中学物理研究方法 宁海县教研室 杨小国 一、引子 蚊香的故事 水笔的故事 玉米的故事 二、走进新课程 传统的物理教育注重其工具性价值，注重物理知识的传授和记忆，而忽视对物理方法、科学态度、科学精神的关注，可以说，我们以往的物理教育片面注重工具性价值而忽视人文价值和科学素养，是不完整的物理教育。 创新是一个民族的灵魂，是一个国家兴旺发达的不竭动力。 三、变革时代的素质能力 问题解决能力（个性、感受力、想象力等） 人际关系方面的能力（社会性、待人接物、沟通、社交等） 应对社会变化的知识技能（自我表达、媒体知识、基本的电脑应用等能力） 四、新课程三维目标 知识与技能 过程与方法 情感、态度、价值观   五、物理研究方法的魅力 .我国唐代韩愈就曾经说：“师者，所以传道授业解惑也。” .黑格尔说:“手段是一个比有限目的更高的东西。” .科学史家朱克曼曾走访了41位诺贝尔奖获得者，发现他们的“科学鉴赏力”和“高超能力”最主要是得益于从名师那里“学到一种发现科学真理的思想方法和工作方法”，而不是“从导师那儿获得的实际知识”。    六、中学物理科学研究方法 它就是研究与描述物理现象、实施物理实验、总结及检验物理规律时所应用的各种手段与操作，它是科学方法的一种。    （一）物理研究方法的分类  （1）常规研究方法 （2）非常规研究方法 （1）常规研究方法 观察实验 比较分类 分析综合 归纳演绎 理想化 类比 假说 数学方法等  （2）非常规研究方法 科学想象 直觉 灵感 机遇 物理审美 物理悖论与失误  （1）常规研究方法 经典方法: 观察实验、逻辑思维、数学方法 现代方法: 控制论、系统论、信息论 （1.1）探索世界的窗口  法拉第说：“没有观察就没有科学，科学发现诞生于仔细观察之中。” 丹麦天文学家第谷的故事：21年、750个星体 观察方法 有意 长期 细微 归纳 对比  （1.2）撬开奥秘的杠杆   实验方法 简化和纯化--对象 强化—条件 控制—过程 再现和重复—过程 （1.3）科学思维的第一步 古人云：不怕不识货，就怕货比货 物以类聚，人以群分 比较与分类 建立与发现 鉴别与测量 深化和产生  （1.4）无限而复杂的对策  毛泽东说：“唯物辩证法的宇宙观主要的就是教导人们要善于去观察和分析各种事物的矛盾的运动，并根据这种分析指出解决的方法。” 分析与综合 精细化、深入化、本质化 对立和统一 整体—部分—整体 光的本性的认识  （1.5）个别和一般的互推 普朗克：“物理定律的性质和内容，都不可能单纯地依靠思维来获得。唯一可能的途径是致力于对自然的观察，尽可能搜集最大量的各种经验事实，并把这些事实加以比较，然后以最简单最全面的命题总结出来。换句话说，我们必须采用归纳法。” 归纳和演绎 开普勒的三定律   （1.6）突出本质的抽象 马克思：“物理学家是在自然过程表现得最确实、最少受干扰的地方考察自然过程的，或者，如有可能，是在保证过程以纯粹形态进行的条件下从事实验的。” 理想化的方法  （1.7）通向创新的桥梁 爱因斯坦：“在物理学上，往往因为看出了表面上互不相关的现象之间有相互一致之点而加以类推，结果竟得到很重要的进展。” 类比方法 特殊---特殊  （1.8）科学理论的先导 贝弗里奇说：“假说是研究工作中最重要的智力活动手段。其作用是指出新实验和新观测，因而有时导致新发现，甚至在假说本身不正确时亦如此。” 富兰克林：天电与地电 物理假说 外推 类比 演绎 想象 移植  （1.9）物理研究的定量比 汤姆生说：“如果不能用数学来表示，那么你的认识是不够的、不能令人满意的，可能只是初步的认识，在你的思想上还没有上升到科学的阶段，不论你讲的是什么。”     