《高中物理自主实验课研究》读书笔记

    物理学是一门以实验为基础的科学，实验是物理知识的源泉。物理知识来源于实践，尽可能多动手做实验。不会做实验就不能说学好了高中物理。认真思考物理实验的原理、运用科学思想和科学方法指导实验教学。根据物理思想方法，可以把物理实验看作是人们用控制手段向特定的研究对象输入明确的问题信息，迫使它输出应答信息，然后用观测手段收集应答信息，最后整理、破译应答信息的过程。

读<科学思想和科学方法在物理教学的应用>感想

科学思想和科学方法是对作为人类认识活动的自然科学的一种哲学考察，是获得、确立、构造和发展科学知识的原理和方法，也是推进当前正在全面实施的素质教育的一条有效途径。物理知识和物理思想方法是物理文化素质的两个基本方面。物理知识来源于实践，离不开物理科学思想和科学方法的规范使用；物理科学思想和科学方法的形成又以一定的物理知识为基础。它和物理知识处于同等重要的地位，新课程标准的实施为高中物理实验教学中进行物理科学思想和科学方法教育提供了广阔的前景。依据课程标准编写的新教材中蕴涵的丰富的物理思想方法为高中物理教学中进行物理思想方法教育打下了坚基础。

1、科学思想和科学方法在物理实验教学中应用的重要性

物理学之所以一直处于整个自然科学的基础地位，正是因为物理学提供给人们的是对物质结构和物质运动形式及其相互转化的最基本的认识。主要体现在以下两个方面：一是用文字和公式表现出来的关于物质结构和物质运动形式的诸多基本定理和定律，它们集中地反映了人类对自然界不断深化的认识。利用这些物理学的认识，人们可以在自己的生活和生产实践中把握自然现象的发展和变化，从而减少盲目性，增加主动性；二是体现在这些定理和定律中的关于对物质世界的基本概念和理解，它们反映的是人类对自然界图景的描绘方式和领悟，而在每一种描绘和领悟背后往往有着一种深刻的物理学思想。物理学史表明，在物理学发展过程中，每一次物理学史上的危机都孕育着物理学上的一次重大的突破，而每一次重大突破都会强烈地在当代及至下一代的哲学思想上留下不灭的印记。物理实验在培育和造就具有良好科学素质的人才方面具有它自身独有的，比其他学科更为鲜明的优势作用。有很多事例表明，经过物理课程学习和训练的人员与其他类专业人员相比都具有一般较强的社会适应性和较高的科学素养，究其成功的原因，除了社会实践给他们提供的客观条件和机遇以外，一个重要因素是他们曾经得益于物理学所给予他们的科学思想和科学方法的熏陶和培育。

2、科学思想和科学方法在物理实验教学中应用的迫切性

在当今教育的一系列改革中都强化了对学生的科学素质的培养，但是从总体上讲，无论是物理课程体系、结构和内容等距离现代化或现实生活毕竟还有很大的差距，教学方法和教学手段还是比较单一和落后，尤其是在教学过程中，物理学思想、物理学方法和科学探索创造精神的贯穿还不够鲜明和突出。在传统的物理教学中人们过于注重知识本身体系的系统传授，而忽视了对知识形成的精心阐述，它更多的是重视学生学习物理的思想动机而不是物理科学所给予的科学思想；更多的是重视学生学习物理学的学习方法而不是物理科学自身的科学方法论。在物理教学中，就学生的学习兴趣而言，目前由于物理学课程内容在不同程度上存在着“难、繁、窄”以及教学方法的不当而引起“中学生学物理感到越学越难，越学越怕”的现象发生。出现文科生多余理科生的现象，三星级以下高中更为突出。有相当一部分学生缺乏学习物理学的兴趣，失去学习物理的信心；就学习内容而言，在很大程度上与物理课程的“一个过多，一个过少”有关，过多是指对在平时的物理教学过程中对物理学的学科体系强调过多，过少则是在物理教学过程物理实验探究过少。而新课程标准在课程目标上改变了课程过于注重知识的传授倾向，强调形成积极主动的学习态度；改变了课程内容“难、繁、偏、旧”和过于注重书本知识的现状，加强课程内容与学生生活以及现代社会和科技发展的联系；注重了提高全体学生的科学素养；在课程的结构上重视基础，体现了课程的选择性；在课程的实施上注重了学生的自主学习、强化自主实验。

3、中学物理课程中的科学思想和科学方法

物理学整体上是由物理学科的知识和物理学的方法论组成，物理学从它的早期萌芽到近现代发展都以它丰富的方法论和世界观等充满哲理的物理思想影响着人们的思想，观点和方法，影响着社会的思潮和社会生活。目前的教育理论研究结果表明，学生最好的学习方法就是按照创造这些知识的方法来学习，且学习效果是最好的。高中阶段的物理课程中用到的方法注要有观察方法，实验方法、理想化的方法、类比方法、假说方法和数学方法。这些方法从总体上来讲都属于牛顿的科学方法论的具体内容和方法，现主要介绍牛顿的“实验哲学科学方法”。

牛顿是英国伟大的科学家和哲学家，他在伽利略等前人的工作基础上，结合自己的科学研究，创造性的创立了古典物理学，并建立了科学方法论，他认为“自然哲学的目的在于发现自然界的结构和作用，并尽可能把它们归结为一些普遍的法则和一般的定律—用观察和实验来建立这些法则，从而导出事物的原因和结果。”同时他将他的“实验哲学”对发现问题的认识划分为分析和综合两个方面。

