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【中图分类号】G633.7
科学方法就是指在研究与解决科学问题过程中所运用的策略、程序、办法。在高中物理教材中，渗透了很多科学方法，既有一般的逻辑范畴的归纳方法、推理方法、类比方法、分析方法和综合方法，又有较为特殊的科学范畴的观察方法、实验方法、理想化方法、等效方法、模型方法、科学假设方法、对称（守恒）方法等。物理知识（概念、规律与原理）只是这些方法运用于物理研究后的“形式化”产物，方法活跃在知识获得的过程中，科学方法的教育对改进人的能力结构有着十分重要的作用。正因为方法是在知识获得过程中起作用，所以为了在教学中不让方法的教育价值流失，就应该特别注意物理概念的归纳过程以及物理规律的研究过程的教学，要充分展开这些过程，以及在这些过程中的思想与方法，让学生能够体验科学方法在研究中的重要作用与价值，从而实现科学方法的独立教学目标。下面就几个重要的方法举例说明。
一、加强实验方法的教育
实验方法是“人们通过科学仪器和设备在有目的地干预、控制或模拟客观对象的条件下获取科学事实的一种研究方法”。伦琴对X射线研究的周密安排，使得这一发现在一周内即被世界所公认，这正是由于他对实验方法的深刻理解与正确应用的结果。伽利略对物理学的最大贡献正在于把实验方法引入物理学研究，从而彻底地改造了物理学，使它从经院式的思辨学变为建筑在实验基础上的科学。实验方法是提出研究课题、构思科学假说、建立科学理论的重要途径和基本手段。例如，光电效应正是在实现电磁振荡的实验中发现的新课题；玻尔的量子轨道理论正是在氢光谱的实验基础上提出的假说；迈克尔逊的精妙的“以太风”的零结果实验，成为了爱恩斯坦狭义相对论的重要实验依据。在教学过程中如何展示实验方法在物理研究中的重要地位，是实验方法教育的重点。为此，对实验的目的和作用应该有足够的重视，要使学生知道，每一个演示实验和分组实验究竟要解决什么问题？这些问题的解决能否通过其它办法完成？特别是有些按高中学生的理论知识进行分析判断较难得出正确结论的问题，要注意用实验方法来解决，而不要单纯进行理论分析，因为这正是体验实验重要性的好事例。如光从折射过渡到全反射的现象，这是学生凭直观想象所不能得到的结果，所以在教学过程中不妨先对此进行理论的讨论，揭示矛盾，然后再进行实验，使学生在观察到全反射现象时，能较好地体会到实验的作用。实验方法，并不仅仅在演示实验或学生分组实验中才用到，应该在物理教学中充分运用实验方法来解决问题。由于高考的影响，在物理实验教学中，教师较为注重的是对实验原理的理解、实验仪器的使用、实验误差的分析等内容，在事实上将冲淡对实验方法在物理研究中的地位和作用的体验，从而使实验方法的重要价值流失。掌握高中物理的具体实验原理、仪器使用方法及实验误差分析等当然有它们的积极意义，但这些主要还只是知识方面的意义，而让学生通过物理实验懂得要获得物理知识，离不开实验，才是实验教学中更具深远意义的目标。
二、加强科学假说方法的教育
科学假说方法是“根据巳有的科学理论和新的科学事实对所研究的问题做出猜测性陈述并加以验证的一种科学研究方法”。作为一种科学假说，它必须能说明和解释对象巳知的事实；能解释原有理论无法解释的事实，并把原理论作为一个特例包含在自身之中；要使新假说比原理论更具逻辑简单性；并且新假说往往还能演绎出新的结论并能通过（判决性）实验加以检验。假说的提出，既要有一定的经验基础，包括关于研究对象的某些经验事实或其它方面的信息，又要有直觉、灵感等非理性因素的作用。假说是使物理学从经验上升为理论层次的中介和桥梁，是物理学发展的重要形式。惠更斯的光的波动学说、安培的分子电流假说等都是科学假说的典型。又如普朗克在研究“黑体”辐射时提出了“量子”假设，但他的假说只限于光与其它物质发生作用时的特性；而后，爱恩斯坦在解释光电效应时，进一步提出了“光量子”假说，把“量子”假说向前推进到了光的传播过程中；玻尔更把这种假说引入原子领域，建立了旧量子力学，从而使物理学跨入了一个全新的时期。这个事例生动地注释了“科学假说是科学发展的主要形式”这一论断。在进行科学假说方法教育时，要特别注重揭示新的事实与旧的理论之间的矛盾。在高中物理教学过程中，要注意给学生创造根据实验结果来推测理论的机会，这既可以活跃课堂气氛，又可以使学生体会怎样根据事实来进行理论构思。
