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[摘要]為了進一步提高物理學思維方法在大學物理教學中的應用實效性，概述了大學物理教學現狀，分析比較了大學物理教學中科學思維方法教育的兩種理論建構模型：一種是以知識結構為中心的物理學知能結構模型，另一種是以科學方法為中心的物理學知能結構模型；分別從教學目標、教學內容和教學策略三個方面探討了科學思維方法在高校物理教學中的具體應用方式和途徑。
[關鍵詞]大學物理；思維方法；應用途徑
大學物理教學一個非常重要的目的就是要培養和提升學生在專業技能、學習方法、學習態度以及情感、價值觀等方面的科學素養，為學生終身發展、面對現代社會中的實際需求以及應對未來社會發展需要打下堅實的基礎。然而在實際教學中經常發現，有相當一部分學生在完成大學物理課程學習后，大腦中只留存一些瑣碎的物理知識概念、物理名稱以及一些解題技巧，對于科學思維方法的理解和運用更顯不足，顯而易見并沒有達到大學物理教學的目的。怎樣才能讓學生在學習掌握物理知識的同時又能深刻理解和運用物理學思維方法，提升學生的科學素養，實現大學物理課程教學的目的呢？這是一個非常值得去深究的課題。本文針對物理教學中科學思維方法教育理論的構建以及在大學物理教學中融入物理科學思維方法教育的方式和途徑進行了分析和探討。
1物理教學中科學思維方法教育理論的構建
物理學中的思維方法有：并列對稱、逆向思維、等效假設、等價轉換、依次簡化、顯微迭加、共軛互補、類比思維、無限延伸等[1-6]。充分利用物理學中的思維方法，可以讓學生學會思考，用彼知識解決此知識。而這種思維方法的培養需要科學合理的理論構想和清楚明確的理論應用思路，需要將科學方法融入到大學物理實際教學過程中，進而正確引導學生學習物理知識，引領學生進行物理活動，同時歸納出既具有代表意義的物理教學規律。通常情況下，物理學科的基本知識涵蓋了物理概念、定律、基礎理論、方法和以上幾者間的關系。早在上世紀50年代，美國哈佛大學物理學教授霍爾頓就曾提出了物理學知識能力結構模型，即物理學中的基礎內容是通過實驗(事實)、物理思想(邏輯、方法論等)、數學(表述形式或計量公式)三方面構成?；诖擞^點，逐漸形成了一種以物理知識能力為核心的教學理論并寫入了物理教學法教科書中。此物理學知能結構圖由5個區域構成，即上(實驗)、下(延伸與應用)、左(科學方法論)、右(數學)、中(核心理論)，在顯示出物理學科中對于能力結構要求的同時又體現了我國《普通高中物理課程標準（2017年版）》中提出的“具有建構模型的意識和能力；能運用科學思維方法，從定性和定量兩個方面對相關問題進行科學推理、找出規律、形成結論”[7]這一教學目標。許多高校的大學物理課程標準中對科學思維方法的學習和培養也是重要目標之一。實際上，科學思維方法能傳送物理現象與物理知識，是物理認知活動的中間場所，能起到承上啟下的作用。也就是說，物理概念、物理規律的教授以及物理理論的具體實踐都離不開科學思維方法的介入。因此，學生在學習物理過程中全面了解和學習科學思維方法就顯得更加重要。高凌飚教授曾指出“應把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，去組織教材，安排教學進程”[8]?？梢钥闯瞿芰εc方法是相互聯系密不可分的，通常來說，人們了解某個事物的方法以及熟練度直接影響了人們完成某方面任務能力的強弱。因此可以認為，在完成任務過程中，其方法運用是直接影響任務完成過程中體現能力的“核心”基礎以及重要因素。由此，李正福等[9]重新構建了物理學知能結構圖。圖2這種新的物理學知能結構主要是以科學方法為中心，與圖1表示的以知識結構為中心的物理學知能結構相比較，物理學特征能更好的反映出來，進而能讓知識和方法的使用聯系在一起。每種科學思維方法都需要進行學科聯系或者使用符號語言進行表達，各類方法若能綜合在一起則能形成有效的方法論，學習者往往需要在特定的領域內先進行方法論的學習和研究，然后才能在該領域內不斷地成長起來。從物理學角度看，思維方法的使用要靈活和科學，從教學效果看，在多數情況下教學效果主要取決于學生對物理知識的學習以及對物理思維方法的理解。
2大學物理教學中融入物理科學思維方法教育的方式和途徑
在基于物理科學思維方法的基礎上結合物理實踐教學過程，以物理知識為教育載體，通過對學生進行物理學思維方法的培養和訓練，使其在知識、能力、素質等方面協調發展是十分必要的。
2.1明確教學目標，使科學思維方法教育有的放矢
目前在物理教學中普遍存有的一個問題是教師在教學過程中對科學思維方法教育的認知不是很重視，具體表現是在教學實踐中只注重內容知識的講授，沒有認識到科學思維方法教學的重要性，或者有的教師能夠認識到，但教學過程中卻沒能注意相關內容的融入，使學生缺乏足夠的科學意識，教學效果不明顯。所以，這就需要教授者明確在教學過程中科學思維方法教育也是教學的重要目標，需要制定有效的物理科學教學法，加強科學方法教育的融入，讓教學方法具有很強的針對性，從而調動學生學習的積極性，讓學生做到能認知與理解知識，并能在思考中掌握知識。