分析方法在于从实验和观察出发，用归纳法从中找出普遍的结论和一般定律。它主要有四大原则：一是简单性原则，即除了那些真实而已足够说明其现象者外，不必去寻找自然界事物的其他原因。在牛顿时代，牛顿就是按简单性原则用一种与距离平方成反比的力来解释力、热、声、光、电等物理现象；二是因果性原则，牛顿认为对于自然界中的同一类结果，必须尽可能地归结为同一种原因，同时同这种原则将天上的运动与地上的运动的原因都归结于一种力—万有引力，并用万有引力去表达这些运动的统一规律；三是普遍性原则，他认为物体的属性只有通过实验才能为我们所了解，实验是我们认识事物普遍属性的途径；四是正确性原则，即从归纳—演绎去导出正确的命题。比如对开普勒的行星运动和伽利略的自由落体等，牛顿都是从他自己的万有引力定律出发推导出来的。

综合的方法则是假定原因已找到，并且已把它们立为原理，再用这些原理去解释由它们发生的现象，并证明这些解释的正确性。从这里可以看出综合过程包括三个方面的内容：一是确立原理，提出公理体系。由三大运动定律作公理用关于质量、动量、惯性、力等基本概念的八个定义作初始定义，运用数学推导得到了数十条可作为定理的普遍命题，从而构成了牛顿力学的公理体系，他认为通过大量实验归纳以后得到的命题虽然不能说是最好的普遍的结论，但它确实是得到事物本性的最好的论证方法；二是进行解释，发展数学演绎；牛顿在建立公理体系过程中，继承了古希腊以来重视数学方法的传统，将数学作为自然科学的工具，率先成功的把数学—演绎方法同实验和归纳法相结合并运用于经验科学，实现了经验自然科学知识化。三是理论评价，相信实验检验。利用数学演绎以后得到的解释和结论必须经过实验和测量来检验是否正确。牛顿在科学方法上的成功在于他创造性的把实验和数学相结、数学和逻辑相结合、归纳和演绎相结合，并用分析和综合相结合的方法把它们构成了一个完整的科学方法论体系。牛顿的科学方法论是一直是人们人事科学研究的既定一一成不变的出发点，在实验和理论研究的基础上，人们用演绎和归纳相结合的推理发现方法不断地拓展新的物理学。

4、科学思想和科学方法在物理教学中的应用

概念教学：物理概念是客观事物的物理本质属性在人们头脑中的反映，是物理事实的抽象，它不仅是物理基础理论知识的一个重要组成部分，而且也是构成物理定律和物理公式的理论基础。爱因斯坦曾指出“在建立一个物理学理论时，基本观念起了最主要的作用，物理书上充满了复杂的数学公式，但是所有的物理学理论都是起源于思维与观念，而不是公式”。从物理思想方法的角度来看，一般是在观察实验的基础上用分析、比较、抽象、概括的物理思想方法揭示出事物本质属性的过程。

规律教学：物理规律（包括定律、定理、原理、法则、公式、方程等）表现为若干物理概念之间的内在联系，是物理现象或过程的内在的本质联系在一定条件下发生，发展和变化的趋势，反映了有关物理量之间在特定条件下的相互制约关系。教材中绝大多数物理规律都是在观察和实验的基础上进行总结得出的，如牛顿第二定律、牛顿第三定律、欧姆定律、电磁感应定律等。有在物理规律是在概括了大量经验事实的基础上总结出来的，比如牛顿第一定律是伽利略在分析了大量经验事实的基础上，去掉摩擦力的因素，首先总结出来的。在物理规律教学中主要有以下几种方法：一是模拟法，即模拟人们进行物理科学研究的方法去引导学生进行物理科学研究，从而获得物理知识，这是一种符合学生从感性认识到理性的认识规律决的方法；二是验证法，即采用证明规律的方法进行教学，从而使学生理解和掌握物理规律；三是假说实验法，即在研究物理现象的规律时，教师先提出几个问题，让学生去判断并提出自己的看法，然后去进行验证。

5、科学思想和科学方法在物理教学中的注意事项

如何在物理教学过程中对物理学的科学思想和科学方法进行教育，笔者认为一方面要重视物理学的发展史教育，因为物理学史的教学能够集中体现人类探索和逐步认识物理世界的现象、特性、规律和本质的历程。任何一个具体的物理知识和理论体系都是汇集许多人的研究成果而建立起来的，某项成果常常需要几十年、甚至上百年的努力才能迈出有意义的一步。它包含着认识论和方法论的重要因素；包含着探索者的艰辛与悲欢；体现着认识过程中理论与实践、继承与突破、理性与非理性的辨证统一。另一方面在平时的物理教学中要有意识地以物理思想方法为线索进行物理教学，对一些重点物理知识模拟物理学家的研究过程，切实运用必要的物理思想方法，让学生在物理思想方法的导引下主动地去获取知识。使学生对物理知识的获得过程有切身的体验，从而对物理知识本身有扎实的理解，同时又受到物理思想方法的训练和培育。这就使学生不仅掌握了物理知识，还明白了这一知识是用了那些物理思想方法来获得的，这样，学生经过学习逐步地掌握了物理思想方法，进而形成自己的科学的物理学习方法，就会有效地提高学习效率。

                                                                                （供稿：王宝建）