2025年高考物理使中學(xué)生從物理課學(xué)到一些研究方法

　　使中學(xué)生從物理課學(xué)到一些研究方法

　　中學(xué)畢業(yè)生不但應有升學(xué)、就業(yè)所必需的基礎知識和技能，還應該有探索未知事物的能力，不能什么都靠別人教。這就要求中學(xué)教學(xué)注意使學(xué)生掌握一些探索客觀(guān)世界的方法。自然科學(xué)各門(mén)學(xué)科的教學(xué)，應該把科學(xué)知識的傳授和自然科學(xué)一般研究方法的訓練很好結合起來(lái)。

　　中學(xué)物理教學(xué)重視使學(xué)生了解、掌握一些自然科學(xué)研究方法，不只對學(xué)生畢業(yè)后的學(xué)習和創(chuàng )造性的工作有益，而且對學(xué)好中學(xué)知識也有好處。因為學(xué)生的學(xué)習方法，實(shí)際就是在教師指導下探索、研究客觀(guān)事物的方法。方法對，就學(xué)得好而快，方法不對，就要走彎路。

　　在中學(xué)物理教學(xué)中涉及到的自然科學(xué)的一般研究方法，主要有觀(guān)察、實(shí)驗、抽象、理想化、比較、類(lèi)比、假說(shuō)、模型、數學(xué)方法等等。本文僅就其中一些從教學(xué)、教材角度談些零星想法。

　　一、觀(guān)察

　　“觀(guān)察”通常是指人們考察處于自然狀態(tài)下的事物，即在人們不對客觀(guān)事物施加影響的情況下，對事物進(jìn)行研究，在物理學(xué)的發(fā)展中，觀(guān)察方法是很重要的，牛頓力學(xué)是從觀(guān)察天體運動(dòng)中總結出來(lái)的。觀(guān)察宇宙射線(xiàn)仍是研究高能粒子的重要方法。

　　在學(xué)習物理之前，學(xué)生在生活和學(xué)習中已經(jīng)有了觀(guān)察的經(jīng)驗和訓練，物理課應該使他們掌握得更好一些。

　　應該重視培養學(xué)生觀(guān)察物理現象的興趣。很多孩子是懷著(zhù)深切的期望開(kāi)始學(xué)物理的，他們從日常觀(guān)察中積累了許多問(wèn)題，期待在物理課中找到答案。能及時(shí)給學(xué)生滿(mǎn)意的解答，會(huì )有利于保持和發(fā)展學(xué)生的觀(guān)察興趣。但多數情況是限于知識準備不足，不能及時(shí)解答。這時(shí)當然可以說(shuō)要在學(xué)過(guò)什么知識以后才能解釋�？墒�，這樣的話(huà)，一個(gè)學(xué)生連聽(tīng)幾次，觀(guān)察興趣就會(huì )降低。如果改變一些方法，鼓勵和指導學(xué)生繼續從哪些方面深入觀(guān)察，作好紀錄，同時(shí)說(shuō)明所觀(guān)察的事物跟哪部分知識有關(guān)，現在的觀(guān)察對將來(lái)的學(xué)習有什么好處，效果可能好些，更可取的辦法是教師爭取主動(dòng)，給全班或個(gè)別喜歡觀(guān)察的學(xué)生布置觀(guān)察作業(yè)，觀(guān)察跟講到的知識有關(guān)的物理現象、技術(shù)設備以及人們的某些活動(dòng)等等。課本在某些課題后面編了一些觀(guān)察性的題目，教學(xué)時(shí)可以根據情況提前布置給學(xué)生。

　　學(xué)生的觀(guān)察興趣，最初是出于好奇，特別是年齡小的孩子，遇到新鮮東西、新奇現象舍不得走，要看個(gè)究竟，這種出于好奇的觀(guān)察興趣是不穩定的，只滿(mǎn)足于表面了解。物理課應該把出于好奇的觀(guān)察提高到有目的的觀(guān)察。所謂有目的的觀(guān)察，不只是有明確具體的觀(guān)察對象和要求，更重要的是引導學(xué)生懂得觀(guān)察是人類(lèi)研究客觀(guān)世界規律的和種基本方法，而在觀(guān)察中注意分析、比較，尋找各有關(guān)因素之間的聯(lián)系。

　　應該注意使學(xué)生養成良好的觀(guān)察素養。這首先是要求觀(guān)察的客觀(guān)性，對于觀(guān)察中感知的各種資料，實(shí)事求是地對待。其次，觀(guān)察要抓住主要的東西，抓住跟觀(guān)察目的有關(guān)的方面，要有步驟、有次序、盡可能細致�？茖W(xué)的觀(guān)察都要有詳細的記錄。物理教學(xué)中作為作業(yè)布置給學(xué)生的觀(guān)察，最好也要求記錄，培養記錄的習慣和能力。記錄要求真實(shí)、簡(jiǎn)明、具體，字數不要多，幾十個(gè)字、一百多字或者列個(gè)表格填上數據就夠了。

