第1篇：科学方法教育的显性化尝试
一、显性教育是隐性教育的飞跃
科学方法教育有隐性和显性两种方式。隐性方式是指让学生的认识过程模拟科学探究过程，但组织教学过程中又不明确揭示其所采用的科学方法。这种方式重在使学生以“潜移默化”的方式受到科学方法的熏陶，感受科学方法，体会到科学研究的方法和策略；而显性教育，是指有意识地公开进行科学方法教育，学生通过有意识地学习科学方法，达到理解知识、掌握方法和形成科学态度的目的。在初中阶段，科学方法隐性教育占重要地位，但在高中和大学阶段，显性教育就显得比较重要，所以物理教学过程中，教师必须对典型的物理科学方法在恰当时机加以显化，才能更好地达到教育之目的。
二、显性教育的理论思路
物理学科的基本结构包括物理学的基本概念、原理、方法以及它们间的相互联系。物理概念和规律是物理知识教学的基础，其形成过程就是应用科学方法的过程，而科学方法作为物理认识活动的中介，是连接物理现象与物理知识的纽带，只有通过科学方法的参与，物理概念和规律才有可能上升为知识形态。物理理论的应用同样需要科学方法的参与。以科学方法为中心的物理学知能结构理论认为，以科学方法作为物理认识活动的中介，可以展现出它们的相互关系，如图1所示。图中的箭头表明不同部分之间的相互关系。
科学方法处于物理学知能结构图的中心，分别与其他四个部分相连，发生着单向或双向作用。不同部分之间也会发生联系，但这种联系须经由科学方法才可以实现。
三、显性教育教学实践
从物理教学实践来看，科学方法教育主要体现在物理学知能结构的两条路径上。
（1）物理现象→科学方法→物理知识。
这一路径反映了物理知识的获得过程。杨振宁指出：“绝大部分物理学是从现象中来的，现象是物理学的根源。”然而，从物理现象出发并不能直接得到物理知识，人们必须经过科学方法的加工整理才能获得物理知识。
科学方法支配着知识的演化和发展，是隐藏在知识背后的一只无形的手，物理教学不仅要按照科学方法的逻辑组织教学，还应该将这种逻辑显现出来，使学生既能体会到逻辑的力量，又能掌握这种逻辑发生的条件和步骤。同时，科学方法具有知识加工、获取和建构等功能，“应将方法视为比知识更重要的东西，视为知识的脉络，按照科学方法所展示的路子，去织教材，安排教学进程”。进行科学方法教育需要与知识教学相结合。
物理实验是研究物理学的基础和基本方法。例如单就《实验探究加速度与力、质量的关系》的基本程序：实验原理如何设计，实验具体需要如何操作，实验数据如何处理，每一个过程都蕴含着丰富的科学方法教育因素。设计原理时需要运用控制变量法从而确定a跟F、M的定量关系；使用直接测量的方法还是用比较的方法来确定加速度；操作前，通过让小车在运动轨道上匀速下滑，以平衡摩擦力来减少误差，运用了等效替代与平衡的思想方法；当盘和砝码所受的总质量m远小于小车的质量M时，就可以让它们的重力当作小车受到的合外力用到了近似的方法；运用图象方法处理实验数据时，可以使这图线反映的物理规律更形象、更直观；横轴以l/M表示，这种将被测量量作某种更换，恰当选择横轴表示的物理量更科学和准确……牛顿第二定律的建立应用了实验法、控制变量法、图像法、化曲为直法以及比例系数法等科学方法，在教学中，还要教给学生形成规律的科学方法：提出问题、比较和分类、观察实验、归纳和演绎、得出物理规律……显然，物理教学应该分析和择取其中的科学方法教育因素、进行这些科学方法的显性教育。
在物理知识教学中必须进行科学方法显性教育，必须讲清楚科学方法，才能使学生掌握科学方法。通过物理科学方法的教育还能让学生体会科学精神的精髓，平时就养成认真严谨的态度，这样的态度对学习和以后的工作有帮助。
（2）物理知识→科学方法→延伸和应用。
这一路径反映了物理知识的应用过程。科学方法决定了知识的应用和发展，知识的应用和发展离不开科学方法，只有通过科学方法组织起来的知识才会形成清晰、严密和灵活的认知结构，才能不断地接收和包容新的知识，人们也只有熟练地掌握科学方法，才能迅速准确地解决实际问题，进行创造性的活动。在某种情况下，知识本身也是具有科学方法的意义。
物理概念和规律的引伸和扩展也要运用一些科学方法，教师要将解决物理问题中使用的科学方法显化出来，引导学生掌握这些方法。例如，由物体受一个力作用时物体的加速度与力、质量的关系扩展到几个力作用时物体的加速度与力、质量的关系时，要运用等效方法加以过渡和连结，这个“等效替代”就是科学方法教育因素。