三、加强理想化方法的教育
理想化方法是“运用理想模型在思维中排除次要因素的干扰，从而在理想状态下进行计算和推论的方法”。理想化是个总概念，其中有理想化模型、理想化过程、理想化实验。理想化方法，是物理研究能够得以进行的一种重要方法，因为任何一个事物或现象都不是孤立的、单一的，它们总是多样性的统一，并总是与其它事物有着错综复杂的联系，如果我们在研究某些特定的问题时，要顾及所有的因素，那么就只能一事无成。可以说，没有理想化方法，就不会有今天这样完美的物理学。在高中物理教材中，理想化模型、理想化过程、理想化实验是经常出现的一种方法，如伽利略的斜面实验就是用理想化方法研究自由落体运动的经典，理想气体状态方程的建立又是对气体运用理想化方法（模型）的结果，其它绪如质点、匀变速运动、单摆、点光源、薄透镜、点电荷、理想变压器等等，无一不是理想化方法在物理研究中的运用。在教学中，关键在于要让学生了解，为什么要作理想化处理，由此带来的结果是什么，以使学生能体会到理想化方法的作用。
四、加强等效方法的教育
等效方法是“在保证某些特定方面效果相同的前提下，用理想的、熟悉的、简单的事物代替实际的、陌生的、复杂的的事物进行研究的方法”。等效方法，是一种在科学研究中的实际“操作“方法，这种操作贯穿在所有的研究过程中，它的核心是“保持某些特定方面效果相同”。等效方法的最杰出运用之一就是爱恩斯坦建立在“重力与加速度等效”思想上的广义相对论的创立。在中学物理中，每一个概念的归纳，每一条规律的得出，无不涉及到等效方法。如物体重心概念的提出，就是一种等效，“合力”、“分力”也是一种等效，气体的状态变化过程可以进行等效变换，用特殊变化过程替代任意变化过程，电学中的等效电路，电磁感应中的等效切割长度均出于等效思想。在进行等效方法教学的过程中，要注意等效的仅是某些属性或某些方面，而并非是事物之间的等效。如“等效电路”，它是指在整个电路中的电流、电压分配的效果与原电路相同。
科学方法就是指在研究与解决科学问题过程中所运用的策略、程序、办法。在高中物理教材中，渗透了很多科学方法，既有一般的逻辑范畴的归纳方法、推理方法、类比方法、分析方法和综合方法，又有较为特殊的科学范畴的观察方法、实验方法、理想化方法、等效方法、模型方法、科学假设方法、对称（守恒）方法等。物理知识（概念、规律与原理）只是这些方法运用于物理研究后的“形式化”产物，方法活跃在知识获得的过程中，科学方法的教育对改进人的能力结构有着十分重要的作用。正因为方法是在知识获得过程中起作用，所以为了在教学中不让方法的教育价值流失，就应该特别注意物理概念的归纳过程以及物理规律的研究过程的教学，要充分展开这些过程，以及在这些过程中的思想与方法，让学生能够体验科学方法在研究中的重要作用与价值，从而实现科学方法的独立教学目标。下面就几个重要的方法举例说明。
一、加强实验方法的教育
实验方法是“人们通过科学仪器和设备在有目的地干预、控制或模拟客观对象的条件下获取科学事实的一种研究方法”。伦琴对X射线研究的周密安排，使得这一发现在一周内即被世界所公认，这正是由于他对实验方法的深刻理解与正确应用的结果。伽利略对物理学的最大贡献正在于把实验方法引入物理学研究，从而彻底地改造了物理学，使它从经院式的思辨学变为建筑在实验基础上的科学。实验方法是提出研究课题、构思科学假说、建立科学理论的重要途径和基本手段。例如，光电效应正是在实现电磁振荡的实验中发现的新课题；玻尔的量子轨道理论正是在氢光谱的实验基础上提出的假说；迈克尔逊的精妙的“以太风”的零结果实验，成为了爱恩斯坦狭义相对论的重要实验依据。在教学过程中如何展示实验方法在物理研究中的重要地位，是实验方法教育的重点。为此，对实验的目的和作用应该有足够的重视，要使学生知道，每一个演示实验和分组实验究竟要解决什么问题？这些问题的解决能否通过其它办法完成？特别是有些按高中学生的理论知识进行分析判断较难得出正确结论的问题，要注意用实验方法来解决，而不要单纯进行理论分析，因为这正是体验实验重要性的好事例。