|
重视物理知识的教学过程，全面提高学生的科学素质
江市第一中学何蜀娟
以物理学基础知识和科学思想方法为主要内容的中学物理课程是中学阶段培养学生科学素质的重要课程之一。长期以来，中学物理教学将完整地传授物理学的基础知识体系作为唯一的任务，忽视物理知识教学过程中涵盖的科学素质的培养功能，从面影响了学生能力的全面培养。本文想就目前中学物理知识的教学过程中存在的主要问题、重视物理知识教学过程的意义及如何在物理知识的教学过程中全面提高学生的科学素质等几方面，谈谈笔者的一些看法。
一、目前中学物理知识的教学过程中存在的主要问题
目前，在中学物理知识的教学过程中潜在的危机是：以“题海”为手段，参与应试竞争。在物理知识的教学中，大都是讲授前人研究的成果和经过纯化了的推理步骤，而对于前人是如何具体得到这些成果的思路和实际研究中所运用的科学方法却很少提到。这种单纯传授知识的做法，很难高效率地培养出大批科学素质高、有创造才能的人才，这种做法只会压抑物理知识课堂教学的勃勃生机，使仅以知识为核心的教学陷入更深的泥潭，从而使中学生科学素质教育的实施有延缓和走入误区的可能。危机的具体表现为教学过程重教而不重学，把生动的教学过程变成了冷冰冰的说教；重教师单一传递信息，轻师生间双向交流；重自然学科的唯理性，轻兴趣、情感、态度等人文因素的介入；重理论学习，轻实践操作；重习题操练，轻实际应用。这些弊端压抑了学生主体意识和自主能力，使不少学生对中学物理学习产生了一种枯燥乏味、望而生畏的感觉。这是缺乏从心理学角度全面构筑科学教育目标所造成的后果，对培养学生的科学素质、实施素质教育是极为不利的。
二、重视物理知识教学过程的意义
1、激发学生学习物理知识的兴趣
随着物理学中使用的数学工具越来越高深和逻辑方法越来越广泛的使用，人们对物理学的成就虽然越来越敬佩，但对物理学本身却越来越觉得玄妙，物理学家对物理学这一富有成果的人类事业的兴奋感情，也很难有效地传达给青年学生，学生们普遍对物理学感到枯燥和深奥，把物理学家看成是智慧超人的偶像和高不可攀的天才，把科学家的发明创造全部归结于灵感。这种情况多少都与教学过程缺乏历史观点这一因素有关。
在我们的课堂教学中，如果对物理概念和物理规律不只是草草得出，而是重视科学过程的教育，重视物理知识的教学过程，通过人类认识物理世界的真实而又令人兴奋的探索历程，使学生感受到物理大师们用有效的方法，一步一步地揭示出物理奥秘时的快感与激动，并受到科学方法的熏陶；不是把时间和精力放在各类习题的操练上，而是注意培养学生的兴趣，引导学生主动观察、思考、控索周围世界，使学生感受到自己的水平在提高，体会到自身的价值。这样做必将使学生逐渐养成一种不满足于已有知识、积极追求的学习态度。从而激发学生的学习兴趣，把他们引入物理学习的良性循环轨道。
2、培养学生良好的学习态度和学习习惯
学生的学习时间是有限的，而知识的增长速度不断加快，学生可用于学习的时间一旦饱和后，就无法再增加新的内容了。1972年，联合国教科文组织在“学会生存”的报告中提出了终身教育的观点，认为一个人光靠年轻时在学校学到的知识和技能已经无法适应经济社会高速发展变化的需要，学习将伴随一个人的终身，人们随时随地都需要学习新的东西。因此，在学生阶段最关键的是要学会学习，打下必要的知识和能力基础，培养良好的学习态度和学习习惯，掌握科学的学习方法，从而在今后的工作、生活中遇到新问题时，随时可以通过各种继续教育的途径继续学习。
在物理知识的教学过程中，教师不应只满足于教给学生许多物理概念、物理规律，更重要的是向学生展现这些物理知识得到的控究过程，使学生在学习的过程中自我发展、自我提高，学会学习，终身受益。