　　總之，應該培養學(xué)生成為樂(lè )于觀(guān)察、善于觀(guān)察的有心人，防止形成漫不經(jīng)心、視而不見(jiàn)的粗率作風(fēng)。

　　“觀(guān)察”有它的局限性：不能排除干擾因素；不能隨意重復，而要等待現象的自然再現；不能由人控制現象發(fā)生的條件，而要深入研究卻往往需要作實(shí)驗。“實(shí)驗”則沒(méi)有這些缺點(diǎn)。但是實(shí)驗不能完全取代觀(guān)察（很多現象，如天文現象，人們還只能等待他自然發(fā)生），而且在觀(guān)察中得到訓練是做好實(shí)驗不可缺少的。

　　二、實(shí)驗

　　“實(shí)驗”是人們根據研究的目的，利用儀器、設備，人為地控制或模擬自然現象，排除干擾，突出主要因素，在有利的條件下研究自然規律。“實(shí)驗”在物理學(xué)的發(fā)展和物理教學(xué)中的基礎作用，無(wú)需贅述。

　　中學(xué)物理中的實(shí)驗，根據不同的分類(lèi)標準可分為演示實(shí)驗和學(xué)生實(shí)驗，定性實(shí)驗和定量實(shí)驗，探索性實(shí)驗和驗證性實(shí)驗。

　　目前我國中學(xué)物理教學(xué)中，數量最多的是由教師演示的探索性實(shí)驗。從培養學(xué)生掌握實(shí)驗方法的角度來(lái)看，教師的演示起著(zhù)示范作用。時(shí)刻意識到這一點(diǎn)，在安裝調整儀器設備，進(jìn)行實(shí)驗操作，觀(guān)測、記錄、處理數據，分析、概括得出結論，即在整個(gè)演示過(guò)程的每一步，都嚴肅認真，一絲不茍，必然會(huì )產(chǎn)生深刻的教育作用。

　　中學(xué)能做的探索性實(shí)驗，涉及的參數都不多，實(shí)驗時(shí)一般是依次改變其中之一來(lái)考查它的影響，最后概括出反映各參數關(guān)系的規律。演示時(shí)學(xué)生了解這樣的考查步驟，在觀(guān)察中他們的思維便會(huì )處于更積極的狀態(tài)，同時(shí)也懂得這種用實(shí)驗來(lái)研究問(wèn)題的方法。

　　物理學(xué)史上不少著(zhù)名的實(shí)驗，如庫侖扭稱(chēng)實(shí)驗、盧瑟福-粒子散射實(shí)驗、查德威克發(fā)現中子的實(shí)驗等，限于設備，目前一般中學(xué)不能演示，但在課本里還是寫(xiě)上了。課本這樣做，除了考慮到它們是重要規律，理論基礎，并且有助于發(fā)展思維，還考慮到可以使學(xué)生從這些具體實(shí)例中領(lǐng)會(huì )物理實(shí)驗的一般方法。例如，每個(gè)實(shí)驗都包括提出實(shí)驗任務(wù)，確定實(shí)驗方法并研究如何實(shí)現，對得到的實(shí)驗資料進(jìn)行邏輯加工得出結論等階段；實(shí)驗的每個(gè)階段都跟理論緊密交織著(zhù)，都要用已有的理論來(lái)指導；科學(xué)儀器能幫助人們克服感覺(jué)器官的局限，使感性認識更加客觀(guān)、精細、準確，因而科學(xué)儀器的設計，使用對實(shí)驗的成功起重要（有時(shí)甚至是決定性的）作用。

　　在學(xué)校里，為了確定一條物理規律，通常只提出一個(gè)實(shí)驗，因而能可能使學(xué)生誤認為一個(gè)實(shí)驗就可以發(fā)現一條規律。應該向學(xué)生指出：任何一位實(shí)驗科學(xué)家，在得出他最后的科學(xué)結論之前，都是采用過(guò)多種方法，做過(guò)幾十次、幾百次的實(shí)驗，處理過(guò)浩繁的觀(guān)測資料，經(jīng)受過(guò)多次的失敗和挫折；任何一項實(shí)驗發(fā)現在得到公認之前，至少要為另一位研究者所重復證實(shí)；而事實(shí)常常是一個(gè)題目同時(shí)有許多在獨立研究，相繼得到同樣結論，或是一項實(shí)驗發(fā)現一經(jīng)發(fā)表，立即有許多人重復這個(gè)實(shí)驗加以檢驗。結合物理學(xué)史上的具體事例講清這些問(wèn)題，有助于培養學(xué)生不畏險阻的攻關(guān)精神，懂得任何科學(xué)成就都是許多人辛勤勞動(dòng)的共同結晶。