数学方法 抽象 精确 逻辑 辩证 （1.10）现代物理科学研究方法   钱学森说：“系统理论的研究是多么广阔的一条战线。一方面是各种系统工程的实践带来了运筹学以及控制论，特别是巨系统理论的发展。另一方面是理论生物学的研究，带出了一般系统论；同时推动了非平衡热力学的研究，产生了开放系统远离热力学平衡的耗散结构概念，作为有序性、自组织的理论。还有哈肯综合了现代科学的多方面成就，建立了比较深刻的协同学系统理论。” 创造思维与系统科学 （2.1）物理理论的设计师  廷德尔说:“有了精确的实验和观测作为研究的依据，想象力便成为科学理论的设计师。” （2.2）奇特而罕见的方法  爱因斯坦：“物理学家的最高使命是要得到那些普遍规律，…要通向这些定律，并没有逻辑的道路，只是通过那种以对经验的共鸣的理解为依据的直觉，才能得到这些规律。” （2.3）简洁、和谐、对称 玛丽.居里：“科学的探索研究，其本身就含有至美。” 英.费尔德：“当你领悟一个的公式时，你会得到同听巴哈的乐曲一样 的感情。” (2.4)失败反思法  爱因斯坦：“一个人在科学探索的道路上，走过弯路，犯过错误，并不是坏事，更不是什么耻辱，要在实践中勇于承认错误和改正错误。” 研究的失败—失败的研究—研究的成功 （2.5）引起风暴的乌云 物理学悖论 《鳄鱼与小孩》 《理发师悖论》 爱因斯坦的“追光佯谬” 七、在中学物理教学中有效学习物理研究方法的思考 中学物理教学中要关注的是： 问题意识 学习物理研究方法的策略 纯粹的“教”方法还是及时“渗透” 体验与模仿 记住与领会了解研究方法 知道物理研究方法因素判定原理： 存在于“物理知识点建立、引申和扩展中，知识点以及它们之间的连接处” 了解认识与学习客观规律的过程：实践-方法、思考-总结 即实践论-方法论-认识论 （一）物理研究方法教育的课堂教学模式的探讨 教学目标 试验 评价 案例1： 人教版高一物理必修1《自由落体运动》的教学设计 案例2：人教版选修3-2《楞次定律》教学设计   新教材中加化的物理研究方法  传感器 计算机  （二）课堂录像 看录像思考物理研究方法教育的有效性 物理研究方法教育是一个重大的永恒的课题，物理教师任重而道远。   灵感—阿基米德的故事 直觉--居里夫妇的故事 机遇—荷兰物理学家卡.翁纳斯的超导现象 物理美学思想 科学真理美 多样统一美 简洁深刻美 和谐奇异美 结构对称美  失败、启发、成功 导电塑料的故事 * 卢瑟福一人就培养出11位诺贝尔物理学奖获得者。卡文迪许实验室培养了17位诺贝尔奖得主。 伽利略的自由落体规律与他的研究方法。  物理研究方法是物理学家认识物理运动规律的工具和手段，它担负着发现、建立、检验、运用和发展物理规律的职能。运用物理研究方法获取物理知识的同时，往往又伴随新的方法产生。  爱因斯坦说：“在衡量人的贡献时，主要看他们在自己一生中‘想的是什么和怎样想的’。” 弘扬 掌握 倡导     数学方法是核心 观察实验方法是基础 科学思维方法贯穿始终 观察实验 假设理论 数学方法 指导 检验 科学抽象 辩证思维 实验数学方法 数学物理方法 达.芬奇：“科学如果不是从实验中产生，并以一种清晰实验结束，便是毫无用处的、充满荒谬的、因为实验乃确实性之母。” 科学想象 科学幻想—潜科学—科学假说—科学发现  * 

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