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(yīng)有升學(xué)、就業(yè)所必需的基礎(chǔ)知識(shí)和技能，還應(yīng)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世界的方法。自然科學(xué)各門學(xué)科的教學(xué)，應(yīng)該把科學(xué)知識(shí)的傳授和自然科學(xué)一般研究方法的訓(xùn)練很好結(jié)合起來。

　　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(duì)學(xué)生畢業(yè)后的學(xué)習(xí)和創(chuàng)造性的工作有益，而且對(duì)學(xué)好中學(xué)知識(shí)也有好處。因?yàn)閷W(xué)生的學(xué)習(xí)方法，實(shí)際就是在教師指導(dǎo)下探索、研究客觀事物的方法。方法對(duì)，就學(xué)得好而快，方法不對(duì)，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，主要有觀察、實(shí)驗(yàn)、抽象、理想化、比較、類比、假說、模型、數(shù)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、觀察

　　“觀察”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(duì)客觀事物施加影響的情況下，對(duì)事物進(jìn)行研究，在物理學(xué)的發(fā)展中，觀察方法是很重要的，牛頓力學(xué)是從觀察天體運(yùn)動(dòng)中總結(jié)出來的。觀察宇宙射線仍是研究高能粒子的重要方法。

　　在學(xué)習(xí)物理之前，學(xué)生在生活和學(xué)習(xí)中已經(jīng)有了觀察的經(jīng)驗(yàn)和訓(xùn)練，物理課應(yīng)該使他們掌握得更好一些。

　　應(yīng)該重視培養(yǎng)學(xué)生觀察物理現(xiàn)象的興趣。很多孩子是懷著深切的期望開始學(xué)物理的，他們從日常觀察中積累了許多問題，期待在物理課中找到答案。能及時(shí)給學(xué)生滿意的解答，會(huì)有利于保持和發(fā)展學(xué)生的觀察興趣。但多數(shù)情況是限于知識(shí)準(zhǔn)備不足，不能及時(shí)解答。這時(shí)當(dāng)然可以說要在學(xué)過什么知識(shí)以后才能解釋。可是，這樣的話，一個(gè)學(xué)生連聽幾次，觀察興趣就會(huì)降低。如果改變一些方法，鼓勵(lì)和指導(dǎo)學(xué)生繼續(xù)從哪些方面深入觀察，作好紀(jì)錄，同時(shí)說明所觀察的事物跟哪部分知識(shí)有關(guān)，現(xiàn)在的觀察對(duì)將來的學(xué)習(xí)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)別喜歡觀察的學(xué)生布置觀察作業(yè)，觀察跟講到的知識(shí)有關(guān)的物理現(xiàn)象、技術(shù)設(shè)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察性的題目，教學(xué)時(shí)可以根據(jù)情況提前布置給學(xué)生。

　　學(xué)生的觀察興趣，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(xiàn)象舍不得走，要看個(gè)究竟，這種出于好奇的觀察興趣是不穩(wěn)定的，只滿足于表面了解。物理課應(yīng)該把出于好奇的觀察提高到有目的的觀察。所謂有目的的觀察，不只是有明確具體的觀察對(duì)象和要求，更重要的是引導(dǎo)學(xué)生懂得觀察是人類研究客觀世界規(guī)律的和種基本方法，而在觀察中注意分析、比較，尋找各有關(guān)因素之間的聯(lián)系。

　　應(yīng)該注意使學(xué)生養(yǎng)成良好的觀察素養(yǎng)。這首先是要求觀察的客觀性，對(duì)于觀察中感知的各種資料，實(shí)事求是地對(duì)待。其次，觀察要抓住主要的東西，抓住跟觀察目的有關(guān)的方面，要有步驟、有次序、盡可能細(xì)致�？茖W(xué)的觀察都要有詳細(xì)的記錄。物理教學(xué)中作為作業(yè)布置給學(xué)生的觀察，最好也要求記錄，培養(yǎng)記錄的習(xí)慣和能力。記錄要求真實(shí)、簡明、具體，字?jǐn)?shù)不要多，幾十個(gè)字、一百多字或者列個(gè)表格填上數(shù)據(jù)就夠了。

　　總之，應(yīng)該培養(yǎng)學(xué)生成為樂于觀察、善于觀察的有心人，防止形成漫不經(jīng)心、視而不見的粗率作風(fēng)。

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

　　二、實(shí)驗(yàn)

