2025年高考物理使中學生從物理課學到一些研究方法

　　使中學生從物理課學到一些研究方法

　　中學畢業生不但應有升學、就業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。這就要求中學教學注意使學生掌握一些探索客觀世界的方法。自然科學各門學科的教學，應該把科學知識的傳授和自然科學一般研究方法的訓練很好結合起來。

　　中學物理教學重視使學生了解、掌握一些自然科學研究方法，不只對學生畢業后的學習和創造性的工作有益，而且對學好中學知識也有好處。因為學生的學習方法，實際就是在教師指導下探索、研究客觀事物的方法。方法對，就學得好而快，方法不對，就要走彎路。

　　在中學物理教學中涉及到的自然科學的一般研究方法，主要有觀察、實驗、抽象、理想化、比較、類比、假說、模型、數學方法等等。本文僅就其中一些從教學、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下的事物，即在人們不對客觀事物施加影響的情況下，對事物進行研究，在物理學的發展中，觀察方法是很重要的，牛頓力學是從觀察天體運動中總結出來的。觀察宇宙射線仍是研究高能粒子的重要方法。

　　在學習物理之前，學生在生活和學習中已經有了觀察的經驗和訓練，物理課應該使他們掌握得更好一些。

　　應該重視培養學生觀察物理現象的興趣。很多孩子是懷著深切的期望開始學物理的，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。能及時給學生滿意的解答，會有利于保持和發展學生的觀察興趣。但多數情況是限于知識準備不足，不能及時解答。這時當然可以說要在學過什么知識以后才能解釋。可是，這樣的話，一個學生連聽幾次，觀察興趣就會降低。如果改變一些方法，鼓勵和指導學生繼續從哪些方面深入觀察，作好紀錄，同時說明所觀察的事物跟哪部分知識有關，現在的觀察對將來的學習有什么好處，效果可能好些，更可取的辦法是教師爭取主動，給全班或個別喜歡觀察的學生布置觀察作業，觀察跟講到的知識有關的物理現象、技術設備以及人們的某些活動等等。課本在某些課題后面編了一些觀察性的題目，教學時可以根據情況提前布置給學生。

　　學生的觀察興趣，最初是出于好奇，特別是年齡小的孩子，遇到新鮮東西、新奇現象舍不得走，要看個究竟，這種出于好奇的觀察興趣是不穩定的，只滿足于表面了解。物理課應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象和要求，更重要的是引導學生懂得觀察是人類研究客觀世界規律的和種基本方法，而在觀察中注意分析、比較，尋找各有關因素之間的聯系。

　　應該注意使學生養成良好的觀察素養。這首先是要求觀察的客觀性，對于觀察中感知的各種資料，實事求是地對待。其次，觀察要抓住主要的東西，抓住跟觀察目的有關的方面，要有步驟、有次序、盡可能細致。科學的觀察都要有詳細的記錄。物理教學中作為作業布置給學生的觀察，最好也要求記錄，培養記錄的習慣和能力。記錄要求真實、簡明、具體，字數不要多，幾十個字、一百多字或者列個表格填上數據就夠了。

　　總之，應該培養學生成為樂于觀察、善于觀察的有心人，防止形成漫不經心、視而不見的粗率作風。

　　“觀察”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生的條件，而要深入研究卻往往需要作實驗。“實驗”則沒有這些缺點。但是實驗不能完全取代觀察（很多現象，如天文現象，人們還只能等待他自然發生），而且在觀察中得到訓練是做好實驗不可缺少的。

　　二、實驗

　　“實驗”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。“實驗”在物理學的發展和物理教學中的基礎作用，無需贅述。

　　中學物理中的實驗，根據不同的分類標準可分為演示實驗和學生實驗，定性實驗和定量實驗，探索性實驗和驗證性實驗。

　　目前我國中學物理教學中，數量最多的是由教師演示的探索性實驗。從培養學生掌握實驗方法的角度來看，教師的演示起著示范作用。時刻意識到這一點，在安裝調整儀器設備，進行實驗操作，觀測、記錄、處理數據，分析、概括得出結論，即在整個演示過程的每一步，都嚴肅認真，一絲不茍，必然會產生深刻的教育作用。

　　中學能做的探索性實驗，涉及的參數都不多，實驗時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關系的規律。演示時學生了解這樣的考查步驟，在觀察中他們的思維便會處于更積極的狀態，同時也懂得這種用實驗來研究問題的方法。

　　物理學史上不少著名的實驗，如庫侖扭稱實驗、盧瑟福-粒子散射實驗、查德威克發現中子的實驗等，限于設備，目前一般中學不能演示，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律，理論基礎，并且有助于發展思維，還考慮到可以使學生從這些具體實例中領會物理實驗的一般方法。例如，每個實驗都包括提出實驗任務，確定實驗方法并研究如何實現，對得到的實驗資料進行邏輯加工得出結論等階段；實驗的每個階段都跟理論緊密交織著，都要用已有的理論來指導；科學儀器能幫助人們克服感覺器官的局限，使感性認識更加客觀、精細、準確，因而科學儀器的設計，使用對實驗的成功起重要（有時甚至是決定性的）作用。

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

　　教師的演示實驗和介紹一些著名實驗，還只能使學生對實驗方法有所了解，而要使學生真正掌握一些，必須也只能靠他們自己去實踐。目前國外盛行一種叫做“發現法”的教學方法，讓學生親自實驗、觀察、經過自己的感知和思索形成概念，發現規律。例如，在英國的一套中學課本《ExploryngPhysics》（中譯本叫《探索物理知識》第一冊里，“液體壓強”一節，隨即提出問題：“液體在其它各個方向上是否也有壓強呢？”然后讓學生依次做三個實驗：（1）用釘子在白鐵罐側壁靠近底部同一個高度的不同地方打三、四個孔，灌滿水后觀察會怎樣從這些孔中噴出；（2）將其它小孔封住只留一個，再在罐的側壁靠近頂部和中部的地方各打一個小孔（盡量使小孔的孔徑相同），觀察水怎樣從這三個噴出，并且收集在同一時間內從每個孔噴出的水量；（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，實驗后，讓學生就這樣兩個問題得出結論；（1）液體在哪些方向上產生壓強？（2）液體的深度對壓強大小有什么影響？最后讓學生解釋兩個現象：（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潛水為什么不能超過一定的深度。對于“發現法”我了解很少，從看到的材料來推測，培養出來的學生會掌握一些實驗研究方法，獨立獲取知識的能力會相當強；很值得深入了解，并且在有條件的學校或班級中進行試驗。

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

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

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