2.2確定教學內容，優化物理知識的學習過程
科學教學方法能使我們擁有更加科學的知識獲取手段和高效獲取知識的能力，但是在這個過程中需要探知科學教學方法的有效性，它能幫助學生理解知識，更能幫助學生獲取知識。學生進行知識學習，就像科學家進行科學研究一樣，都要先服從科學的認知，并能從直觀逐步走向科學抽象，從現象逐步走向本質?？茖W思維方法的學習和使用過程，是人們透過現象看本質的過程，也是從抽象開始進入形象的過程。人們從表面看到其本質，特別是對學生進行物理知識講授的時候，同步的使用物理教學方法，可以從認知的角度對學生的思維方法進行引導，并能在思維過程化過程中，形成科學有效的認知，能讓學生的認知能力在整個學習中不斷地提升。所以在科學教學方法制定的過程中,需要對教學的內容問題、課程設計和課程評價的實施等進行簡要的了解，進而能在課程教學中按照結構的安排開展研究。
2.3構建良好的物理教學策略，提供良好的學習條件
雖然教育的方式和教學內容是緊密聯系的，但教學內容往往由教育方式所決定，教育方式也要服務于教學內容?？茖W有效的教學方法的使用需要在顯性教學方式的使用中，按照目標開展有效的分類，并將教學的內容和策略與之相匹配。如前文所述，物理教學中科學教學方法的使用包含思維方法、物理方法與科學方法三部分，這三部分各有利弊，且要在教學中根據特性開展研究，進而能讓學生在不同教學方法的使用中，更好的讓教學的策略增強。
2.3.1利用物理思維進行物理概念教學
思維方法是一種需要訓練來達到學習和發展目的的大腦功能。例如進行概括時，便需要剖析各種物理現象，從而尋找出其本質的特征，利用這樣的方法便能夠有效訓練概括能力。物理概念能夠有效反應出物理相關概念以及過程本質，是一種具有抽象性特點的總結。物理概念建立在實驗和觀察的基礎之上，需要使用邏輯思維將一些現象中反映出的事物本質以及共同特征進行概況和總結，也是人們使用物理方法開展思維活動的基礎。例如在機械振動和剛體運動、力學等相關物理概念中，就是運用分析、比較、抽象等方法進行概括和總結的。建立物理概念需要使用創造性的思維，同時這種思維也是人們研究物理問題所必須要具有的基礎思維方式。在進行物理實驗觀察時，通過一定的背景知識指導，能夠有效地對客觀事物的特征和屬性進行分析，能夠利用物理的思維方式，對客觀事物所具有的共同屬性以及本質進行抽象概括。
2.3.2在物理知識教學中結合物理方法的教育
物理方法與物理知識間有著緊密的聯系，物理知識需要物理方法為基礎，同時又需要在物理知識之上提出方法，再結合這些方法進行系統化的分析和推理，以實現物理教學的主要目的?？茖W方法論教育意義的關鍵點主要是對學生的智力技能開展有效訓練，并在實際的操作中，能理解科學的方法，更能靈活的使用這些方法。例如習題是物理學習中的一個重要環節，在習題教學中要從物理概念的理解和物理方法的靈活應用上入手，使之產生質的飛越，那如何才能完成這次質的飛越，達到理想的教學效果呢，這也是物理教學中一個值得深入研究的問題。若從認識論角度來看其解決方案可表示為圖3中的模式圖形式：從圖3中可以看出正確的思維方式是順利解決物理問題的關鍵，同時也決定了解題方法的便捷與否。所以在進行習題教學工作時，對學生進行科學的思維方法的訓練就顯得非常重要和必要了。
2.3.3使用科學方法開展物理知識教學
科學方法觀進行教學，較為重視傳播和消化學習觀念，教學過程中，需要教師結合全部物理知識將科學方法觀的價值取向、內涵以及現實意義予以明示，通過掌握科學合理的發展走向，并組織學生、引領學生通過相關案例進行討論，進而增加學生的理解能力和思想感悟。例如，可以通過歸納產生電磁感應的條件，并進行總結，進而求證出利用假設法判定楞次定律本身也并不違反能量守恒定律；在討論電勢能相關知識點時，所采用的是類比重力勢能的方法，利用微元法去證明重力做功的多少與物體所經過的路徑并沒有任何關系等等。
3結束語
科學的思維方法作為重要的物理學中定性分析各種物理問題的有效方法，在實際教學工作中引導學生學習科學的物理思維方法，有助于提高學生的科學探究能力，促進創新人才的培養，為學生的終身學習奠定良好基礎，同時也是對新課程改革中“過程與方法”這一課程目標的具體實施，所以在物理教學中將科學思維方法進行恰當的分類，以合理的形式和方式有機結合到物理教材中，做到真正意義上的將物理科學方法教育落實到教材和課堂教學中。物理學方法論是研究物理學科相關知識以及理論，尋找并歸納物理規律，利用物理知識服務與人類的重要課題，同時也是一項非常復雜、非常繁瑣的系統性工程，它所涉及的相關理論以及實踐方向非常多。伴隨著物理學當中各個領域的快速發展，將會有越來越多的問題需要相關工作者進行深入研究以及探討。
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作者:毛強 單位:宿州學院機械與電子工程學院
