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科学方法教育在物理教育研究中始终是一个重要的课题，无论从当前的课程改革的实践还是从提升民族的整体素质的角度来看，做好物理科学方法教学工作，都具有鲜明而深远的时代意义.
1 科学方法教育在中学物理教学中的地位和作用
物理学是集思想、实验、方法为一体的先导科学.物理学的发展史，是一部记录科学成果的历史，也是总结科学研究方法的历史.物理学的全部发展历史也表明：许多物理学家做出的重大贡献，与他们运用正确的科学方法是分不开的.现代物理学大师爱因斯坦在介绍自己获得科学成就的秘诀时，总结了一个公式：A（成功）=X（艰苦的劳动） Y（正确的方法） Z（少说空话）.在量子力学和波函数的统计解释及研究方面做出重要贡献的德国物理学家M·玻恩说：“我荣获1954年的诺贝尔奖金，与其说是因为我所发表的工作里包括了一个自然界现象的发现，倒不如说是因为那里包括一个关于自然界现象的科学思想方法的发现”.牛顿总结出运动三定律和万有引力定律是应用了数学方法和逻辑方法；麦克斯韦电磁理论的建立采取了模型方法、类比方法和数学方法.可见科学方法在物理学发展史中的重要作用.
方法同知识相比更具有启发作用和创造性.伽利略已逝去三百多年了，他发现的自由落体规律和惯性定律在物理学知识的长河中所占的比例越来越少.但具有深远意义的是他研究落体运动时采用的方法，开创了一场方法论的革命.爱因斯坦盛赞伽利略的重大贡献：“伽利略的发现以及所运用的科学推理方法，是人类思想史最伟大的成就之一，标志着物理学的真正开端.”
能力与方法是密切联系的.教育学家布鲁纳提出：“能力=知识 科学方法 技能”.可以认为，方法是能力的“核心”，对能力起决定性因素.物理教学要培养学生的观察和实验能力、科学思维能力、分析问题和解决问题的能力，就必须让学生掌握观察实验的方法、科学的思维方法和分析解决问题的方法.
传统的物理教学长期都比较注重纯知识教学，强调物理知识的完整性和系统性，缺乏对物理学的科学方法教育.高中物理课程目标明确要求：学习科学探究方法，发展自主学习能力，养成良好的思维习惯，能运用物理知识和科学探究方法解决一些问题.授人以鱼，仅供一饭之需；教人以渔，则终生受用无穷.在物理教学中加强科学方法教育，不仅能使学生认识和掌握科学研究方法和科学的思维方法，而且能逐渐养成学生的科学态度，树立科学观念，训练和提高学生的各种基础能力.
2 物理教学中科学方法教育的内容和原则
2.1 科学方法教育的内容
以物理课程标准为依据，从现行教材中挖掘科学方法教育的因素，针对高中物理教学层次的特点，我们可以确定科学方法教育的内容.（1）物理方法：观察、实验、理想化、变量控制、比值定义、平衡、守恒、整体、隔离体、等效、微元、近似等方法.（2）科学思维法（逻辑方法）：归纳推理、演绎推理、比较、分析、综合、抽象、分类、对称、外推、假设、模型、佐证等方法.非逻辑方法的理性思维如直觉、想象的研究方法.（3）数学方法：比例法、几何、图象、三角函数、极值、极限等方法.
2.2 科学方法教育原则
2.2.1 和物理教学过程有机结合的原则
从认知角度看，物理教学是学生在教师指导下能动地认知物理现象的本质和规律的过程.用方法论的观点分析学生的认识过程与科学家探究物理世界的过程，他们很相似.物理学家从人类的已知出发探究人类的未知，学生是从自己的已知出发探究自身的未知.两者都从问题出发，都学要检索已有的知识，都要用到观察实验法，科学思维方法和数学方法.物理学家根据或假设去解释或预言物理现象，学生根据所学物理理论去解释物理现象和解答习题，只是知识独立性、创造性和复杂性程度不同而已.这就决定了物理教学与科学方法教育密不可分，因此科学方法教育要结合物理教学和能力训练过程而长期分散进行.
2.2.2 渗透性和长期性教育原则
由于我们现有的物理教科书中科学方法的具体内容都以分散的形式隐蔽在物理知识的表述中.在进行科学方法教育，就要以物理知识教学为背景，充分考虑到物理知识所隐蔽的科学方法因素，不失时机的进行点拨和渗透，点到为止，多次运用，学生才能领会、掌握.这样不仅不会削弱知识的教学，又会使科学方法教育自然、顺畅，使学生在学习过程中潜移默化，受到科学方法的熏陶，提高学生学习物理的兴趣.
