物理學方法論是自然科學方法論的一個分支，它是用唯物辯證法爲指導對物理學的研究方法進行研究的有關理論，主要探討用什麼方法去研究物理現象、怎樣描述物理現象、如何探討並總結歸納物理規律等。本文就中學物理教學中進行方法論教學的意義和如何進行方法論教學的問題，談談個人粗淺的看法。
一、進行方法論教學的重要意義
學生在校學習物理應學些什麼？按照新的教學思想，學生必須學習這門學科的基本結構，即基礎知識、基本原理、規律和研究這門學科的基本方法。
這兩大部分中，後者的價值並不小於前者。從某種意義講，知識是客觀存在的、不變的，而方法則是靈活的、活躍的、富有創造性的。伽裏略已死去三百多年，他所發現的自由落體規律在物理學知識的長河中所佔比例愈來愈小，但他研究問題所創造的一套科學方法，卻不斷爲後人所繼承、發揚，創造了比自由落體規律高出千百倍的財富。實踐證明，如果僅僅讓學生學懂了自由落體規律當不了科學家，但是，如掌握了伽裏略研究問題的方法，那將受益不盡。
（二）歷史上，自然科學家都十分重視方法論的研究。許多物理研究工作者在取得科研成果的同時，也創造出了引人注目的方法論，這是人類寶貴的精伸財富。愛因斯坦指出：在衡量人才的貢獻時，主要看他們在自己的一生中“想的是什麼和他怎樣想的”，也就是說，既要關注人才向社會提供的物質成果，更要注意從他們那裏吸取科學的思想方法以及思維的藝術。他在介紹自己取得科學成功的祕訣時，總結了一個公式：A（成功）＝X（艱苦的勞動）十Y（正確的方法）十Z（少說空話）。德國著名物理學家玻恩（188一1970）說：“我榮獲1954年的諾貝爾獎金，與其說是因爲我所發表的著作裏包括了一個自然現象的發現，倒不如說是因爲那裏麪包括一個關於自然現象的新思想方法基礎的發現。”
（三）正確的方法論是馬克思主義的重要組成部分。因爲自然科學方法論是自然科學與哲學的一個結合點，它的研究對於哲學和自然科學雙方都有重要的意義。在《反杜林論·哲學篇》及《自然辯證法》中，恩格斯對自然科學方法論作了廣泛的研究、探討，論述了方法論的許多重要原則。因此學習方法論有助於物理學工作者和青年人更好地學習唯物論和辯證法，促進世界觀的改造。斯蒂芬·梅森說：說起任何特殊的科學理論來對人類的價值觀影響最大的恐怕還是科學的方法論。特別應該指出，由於物理學研究的是關於物質的基本性質和能量轉換的系統知識，而它的研究方法又符合辯證唯物論的一般認識規律，因此，物理學方法論在科學方法論的研究中又有着特殊的`意義。例如，物理學方法向其他自然科學或技術科學轉化、移植，形成了一些新的邊緣科學：物理學與天文學結合形成天體力學、天體物理；與化學結合形成物理化學、量子化學；與生物學結合形成生物力學、生物物理、分子生物學、量子生物學等。
著名的理論物理學家薛定愕在《生命是什麼》一書中，把熱力學和量子力學的理論和方法引入到了生物學中去。歷史學家運用物理實驗的方法，按照古書中記載的西漢造紙的蛛絲馬跡，經過四十多次的模擬實驗，製成了可以書寫的模擬西漢麻紙，使我國發明造紙的時間從東漢蔡倫提前至西漢，引起了國內外歷史學家、科技史學家的注目。語言學家移植了物理學中“熵”的概念和熱力學第二定律，解釋了中外語言斷片的“拉長運動”（如“全身黃栗色的馬”，古漢語上用一個字“膘”即可表示了）。
因此，教給中學生研究物理學的方法，不論他們將來從事什麼工作，都可以說是受益終身的。
