学科教育论文-优化物理知能结构　促进工科物理教学.doc

学科教育论文-优化物理知能结构促进工科物理教学摘要：通过对物理学知能结构的剖析,阐述了物理教学为适应时代的发展而关键词：知能结构；知能结构图；物理教学1据美国教育家霍尔顿的理论，物理学的任一基本内容都可以分解为实验事实、物理思想、数学表述三个层面或三个坐标，即物理学的学科结构中包含实验基础、逻辑体系、数学表述、思想方法、应用价值五种基本成分。物理学课程不仅仅要担当传授知识的责任，更要为能力培养和非智力因素的发展提供可能。传统的理论知识结构图已难以满足教学和培养人才的需要，因此我们把物理学科结构中的五种基本成分投影到一个平面上（如图1所示），从而较全面的反映知识、方法、能力的相互关系，这种结构图可称做知识-方法-能力结构图，或简称知能结构图。居于结构图中心的核心理论在知识传授和能力培养上起着载体和媒介的作用，核心理论附近上、下、左、右四个邻区同时反映该学科知识所要求的能力结构，能力和方法的培养与知识传授紧密联系为一个有机整体，相辅相成、不可分割。2物作为一个合理的、健全的物理知识结构体系，应该包括某一物理理论的过去、发展及前沿动态，故物理的合理知识结构应包含三个方面：物理学史知识、物理专业知识、动态前沿知识。在这三个方面应做到“又红又专”，在物理学史和动态前沿知识方面，应积极关注、不断扩展视野，做到广博；而在专业知识方面，应深入探求、孜孜不倦，做到精深。2.1物理学的发展史就是人类不断进步的历史，是人类文明的重要源泉。在学习物理的过程中，物理学史的意义在某些时候甚至于超过了物理知识本身。从无数科学家孜孜以求的探索过程中，不仅可以激发对物理的兴趣，更可以学习物理大师们极具灵气的思维方式、严谨求实的科学态度、为真理献身的精神和不畏艰险的工作作风。2.2物理专业知识包括物理概念、模型、定律、定理、理论及相互关系、逻辑推导等方面。“万丈高楼从地起”，没有夯实物理的基础理论，就谈不上应用它去解决实际问题、去培养和提高学生的方法和能力了。因此，它是教师教学和学生学习的重点，但目前的教学现状是“突出重点，不计其余”，这与时代发展对物理教学的要求不相符的。2.3动态前沿动态前沿知识即物理学科的新突破、新进展以及各种新理论、新思潮、新观点及其它“热点”问题。一方面它可以为专业知识提供新鲜养分，促进物理知识结构的新陈代谢；另一方面可以激发学习兴趣，甚至可以为学生今后的发展指明一条前进的方向。迈克尔逊否定“以太”、赫兹发现电磁波，就是非常典型的实例。3一个物理理论的发展和完善，通常包括以下五个阶段（见图2），因此物理理论的学习也需具备观察分析、建立模型、数学描述和应用实践等方面的能力。当然，这些能力是在系统的学习物理过程中逐步培养的，不同学科、不同专业的学生对各方面的要求也不一样。物理教学应该以物理理论为主线，深入挖掘主线背后蕴涵的在培养学生方法和能力方面所蕴涵的价值，突出物理理论对学生方法论的形成和能力的培养。3.1物理学理论来源于实践，来源于对大量实验现象的观察分析，因此实验事实对物理学理论有极为重要的意义。一个成功的物理理论，总是众多的科学家经过无数次的观察和分析之后，经过概括总结而上升为理论体系。因此在教学过程中，对经典物理实验的回顾和剖析；或者呈现一个或多个同类现象，然后让同学自己仔细观察、分析，从而得出正确结论，是培养学生能力的一条重要途径。3.2物理学研究现实世界的物质性质、运动规律及其相互作用，而现实和理论毕竟有差异。这就需要区分事物的主要矛盾和次要矛盾、矛盾的主要方面和次要方面，并建立起一个与实际最接近的理论模型，进行分析和逻辑推导，从而从纷繁复杂的客观世界中发现潜在的物理规律。3.3物理学科由定性的科学走向量化，成为一个严谨、完整、系统的科学，数学起到了极大的作用，同时它也推动了数学的发展。一个物理学理论，如果没有严格的数学描述或证明，则它是不完美的、或说是不成功的。学习物理的过程，很大一部分在学习它的数学规则和逻辑推导，从而提高自己的数学描述能力和逻辑推理能力。3.4发展理论的目的在于改造世界、指导实践。所以学习了物理理论，就需要用它解释一些物理现象，解决一些实际问题。理论应用于实际，仅仅有物理知识还远远不够，它还需要深刻的洞察力、分析判断的能力、实际动手的能力。4掌握物理知识结构和能力结构的构成，将有助于我们在教学过程中有的放矢，使课堂教学不仅成为传授知识的殿堂，而且成为培养能力和思维方式的重要途径。为此在备课的环节和教学的环节，教师应该深刻分析每一章的知能结构图，将章节的知识结构和能力结构利用表格或者图表形象直观的表示出来，从而更好的为下面我们以工科物理教学中的力学部分为例，来阐述一下知能结构图在物理教学中的具体应用。4.1物理学的研究对象非常广泛,研究的内容也非常复杂。这就要求在教学过程中要注意总结、对比，理顺各章节、各知识点间的关系。譬如力学中的平动、转动，电磁学中的电学、磁学，甚至宏观、微观，都可以进行对比。物理教学应该让学生建立系统的知识网络，而不是零碎的知识片断。4.2（1一部物理学史就是一部哲学史，在物理学中蕴涵了丰富的哲学思想：如从实验事实总结归纳出客观规律的归纳法、从一般到特殊的演绎法、理想模型建立中抓住主要因素的研究方法。这些方法论是培养学生素养与能力的好素材。在物理教学中，不能仅仅围绕着知识点转圈子、应在教学中深入挖掘物理知识的美学意义、绝妙的物理思想和方法，既能使学生加深对物理规律的理解和掌握又有利于他们逐步树立辩证唯物主义的世界观，从而达到“授人以渔、教为不教”的目在讲授力学中的参考系和坐标系时，我们着力挖掘了时间和空间的绝对性与相对性的问题；在分析相对运动时，突出了运动的绝对性和相对性。这对于学生（2物理学是一门定量的学科。物理学