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摘要：在物理学发展历程中，不仅积累了庞大的科学知识体系，还形成了独特的科学方法体系。在中学物理教学中，加强科学方法的培养是素质教育的基本要求，这有助于培养学生分析和解决实际问题的能力，从而提高他们的创新能力。伽利略的理想实验蕴含着宝贵的科学方法，是中学物理教学的宝贵资源。
关键词：伽利略理想实验；科学方法；抽象分析
物理学中蕴含着丰富的科学知识，还有独特的科学思想和科学方法。一部物理学的发展史也就是一部物理科学方法的演化史。科学方法不仅是获取物理知识的途径和手段，还是理解物理知识的纲领和脉络，因此，科学方法教育应贯穿于物理教学的始终。
科学方法是人们在认识和改造客观世界的实践活动中总结出来的正确的思维、行为方式，是人们认识和改造自然的有效工具。作为一种基本的研究途径、方式和方法，它与自然科学的概念、规律等知识是平行的，包含在自然科学的范畴之中。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，在物理理论的发展中起着桥梁作用。也就是说，物理概念、规律只有通过科学方法的参与，才有可能上升为知识形态。不仅如此，物理理论的应用同样需要科学方法的参与。因此，人们普遍认为：“与科学知识相比，科学方法具有更大的稳定性和更普遍的适用性。”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。在中学物理教学过程中，应该充分地挖掘物理学中蕴含的宝贵的科学方法资源，把这些潜移默化地渗透到整个教学过程中来，从而发挥其教育价值。
伽利略的理想实验是非常重要的教学内容之一，伽利略的理想实验内容也蕴含着宝贵的物理方法，即理想化实验。
利用理想模型所做的实验我们称为是理想实验。它是人们在思想中塑造的理想过程，是一种逻辑推理的思维过程和理论研究的重要方法。理想实验虽然也属于实验的一种，但它同所说的真实的科学实验是有原则区别的，真实的科学实验是一种实践活动，而理想实验则是一种思维活动，前者是可以将其设计通过物理过程而实现的实验，后者则是由人们在抽象思维中设想出来，而实际上无法做到的实验。理想实验的进行实际上也是过程模型的建立，只不过这个过程是运用想象和逻辑方法进行的实验过程而已。理想实验并不是脱离实际的主观臆想。首先，理想实验是以实践为基础的，所谓的理想实验就是在真实的科学实验的基础上，抓住主要矛盾，忽略次要矛盾，对实际过程做出更深入一层的抽象分析。其次，理想实验的推广过程是以一定的逻辑法则为根据的，而这些逻辑法则都是从长期的社会实践中总结出来并为实践所证实了的。理想实验在自然科学的理想研究中有着重要的作用。伽利略的斜面实验就是一个理想实验，整个实验过程是运用想象和逻辑方法进行的。
在学习牛顿第一定律的时候，先探讨了运动的原因，历史上有很多争论。伽利略认为，将人们引入歧途的是摩擦力，而在日常物体的运动中，摩擦力是难以避免的。伽利略认为：将小球由左侧的斜面由静止释放，小球沿左侧斜面向下运动得越来越快，然后沿右侧斜面上升，且运动得越来越慢直至速度减小为零。伽利略发现小球所能上升的高度总是小于释放的高度，并且斜面越光滑，上升高度越接近释放高度，于是伽利略得出了一个结论：当斜面光滑时，释放高度h1等于上升高度h2。接下来伽利略减小右侧斜面的倾角θ，发现小球仍能上升到相同的高度h，但是随着θ的减小小球所走过的路程l=(h/ainθ)变大了。于是伽利略推出当θ=0时，路程l趋于无穷，即小球会一直运动下去。于是他得出结论：球永远的运动不再需要什么力推动，这就是说，力不是维持物体运动的原因。
伽利略在《关于两门新科学的对话》一书中写道：“设沿着光滑斜面AB落下的物体，用在B点的速度登上第二斜面BC，则物体不受BC倾斜的影响，仍达到和开始时同样的高度，但需要的时间是不同的……当一个运动的物体，假如有了某种速度以后，只要没有增加或减小速度的外部原因，便会始终保持这种速度，这个条件只有在水平的平面上才有可能，……”，如图所示，这就是伽利略纠正了亚里士多德关于外力是物体产生并维持运动的原因这一错误说法的惯性原理。