在物理习题教学中也可以很好的融合物理科学教育的培养。比如图像法是用数学手段解决物理问题的方法，平时的教学中要选择适当的习题提高学生识图和作图的能力，如图像表示的是哪两个物理量的关系，它们之间的变化规律是什么，图像中的斜率、截距、图像下所围的阴影面积的意义、极点坐标和交点坐标的意义是否理解，图像中还隐含了哪些物理变化规律……
科学方法的学习有助于促进物理知识的掌握，更好地促进学生的认识结构呈网络化，有助于學生借助科学方法解决新的问题，促进迁移。明确了科学方法在物理学知能结构中的核心地位，物理教学中应该进行科学方法显性教育，帮助学生学习和理解科学方法。
第2篇：重视物理学习过程强化科学方法教育
1“过程与方法”目标的内涵
在课程目标的三个维度中，“过程与方法”目标起着承上启下的纽带作用。该目标的提出旨在将学习侧重点从传授和掌握系统的物理知识，向知识的探究过程转化，从而培养学生的科学探究能力。《普通高中物理课程标准》[1]对过程目标作了详细的要求。这些内容进一步说明，只有使学生经历有价值的学习活动（如觀察、实验、调查、分析、交流、评估等），积极参与到知识的建构中，体验科学探究过程的乐趣和价值，才能培养实验能力、思维能力、探究能力和创新能力，掌握物理学研究的一般方法。
2“过程与方法”目标实施中存在的困难
2.1对实施“过程与方法”目标的重要性认识不足
在三维课程目标中，过程目标具有更为长远的意义。因为随着信息技术的发展，人们获取知识的途径更为多样化和便捷。然而，通过“过程与方法”教学，使学生经历和科学家相似的科学探究过程，逐渐学会应用科学探究的方法研究物理问题，认识物理实验、物理模型和数学工具的作用，最终提高自主学习能力，对其终生学习和发展都大有裨益。因此，“过程与方法”和“知识与技能”共同成为重要的学习内容。然而，目前物理教学中较多偏重知识，或者搞形式化过程。这不仅导致学生获得的感知和体验较少，而且对科学方法掌握不够。
2.2过多关注“知识线索”，忽视“方法线索”
物理知识是从大量物理现象中概括出共同属性，以及不同属性之间的联系，抽象本质特征，从而建立物理概念，发现物理规律。教材编写是根据新旧知识之间的知识结构，利用逻辑推理、分析归纳、抽象概括等方法，加工获得物理知识，科学方法是物理现象转化物理知识的重要工具。现行教材中科学方法较多隐含在“知识线索”中，使得教师对“方法线索”关注不够，或者把握不清楚。
鉴于这种现状，徐敏娜提出了“知法并行”教育模式[2]。她建议以教材中的知识建立过程和所蕴含的科学方法为基础，整理出知识和科学方法线索，使“知识线”和“方法线”在教学过程中同时展开。这一教学模式为“过程与方法”目标中科学方法教育的实施指明了方向。
2.3教科书的信息呈现方式为实现过程目标带来了困难
教科书是一种单向传递信息的方式，而教学活动中师生合作、生生合作等需要交互完成。由于不同地区学校和师生在城乡、层次等方面有差异，教材仅仅是在总体上把握三维目标。教科书在列举一些可供选择的研究方案，或者陈述相关过程之后，要求学生探究得出结论。
教科书的编写具有较大的开放性和选择性，没有预设的结论和固定的方案。这对教师教学造成了一些困难，也提出了较高的要求，需要综合分析后选取适合学生的最佳方案。当所提供的方案在教学条件不允许或者对激发学生兴趣等方面不理想的情况下，还需对教学进行再创造，使得设计的过程更加贴近学生的生活，符合学生的年龄、知识基础、能力基础、兴趣爱好、学习习惯等状况，以发展探索自然、理解自然的兴趣和热情。
2.4对“过程与方法”内容理解不够深刻
教师对科学探究的七个要素已经有所关注，对教材涉及的基本科学方法（如控制变量法、理想模型法、比值定义法）已经有所认识。但对具体的科学探究及物理实验能力的基本能力要求掌握不透彻，对各种物理科学方法的内涵和本质理解不够深刻。这些内容在课标中有详细的阐述，需要加强对课标的研究和学习。同时，针对教材是将科学方法较多隐含在知识建立的过程中的状况，教师应加强理论学习，熟悉科学方法的体系结构和内容。然后充分挖掘方法素材，准确把握各种方法的教学目标，最后才能做到游刃有余、有的放矢。
3实施“过程与方法”目标的有效策略