　　“實(shí)驗(yàn)”是人們根據(jù)研究的目的，利用儀器、設(shè)備，人為地控制或模擬自然現(xiàn)象，排除干擾，突出主要因素，在有利的條件下研究自然規(guī)律。“實(shí)驗(yàn)”在物理學(xué)的發(fā)展和物理教學(xué)中的基礎(chǔ)作用，無需贅述。

　　中學(xué)物理中的實(shí)驗(yàn)，根據(jù)不同的分類標(biāo)準(zhǔn)可分為演示實(shí)驗(yàn)和學(xué)生實(shí)驗(yàn)，定性實(shí)驗(yàn)和定量實(shí)驗(yàn)，探索性實(shí)驗(yàn)和驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)。

　　目前我國中學(xué)物理教學(xué)中，數(shù)量最多的是由教師演示的探索性實(shí)驗(yàn)。從培養(yǎng)學(xué)生掌握實(shí)驗(yàn)方法的角度來看，教師的演示起著示范作用。時(shí)刻意識(shí)到這一點(diǎn)，在安裝調(diào)整儀器設(shè)備，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，觀測、記錄、處理數(shù)據(jù)，分析、概括得出結(jié)論，即在整個(gè)演示過程的每一步，都嚴(yán)肅認(rèn)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(yàn)，涉及的參數(shù)都不多，實(shí)驗(yàn)時(shí)一般是依次改變其中之一來考查它的影響，最后概括出反映各參數(shù)關(guān)系的規(guī)律。演示時(shí)學(xué)生了解這樣的考查步驟，在觀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(yàn)來研究問題的方法。

　　物理學(xué)史上不少著名的實(shí)驗(yàn)，如庫侖扭稱實(shí)驗(yàn)、盧瑟福-粒子散射實(shí)驗(yàn)、查德威克發(fā)現(xiàn)中子的實(shí)驗(yàn)等，限于設(shè)備，目前一般中學(xué)不能演示，但在課本里還是寫上了。課本這樣做，除了考慮到它們是重要規(guī)律，理論基礎(chǔ)，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(yàn)的一般方法。例如，每個(gè)實(shí)驗(yàn)都包括提出實(shí)驗(yàn)任務(wù)，確定實(shí)驗(yàn)方法并研究如何實(shí)現(xiàn)，對(duì)得到的實(shí)驗(yàn)資料進(jìn)行邏輯加工得出結(jié)論等階段；實(shí)驗(yàn)的每個(gè)階段都跟理論緊密交織著，都要用已有的理論來指導(dǎo)；科學(xué)儀器能幫助人們克服感覺器官的局限，使感性認(rèn)識(shí)更加客觀、精細(xì)、準(zhǔn)確，因而科學(xué)儀器的設(shè)計(jì)，使用對(duì)實(shí)驗(yàn)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(guī)律，通常只提出一個(gè)實(shí)驗(yàn)，因而能可能使學(xué)生誤認(rèn)為一個(gè)實(shí)驗(yàn)就可以發(fā)現(xiàn)一條規(guī)律。應(yīng)該向?qū)W生指出：任何一位實(shí)驗(yàn)科學(xué)家，在得出他最后的科學(xué)結(jié)論之前，都是采用過多種方法，做過幾十次、幾百次的實(shí)驗(yàn)，處理過浩繁的觀測資料，經(jīng)受過多次的失敗和挫折；任何一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)在得到公認(rèn)之前，至少要為另一位研究者所重復(fù)證實(shí)；而事實(shí)常常是一個(gè)題目同時(shí)有許多在獨(dú)立研究，相繼得到同樣結(jié)論，或是一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)一經(jīng)發(fā)表，立即有許多人重復(fù)這個(gè)實(shí)驗(yàn)加以檢驗(yàn)。結(jié)合物理學(xué)史上的具體事例講清這些問題，有助于培養(yǎng)學(xué)生不畏險(xiǎn)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(jié)晶。