伽利略的这个实验是一个理想实验，没有摩擦力的斜面找不到，平面也不可能在空间无限延伸，所以理想实验方法实质是一种科学思维的方法。它是人们在思想中塑造的一种理想过程，也是逻辑推理的一种特殊形式。随着科学技术的发展，实验水平的提高，有些理想实验可以变成实际上可操作的实验，但是应该看到这种理想实验方法在物理学中是一种很有用的方法。伽利略把理想实验和逻辑推理有机地结合起来，在对旧观念批驳的基础上，结合数学的方法建立新理论。实验中更大程度突出主要因素，忽略次要因素，并能自由地超越当时技术水平的局限，用实验去验证理论。在实验的基础上，进行理论的演绎和逻辑的推理，得出超越实验本身更为普遍的理论，更深刻地揭示自然规律。从而形成了一套完整的科学研究方法，即：观察现象、提出假设、数学和逻辑推理、通过物理或理想的实验进行检验、修正假设和推广形成理论。理想实验和逻辑推理这种科学研究的思想对我们物理教学有很大的启示，在教学中启发学生善于运用以大脑为实验室，用思维进行操作，对于深入思考问题，确切理解物理知识，发展思维和创造能力将是十分有益的。
以伽利略理想实验为例来进行科学方法教育，还对我们有这样一种启示：利用物理学史来进行科学方法教育。我们以前可能对物理学史的教育价值没有充分的重视，仅仅是把其当做激发学生学习兴趣的材料或者一种教学情境。近年来，教育界对物理学史的教育价值有更深的理解，注意到物理学史还有助于加强学生对科学本质的理解，加强科学与社会的联系。通过我们以上的讨论，我们注意到：物理学史也是进行科学方法教育的有效途径和载体。通过物理学史可以展示物理学家们的思维过程，可以展示物理学家们是如何发明、利用科学方法进行创造性科学活动的。这样的一个过程，无疑会对学生科学方法的习得产生重要作用。
理想化是一种科学抽象方法，在科学研究中占有重要地位。中学物理乃至大学物理所研究的对象，严格来说大都是理想化模型。研究这些模型所遵循的规律，为解决大量的实际物理问题奠定了基础。因此，理想化不仅是研究物理学的重要方法，也是学习物理学的重要方法，值得在物理教学中深入挖掘，加以重视。
[参考文献]
[1]高飞，邢红军.初中物理科学方法教育途径研究[J].北京教育学院学报，2010(3).
[2]邢红军，陈清梅.论中学物理教学中的科学方法教育[J].中国教育学刊，2005(8).
[3]孟昭辉，费金有.物理学的科学方法教育探讨[J].课程·教材·教法，2004(12).
[4]张宪魁等.物理学方法论[M].杭州：浙江教育出版社，2007.
(责任编辑：张华伟)
关键词：伽利略理想实验；科学方法；抽象分析
物理学中蕴含着丰富的科学知识，还有独特的科学思想和科学方法。一部物理学的发展史也就是一部物理科学方法的演化史。科学方法不仅是获取物理知识的途径和手段，还是理解物理知识的纲领和脉络，因此，科学方法教育应贯穿于物理教学的始终。
科学方法是人们在认识和改造客观世界的实践活动中总结出来的正确的思维、行为方式，是人们认识和改造自然的有效工具。作为一种基本的研究途径、方式和方法，它与自然科学的概念、规律等知识是平行的，包含在自然科学的范畴之中。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，在物理理论的发展中起着桥梁作用。也就是说，物理概念、规律只有通过科学方法的参与，才有可能上升为知识形态。不仅如此，物理理论的应用同样需要科学方法的参与。因此，人们普遍认为：“与科学知识相比，科学方法具有更大的稳定性和更普遍的适用性。”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。在中学物理教学过程中，应该充分地挖掘物理学中蕴含的宝贵的科学方法资源，把这些潜移默化地渗透到整个教学过程中来，从而发挥其教育价值。
伽利略的理想实验是非常重要的教学内容之一，伽利略的理想实验内容也蕴含着宝贵的物理方法，即理想化实验。
利用理想模型所做的实验我们称为是理想实验。它是人们在思想中塑造的理想过程，是一种逻辑推理的思维过程和理论研究的重要方法。理想实验虽然也属于实验的一种，但它同所说的真实的科学实验是有原则区别的，真实的科学实验是一种实践活动，而理想实验则是一种思维活动，前者是可以将其设计通过物理过程而实现的实验，后者则是由人们在抽象思维中设想出来，而实际上无法做到的实验。理想实验的进行实际上也是过程模型的建立，只不过这个过程是运用想象和逻辑方法进行的实验过程而已。理想实验并不是脱离实际的主观臆想。首先，理想实验是以实践为基础的，所谓的理想实验就是在真实的科学实验的基础上，抓住主要矛盾，忽略次要矛盾，对实际过程做出更深入一层的抽象分析。其次，理想实验的推广过程是以一定的逻辑法则为根据的，而这些逻辑法则都是从长期的社会实践中总结出来并为实践所证实了的。理想实验在自然科学的理想研究中有着重要的作用。伽利略的斜面实验就是一个理想实验，整个实验过程是运用想象和逻辑方法进行的。