3.1加强过程目标设计，避免教学的盲目性
教学目标是师生双方活动的依据，是衡量教学效果的标尺。详实具体的“过程与方法”目标可以充分发挥导向、反馈和调节作用，确保过程目标和知识目标同步完成。
3.1.1以学生为主体，设计相应的过程目标
教学过程是以学生为主体，课程教材为客体，教师为引导者的“三体结构”。教师所设计的过程教学目标应该围绕学生这个主体，对学生的身心状况、认知发展特点、学习需求等要有足够的认识，使得教学符合学生的“最近发展区”。同时，学生在对物理知识、思维、情感的学习过程中，掌握哪些物理科学方法，掌握到何种程度，都应该有详细的目标。
3.1.2围绕课程总目标，合理设计“过程与方法”目标
中学物理课程的总目标是提高全体学生的科学素养。为实现这一目标，需要将“知识与技能”“过程与方法”“情感、态度与价值观”有机融合、综合分析。因此，“过程与方法”首先应该贯穿在知识学习之中，使“过程与方法”为知识学习服务。如果脱离知识谈过程的丰富和方法的多样，最终将使学生一无所获。其次，“过程与方法”目标对“情感、态度与价值观”的形成有重要意义。学生在经历探究和认识世界的过程中，不仅能领略自然的奇妙，强化对未知领域的好奇心和求知欲，也能培养乐于探究事物奥秘和勇于探究的科学情感和科学意志。因此，教学内容和学习过程的安排需要从三个维度构思，达成一个整体思考，使教育效果最佳化和最大化，真正提高学生的科学素养。
3.2让学生经历科学探究的过程
“提高科学探究的质量，关注科学探究学习目标的达成”是我国物理课程实施的基本要求之一。我国物理课程标准指出，科学探究的基本过程包括七个要素。对于不同的要素，需要清楚教师和学生的行为。例如：问题的提出这一要素，教师应对一些探究的物理问题创设情境，使学生在获得感性认识的基础上主动发现和构思科学问题；或者安排一些任务，让学生在完成任务中运用科学思维，提炼出要探究的科学问题。猜想和假设要素是科学创新的源泉，教学重点应该对研究的问题有所感知，以已有的经验和事实为基础，进行科学的猜想和假设，并对猜想与假设进行论证。
在物理课程教学中，受教学时间的限制，在一节课或者短期内经历丰富的探究内容显然不现实。解决问题的途径是对探究课题的能力结构和学生实际进行分析，选取核心探究要素，让学生循序渐进地经历部分探究要素。在长期的教学中，学生便能够经历全部的探究要素，并理解这些要素的本质、方法、过程。
3.3按照科学方法的特点，选取教学模式
黄恕伯老师指出：“相对物理概念、物理规律这类陈述性知识而言，物理科学方法属于程序性知识。”程序性知识具有较高的概括性和普遍适用性。程序性知识相比陈述性知识，具有更大的迁移难度，通过讲方法并不一定能使学生理解方法。因此，一些学者如曹昭全、徐志长分别阐述了隐性、显性方式的内涵后，提出物理科学方法教育应采用隐性与显性相结合的教育方式。[3]高中物理教学中的科学方法分为物理方法和思维方法。物理方法（如比值定义法、理想化方法、等效法、控制变量法等）结合了数学和物理学科的基础知识以及相对应的操作过程，其可操作性较强，可以明确地教授给学生，宜采用显性的教育方式。思维方法包括分析、综合、归纳、概括、抽象等，只能在思维层面上对解决问题的基本思路进行指导，无法给出具体的步骤和途径，不具备较强的可操作性，思维方法宜采取隐性的教育方式。例如：在讲授概念和规律时，引导学生进行分析、综合、概括的过程中渗透思维方法。
3.4选择有效教学方式，丰富学生感知
教师与学生的问答、对话，指导学生推理、阅读、练习巩固，进行实物演示或实验，列举生活中的实例等常规教学方法中，自觉或不自觉地都在践行着过程目标。如果认为只有设计探究性实验的活动，才符合新课程改革的过程目标，那完全是对新课改理念的狭隘理解。落实过程目标有多种教学方式，凡是使学生有所体验、思考，提高了学生的观察能力、动手能力、科学表达能力的教学方式都是有效的。
在物理课堂教学中，还可以创设生动的研究情境、科学研究模拟、差异性物理实验、课外调查、收集资料后交流、学术性的趣味游戏等多样化的方式，丰富学生感知，增强体验。
4结束语
优化中学物理教学，需要从教学目标的顶层出发，整合三维目标，创新教学思路。重点是强化“过程与方法”，采用科学探究的形式，选择多种有效的教学方式，提高學生学习的兴趣，增强实践意识，养成良好的分析问题的习惯和科学态度，促进方法和能力的提升，从而提高学生的科学素养。