　　教師的演示實(shí)驗(yàn)和介紹一些著名實(shí)驗(yàn)，還只能使學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)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(xiàn)法”的教學(xué)方法，讓學(xué)生親自實(shí)驗(yàn)、觀察、經(jīng)過自己的感知和思索形成概念，發(fā)現(xiàn)規(guī)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(shí)》第一冊(cè)里，“液體壓強(qiáng)”一節(jié)，隨即提出問題：“液體在其它各個(gè)方向上是否也有壓強(qiáng)呢？”然后讓學(xué)生依次做三個(gè)實(shí)驗(yàn)：（1）用釘子在白鐵罐側(cè)壁靠近底部同一個(gè)高度的不同地方打三、四個(gè)孔，灌滿水后觀察會(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(cè)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），觀察水怎樣從這三個(gè)噴出，并且收集在同一時(shí)間內(nèi)從每個(gè)孔噴出的水量；（3）將白鐵罐砸成歪歪扭扭的開狀，再觀察水怎樣從孔中噴出，實(shí)驗(yàn)后，讓學(xué)生就這樣兩個(gè)問題得出結(jié)論；（1）液體在哪些方向上產(chǎn)生壓強(qiáng)？（2）液體的深度對(duì)壓強(qiáng)大小有什么影響？最后讓學(xué)生解釋兩個(gè)現(xiàn)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潛水為什么不能超過一定的深度。對(duì)于“發(fā)現(xiàn)法”我了解很少，從看到的材料來推測，培養(yǎng)出來的學(xué)生會(huì)掌握一些實(shí)驗(yàn)研究方法，獨(dú)立獲取知識(shí)的能力會(huì)相當(dāng)強(qiáng)；很值得深入了解，并且在有條件的學(xué)�；虬嗉�(jí)中進(jìn)行試驗(yàn)。

　　我們課本中的學(xué)生實(shí)驗(yàn)，現(xiàn)在還是按傳統(tǒng)的教學(xué)方法來安排的，探索性的很少，多數(shù)是驗(yàn)證性的，內(nèi)容都比較簡單，數(shù)目也不多，初高中總共52個(gè)。在實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練上不大可能達(dá)到“發(fā)現(xiàn)法”所達(dá)到的水平。但是讓學(xué)生達(dá)到大綱要求掌握的技能和實(shí)驗(yàn)修養(yǎng)——會(huì)使用基本儀器、會(huì)記錄、整理數(shù)據(jù)，會(huì)得出適當(dāng)?shù)慕Y(jié)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(yàn)。課文里講了安培表的使用方法，習(xí)題里編排了在實(shí)物圖上練習(xí)接安培表和讀數(shù)的題目，如果再實(shí)驗(yàn)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(jié)電路的技能，初中課本就在電學(xué)第一個(gè)實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生按照實(shí)物路圖接線，畫出電路圖，第二、三、四、五個(gè)實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生按照電路圖接線，到第六個(gè)學(xué)生實(shí)驗(yàn)則只提出測量要求，讓學(xué)生根據(jù)要求去設(shè)計(jì)電路，這樣由易而難，循序慚進(jìn)，學(xué)生是能學(xué)會(huì)連接簡單電路的。在記錄處理數(shù)據(jù)，寫簡單的實(shí)驗(yàn)報(bào)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(yàn)技能，加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)修養(yǎng)，希望不要對(duì)為數(shù)不多的學(xué)生實(shí)驗(yàn)再刪減合并了，認(rèn)為課文中的實(shí)驗(yàn)不合適或是缺乏設(shè)備作不了，可以用其它實(shí)驗(yàn)來代替。

　　在科學(xué)研究中，實(shí)驗(yàn)的每一步都離不開理論的指導(dǎo)（雖然從總體來看，實(shí)驗(yàn)是理論的基礎(chǔ)），在中學(xué)的學(xué)生實(shí)驗(yàn)中也應(yīng)該注意引導(dǎo)學(xué)生手腦并用，把實(shí)驗(yàn)跟理論緊密結(jié)合起來。這不只要求學(xué)生明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮徒Y(jié)果跟所學(xué)理論的關(guān)系，懂得實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)所論據(jù)的物理原理，而且實(shí)驗(yàn)過程中的每一項(xiàng)操作都應(yīng)該聯(lián)系已有知識(shí)考慮應(yīng)該怎樣作，而不是不動(dòng)腦子機(jī)械地照書上寫的去做，或者盲目地去試。對(duì)于高年級(jí)學(xué)生還可以引導(dǎo)他們運(yùn)用已有的知識(shí)分析考慮誤差的來源和減小辦法。為了防止學(xué)生只動(dòng)后不動(dòng)腦，課本從初中第一冊(cè)后半本起，學(xué)生實(shí)驗(yàn)中學(xué)再具體列出實(shí)驗(yàn)步驟1、2、3……而把實(shí)驗(yàn)?zāi)康�、原理、器材、步驟綜合起來敘述。希望教學(xué)中要求學(xué)生預(yù)習(xí)，自己安排實(shí)驗(yàn)步驟。

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