2.2.3 综合性原则
在物理教学过程中，各种科学方法交叉在一起，不可能在一种科学方法教育进行完以后再进行另一种科学方法教育.因此，只有充分利用教材中科学方法教育因素把各种方法有机结合起来才能收到良好的教学效果.
3 物理教学过程中进行科学方法教育的途径
3.1 在物理概念教学中，培养学生分析物理现象，抽象、概括物理概念的思维方法
物理概念是物理事物的抽象，是观察、实验、思维的产物.在进行概念教学时，教师要善于启发学生去分析物理过程和现象的本质特征，在分析的基础上经过抽象、概括形成物理概念.如要建立“力”的概念，教师组织学生分析：人提桶、马拉车、推土机推土、磁铁吸引铁钉、压路机压路等，从以上具体实例中通过抽象、概括把“推、拉、提、吸、压”等现象的本质归结为物体之间的相互作用，从而形成“力是物体对物体的作用”.力的概念就是通过这样由具体实例经归纳抽象概括而引出的.
有些物理概念和物理科学方法结合非常紧密，本身就包含着物理方法.例如：质点、理想气体、单摆、卢瑟福原子模型等概念建立，都使用了模型化和理想化的方法.
3.2 在物理规律教学中，培养学生掌握探索物理规律的思维方法
物理规律的建立有实验归纳法和演绎推理法两种.有些定律的建立和阐述就包含着物理学家创立和使用的物理学方法，要结合定律讲授、使用说明物理方法.如理想实验是很重要的物理研究方法，是一种超直观的理性方法.如胡克定律、帕斯卡定律、反射定律、焦耳定律以及电阻定律、楞次定律都是实验现象加以归纳而得到的.而理想气体状态方程的教学，可以用演绎推理法. 3.3 利用物理学史知识进行科学方法教育
物理学史中蕴含丰富的科学方法.在物理学的历史舞台上，有不少真知灼见、善于思考的思维巨人，他们在曲折崎岖的科学征途中所具有的独特的思维方法是十分值得学习和借鉴的.
1820年，丹麦物理学家奥斯特发现了电流的磁效应，证明了“电能生磁”，于是人们普遍直觉，只有对称的变化才是和谐完美的.“磁能生电”势在必然.为此，英国物理学家法拉第在逆向思维的启迪下苦苦思索，千方百计实验，通过十年不懈努力，终于揭开“磁能生电”的神秘面纱，从此便产生了法拉第电磁感应定律.
惠更斯把光现象与声现象进行类比，根据两者都能发生反射、折射，从已知的相同点，推理知光和声一样都是一种波动，提出光的波动说；1923年，法国青年德布罗意根据光的波粒二象性通过光和实物粒子的类比，提出物质波的假说，即微观粒子也具有波动性.1927年这一假说被戴维逊和革末的电子衍射实验所证实.德布罗意假说成为物理学史上运用类比获得惊人成就的著名实例.这些都是类比启发思路，提供线索，触发灵感，唤起创造性思维，取得非凡结果.
原子结构波尔模型的提出是科学思维方法的综合应用.卢瑟福通过α粒子的大角度散射实验，发现了英国物理学家汤姆逊“蛋糕葡萄干模型”的矛盾.他通过与太阳系的开普勒模型类比，提出了原子的有核模型，这是想象与类比的综合创造.近代物理中模型方法对不可穷尽的原子世界的认识的不断逼近，它是人类对客体的猜测，是经典物理中发展起来的模型化方法的高级阶段.
3.4 加强物理实验教学，培养学生科学的观察、实验方法
物理实验是人们根据研究目的，利用自制的科学仪器设备，人为地控制物理现象，排除干扰，突出主要因素，在有利的条件下研究物理现象的本质和变化规律.物理实验的基本程序即实验原理设计、实验操作和实验数据处理这三个过程来分析，其每一个过程都蕴含着丰富的科学方法教育因素.如关于验证牛顿第二定律的实验程序中，实验设计原理是运用控制变量的方法确定a跟F、m的定量关系；小车的加速度可以不直接测量，而是用比较相同时间内的位移来确定加速度的大小.在实验操作中，为了减少误差可用等效替代与平衡的思想方法使用小车运动的轨道略微倾斜以平衡摩擦力；采用近似的方法，使盘和砝码的质量远小于小车的质量，以此把盘和砝码所受的重力当做小车受到的合外力；在处理数据时，运用图象方法，恰当选择纵轴和横轴表示的物理量，以及将被测量作某种更换（横轴以1/m表示），使这图线反映的物理意义和结论更形象直观.