第3篇：高中生物实验教学中科学方法的应用分析
所谓的科学方法教育，就是灵活运用现代教育思想以及手段，有针对性地传授科学研究方法，用科学方法训练学生，在培养其创新精神以及实践能力的同时，提升科学素养。生物实验的展开离不开科学方法的支持，二者是相互依存的，所以，在生物实验教学的过程之中，教师应当对科学方法教育给予高度重视，为学生掌握基本的科学方法，建立科学体系奠定基础。
一、科学方法的定义
“科学方法”的定义较为广泛，并且随着认识的不断加深，其含义也在持续丰富发展。有些学者认为，所谓的科学方法即为人们认识客观世界的实践活动，是为了处理某一实际问题从实践或者是理论上采用的方法及手段的总和，也是人们了解客观世界的主要工具。现阶段，关于“科学方法”最为系统全面的定义是，人类在科学研究以及实践活动过程中总结出来的思维方法以及操作方式。[1]
二、将科学方法运用于高中生物实验教学中的意义
（一）对学生的学习技能及学习方法产生影响
在生物实验教学的过程中，学生在了解实验步骤以及实验结果的同时，还应当熟悉发现问题、研究问题以及解决问题的分析方式。学生在掌握了科学方法之后，可以快速找到思考的方向，明白用什么样的方法可以快速解决实际问题。
（二）对学生能力的培养产生影响
在生物學的实验之中，学生需通过观察、假设、实验以及分析等基本方式，处理生物学方面的问题，并且得出实验结论。在生物实验教学过程当中，倘若可将这些方法提炼出来，有目的地传授给学生，让学生在自我总结中发现问题所在，并制定出解决问题的对策。
（三）对学生世界观的树立产生影响
生物实验从观察到具体的操作，需要积累大量的经验性材料，然后进行科学的分析、比较以及归纳等思维方式获取理性知识，再从实践当中检测认识的正确性。学生可以通过生物实验建立起“实践是检验真理的唯一标准”的哲学观点，同时也可以领会到人脑的创造性以及主观能动性，了解到“物质第一，意识第二”的哲学思想。[2]
三、高中生物实验教学中科学方法的应用实践
（一）观察法在高中生物实验教学中的应用
在实践教学的过程之中，必须让学生学会观察。首先，应当清楚观察目标是什么。在必修一“生物组织中还原糖、脂肪以及蛋白质的鉴定”的教学过程中，第一步需了解实验原理，让学生知道本实验是利用颜色的反应来鉴定脂肪、还原糖以及蛋白质的，观察的实验目标是各种不同的颜色。脂肪+苏丹Ⅲ→橘黄色，淀粉+碘液→蓝色，蛋白质+双缩脲试剂→紫色，还原糖+斐林试剂→砖红色沉淀。在此验证性的实验中，学生唯有在明确了这些观察目标之后，才可以通过观察实验结果的颜色来确定实验成败。
在实验的实际操作中也需要细致观察，并注意以下几点，首先是斐林试剂与双缩脲试剂的配方存在区别；其次是二者的配置过程也存在区别，菲林试剂是把氢氧化钠与硫酸铜混合均匀之后加入待测溶液之中进行检测，而双缩脲试剂是待测中加入氢氧化钠融合，在混合均匀之后加入硫酸铜溶液。再次是反应条件不同，在检测还原糖的过程中，加入菲林试剂之后，必须用水浴加热。最后一点是颜色的转变过程，在检测还原糖的实验之中，溶液颜色有一个明显的转变过程，淡蓝色→棕色→砖红色。以上几点均为考查的要点，学生需要通过自身的观察去发现，这样更容易理解。
（二）探究实验设计在生物实验教学中的实际应用
“研究加酶洗衣粉的洗掉效果”是选修一当中的一个课题，与广大学生的生活密切相关。在设计探究实验时，确定好“探究何种温度下使用加酶洗衣粉的效果最理想”的课题，使用控制变量法进行探究。实验的思路是在不同的温度下，研究洗衣粉的去污能力，通过去污能力的强弱来确定洗衣粉的理想温度。实验过程的设计是重中之重，此实验过程和必修一实验“研究温度对酶活性的影响”存在许多共同点，所以可以让学生在以往经验的基础上设计实验步骤。在此过程中，要提醒学生控制好变量，搅拌时间、污渍种类以及搅拌力度均需一致。在得出实验结果之后，与之前所做的假设进行对比，并且对实验结果进行进一步分析讨论。
四、结语
在生物教学领域，生物实验占据着不可或缺的重要地位。将科学方法教育应用于生物实验教学当中，可以有效激发学生对生物实验教学的兴趣和学习积极性，在提升学生观察能力、综合知识能力的同时，还可以培养学生的团队精神，是生物实验教学取得更加理想的效果。