方法教育與能力培養
在中學物理教學中進行科學方法教育
一、科學方法教育的意義
“畫竹意在筆先，用筆幹淡並兼，從人不得其法，今年還是去年。”鄭板橋的這首詩中指出畫竹要得其法的重要性。其實，做任何事情都要講究方法。方法對頭，才能事半功倍。許多卓越的科學家都非常重視方法。拉普拉斯說：“認識一位天才的研究方法，對於科學的進步……，並不比發現本身更少用處，科學研究的方法經常是極富興趣的部分。”愛因斯坦在介紹自己取得科學成功的秘訣時，總結了一個公式：A（成功）=X（艱苦的勞動）+Y（正確的方法）+Z（少說空話）。由此可見，愛因斯坦成功方程式中，“正確的方法”是一個十分重要的因素。
物理教師在向學生傳授知識的同時，也要研究如何進行科學方法教育。其意義在於：
（一）科學方法教育可以提高學生素質。
所謂方法就是為了解決某一具體問題從實踐或理論上所采取的手段或方式的總和。學生在掌握知識的同時，也能掌握取得知識的方法，這樣做必然有利於發展學生的智力，增長學生的智慧。通過科學方法教育，學生將來借鑒學到的卓有成效的方法再去探索未知領域中的新問題。由此可見，科學方法教育可以培養學生的創造能力。
（二）科學方法教育可以促進學生思想品德的成長和科學世界觀的形成
科學家成功的方法中閃耀著熱愛科學、無私奉獻的思想光輝，同時也體現著辯證唯物主義世界觀的思想觀點。如觀察實驗的方法教育就可以培養學生實事求是的科學態度；假設�實踐�理論�再實踐的科學方法中，就體現出實踐是檢驗真理唯一標準的鄧小平思想。由上所述，加強物理教學中科學方法教育，即是物理學科本身特點所決定的，也是當前培養社會主義事業建設者和接班人的時代要求。
二、中學科學方法教育的內容
以現行教學大綱要求為依據，從現行教材內容中挖掘方法教育因素，針對初高中物理教學層次特點，確定科學方法教育的內容。
初中物理教學中主要科學方法教育的內容是：(1)觀察和實驗的物理方法。(2)分析、概括、抽象、判斷、推理的邏輯方法。(3)應用物理知識分析、解決實際問題的基本途徑和方法。高中物理教學中主要科學方法教育的內容是：(1)物理方法：觀察、實驗法、模型法、理想化方法、等效方法、守恒方法、對稱方法、假說－實踐－理論－再實踐科學探索法，還有隔離法、疊加法等。(2)邏輯方法：比較、分類、類比、分析、綜合、抽象、概括、歸納、演繹等方法。非邏輯方法的理性思維如直覺、想象的研究方法。高中學生應學會建立物理知識之間的邏輯聯係形成知識結構。(3)教學方法：代數比例法，一元一次，一元二次，二元一次方程法，圖象法，極限方法，三角函數法，幾何論證法等。(4)哲學方法：把物理內容上升到哲學觀點和規律來分析，如原因結果，現象本質，一般特殊，絕對相對，對立統一、量變質變等方法。
三、在物理教學過程中如何實施科學方法教育
（一）培養學生掌握科學觀察方法
教師要充分利用物理學科教學特點，借助小實驗、演示實驗、學生分組實驗、課外觀察實驗等，指導、培養和訓練學生掌握科學觀察方法。教師還可用物理學家觀察實驗成功的範例對學生進行科學方法教育。下麵列舉幾種觀察方法教育的實施做法。
①全麵觀察。教師每次做實驗，要明確目的，弄清原理，做好準備；實驗開始後，引導學生有順序地由局部到整體，由現象到本質，由表及裏、抓住關鍵，進行全麵觀察訓練。
②順序觀察。在觀察實驗時，按照空間順序、時間順序、操作順序、過程變化的邏輯順序進行有序觀察訓練。
③重點觀察。教師做演示實驗到了關鍵步驟，要放慢節奏，配合重點指導來突出關鍵問題，做好重點觀察。教師還可以采取輔助手段，把關鍵的實驗現象進行放大，將觀察重點突出出來。
變位觀察。改變觀察的位置，從不同角度觀察事物的不同側麵，從而得到全麵正確的結果。若總是固定一個方位去觀察，有時不易把握事物的全貌。
⑤比較觀察。通過具有不同因素的事物進行比較觀察，可以找出決定事物的本質因素。如：對單擺周期規律的觀察：a.通過兩個擺球質量不同而擺長相等的單擺對比觀察，看到它們相同時間內完成的振動次數相同，從而得出單擺周期與擺球質量無關的結論。b.通過一個單擺改變振幅對比觀察，看到它的周期不變，從而說明單擺周期跟振幅無關。c.通過兩個擺長分別為1米和25厘米的單擺對比觀察，看到它們周期之比為2∶1，這說明單擺周期跟擺長平方根成正比。通過比較觀察得到單擺周期規律。在電阻定律、歐姆定律、牛頓第二定律的演示實驗中，都采用了比較觀察法。
科學觀察方法還有很多，隻要教師結合教材內容加強對學生觀察活動指導，一定能使學生掌握觀察方法提高觀察能力。
（二）培養學生掌握科學實驗的方法
物理實驗技能包括：實驗設計構思，儀器操作技巧、實驗科學規程、事實求是地記錄實驗結果、運用數學方法處理實驗數據和減少誤差的科學方法等。
①注意進行實驗設計構思方法的教育。在物理實驗教學中，教師把實驗設計思想和構思方法教給學生，使學生不僅知道怎麼做？還要知道為什麼這麼做？這樣做有什麼巧妙之處？讓學生從巧妙的實驗構思中受到啟發，從而變得更聰明更有智慧。下麵是物理教學中常見的幾種實驗構思方法。
(a)微小量加倍放大法。隻要測出微小量若幹倍的總結果，再用放大倍數去除，便可得到一個微小量較為精確的結果。如用毫米刻度尺測一張紙厚度，用感量0.1克的天平測一粒大米的質量均可用此方法。
(b)代替法。曹衝稱象的故事千古流傳，從方法論來看就是用了代替法。他將不可宰割的大象用可以分割的石塊來代替，真是巧妙。托裏折利實驗也采用了代替法，用非常容易測量的托裏折利管內水銀柱的壓強代替難以直接測量的大氣壓強。阿基米德在洗澡時看到人浸入水中會把浴缸中的水排出，於是他想出了：通過排出水的體積來代替物體本身的體積。從而揭開造型極為複雜的王冠體積測量之謎。