在物理教学中，教师在传授知识的同时，一定要有意识地进行科学方法教育，诱导学生逐步掌握物理学研究的基本方法，不断提高和发展学生的科学素养.
1 科学方法教育在中学物理教学中的地位和作用
物理学是集思想、实验、方法为一体的先导科学.物理学的发展史，是一部记录科学成果的历史，也是总结科学研究方法的历史.物理学的全部发展历史也表明：许多物理学家做出的重大贡献，与他们运用正确的科学方法是分不开的.现代物理学大师爱因斯坦在介绍自己获得科学成就的秘诀时，总结了一个公式：A（成功）=X（艰苦的劳动） Y（正确的方法） Z（少说空话）.在量子力学和波函数的统计解释及研究方面做出重要贡献的德国物理学家M·玻恩说：“我荣获1954年的诺贝尔奖金，与其说是因为我所发表的工作里包括了一个自然界现象的发现，倒不如说是因为那里包括一个关于自然界现象的科学思想方法的发现”.牛顿总结出运动三定律和万有引力定律是应用了数学方法和逻辑方法；麦克斯韦电磁理论的建立采取了模型方法、类比方法和数学方法.可见科学方法在物理学发展史中的重要作用.
方法同知识相比更具有启发作用和创造性.伽利略已逝去三百多年了，他发现的自由落体规律和惯性定律在物理学知识的长河中所占的比例越来越少.但具有深远意义的是他研究落体运动时采用的方法，开创了一场方法论的革命.爱因斯坦盛赞伽利略的重大贡献：“伽利略的发现以及所运用的科学推理方法，是人类思想史最伟大的成就之一，标志着物理学的真正开端.”
能力与方法是密切联系的.教育学家布鲁纳提出：“能力=知识 科学方法 技能”.可以认为，方法是能力的“核心”，对能力起决定性因素.物理教学要培养学生的观察和实验能力、科学思维能力、分析问题和解决问题的能力，就必须让学生掌握观察实验的方法、科学的思维方法和分析解决问题的方法.
传统的物理教学长期都比较注重纯知识教学，强调物理知识的完整性和系统性，缺乏对物理学的科学方法教育.高中物理课程目标明确要求：学习科学探究方法，发展自主学习能力，养成良好的思维习惯，能运用物理知识和科学探究方法解决一些问题.授人以鱼，仅供一饭之需；教人以渔，则终生受用无穷.在物理教学中加强科学方法教育，不仅能使学生认识和掌握科学研究方法和科学的思维方法，而且能逐渐养成学生的科学态度，树立科学观念，训练和提高学生的各种基础能力.
2 物理教学中科学方法教育的内容和原则
2.1 科学方法教育的内容
以物理课程标准为依据，从现行教材中挖掘科学方法教育的因素，针对高中物理教学层次的特点，我们可以确定科学方法教育的内容.（1）物理方法：观察、实验、理想化、变量控制、比值定义、平衡、守恒、整体、隔离体、等效、微元、近似等方法.（2）科学思维法（逻辑方法）：归纳推理、演绎推理、比较、分析、综合、抽象、分类、对称、外推、假设、模型、佐证等方法.非逻辑方法的理性思维如直觉、想象的研究方法.（3）数学方法：比例法、几何、图象、三角函数、极值、极限等方法.
2.2 科学方法教育原则
2.2.1 和物理教学过程有机结合的原则
从认知角度看，物理教学是学生在教师指导下能动地认知物理现象的本质和规律的过程.用方法论的观点分析学生的认识过程与科学家探究物理世界的过程，他们很相似.物理学家从人类的已知出发探究人类的未知，学生是从自己的已知出发探究自身的未知.两者都从问题出发，都学要检索已有的知识，都要用到观察实验法，科学思维方法和数学方法.物理学家根据或假设去解释或预言物理现象，学生根据所学物理理论去解释物理现象和解答习题，只是知识独立性、创造性和复杂性程度不同而已.这就决定了物理教学与科学方法教育密不可分，因此科学方法教育要结合物理教学和能力训练过程而长期分散进行.
2.2.2 渗透性和长期性教育原则
由于我们现有的物理教科书中科学方法的具体内容都以分散的形式隐蔽在物理知识的表述中.在进行科学方法教育，就要以物理知识教学为背景，充分考虑到物理知识所隐蔽的科学方法因素，不失时机的进行点拨和渗透，点到为止，多次运用，学生才能领会、掌握.这样不仅不会削弱知识的教学，又会使科学方法教育自然、顺畅，使学生在学习过程中潜移默化，受到科学方法的熏陶，提高学生学习物理的兴趣.
