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物理学方法对物理教学的作用

文章来源: mg电子游艺:2019-12-26 10:11:27 mg4355官网:
摘要:讨论了物理学方法的含义;给出了几种常见的物理学方法;分析了物理学方法在物理学教学中的重要作用;阐述了物理学方法在培养学生创新能力方面的重要意义。物理学方法是理解原有知识,认识新的物理思想、物理过程、物理概念、物理规律等的纽带、桥梁。物理学知识的发展和物理学方法的发展是同步的。没有物理学方法的发展就没有物理学。
关键词:物理学方法;物理教学
一、物理学方法的概述
方法是研究问题的一种门路和程序,是方式和办法的综合,是沟通思想、知识和能力的桥梁,物理方法是物理思想的具体表现。
所谓物理学方法,简单的说就是研究、学习和应用物理的方法。物理学方法论是以唯物辩证法为指导,探讨物理科学一般研究方法的理论,它主要探讨用什么方法研究物理现象,怎样描述物理现象,怎样探索并总结物理规律,如何检验物理规律等(陈勇.物理学方法的发展对物理教学的启示)。
二、物理学方法的分类
研究物理的方法很多,如有观察法、实验法、假设法、极限法、类比法、比较法、分析法、综合法、变量控制法、图表法、归纳法、总结法、发散思维法、抽象思维法、逆向思维法、模拟想象法、知识迁移法、数学演变法等。运用方法的过程也是思维的过程,思维主要包括抽象思维和形象思维。下面谈谈常见的一些物理学方法及其运用。
(一)实验法
实验法是利用相关的仪器仪表和设计的装置通过对现象的观测,数据的采集、处理、分析后得出正确结论的一种方法。它是研究、探讨、验证物理规律的根本方法,也是科学家研究物理的主要途径。正因如此,物理学是一门实验科学,也是区别于其它学科的特点所在。当然,其中也包括了观察法,观察实验应注意重复试验,去伪存真、去粗存精,数据观测正确,理论与实验的误差,理想与实际的差异,发现规律。
(二)假设法
假设法是解决物理问题的一种重要方法。用假设法解题,一般是依题意从某一假设入手,然后运用物理规律得出结果,再进行适当讨论,从而找出正确答案。这种解题科学严谨、合乎逻辑,而且可拓宽思路。在判断一些似是而非的物理现象,一般常用假设法。科学家在研究物理问题时也常采用假设法。我们同学在解题时往往不敢大胆假设,不懂的怎样去创设物理图景和物理量,也就觉的无从下手了。还有一些题中的物理量较少,虽然结果只与其有关,但在分析物理过程中又需要一些新的物理量介入时,也要进行相关量的假设,最后可以再消去。
(三)极限法
极限法是利用物理的某些临界条件来处理物理问题的一种方法,也叫临界(或边界)条件法。在一些物理的运动状态变化过程中,往往达到某个特定的状态(临界状态)时,有关的物理量将要发生突变,此状态叫临界状态,这时却有临界值。如果题目中出现如“最大、最小、至少、恰好、满足什么条件”等一类词语时,一般都有临界状态,可以利用临界条件值作为解题思路的起点,设法求出临界值,再作分析讨论得出结果。此方法是一种很有用的思考途径,关键在于抓住满足的临界条件,准确地分析物理过程。
(四)综合法
综合法就是通过题设条件,按顺序对已知条件的物理各过程和各因素联系起来进行综合分析推出未知的思维方法(陈廷侠,陈玉新.物理学方法在物理学教学中的意义)。即从已知到未知的思维方法,是从整体到局部的一种思维过程。此法要求从读题开始,注意题中能划分多少个不同的过程或不同状态,然后对各个过程、状态的已知量进行分析,追踪寻求与未知量的关系,从而求得未知量。一般适用于存在多个物理过程的问题。
(五)分析法
分析法是综合法的逆过程,它是从求未知到已知的推理思维方法。是从局部到整体的一种思维过程。其优点在于把复杂的物理过程分解为简单的要素分别进行分析,便于从中找出最主要的、最本质的、起决定性的物理要素和规律。具体是从待求量的分析入手,从相关的物理概念或公式中去追求到已知量的一种方法。要求这个量,必须知道那些量,逐步寻求直至全部找出相联系的物理过程和已知的关系,而后再从已知量写到未知量。综合法和分析法是最常用的解题思维方法。分析和综合又是相互联系的,没有分析也就没有综合。综合是以分析为基础,分析又是以综合为指导。
(六)模拟法
模拟法是将题设中文字描述的物理过程、状态通过实物模型或图示模型形象地描绘出来以帮助思维分析的一种方法。它能直观的反映出物理过程,也有助于理解、分析、记忆物理过程。是一种化复杂为简单、化模糊为清晰的有效方法。尤其对一些空间问题、抽象情景,如运动的追踪、电磁场等问题的分析就显而易见了。注意的是在设置模型时必须相对的准确、形象,以免造成误解。
(七)类比法