（四）學習方法論，有利於儘快培養創造性人才。因爲學習方法論可以使人們掌握正確的思想方法和工作方法，提高科學素養和科學鑑識力，指導學生進行創造性的研究工作。實踐證明，知識愈豐富，方法論的思想愈新穎，而正確的方法又可以加快人們更多地去掌握知識，所以有人說，正確的方法是科學之魂。對青年學生來講，在學習階段較早地接受方法論的指導，無疑會大大地縮短他們參加工作後憑藉個人的經驗而漫無邊際摸索的階段，有利於青年充分利用富有創造力的青年時期。
因此，現在世界各國都把方法論的研究提到空前的高度，美國麻省理工學院爲學生專門增設了方法論這一專門課程我國1978年在制定1978—1985年8年全國科技規劃時，“自然科學史和科學方法論”被列爲重點研究項目之一。南京大學爲學生開設了科研方法論選修課。上海和四路小學，爲學生開設創造技法課，從小培養學生掌握研究問題的方法，這都是有遠見的做法。
最後應指出，進行方法論的教學與培養能力是一致的，一個人掌握的方法愈新穎、愈靈活，他的能力也就愈強。
二、怎樣進行方法論的教學
物理學任何一個概念的引入，或新規律的發現與總結都滲透着方法論的思想，而且是各種方法的綜合運用，因此，應該把方法論的教學貫徹於教學的始終，教學的各個環節，並且把方法論的教學寓於知識的傳授之中，與知識的傳授結合進行。
（一）講授新概念，研究新問題，結合講授研究物理問題的基本方法。
例如，我們研究物理現象及其規律首先要確定研究對象，這就涉及如何建立理想模型問題，諸如質點、理想流體、理想氣體、點電荷、完全彈性體、簡諧振動等。因此可結合向學生介紹什麼是理想模型！爲什麼引入理想模型？引入的可能性及其使用條件……。
又如，類比是科學地認識自然的重要方法，它是立足在已有知識的基礎上，爲進一步認識事物的一種有效的試探性方法，它往往是探索新知識的先導，是科學假說的前提，培養學生具有這種思維素質是很有好處的。類比也可用於教學上，教學中恰當地類比，可少費口舌，化抽象爲具體，使新知識有似曾相似的親切感，但又不是重複，從而激發學生的興趣。例如講電勢概念時與電場強度的引入作類比。
（二）結合物理規律的研究，介紹總結物理規律的方法。
1．規律的總結一般都是在觀察與實驗所提供的可靠的資料及實驗數據的基礎上，運用分析、綜合、歸納、演繹、數學運算、猜測等多種方法而獲得的。
第谷畢生的精力都用於觀察星體上，積累了750個星體的豐富資料，但僅是一堆可靠的確切的資料而已，並不能說明天體運動的規律，更無法根據這些資料作出科學的預見。後來，開普勒經過九年艱苦的研究，運用猜測、類比、假設、計算等各種方法，終於在雜亂無章的數字資料中找出了規律，總結出了開普勒三定律，從而爲天體的執行“立了法規”。
2．總結規律要遵循簡單性原則，這也是物理學的美學原則之一。
物理學史表明，科學家都十分注意用最簡單的公式來表示客觀規律。例如，牛頓只用了幾條簡潔的定律，就概括了物質世界紛繁的運動現象，完成了物理學史上偉大的綜合。相對論之父愛因斯坦說：“我們在尋求一個能把觀察到的事實聯結在一起的思想體系，它將具有最大可能的簡單性，我們所謂的簡單性，……是指這體系所包含的彼此獨立的假設或公理最少”。又如人們在研究光的折射現象時，發現折射角隨着入射角的改變而變，下頁表列出了用玻璃磚所作的實驗中測得的幾組入射角和對應的折射角的度數。
目的是要找出r與i的關係，爲此用橫座標表示i，縱座標表示y，用描點法畫出它們的圖線，如圖1中實線所示。因爲圖線不是簡單的一次或二次函數，爲了找出更爲簡單的關係，大約經歷了一千多年的時間，荷蘭物理學家斯涅爾發現入射角的正弦與折射角的正弦之比是一個常數（笛卡爾作了理論證明），這樣用圖2表示sini與sinr的關係就是一條簡單的直線了。
