第1篇：科學方法教育的顯性化嘗試

　　一、顯性教育是隱性教育的飛躍

　　科學方法教育有隱性和顯性兩種方式。隱性方式是指讓學生的認識過程模擬科學探究過程，但組織教學過程中又不明確揭示其所采用的科學方法。這種方式重在使學生以“潛移默化”的方式受到科學方法的熏陶，感受科學方法，體會到科學研究的方法和策略；而顯性教育，是指有意識地公開進行科學方法教育，學生通過有意識地學習科學方法，達到理解知識、掌握方法和形成科學態度的目的。在初中階段，科學方法隱性教育占重要地位，但在高中和大學階段，顯性教育就顯得比較重要，所以物理教學過程中，教師必須對典型的物理科學方法在恰當時機加以顯化，才能更好地達到教育之目的。

　　二、顯性教育的理論思路

　　物理學科的基本結構包括物理學的基本概念、原理、方法以及它們間的相互聯系。物理概念和規律是物理知識教學的基礎，其形成過程就是應用科學方法的過程，而科學方法作為物理認識活動的中介，是連接物理現象與物理知識的紐帶，只有通過科學方法的參與，物理概念和規律才有可能上升為知識形態。物理理論的應用同樣需要科學方法的參與。以科學方法為中心的物理學知能結構理論認為，以科學方法作為物理認識活動的中介，可以展現出它們的相互關系，如圖1所示。圖中的箭頭表明不同部分之間的相互關系。

　　科學方法處于物理學知能結構圖的中心，分別與其他四個部分相連，發生著單向或雙向作用。不同部分之間也會發生聯系，但這種聯系須經由科學方法才可以實現。

　　三、顯性教育教學實踐

　　從物理教學實踐來看，科學方法教育主要體現在物理學知能結構的兩條路徑上。

　　（1）物理現象→科學方法→物理知識。

　　這一路徑反映了物理知識的獲得過程。楊振寧指出：“絕大部分物理學是從現象中來的，現象是物理學的根源。”然而，從物理現象出發并不能直接得到物理知識，人們必須經過科學方法的加工整理才能獲得物理知識。

　　科學方法支配著知識的演化和發展，是隱藏在知識背后的一只無形的手，物理教學不僅要按照科學方法的邏輯組織教學，還應該將這種邏輯顯現出來，使學生既能體會到邏輯的力量，又能掌握這種邏輯發生的條件和步驟。同時，科學方法具有知識加工、獲取和建構等功能，“應將方法視為比知識更重要的東西，視為知識的脈絡，按照科學方法所展示的路子，去織教材，安排教學進程”。進行科學方法教育需要與知識教學相結合。

　　物理實驗是研究物理學的基礎和基本方法。例如單就《實驗探究加速度與力、質量的關系》的基本程序：實驗原理如何設計，實驗具體需要如何操作，實驗數據如何處理，每一個過程都蘊含著豐富的科學方法教育因素。設計原理時需要運用控制變量法從而確定a跟F、M的定量關系；使用直接測量的方法還是用比較的方法來確定加速度；操作前，通過讓小車在運動軌道上勻速下滑，以平衡摩擦力來減少誤差，運用了等效替代與平衡的思想方法；當盤和砝碼所受的總質量m遠小于小車的質量M時，就可以讓它們的重力當作小車受到的合外力用到了近似的方法；運用圖象方法處理實驗數據時，可以使這圖線反映的物理規律更形象、更直觀；橫軸以l/M表示，這種將被測量量作某種更換，恰當選擇橫軸表示的物理量更科學和準確……牛頓第二定律的建立應用了實驗法、控制變量法、圖像法、化曲為直法以及比例系數法等科學方法，在教學中，還要教給學生形成規律的科學方法：提出問題、比較和分類、觀察實驗、歸納和演繹、得出物理規律……顯然，物理教學應該分析和擇取其中的科學方法教育因素、進行這些科學方法的顯性教育。