如光从折射过渡到全反射的现象，这是学生凭直观想象所不能得到的结果，所以在教学过程中不妨先对此进行理论的讨论，揭示矛盾，然后再进行实验，使学生在观察到全反射现象时，能较好地体会到实验的作用。实验方法，并不仅仅在演示实验或学生分组实验中才用到，应该在物理教学中充分运用实验方法来解决问题。由于高考的影响，在物理实验教学中，教师较为注重的是对实验原理的理解、实验仪器的使用、实验误差的分析等内容，在事实上将冲淡对实验方法在物理研究中的地位和作用的体验，从而使实验方法的重要价值流失。掌握高中物理的具体实验原理、仪器使用方法及实验误差分析等当然有它们的积极意义，但这些主要还只是知识方面的意义，而让学生通过物理实验懂得要获得物理知识，离不开实验，才是实验教学中更具深远意义的目标。
二、加强科学假说方法的教育
科学假说方法是“根据巳有的科学理论和新的科学事实对所研究的问题做出猜测性陈述并加以验证的一种科学研究方法”。作为一种科学假说，它必须能说明和解释对象巳知的事实；能解释原有理论无法解释的事实，并把原理论作为一个特例包含在自身之中；要使新假说比原理论更具逻辑简单性；并且新假说往往还能演绎出新的结论并能通过（判决性）实验加以检验。假说的提出，既要有一定的经验基础，包括关于研究对象的某些经验事实或其它方面的信息，又要有直觉、灵感等非理性因素的作用。假说是使物理学从经验上升为理论层次的中介和桥梁，是物理学发展的重要形式。惠更斯的光的波动学说、安培的分子电流假说等都是科学假说的典型。又如普朗克在研究“黑体”辐射时提出了“量子”假设，但他的假说只限于光与其它物质发生作用时的特性；而后，爱恩斯坦在解释光电效应时，进一步提出了“光量子”假说，把“量子”假说向前推进到了光的传播过程中；玻尔更把这种假说引入原子领域，建立了旧量子力学，从而使物理学跨入了一个全新的时期。这个事例生动地注释了“科学假说是科学发展的主要形式”这一论断。在进行科学假说方法教育时，要特别注重揭示新的事实与旧的理论之间的矛盾。在高中物理教学过程中，要注意给学生创造根据实验结果来推测理论的机会，这既可以活跃课堂气氛，又可以使学生体会怎样根据事实来进行理论构思。
三、加强理想化方法的教育
理想化方法是“运用理想模型在思维中排除次要因素的干扰，从而在理想状态下进行计算和推论的方法”。理想化是个总概念，其中有理想化模型、理想化过程、理想化实验。理想化方法，是物理研究能够得以进行的一种重要方法，因为任何一个事物或现象都不是孤立的、单一的，它们总是多样性的统一，并总是与其它事物有着错综复杂的联系，如果我们在研究某些特定的问题时，要顾及所有的因素，那么就只能一事无成。可以说，没有理想化方法，就不会有今天这样完美的物理学。在高中物理教材中，理想化模型、理想化过程、理想化实验是经常出现的一种方法，如伽利略的斜面实验就是用理想化方法研究自由落体运动的经典，理想气体状态方程的建立又是对气体运用理想化方法（模型）的结果，其它绪如质点、匀变速运动、单摆、点光源、薄透镜、点电荷、理想变压器等等，无一不是理想化方法在物理研究中的运用。在教学中，关键在于要让学生了解，为什么要作理想化处理，由此带来的结果是什么，以使学生能体会到理想化方法的作用。
四、加强等效方法的教育
等效方法是“在保证某些特定方面效果相同的前提下，用理想的、熟悉的、简单的事物代替实际的、陌生的、复杂的的事物进行研究的方法”。等效方法，是一种在科学研究中的实际“操作“方法，这种操作贯穿在所有的研究过程中，它的核心是“保持某些特定方面效果相同”。等效方法的最杰出运用之一就是爱恩斯坦建立在“重力与加速度等效”思想上的广义相对论的创立。在中学物理中，每一个概念的归纳，每一条规律的得出，无不涉及到等效方法。如物体重心概念的提出，就是一种等效，“合力”、“分力”也是一种等效，气体的状态变化过程可以进行等效变换，用特殊变化过程替代任意变化过程，电学中的等效电路，电磁感应中的等效切割长度均出于等效思想。在进行等效方法教学的过程中，要注意等效的仅是某些属性或某些方面，而并非是事物之间的等效。如“等效电路”，它是指在整个电路中的电流、电压分配的效果与原电路相同。