类比法是指通过对内容相似、或形式相似、或方法相似的一类不同问题的比较来区别它们异同点的方法。这种方法往往用于帮助理解,记忆、区别物理概念、规律、公式很有好处。通常用于同类不同问题的比较。如:电场和磁场,电路的串联和并联,动能和动量,动能定理和动量定理,单位物理量的形式(如单位体积的质量、单位面积的压力)等的比较。而比较法可以是不同类的比较,更有广义性。比如数学中曲线的斜率在物理图像里表示的物理意义是不同的,应学会比较,有比较才能有区别。
(八)控制变量法
控制变量法是指在多个物理量可能参与变化影响中时,为确定各个物理量之间的关系,以控制某些物理量使其固定不变来研究另外两个量变化规律的一种方法。它是研究物理的一种科学的重要方法。
其实每个解决物理问题的方法表面上看起来是孤立的,但实际上它们是相辅相成,密不可分的,要想解决更高层次的物理或者从事高层次的物理研究,这些方法共用会达到更好的效果。
三、物理学方法对物理教学的作用
物理学发展史启示我们,物理学知识的发展和物理学方法的发展是同步的。没有物理学方法的发展就没有物理学。物理学家之所以能在物理学的发展上做出重大贡献,除了当时的生产和物理学实验条件外,还与他们发现并正确运用合适的物理学方法有着直接的关系。巴甫洛夫说:“科学是随着研究方法所获得的成就而前进的。研究方法每前进一步,我们就提高一步……,因此,我们头等重要的任务乃是制定研究方法。” 佛格拉希说:“科学一方面是方法;另一方面是理论。它是二者的统一而不是同一。”实际上我们从任何一本物理学教材的内容中都能看到这一点。
(一)物理学方法在探究物理规律的过程作用
在探究物理规律的过程中渗透科学猜想、实验、类比等物理方法规律揭示的是物质的结构和物质运动所遵循的规律,如果我们在物理规律教学中,创造条件让学生经历科学探究过程引导学生循着前人研究的思路来重新“发现”这一规律,再现浓缩在其中的思维历程,从中体验和学习科学思维的方法,那就等于教给学生一把打开思维宝库的金钥匙,从而把物理规律的教学作为帮助学生认识事物本质、训练思维能力、掌握科学方法的手段(朱灵俊.浅谈高中理学方法教育)。
(二)物理学方法在物理概念教学中的作用
在物理概念的教学中渗透观察、实验、理想化数学等方法。例如:数学方法也是物理学中研究问题的重要方法。例如,建立瞬时速度的概念需要用到数学上取极限的方法;电场强度、磁感应强度、速度、电阻等概念的建立都用到了比值定义物理量的方法。理想化方法是物理研究中经常用到的另一种科学方法,物理现象所经历的过程大多是复杂的,要仔细描述它们也是很困难的。为此,在物理研究中常常把具体事物抽象化,用理想化的物理模型来代替实际研究的对象,并对有关的过程做出简化,以便从理论上去研究它。在建立这些概念的过程中,让学生体验物理学中抓住主要因素,忽略次要因素,突出主体,删繁就简的理想化方法,加深学生对理想化方法的理解。
(三)物理学方法在习题、测验中的作用
在习题、单元检测中注重选题要分层次的方法,讲解要精讲多练、以练为主 抓住重点、疑点、难点,重在引导,突出学生的主体地位,采用“学-议-讲-练”的模式,提高学习效率。例如在机械能守恒一章中,出题抓住考查的重点和基础,像动能定理的应用、机械能守恒条件的判断、正功、负功的判断,分成高中低档,让中下游学生有选择的机会,上有学生也能锻炼能力。
(四)物理学方法对物理教学的创新价值
从物理学的发展史中可以看到,物理学方法远比物理学知识更具有稳定性和普遍实用性。同一种物理学方法可以在不同的物理学知识领域中使用,用同一种物理学方法可以发现各不相同的物理学知识。从这个意义上说,掌握物理学方法比掌握物理学知识更具普适性,也正因如此,物理学方法的教学远比物理学知识的教学更具创新价值。伊曼说:“今天所教百分之八、九十应该放在科学方法论、教学方法、学习方法、推理方法、搜集资料的方法、从事实做结论的方法以及分析事实的能力上。方法比事实更重要。”正是出于这种原因,许多科学家、教育家历来都重视科学方法在教学过程中的地位(张宪魁.谈谈物理学方法的教学问题)。达尔文说:“最有价值的知识是关于方法的认识。”梁启超说:“教员不是拿所得的结果教人,最重要的是拿怎样得着结果教人。” “善于教人者教人以方法”。
结束语
物理学方法是理解原有知识,认识新的物理思想、物理过程、物理概念、物理规律等的纽带、桥梁。讲不清楚物理学方法,也就讲不清楚物理思想、物理过程、物理概念和物理规律,也就谈不上提高教学质量,更谈不上培养学生的创新意识和创新才能。因此,物理教师必须认真研究物理学方法,否则不可能成为一名优秀的物理教师。

  

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