　　在物理知識教學中必須進行科學方法顯性教育，必須講清楚科學方法，才能使學生掌握科學方法。通過物理科學方法的教育還能讓學生體會科學精神的精髓，平時就養成認真嚴謹的態度，這樣的態度對學習和以后的工作有幫助。

　　（2）物理知識→科學方法→延伸和應用。

　　這一路徑反映了物理知識的應用過程。科學方法決定了知識的應用和發展，知識的應用和發展離不開科學方法，只有通過科學方法組織起來的知識才會形成清晰、嚴密和靈活的認知結構，才能不斷地接收和包容新的知識，人們也只有熟練地掌握科學方法，才能迅速準確地解決實際問題，進行創造性的活動。在某種情況下，知識本身也是具有科學方法的意義。

　　物理概念和規律的引伸和擴展也要運用一些科學方法，教師要將解決物理問題中使用的科學方法顯化出來，引導學生掌握這些方法。例如，由物體受一個力作用時物體的加速度與力、質量的關系擴展到幾個力作用時物體的加速度與力、質量的關系時，要運用等效方法加以過渡和連結，這個“等效替代”就是科學方法教育因素。

　　在物理習題教學中也可以很好的融合物理科學教育的培養。比如圖像法是用數學手段解決物理問題的方法，平時的教學中要選擇適當的習題提高學生識圖和作圖的能力，如圖像表示的是哪兩個物理量的關系，它們之間的變化規律是什么，圖像中的斜率、截距、圖像下所圍的陰影面積的意義、極點坐標和交點坐標的意義是否理解，圖像中還隱含了哪些物理變化規律……

　　科學方法的學習有助于促進物理知識的掌握，更好地促進學生的認識結構呈網絡化，有助于學生借助科學方法解決新的問題，促進遷移。明確了科學方法在物理學知能結構中的核心地位，物理教學中應該進行科學方法顯性教育，幫助學生學習和理解科學方法。

　　第2篇：重視物理學習過程強化科學方法教育

　　1“過程與方法”目標的內涵

　　在課程目標的三個維度中，“過程與方法”目標起著承上啟下的紐帶作用。該目標的提出旨在將學習側重點從傳授和掌握系統的物理知識，向知識的探究過程轉化，從而培養學生的科學探究能力。《普通高中物理課程標準》[1]對過程目標作了詳細的要求。這些內容進一步說明，只有使學生經歷有價值的學習活動（如觀察、實驗、調查、分析、交流、評估等），積極參與到知識的建構中，體驗科學探究過程的樂趣和價值，才能培養實驗能力、思維能力、探究能力和創新能力，掌握物理學研究的一般方法。

　　2“過程與方法”目標實施中存在的困難

　　2.1對實施“過程與方法”目標的重要性認識不足

　　在三維課程目標中，過程目標具有更為長遠的意義。因為隨著信息技術的發展，人們獲取知識的途徑更為多樣化和便捷。然而，通過“過程與方法”教學，使學生經歷和科學家相似的科學探究過程，逐漸學會應用科學探究的方法研究物理問題，認識物理實驗、物理模型和數學工具的作用，最終提高自主學習能力，對其終生學習和發展都大有裨益。因此，“過程與方法”和“知識與技能”共同成為重要的學習內容。然而，目前物理教學中較多偏重知識，或者搞形式化過程。這不僅導致學生獲得的感知和體驗較少，而且對科學方法掌握不夠。

　　2.2過多關注“知識線索”，忽視“方法線索”

　　物理知識是從大量物理現象中概括出共同屬性，以及不同屬性之間的聯系，抽象本質特征，從而建立物理概念，發現物理規律。教材編寫是根據新舊知識之間的知識結構，利用邏輯推理、分析歸納、抽象概括等方法，加工獲得物理知識，科學方法是物理現象轉化物理知識的重要工具。現行教材中科學方法較多隱含在“知識線索”中，使得教師對“方法線索”關注不夠，或者把握不清楚。