入射角ｉ（度） 折射角γ（度） 比值ｉ／γ 比值sini／sinγ
0 0 不確定
10 6.7 1.50 1.49
20 13.3 1.50 1.49
30 19.6 1.53 1.49
40 35.2 1.59 1.51
50 30.7 1.63 1.50
60 35.1 1.71 1.51
70 38.6 1.81 1.50
80 40.6 1.97 1.51
3．講清楚在總結規律時容易出現的錯誤。謬誤無所不在，無孔不入，沒有一種方法是萬無一失的。科學家在總結規律的過程中，也常常出現一些錯誤。例如對直觀感覺的材料不作理性分析就會導致錯誤。因爲自然規律總是隱藏在事物的大量現象的背後，有的現象反映了事物的本質，有的卻是事物的假象。假象是事物易消失的俱然或次要因素的反映，如果不加分析，單憑直覺出發常會得出錯誤的結論。亞里士多德關於運動的理論，就是犯了這種方法論的錯誤而往出的錯誤的結淪。而伽裏略能夠不被表面現象所迷惑，對直觀現象進行認真的理性分析，儘管他也是看到不同的物體在空氣裏下落有快有慢，但他同時還注意到不同的物體在空氣裏於落速度的差異比在水中小，因此他設想，如果介質越稀薄物體下落速度的差異就越小，因此他推論“在一個完全沒有阻力的介質中，所存物體以同一速度降落”。
又如，盲目地根據一兩個實驗結果總結規律，往往造成謬誤。研究欏次定律時，按照圖3示進行實驗，兩次向線圈中插磁鐵、結果線圈中感生電流的磁場總是使線圈上端的極件與磁鐵下端的極性相同，如果據此我們總結規律：“感生電流的磁場方向總是與原來磁場的方向相反”（這是學生在應用欏次定律時常出現的錯誤）。這顯然是不對的。
（三）結合介紹物理學家及物理學史上的重大發現，介紹物理學方法的綜合運用。
物理學史已經充分證明，每一項重大發現往往都是各種物理上方法綜合運用的結果。例如在討論自由落體運動時，可以結合教學伽裏略的方法論去做。
大家知道，伽裏略在物理學史上佔有重要地位。被後世譽爲“近代科學之父”，這不僅與他在科學上的偉大成就有關、而且與他在科學方法上的革命性轉變分不開。正是由於他在科學方法上的創新、引導自然科學走上了正確的道路。
伽裏略創立的科學實驗方法，改變了從直觀感覺或臆想出發純粹邏輯地推演出結論的思辨方法、強調對直觀感覺材料要作理性分析，要由實驗檢驗。他非常重視觀察和實驗，製造出望遠鏡對星體進行觀察；爲了證實重物下落不比神物快的結論。他親自登上比薩斜塔作自由落體實驗；作外面實驗時沒有準確的計時工具、就用自己製造的水漏計時。
伽裏略十分重視數學的作用，把它作爲描述自然界的語言，使自然科學不僅停留在定性敘述上，而且開始邁進定量表示的階段。同時又把它作爲推理的工具，使自然科學能確切地預言新的事實，他把實驗與數學緊密結合形成了實驗──數學方法。他爲了證明自由下落加速度爲常數（在當時是很困難的，因爲很短，很小，很難測試），於是他藉助於數學，根據h＝平均速度時間,欲證a爲常數，可轉化爲證明爲常數，顯然h與t比、易測定，很巧妙！
伽裏略還把實際的實驗與理論思維緊密結合起來，形成一種新的方法──理想實驗的方法。並用此法導致了慣性定律的發現。這種方法使邏輯推理有了堅實的實驗基礎，既改變了過去純粹邏輯推時的思辯方法，又克服了只重經驗、歸納的片面性。
