学们在看的过程中要思考,这就与观察的目的一致了。为了渗透观察法教育,教师这时不妨将自己的“看”替换为“观察”,久而久之,学生在遇到电路问题时,第一件事就是要观察电路。在学生知识积累到一定程度时,教师可以系统地讲解观察法,“明暗”结合,最终让学生掌握观察法的操作方法。

2.电流法——类比法。电流法:从电源的正极开始沿电流的方向观察。若电流无分支,逐个经过所有的用电器回到电源的负极,即电流只有一条路径,该电路为串联电路。若电流从电源正极出发后,分成几路分别通过不同的用电器后回到电源的负极,即电流在某点分流,在某点汇合,有多条路径,该电路为并联电路。

例2:

解析:如图3,电流从电源正极出发,依次通过电灯L1、L2、L3回到电源的负极,有且只有这一条路径,则其连接方式为串联。如图4,电流从电源正极出发,可以分别通过电灯L1、L2、L3回到电源负极,有三条路径,所以其连接方式为并联。[4]

利用电流法判断电路时,可以巩固有关类比法的知识。类比法是根据两个对象之间在某些方面的相似或相同,从而推出它在其他方面也可能相似或相同的一种推理方法。由于电流不好观察,教师在讲解电流这一课时,已经用过将电流比成水流来便于学生理解。利用电流法识别电路,重点是清楚电流从电源正极回到电源负极的路径,并在图中做出标示。在此处,教师在讲解电流流向时,也可以通过以熟悉的水流的形式讲解,这样既形象,又能够巩固学生对类比法的掌握。

3.断路法——实验法。断路法:断开其中一个用电器,看其他用电器是否还能工作,若其它用电器都不能工作,则这几个用电器是串联的;若其它用电器照常工作,则这几个用电器是并联的。由于这一方法中用电器的工作与否易于观察,可以应用实验法进行教学。

例3 如图5,闭合三只开关时,试判断三只电灯的连接方式。

解析:如图所示,闭合三只开关,我们采用去用电器识别法,若去掉电灯L1,则电路如图6所示,电灯L2、L3依然工作,说明L1与L2和L3是并联的;在此基础上再去掉 L2,电路如图7所示,L3依然能工作,说明L2与L3也是并联的;由以上两步可以判断这三只电灯的连接方式为并联。

上面的分析方法要求学生具备一定的简化电路的能力,如果是在电路识别的初期教学中,用物理实验将这一过程完整地表现出来,学生对串并联电路的直观印象会更加深刻。物理学是以实验为基础的一门基础科学,实验是物理学最基本、最重要的研究方法,锻炼学生的自主探究实验能力也是新课标对我们提出的要求,同时实验探究部分也是中考的重要考点。实验方法和观察方法相比较所不同的是,实验方法是指人们根据一定的科学研究目的,利用科学仪器设备,在人为控制或模拟的特定条件下,排除各种干扰,对研究对象进行观察的方法。断路法的主要特点是观察一个用电器对其他用电器的影响,如果光靠想象,学生印象并不会深刻,教师在介绍这一方法时,可以先将电路图连接好,制定好探究过程,让学生自主探究并观察串并联电路拆除其中一个用电器对其他用电器的影响,既锻炼了学生的动手能力,也锻炼了他们的自主探究能力。

4.节点法——科学抽象法。节点法:是在识别电路的过程中,不管电路有多复杂,只要导线上没有用电器和电源(开关可视为导线),导线两端可以视为同一点,这样就可以找到用电器两端的公共点,然后把公共点按原电路连在电源上,就得到了等效电路,从等效电路中就可以很容易判断电路的连接方式了。

例4 如图8所示的电路,试判断三只电灯是串联还是并联?

解析:我们采用节点法进行判断,首先在电流分流和汇流处标上字母A、B,且同一根导线标相同的字母,如图9所示。则从图9中不难看出L1、L2、L3三只电灯的两端都连在A、B上,且A连在电源的正极,B连在电源的负极;则等效电路可画成图10所示。由此可见,三只电灯是并联的。[4]

节点法是四种电路识别方法中最难的一种,也经常用到一些复杂电路的判断上。根据节点法判断电路,除了需要一定的观察能力,更需要学生发挥抽象思维进行想象。抽象法是一种分析问题的方法,用最简洁的语言来表达就是:把复杂的现象转化成简单的模型,从复杂到简单。大多数学生看到上面例题中电路图的反映都是不知所措,无从下手。教师在讲授过程中应引导学生,在初中阶段,导线电阻可以忽略的情况下,可以把导线想象成一根可以伸缩的橡皮筋,没有用电器的导线可以伸缩到一点,这样形象地讲解有利于学生想象,帮助其抽象能力的形成。

以上每种电路分析方法对应的物理科学方法并不唯一,而且大多数的物理问题都需要几种科学方法结合在一起分析。

参考文献:

[1]赞可夫.和教师的谈话[M].北京:教育科学出版社,1980:257.