　　鑒于這種現狀，徐敏娜提出了“知法并行”教育模式[2]。她建議以教材中的知識建立過程和所蘊含的科學方法為基礎，整理出知識和科學方法線索，使“知識線”和“方法線”在教學過程中同時展開。這一教學模式為“過程與方法”目標中科學方法教育的實施指明了方向。

　　2.3教科書的信息呈現方式為實現過程目標帶來了困難

　　教科書是一種單向傳遞信息的方式，而教學活動中師生合作、生生合作等需要交互完成。由于不同地區學校和師生在城鄉、層次等方面有差異，教材僅僅是在總體上把握三維目標。教科書在列舉一些可供選擇的研究方案，或者陳述相關過程之后，要求學生探究得出結論。

　　教科書的編寫具有較大的開放性和選擇性，沒有預設的結論和固定的方案。這對教師教學造成了一些困難，也提出了較高的要求，需要綜合分析后選取適合學生的最佳方案。當所提供的方案在教學條件不允許或者對激發學生興趣等方面不理想的情況下，還需對教學進行再創造，使得設計的過程更加貼近學生的生活，符合學生的年齡、知識基礎、能力基礎、興趣愛好、學習習慣等狀況，以發展探索自然、理解自然的興趣和熱情。

　　2.4對“過程與方法”內容理解不夠深刻

　　教師對科學探究的七個要素已經有所關注，對教材涉及的基本科學方法（如控制變量法、理想模型法、比值定義法）已經有所認識。但對具體的科學探究及物理實驗能力的基本能力要求掌握不透徹，對各種物理科學方法的內涵和本質理解不夠深刻。這些內容在課標中有詳細的闡述，需要加強對課標的研究和學習。同時，針對教材是將科學方法較多隱含在知識建立的過程中的狀況，教師應加強理論學習，熟悉科學方法的體系結構和內容。然后充分挖掘方法素材，準確把握各種方法的教學目標，最后才能做到游刃有余、有的放矢。

　　3實施“過程與方法”目標的有效策略

　　3.1加強過程目標設計，避免教學的盲目性

　　教學目標是師生雙方活動的依據，是衡量教學效果的標尺。詳實具體的“過程與方法”目標可以充分發揮導向、反饋和調節作用，確保過程目標和知識目標同步完成。

　　3.1.1以學生為主體，設計相應的過程目標

　　教學過程是以學生為主體，課程教材為客體，教師為引導者的“三體結構”。教師所設計的過程教學目標應該圍繞學生這個主體，對學生的身心狀況、認知發展特點、學習需求等要有足夠的認識，使得教學符合學生的“最近發展區”。同時，學生在對物理知識、思維、情感的學習過程中，掌握哪些物理科學方法，掌握到何種程度，都應該有詳細的目標。

　　3.1.2圍繞課程總目標，合理設計“過程與方法”目標

　　中學物理課程的總目標是提高全體學生的科學素養。為實現這一目標，需要將“知識與技能”“過程與方法”“情感、態度與價值觀”有機融合、綜合分析。因此，“過程與方法”首先應該貫穿在知識學習之中，使“過程與方法”為知識學習服務。如果脫離知識談過程的豐富和方法的多樣，最終將使學生一無所獲。其次，“過程與方法”目標對“情感、態度與價值觀”的形成有重要意義。學生在經歷探究和認識世界的過程中，不僅能領略自然的奇妙，強化對未知領域的好奇心和求知欲，也能培養樂于探究事物奧秘和勇于探究的科學情感和科學意志。因此，教學內容和學習過程的安排需要從三個維度構思，達成一個整體思考，使教育效果最佳化和最大化，真正提高學生的科學素養。

　　3.2讓學生經歷科學探究的過程

　　“提高科學探究的質量，關注科學探究學習目標的達成”是我國物理課程實施的基本要求之一。我國物理課程標準指出，科學探究的基本過程包括七個要素。對于不同的要素，需要清楚教師和學生的行為。例如：問題的提出這一要素，教師應對一些探究的物理問題創設情境，使學生在獲得感性認識的基礎上主動發現和構思科學問題；或者安排一些任務，讓學生在完成任務中運用科學思維，提煉出要探究的科學問題。猜想和假設要素是科學創新的源泉，教學重點應該對研究的問題有所感知，以已有的經驗和事實為基礎，進行科學的猜想和假設，并對猜想與假設進行論證。