3、全面提高学生的科学素质
当代教学面临科技革命的挑战，未来信息社会对人的素质提出了更高更全面的要求，科学素质、创新精神和创造才能成了衡量一代新人的首要标准。
科学素质是人在高层次上的综合素质，不可能自生自发，是需要通过有效的教育、教学手段来促进和培养的。一个物理概念的形成过程，一个物理规律的得到过程往往包含了很多科学的方法，凝聚了科学家智慧的结晶。在物理知识的教学过程中，教师应把创造过程中的思维过程整理出来，展示在学生面前，让他们知道，脑筋是怎么动起来的，办法是怎么想出来的，从而在教学中培养学生的思维能力，提高学生的科学素质。
当前，新的科学教育目标必须注意涵盖学生学习过程中的主要心理活动，精心设计，全面贯彻。教学过程要根据一定的教育目标和任务，在教师有目的、有计划的指导下，通过教和学的双边活动，组织和引导学生积极主动地学习系统的文化科学知识和技能、发展能力、完善人格，使学生在德、智、体、美、劳诸方面都得到发展。笔者认为，在物理知识的教学过程中，应从以下几个方面来培养学生的科学素质。
1、重视物理规律发现过程的教学，拓展学生思维的深度和广度
前苏联教育家苏霍姆林斯基说过：“在人的心灵深处，都有一种根深蒂固的需要，希望自己是一个发现者、研究者、探索者。而在青少年的精神世界中，这种需要则特别强烈”。 物理规律的产生与发展，都是人们运用创造思维不断创新的过程，发现规律过程中所涌现出来的创新方法是人类极其宝贵的财富。一个新的物理规律是弥足珍贵的，而隐藏在这个物理规律后面的思维方式、方法及其过程，其意义恐怕会超过物理规律本身。研究爱因斯坦的相对论是重要的，而研究相对论如何从爱因斯坦的头脑里脱颖而出，也许更重要。把十分神秘的、似乎只有科学家和发明家独有的创造，变成每个学生都可拥有的构想，把深奥的理论变得简单，掌握创造的规律，无疑会使我们如虎添翼，打开创造发明之门，从面拓展学生思维的深度和广度。为了培养学生的科学素质和创新精神，应该重视物理规律发现过程的教学。
在物理知识的教学过程中，教师应对每个知识点的来胧去脉，对每个知识点的发生、发展过程予以足够的重视。老师应尽可能模拟物理学家的控究过程实施教学，特别是概念和规律的导出，让学生亲身感受，这样可以帮助学生理顺学习物理知识的思路，理解物理概念，掌握物理规律，从而达到较好的效果。要让学生以物理学家认识物理世界的本来面目去认识物理世界，获得认识世界和进行科学研究的能力和方法。教师应力求使学生摆脱机械的知识接受器的学习模式，提倡由学生亲自参与探究过程，使教学过程由传统的分析讲授向学生发现、探究转变，要在教学过程中激发学生心灵深处那种强烈的探索欲望，在积极主动的氛围中，开启学生的思维通道，融知识和方法的学习为一体，使物理学习过程成为智慧潜能开发的学习过程。使学生积极的思维，不断地发现和探索，从而为科学素质的培养敞开大门。
例如，高一物理《牛顿第一定律》这一部分教材，对于培养学生的创新精神，掌握创新的基本方法是非常好的教学内容，在教学中应该给予足够的重视。可是，有些教师受到应试教育的影响，他们重视物理规律的结果，轻视物理规律的发展历程，面对着极易培养科学素质和创新精神的物理学史，不是视而不见，就是低调处理，让学生课外看看了事。在牛顿第一定律的教学过程中要注意避免上述错误的教学倾向，应该认真回顾牛顿第一运动定律的发现过程。教学时，教师可先举静止的车，用力推它就运动起来；停止用力又会停下等事例来引发“力是物体运动的原因”学生脑海中的前概念，然后组织学生进行思考和争论，在学生争论的基础上，再请学生阅读“历史的回顾”这段课文，了解亚里士多德、伽利略、笛卡儿、牛顿等四位科学家的观点，使学生全面理解牛顿第一定律的发现的历史过程。最后教师进行以下评述：要在物理学上有所创新，绝对不能迷信直觉；理想实验是一种重要的科学研究方法；及时而正确的科学总结对科学的发展是必不可少的工作。通过以上生动的教学，能使学生掌握创新的基本方法，使科学素质和创新精神得到培养。