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【关键词】初中化学;科学方法;化学教育

初中生在九年级首次接触化学课程,也是他们思想的转变时期。这时需要培养他们的思想方法和思维习惯。化学这门课程联系现实中的物质的组成变化,比较容易引起学生的兴趣。在一定的基础上可以让学生动手操作实验,这对培养他们的综合素质能力有一个很好的导向作用。因此在化学的教学过程中要注重教育的科学方法。对几年的教学经验总结如下:

一、教学方法的依据

学生将来都要走向社会首先要顺应社会的需要。随着科学信息的发展,不能只掌握书本知识,而是要在大量信息中高效的处理问题。在教学过程中,教师要结合社会信息进行教育,让学生能够对获得的信息进行判断和分析。其次掌握学生的心里,初中生在此阶段是一个转型期,思维方式正在发生改变,但是在组织性、灵活性和逻辑能力等方面还有很大欠缺。初中化学的中的实验课恰能弥补这方面的不足。在实验课时让学生结合课本进行观察、分析、对比和总结等,提高学生自身的综合能力。再次,化学是研究物质组成变化的一门自然科学。实验、观察和资料收集是初中化学的三个重要学习途径,实验中充满了很多的未知,学生能够进行推理、比较和归纳,能激发学生的兴趣。

二、教学的原则

根据新教学大纲的提出,教师越来越重视科学教学,根据自身的经验提出以下教学原则:首先,理论联系实际,现代教育不仅要把教材内容较好还要求紧密结合实际。知识和实际情况结合一起才能让学生容易理解和掌握。其次,由浅入深,科学教学方法的学习是一个不断深化的过程。教师在授课时根据学生的实际情况来教学,要针对不同学生认知能力来制定相应的方法。比如说:学生在刚开始接触化学时,可以先通过几个有趣的化学实验来提高他们的积极性。在以后的过程中让他们进行推理分析。学生掌握了一定的操作基础和知识基础之后,可以让他们自己进行简单的试验设计。再次,师生互动,在教学过程中学生是主题,通过老师的指导,让学生积极的参与课堂教学,发挥他们的主管能动性。初中化学本来就是倾向于实验课,老师通过实验让学生独立思考,然后进行讨论。

三、教学方法

初中化学的学习为以后的高中、大学的学习奠定基础,这门课程是以实验和简单原理为基础,比较容易被学生接受。下面结合几年的教学经验总结了几个方面的内容:

第一,在教学过程中科学方法的教育,每一门课程的编排都蕴含着科学的思想。初中化学的教材中也是如此,在的学习中首先是每一个具体环节的学习,最后是归纳总结。这种思想是以知识为载体的,这个过程能够培养学生的分析综合能力。化学讲述的是物质的构成、性质和本质特征,化学的各个知识点都在不断的完善中,并且每一个知识点都有严谨的科学性,每一个概念都蕴含着科学方法,教师在讲课过程中要根据学生的认知能力和分析能力来传给学生。

第二,联系实际进行科学教育,通过解决实际问题加深学生理解科学方法。科学方法的教育意义是培养学生的逻辑思维能力和解决问题的能力,在一定的实验基础上进行实际操作,使他们了解科学方法。教师在上课过程中创建合理的问题情境,引起学生的兴趣,激发他们的求知欲。比如说让学生对酸碱盐的反应的试验进行自行操作,并归纳总结规律性;还有自然界的“鬼火”是怎么形成的?这都能锻炼学生的认知能力。教师应该鼓励学生运应开放性思维方式进行思考问题。

第三,在实验中进行科学教育方法,化学的进步都离不开化学实验。在初中化学的课本上有很多的实验示例,课后讨论题也大多数涉及到实验的研究。比如:通过典型的实验让学生进一步体会;通过试验进行对比、归纳和总结;对特殊试验进行更充分的科学教育;对于化学发展史上的实验进行验证和优化;在安全可靠的基础上自己设计实验。

第四,形成知识网。化学知识内容分散,需要理解的内容较多,而且有些知识容易混淆。学生在学习过程中持久性不够好。所以教师在教育过程中要注重知识之间的区别与联系,将知识系统化,形成一个让学生容易理解的网络结构。

四、小结

本文从教学的依据、教学的原则和教学方法上总结了这几年的教学经验。总之,在教学过程中要结合学生自身的认知能力和心里状况、联系实际等进行教学,培养学生的发现问题和解决问题的能力。让学生认识到科学的重要性,尽快适应社会的需要。

参考文献:

[1]郑丽岩.初中化学老师的定量认识思维现状调查分析[J].

[2]梁青.初中化学高效课堂建设的现状调查与对策研究-以烟台市为例[J].

[3]阮明.初中化学中科学方法教学研究[J].