　　在物理課程教學中，受教學時間的限制，在一節課或者短期內經歷豐富的探究內容顯然不現實。解決問題的途徑是對探究課題的能力結構和學生實際進行分析，選取核心探究要素，讓學生循序漸進地經歷部分探究要素。在長期的教學中，學生便能夠經歷全部的探究要素，并理解這些要素的本質、方法、過程。

　　3.3按照科學方法的特點，選取教學模式

　　黃恕伯老師指出：“相對物理概念、物理規律這類陳述性知識而言，物理科學方法屬于程序性知識。”程序性知識具有較高的概括性和普遍適用性。程序性知識相比陳述性知識，具有更大的遷移難度，通過講方法并不一定能使學生理解方法。因此，一些學者如曹昭全、徐志長分別闡述了隱性、顯性方式的內涵后，提出物理科學方法教育應采用隱性與顯性相結合的教育方式。[3]高中物理教學中的科學方法分為物理方法和思維方法。物理方法（如比值定義法、理想化方法、等效法、控制變量法等）結合了數學和物理學科的基礎知識以及相對應的操作過程，其可操作性較強，可以明確地教授給學生，宜采用顯性的教育方式。思維方法包括分析、綜合、歸納、概括、抽象等，只能在思維層面上對解決問題的基本思路進行指導，無法給出具體的步驟和途徑，不具備較強的可操作性，思維方法宜采取隱性的教育方式。例如：在講授概念和規律時，引導學生進行分析、綜合、概括的過程中滲透思維方法。

　　3.4選擇有效教學方式，豐富學生感知

　　教師與學生的問答、對話，指導學生推理、閱讀、練習鞏固，進行實物演示或實驗，列舉生活中的實例等常規教學方法中，自覺或不自覺地都在踐行著過程目標。如果認為只有設計探究性實驗的活動，才符合新課程改革的過程目標，那完全是對新課改理念的狹隘理解。落實過程目標有多種教學方式，凡是使學生有所體驗、思考，提高了學生的觀察能力、動手能力、科學表達能力的教學方式都是有效的。

　　在物理課堂教學中，還可以創設生動的研究情境、科學研究模擬、差異性物理實驗、課外調查、收集資料后交流、學術性的趣味游戲等多樣化的方式，豐富學生感知，增強體驗。

　　4結束語

　　優化中學物理教學，需要從教學目標的頂層出發，整合三維目標，創新教學思路。重點是強化“過程與方法”，采用科學探究的形式，選擇多種有效的教學方式，提高學生學習的興趣，增強實踐意識，養成良好的分析問題的習慣和科學態度，促進方法和能力的提升，從而提高學生的科學素養。

第3篇：高中生物實驗教學中科學方法的應用分析

　　所謂的科學方法教育，就是靈活運用現代教育思想以及手段，有針對性地傳授科學研究方法，用科學方法訓練學生，在培養其創新精神以及實踐能力的同時，提升科學素養。生物實驗的展開離不開科學方法的支持，二者是相互依存的，所以，在生物實驗教學的過程之中，教師應當對科學方法教育給予高度重視，為學生掌握基本的科學方法，建立科學體系奠定基礎。

　　一、科學方法的定義

　　“科學方法”的定義較為廣泛，并且隨著認識的不斷加深，其含義也在持續豐富發展。有些學者認為，所謂的科學方法即為人們認識客觀世界的實踐活動，是為了處理某一實際問題從實踐或者是理論上采用的方法及手段的總和，也是人們了解客觀世界的主要工具。現階段，關于“科學方法”最為系統全面的定義是，人類在科學研究以及實踐活動過程中總結出來的思維方法以及操作方式。[1]