2、改进物理实验教学方法，培养学生的控究精神
物理知识来源于实验，要重视物理知识的教学过程就必须重视物理实验的教学。
在目前的中学物理教材中，关于物理实验的教学存在看两大问题。首先，课本中每一个实验的原理及操作步骤都讲得十分清楚，学生只要按部就班地完成实验操作即可。这样的实验只能增加学生的感性认识，锻炼学生的动手操作能力，而对学生创造思维的训练是不够的，也无法培养学生解决问题的能力。其次，目前课本中的实验有很多是验证性的实验，学生只要学懂了书上的定律，一般都能够轻而易举的完成实验。这种安排违反了教育应该走在学生智力发展前面的原则，对培养学生的能力是不利的。
实验的魅力不仅在于实验的结果，更在于实验的参与过程。改进物理实验教学，应使课堂上全体学生在科学情趣的引导下，个个成为投入科学研究的主角。从一个充满新意的研究渠道，手脑并用地通过观察、测量或计算，归纳出印象深刻的研究成果。在实验中要充分发挥学生的能力，不仅要动手，还要动脑，去设计自己的方案。重视实验过程中学生的主体活动与自主意识，对于全面提高学生的科学素质，具有不可低估的意义。
科学家设计的新实验是如何想出来的？有人把创造简单地归结于“灵感”，这显然是不够的。人类要认识世界，自然要认识人类自身进行创造的思维过程、思维法则。
例如，在“引力常量的测定”这一节中，虽然对卡文迪许的扭秤实验教学要求并不高，但这节的内容是使学生接受科学方法的教育和物理思想熏陶的极好教材。首先可以让学生思考：牛顿虽然发现万有引力定律，却没给出准确的引力常量，这是为什么？接着请学生阅读课文中有关卡文迪许扭秤实验一段，并思考卡文迪许扭秤实验巧妙在何处，他是如何测出非常小的万有引力的？然后，在教师的引导下，学生明白了为什么选用该实验装置可以测出万有引力，充分体会到了卡文迪许扭秤实验中的等效的物理思想和微小量放大的科学方法。
对于演示实验，最好能下放给学生，转化为探索性实验；对于分组实验，可以把某些验证性实验改为探索性实验，培养学生的创新能力。学生在实验控究过程中不可能一下子学会和解决所有问题，必然会遇到思维障碍和操作上的困难，因此教师应运用必要的手段和方法及时点拨、修正思维方向，帮助学生克服思维障碍，引导学生学会提出问题、做出猜想和假设、设计并完成实验，指导学生解释结果、评价实验数据、并由实验结果做出推论。同时，还要培养学生在实际情况中检验自己的结论，并将结论应用于新情况的能力等。
例如，在“牛顿第二定律”这一节中，教材是通过演示实验探求物体的加速度与物体质量、物体所受合外力之间的定量关系。也可以下放给学生，转化为探索性实验。首先请学生讨论：由于加速度与质量及合力三者之间具有共变的关系，应怎样来做这个实验呢？通过讨论，学生知道了在这一类的实验的设计和操作时，经常采用控制变量的方法进行，这是物理实验中常用的方法之一。当学生通过实验探索出加速度与合力成正比，与质量成反比的关系后，可启发学生如何从得到的比例关系建立物理规律的数学表达式，并学会在物理学中如何对比例系数进行处理，最后得到牛顿第二定律，从面使学生享受到实验成功的喜悦，使学生创新精神在探索实验过程中得到进一步的培养。
3、增强物理教学的历史感、曲折感，培养学生的勇于探索的科学素质。