在学习牛顿第一定律的时候，先探讨了运动的原因，历史上有很多争论。伽利略认为，将人们引入歧途的是摩擦力，而在日常物体的运动中，摩擦力是难以避免的。伽利略认为：将小球由左侧的斜面由静止释放，小球沿左侧斜面向下运动得越来越快，然后沿右侧斜面上升，且运动得越来越慢直至速度减小为零。伽利略发现小球所能上升的高度总是小于释放的高度，并且斜面越光滑，上升高度越接近释放高度，于是伽利略得出了一个结论：当斜面光滑时，释放高度h1等于上升高度h2。接下来伽利略减小右侧斜面的倾角θ，发现小球仍能上升到相同的高度h，但是随着θ的减小小球所走过的路程l=(h/ainθ)变大了。于是伽利略推出当θ=0时，路程l趋于无穷，即小球会一直运动下去。于是他得出结论：球永远的运动不再需要什么力推动，这就是说，力不是维持物体运动的原因。
伽利略在《关于两门新科学的对话》一书中写道：“设沿着光滑斜面AB落下的物体，用在B点的速度登上第二斜面BC，则物体不受BC倾斜的影响，仍达到和开始时同样的高度，但需要的时间是不同的……当一个运动的物体，假如有了某种速度以后，只要没有增加或减小速度的外部原因，便会始终保持这种速度，这个条件只有在水平的平面上才有可能，……”，如图所示，这就是伽利略纠正了亚里士多德关于外力是物体产生并维持运动的原因这一错误说法的惯性原理。
伽利略的这个实验是一个理想实验，没有摩擦力的斜面找不到，平面也不可能在空间无限延伸，所以理想实验方法实质是一种科学思维的方法。它是人们在思想中塑造的一种理想过程，也是逻辑推理的一种特殊形式。随着科学技术的发展，实验水平的提高，有些理想实验可以变成实际上可操作的实验，但是应该看到这种理想实验方法在物理学中是一种很有用的方法。伽利略把理想实验和逻辑推理有机地结合起来，在对旧观念批驳的基础上，结合数学的方法建立新理论。实验中更大程度突出主要因素，忽略次要因素，并能自由地超越当时技术水平的局限，用实验去验证理论。在实验的基础上，进行理论的演绎和逻辑的推理，得出超越实验本身更为普遍的理论，更深刻地揭示自然规律。从而形成了一套完整的科学研究方法，即：观察现象、提出假设、数学和逻辑推理、通过物理或理想的实验进行检验、修正假设和推广形成理论。理想实验和逻辑推理这种科学研究的思想对我们物理教学有很大的启示，在教学中启发学生善于运用以大脑为实验室，用思维进行操作，对于深入思考问题，确切理解物理知识，发展思维和创造能力将是十分有益的。
以伽利略理想实验为例来进行科学方法教育，还对我们有这样一种启示：利用物理学史来进行科学方法教育。我们以前可能对物理学史的教育价值没有充分的重视，仅仅是把其当做激发学生学习兴趣的材料或者一种教学情境。近年来，教育界对物理学史的教育价值有更深的理解，注意到物理学史还有助于加强学生对科学本质的理解，加强科学与社会的联系。通过我们以上的讨论，我们注意到：物理学史也是进行科学方法教育的有效途径和载体。通过物理学史可以展示物理学家们的思维过程，可以展示物理学家们是如何发明、利用科学方法进行创造性科学活动的。这样的一个过程，无疑会对学生科学方法的习得产生重要作用。
理想化是一种科学抽象方法，在科学研究中占有重要地位。中学物理乃至大学物理所研究的对象，严格来说大都是理想化模型。研究这些模型所遵循的规律，为解决大量的实际物理问题奠定了基础。因此，理想化不仅是研究物理学的重要方法，也是学习物理学的重要方法，值得在物理教学中深入挖掘，加以重视。
[参考文献]
[1]高飞，邢红军.初中物理科学方法教育途径研究[J].北京教育学院学报，2010(3).
[2]邢红军，陈清梅.论中学物理教学中的科学方法教育[J].中国教育学刊，2005(8).
[3]孟昭辉，费金有.物理学的科学方法教育探讨[J].课程·教材·教法，2004(12).
[4]张宪魁等.物理学方法论[M].杭州：浙江教育出版社，2007.
(责任编辑：张华伟)