2.2.3 综合性原则
在物理教学过程中，各种科学方法交叉在一起，不可能在一种科学方法教育进行完以后再进行另一种科学方法教育.因此，只有充分利用教材中科学方法教育因素把各种方法有机结合起来才能收到良好的教学效果.
3 物理教学过程中进行科学方法教育的途径
3.1 在物理概念教学中，培养学生分析物理现象，抽象、概括物理概念的思维方法
物理概念是物理事物的抽象，是观察、实验、思维的产物.在进行概念教学时，教师要善于启发学生去分析物理过程和现象的本质特征，在分析的基础上经过抽象、概括形成物理概念.如要建立“力”的概念，教师组织学生分析：人提桶、马拉车、推土机推土、磁铁吸引铁钉、压路机压路等，从以上具体实例中通过抽象、概括把“推、拉、提、吸、压”等现象的本质归结为物体之间的相互作用，从而形成“力是物体对物体的作用”.力的概念就是通过这样由具体实例经归纳抽象概括而引出的.
有些物理概念和物理科学方法结合非常紧密，本身就包含着物理方法.例如：质点、理想气体、单摆、卢瑟福原子模型等概念建立，都使用了模型化和理想化的方法.
3.2 在物理规律教学中，培养学生掌握探索物理规律的思维方法
物理规律的建立有实验归纳法和演绎推理法两种.有些定律的建立和阐述就包含着物理学家创立和使用的物理学方法，要结合定律讲授、使用说明物理方法.如理想实验是很重要的物理研究方法，是一种超直观的理性方法.如胡克定律、帕斯卡定律、反射定律、焦耳定律以及电阻定律、楞次定律都是实验现象加以归纳而得到的.而理想气体状态方程的教学，可以用演绎推理法. 3.3 利用物理学史知识进行科学方法教育
物理学史中蕴含丰富的科学方法.在物理学的历史舞台上，有不少真知灼见、善于思考的思维巨人，他们在曲折崎岖的科学征途中所具有的独特的思维方法是十分值得学习和借鉴的.
1820年，丹麦物理学家奥斯特发现了电流的磁效应，证明了“电能生磁”，于是人们普遍直觉，只有对称的变化才是和谐完美的.“磁能生电”势在必然.为此，英国物理学家法拉第在逆向思维的启迪下苦苦思索，千方百计实验，通过十年不懈努力，终于揭开“磁能生电”的神秘面纱，从此便产生了法拉第电磁感应定律.
惠更斯把光现象与声现象进行类比，根据两者都能发生反射、折射，从已知的相同点，推理知光和声一样都是一种波动，提出光的波动说；1923年，法国青年德布罗意根据光的波粒二象性通过光和实物粒子的类比，提出物质波的假说，即微观粒子也具有波动性.1927年这一假说被戴维逊和革末的电子衍射实验所证实.德布罗意假说成为物理学史上运用类比获得惊人成就的著名实例.这些都是类比启发思路，提供线索，触发灵感，唤起创造性思维，取得非凡结果.
原子结构波尔模型的提出是科学思维方法的综合应用.卢瑟福通过α粒子的大角度散射实验，发现了英国物理学家汤姆逊“蛋糕葡萄干模型”的矛盾.他通过与太阳系的开普勒模型类比，提出了原子的有核模型，这是想象与类比的综合创造.近代物理中模型方法对不可穷尽的原子世界的认识的不断逼近，它是人类对客体的猜测，是经典物理中发展起来的模型化方法的高级阶段.
3.4 加强物理实验教学，培养学生科学的观察、实验方法
物理实验是人们根据研究目的，利用自制的科学仪器设备，人为地控制物理现象，排除干扰，突出主要因素，在有利的条件下研究物理现象的本质和变化规律.物理实验的基本程序即实验原理设计、实验操作和实验数据处理这三个过程来分析，其每一个过程都蕴含着丰富的科学方法教育因素.如关于验证牛顿第二定律的实验程序中，实验设计原理是运用控制变量的方法确定a跟F、m的定量关系；小车的加速度可以不直接测量，而是用比较相同时间内的位移来确定加速度的大小.在实验操作中，为了减少误差可用等效替代与平衡的思想方法使用小车运动的轨道略微倾斜以平衡摩擦力；采用近似的方法，使盘和砝码的质量远小于小车的质量，以此把盘和砝码所受的重力当做小车受到的合外力；在处理数据时，运用图象方法，恰当选择纵轴和横轴表示的物理量，以及将被测量作某种更换（横轴以1/m表示），使这图线反映的物理意义和结论更形象直观.
在物理教学中，教师在传授知识的同时，一定要有意识地进行科学方法教育，诱导学生逐步掌握物理学研究的基本方法，不断提高和发展学生的科学素养.