我国著名物理学家钱三强先生在1981年9月18日在一封信中写道：任何科学的分支，从它的产生、发展到把它的道理弄清，都要经过不少曲折，有些还会由于“偶然”的遭遇而一时“蒙难”。科学发展的真实图景和科学家们实际的科学创造过程常常是复杂的、曲折的，甚至常常包含着出人意料的事件。事实上，敢于突破前人的传统观念，离开坦途进入丛林，善于进行大胆的想象和创造，常常是突破性发现的必要条件。因此要使学生适应不断发展着的科学技术工作的需要，既要使学生受到严格的会聚型思维的训练，又要使他们不把这种思维模式绝对化，甚至于在教学过程中要有意识淡化这种心理状态。把科学知识作为一种经验，作为一个激动人心的知识奇遇来讲，把着眼点放在科学中的发现、推理及概念的形成的认识过程上，从历史的角度进行阐述。认识到历史发展的逻辑比起教科书上知识编排的逻辑有着更多的矛盾，它丰富多彩，有血有肉，复杂曲折，使他们对非常规的科学创新的出现有所准备。
物理学史具有通过介绍人类历史上成功的优秀物理学家面对物理问题是如何思考和解决的，其中哪些得到成功，哪些遭到挫折或修正，从而达到“益人神智”的作用。可以说，在物理教学中讲物理理论，会给学生以知识；讲物理学史，会给学生以智慧，二者是不可偏废的。物理教师不仅仅要善于运用逻辑的手段循序渐进地讲解定理、公式、习题，还要善于生动地描绘人类探索物理世界奥秘的艰苦历程，以其中的欢乐、痛苦、困惑、遗憾和哲理感染学生，树立起他们物理学习的历史意识。
学习和研究物理学史，正是一种思维的训练。物理教学既要把学生领到当代物理学的前沿领域，又要让他们回过头来看看前人的出发点，看看人类是怎样一步步走过来的；同时还要让他们从对新知识的陶醉中冷静下来，看到云雾深处隐现出的山外之山，巅外之巅，激励他们不断迈出新的步伐，培养他们勇于探索的科学精神。
例如在《万有引力定律》一章第一节“行星的运动”的教学中，教师可向学生介绍历史上有关行星运动的两种学说——“地心说”与“日心说”的建立过程和斗争史：古希腊的天文学家和哲学家发现太阳从东边升起，从西边落下。他们认为地球是不动的，是宇宙的中心，一切天体——太阳、月亮、行星等星球都围绕地球作简单的完美的圆周运动。这种以托勒密为代表的“地心说”符合人们的直观感觉，又符合宗教教义，因此延续了一千年之久。随着对行星运动研究的加深，人们感到“地心说”对天体运动的解释过于复杂和人为化。哥白尼进行了40多年的天文观测和研究，利用了前人积累的大量的天文资料，提出了“日心说”，这个学说对行星运动的解释更为合理简单，正确地反映了天体的运动情况，是科学史上一项具有深远意义的革命。“日心说”引起了教会的恐慌，在教会的干扰下，哥白尼的《天体运动论》不能发表，只能以手抄本的形式在友人中传阅。当该著作的正式印刷本送到哥白尼的手中时，他已经奄奄一息了。为了捍卫哥白尼学说，伽利略受到了宗教裁判所的囚禁；意大利人布鲁诺被活活烧死在罗马的鲜花广场上。
通过介绍，使学生对人类探索真理的曲折过程有了更深的体会，认识到很多物理学规律的得到并不是一件轻而易举的事，使学生在将来的学习研究中敢于面对挫折，勇往直前。
综上所述，在物理教学中，重视物理知识的教学过程是很有必要的。爱因斯坦说过，学校始终应当把发展独立思考和独立创新的能力放在首位。在现今知识迅速增长、新技术革命已经到来的时候，更迫切需要开发智力，培养大批具有科学素质的创造性人才。学校教育不仅要给学生以系统的物理知识，还应该使学生学到科学研究的方法，培养他们科学思维的能力，激发他们的创造精神。为实现这一目标，向学生介绍物理学家的研究方法，创造思维以及他们成功与失败的经验，就不能看作是可有可无的点缀了，而应落在实处。
|