（四）挖掘教材中的方法論思想。
教材不可能完全按科研的程序工編寫，因此教材中的一些方法論思想還要靠我們有意識地去挖掘。例如初中物理“測量”這部分數村就包括着豐富的力法論思想：
測量本身滲透着等效的觀點（做測物體的長度與當作標準的尺的幾倍相當）；測量特殊形狀物體的尺度（如圓錐體的高）運用幾何圖形的方法；測量很薄的紙張的厚度）在本很小的物體的質量或者是很細的金屬絲的直徑採用了積分求和之後再求平均的方法；而測量曲線的長度則是利用了以直求曲的方法，貫穿着微分求和的思想。在研究密度、比熱、電阻等表證物質特性的量的買驗時，採取了對比實驗的方法。運用微小壓強計測壓強或者運用細管中小液注的移動來觀察氣體受熱後的膨脹現象，則是利用了“廣義的放大法”來提高演示實驗效果的明顯性。
（五）注意吸取和介紹一些新的萬法論思想，例如系統理論的方法論思想
所謂系統方法，就是按照事物個身的系統性把對象放在系統中加以考察的一種方法；即從系統的觀點，始終着重從整體與部分之間，整體與外部環境的相互聯繫、相互作用、相互制約的關係中，綜合地、精確地考察對象以達到最佳地處理問題的一種方法。它的基本出發點就是把整體作爲研究對象，這給我們提供了研究問題的有效方法。例如：
有甲乙丙三種液體，其質量分別爲m1、m2、m3，溫度分別爲t1、t2、t3如果將它們混合在一起，試求達到平衡時的溫度。
按照一般教材中介紹的熱平衡方程，需要分兩步計算，即先計算甲乙混合後的溫度，然後再與第三種混合，這樣要列兩次熱平衡方程，而且實質上是把本來同時進行的過程，人爲地分解成了分先後的過程（當然從等效的角度看也是一樣的）。如果按系統論觀點，把這三種液體混合作爲一個孤立系統對待，與外界不進行熱交換，那麼可列方程它反映了系統內高溫物體放出的總熱總等於低溫物體吸收的總熱，吸熱與放熱的代數和爲零。即：這樣去處理問題就方使得多了；
（六）介紹物理學的失敗方法。
人們總是希望成功。但實際上，在物理學的研究中，當人們帶着現有的知識去開拓新的處女地時，由於種種條件的限制，首先遇到的往往是無情的失敗。物理學史表明，物理學大廈並不部是成功者創造的，它是成功者與失敗者共同創造的。
因爲，從某種意義上講失敗也是成功。愛迪生爲了尋找一種合適的燈絲，試用了一千六方多種材料，在這裏能確定某種材料不適合作燈絲，本身不既是失敗也是成功嗎？所以愛迪生說：“失敗也有我需要的。他和成功對我一樣有價值，只有在我知道一切做不好的方法之後，我才能知道做好一件工作的方法是什麼。”英國物理學家、化學家戴維說：“我的那些主要的發現是受到失敗的啓示後得出的。”因此，能發現錯誤並做出反應從而獲得成功，是一個訓練有素的物理學家的標誌。我們可以把一個理論的探討或發明的過程歸結成：研究的失敗──失敗的研究──研究的成功。顯然，沒有對於失敗的研究就不會有研究成功。美國麻省理工學院專門研究失敗的研究所，並給學生開設了相應的課程，這是很耐人尋味的。因此我們應該向學生介紹一些科學家研究過程中的失敗。
又如，倫琴發現X射線之前，X射線已多次出現在一些物理學家面前，但是都沒有引起他們的注意，直到1895年，當倫琴用陰極射線放電管做實驗時，無意將一包照相底片放在附近，發現底片“跑光了”，引起了倫琴的注意，窮追下去，終於發現了X射線。於是，我們從中悟出一種方法：在從事科學研究中，要注意透過觀察，揭示隱藏在“區區小事”或者“普遍現象”中的祕密，從偶然的機遇中，追求必然的結果，這就是科學研究中的“機遇法”。