　　二、將科學方法運用于高中生物實驗教學中的意義

　　（一）對學生的學習技能及學習方法產生影響

　　在生物實驗教學的過程中，學生在了解實驗步驟以及實驗結果的同時，還應當熟悉發現問題、研究問題以及解決問題的分析方式。學生在掌握了科學方法之后，可以快速找到思考的方向，明白用什么樣的方法可以快速解決實際問題。

　　（二）對學生能力的培養產生影響

　　在生物學的實驗之中，學生需通過觀察、假設、實驗以及分析等基本方式，處理生物學方面的問題，并且得出實驗結論。在生物實驗教學過程當中，倘若可將這些方法提煉出來，有目的地傳授給學生，讓學生在自我總結中發現問題所在，并制定出解決問題的對策。

　　（三）對學生世界觀的樹立產生影響

　　生物實驗從觀察到具體的操作，需要積累大量的經驗性材料，然后進行科學的分析、比較以及歸納等思維方式獲取理性知識，再從實踐當中檢測認識的正確性。學生可以通過生物實驗建立起“實踐是檢驗真理的唯一標準”的哲學觀點，同時也可以領會到人腦的創造性以及主觀能動性，了解到“物質第一，意識第二”的哲學思想。[2]

　　三、高中生物實驗教學中科學方法的應用實踐

　　（一）觀察法在高中生物實驗教學中的應用

　　在實踐教學的過程之中，必須讓學生學會觀察。首先，應當清楚觀察目標是什么。在必修一“生物組織中還原糖、脂肪以及蛋白質的鑒定”的教學過程中，第一步需了解實驗原理，讓學生知道本實驗是利用顏色的反應來鑒定脂肪、還原糖以及蛋白質的，觀察的實驗目標是各種不同的顏色。脂肪+蘇丹Ⅲ→橘黃色，淀粉+碘液→藍色，蛋白質+雙縮脲試劑→紫色，還原糖+斐林試劑→磚紅色沉淀。在此驗證性的實驗中，學生唯有在明確了這些觀察目標之后，才可以通過觀察實驗結果的顏色來確定實驗成敗。

　　在實驗的實際操作中也需要細致觀察，并注意以下幾點，首先是斐林試劑與雙縮脲試劑的配方存在區別；其次是二者的配置過程也存在區別，菲林試劑是把氫氧化鈉與硫酸銅混合均勻之后加入待測溶液之中進行檢測，而雙縮脲試劑是待測中加入氫氧化鈉融合，在混合均勻之后加入硫酸銅溶液。再次是反應條件不同，在檢測還原糖的過程中，加入菲林試劑之后，必須用水浴加熱。最后一點是顏色的轉變過程，在檢測還原糖的實驗之中，溶液顏色有一個明顯的轉變過程，淡藍色→棕色→磚紅色。以上幾點均為考查的要點，學生需要通過自身的觀察去發現，這樣更容易理解。

　　（二）探究實驗設計在生物實驗教學中的實際應用

　　“研究加酶洗衣粉的洗掉效果”是選修一當中的一個課題，與廣大學生的生活密切相關。在設計探究實驗時，確定好“探究何種溫度下使用加酶洗衣粉的效果最理想”的課題，使用控制變量法進行探究。實驗的思路是在不同的溫度下，研究洗衣粉的去污能力，通過去污能力的強弱來確定洗衣粉的理想溫度。實驗過程的設計是重中之重，此實驗過程和必修一實驗“研究溫度對酶活性的影響”存在許多共同點，所以可以讓學生在以往經驗的基礎上設計實驗步驟。在此過程中，要提醒學生控制好變量，攪拌時間、污漬種類以及攪拌力度均需一致。在得出實驗結果之后，與之前所做的假設進行對比，并且對實驗結果進行進一步分析討論。

　　四、結語

　　在生物教學領域，生物實驗占據著不可或缺的重要地位。將科學方法教育應用于生物實驗教學當中，可以有效激發學生對生物實驗教學的興趣和學習積極性，在提升學生觀察能力、綜合知識能力的同時，還可以培養學生的團隊精神，是生物實驗教學取得更加理想的效果。