　　教師的演示實(shí)驗和介紹一些著(zhù)名實(shí)驗，還只能使學(xué)生對實(shí)驗方法有所了解，而要使學(xué)生真正掌握一些，必須也只能靠他們自己去實(shí)踐。目前國外盛行一種叫做“發(fā)現法”的教學(xué)方法，讓學(xué)生親自實(shí)驗、觀(guān)察、經(jīng)過(guò)自己的感知和思索形成概念，發(fā)現規律。例如，在英國的一套中學(xué)課本《ExploryngPhysics》（中譯本叫《探索物理知識》第一冊里，“液體壓強”一節，隨即提出問(wèn)題：“液體在其它各個(gè)方向上是否也有壓強呢？”然后讓學(xué)生依次做三個(gè)實(shí)驗：（1）用釘子在白鐵罐側壁靠近底部同一個(gè)高度的不同地方打三、四個(gè)孔，灌滿(mǎn)水后觀(guān)察會(huì )怎樣從這些孔中噴出；（2）將其它小孔封住只留一個(gè)，再在罐的側壁靠近頂部和中部的地方各打一個(gè)小孔（盡量使小孔的孔徑相同），觀(guān)察水怎樣從這三個(gè)噴出，并且收集在同一時(shí)間內從每個(gè)孔噴出的水量；（3）將白鐵罐砸成歪歪扭扭的開(kāi)狀，再觀(guān)察水怎樣從孔中噴出，實(shí)驗后，讓學(xué)生就這樣兩個(gè)問(wèn)題得出結論；（1）液體在哪些方向上產(chǎn)生壓強？（2）液體的深度對壓強大小有什么影響？最后讓學(xué)生解釋兩個(gè)現象：（1）水壩的底部為什么比頂部厚？（2）潛水艇、潛水員以及普通的魚(yú)潛水為什么不能超過(guò)一定的深度。對于“發(fā)現法”我了解很少，從看到的材料來(lái)推測，培養出來(lái)的學(xué)生會(huì )掌握一些實(shí)驗研究方法，獨立獲取知識的能力會(huì )相當強；很值得深入了解，并且在有條件的學(xué)�；虬嗉壷羞M(jìn)行試驗。

　　我們課本中的學(xué)生實(shí)驗，現在還是按傳統的教學(xué)方法來(lái)安排的，探索性的很少，多數是驗證性的，內容都比較簡(jiǎn)單，數目也不多，初高中總共52個(gè)。在實(shí)驗訓練上不大可能達到“發(fā)現法”所達到的水平。但是讓學(xué)生達到大綱要求掌握的技能和實(shí)驗修養——會(huì )使用基本儀器、會(huì )記錄、整理數據，會(huì )得出適當的結論，還是辦得到的。例如，初中要求學(xué)生會(huì )正確使用安培表，初中物理課本就安排了四個(gè)要用安培表的實(shí)驗。課文里講了安培表的使用方法，習題里編排了在實(shí)物圖上練習接安培表和讀數的題目，如果再實(shí)驗使用四次，學(xué)生是能基本掌握安培表正確用法的，印象也會(huì )比較深。初中要求學(xué)生掌握連結電路的技能，初中課本就在電學(xué)第一個(gè)實(shí)驗讓學(xué)生按照實(shí)物路圖接線(xiàn)，畫(huà)出電路圖，第二、三、四、五個(gè)實(shí)驗讓學(xué)生按照電路圖接線(xiàn)，到第六個(gè)學(xué)生實(shí)驗則只提出測量要求，讓學(xué)生根據要求去設計電路，這樣由易而難，循序慚進(jìn)，學(xué)生是能學(xué)會(huì )連接簡(jiǎn)單電路的。在記錄處理數據，寫(xiě)簡(jiǎn)單的實(shí)驗報告等方面，課文中也是逐步提高難度的。因此，為了讓學(xué)生切實(shí)掌握一些實(shí)驗技能，加強實(shí)驗修養，希望不要對為數不多的學(xué)生實(shí)驗再刪減合并了，認為課文中的實(shí)驗不合適或是缺乏設備作不了，可以用其它實(shí)驗來(lái)代替。

　　在科學(xué)研究中，實(shí)驗的每一步都離不開(kāi)理論的指導（雖然從總體來(lái)看，實(shí)驗是理論的基礎），在中學(xué)的學(xué)生實(shí)驗中也應該注意引導學(xué)生手腦并用，把實(shí)驗跟理論緊密結合起來(lái)。這不只要求學(xué)生明確實(shí)驗目的和結果跟所學(xué)理論的關(guān)系，懂得實(shí)驗設計所論據的物理原理，而且實(shí)驗過(guò)程中的每一項操作都應該聯(lián)系已有知識考慮應該怎樣作，而不是不動(dòng)腦子機械地照書(shū)上寫(xiě)的去做，或者盲目地去試。對于高年級學(xué)生還可以引導他們運用已有的知識分析考慮誤差的來(lái)源和減小辦法。為了防止學(xué)生只動(dòng)后不動(dòng)腦，課本從初中第一冊后半本起，學(xué)生實(shí)驗中學(xué)再具體列出實(shí)驗步驟1、2、3……而把實(shí)驗目的、原理、器材、步驟綜合起來(lái)敘述。希望教學(xué)中要求學(xué)生預習，自己安排實(shí)驗步驟。

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