科学素养教育的切合点物理史教育.docVIP

科学素养教育的切合点物理史教育常州市新北区江家埭中学 孙丽静摘要：新课程背景下要求学生多方面发展，全面系统地掌握知识，而物理学史在物理教学中的引入正能充分发挥该效用，本文从新课程背景出发详述了物理学史的教育功能。 关键词：物理学史；教育功能 ；教育的途径和方法物理课程标准明确指出：物理课程改革的重点是以提高学生的科学素养为主旨。物理史教育以其丰富的内容为培养和提高学生的科学素养提供了生动有趣、充满哲理的素材，它在激发学生的学习兴趣、加强对物理的理解、掌握物理思想、开发物理思维、培养科学意思和品质扩大学生的视野等方面都有着十分重要的意义。因此，物理史教育应该成为物理教学中落实科学素养教育的切合点。一、物理史教育的素质观物理是一门以实验为基础的研究物质结构和相互作用及其运动基本规律的学科。物理学研究的对象具有极大的普遍性。它的基本理论渗透在自然科学的许多领域，应用于生产技术的各个部门，它是一切自然科学和工程技术的基础。初中物理教学内容是根据中学的培养目标、物理课程设置的目的、学生已有的经验和认知水平，从物理学科知识中精选出来的基础知识和基本技能。然而，全面的物理教育不仅传授物理知识、技术，更要训练科学思维和科学方法，培养科学精神和科学品德。物理史教育恰好能弥补教材的一些不足，充实物理学科素质教育内容。物理史知识主要包括物理发展的规律、物理概念、学说、理论的提出、发展和演变，物理学家的业绩、科学思维和科学方法，它有着鲜明的科学性、趣味性、发展性。物理史教育的素质观，就是自觉地将传授物理基础教育知识和基本技能与生动、形象的 物理教育有机结合，充分挖掘物理史的知识价值和教育功能，探索出物理史教学与素质教育的最佳切合点；就必将激起学生的求知欲，使学生受到科学意识和学科品质的教育，得到科学方法和创新精神的启迪，从而促进学生素质的全面提高和智能的开发，达到“培养具有一定物理素养和综合素质，具有广泛适应能力，具有创新精神和实践能力的创新型人才”的中学物理教育目的，落实素质教育的总目标。二、物理史的素质教育功能整体把握物理史的教育内涵，研究其素质教育功能，对深入推进素质教育，培养学生的科学素养，全面提高教学质量具有十分重要的意义。1、 物理史的知识教育功能物理学科知识是发展学生学科素质的基础，物理史知识是物理学科知识的重要内容之一。进行物理史知识教育，它能反映现代知识观中的四类知识。其一，可使学生从中学习有关物理事实的知识，即“知道是什么的知识”。比如在讲述光的颜色时，可以介绍一下牛顿在经过一系列精心的实验，发现普通的白光实际是构成彩虹的所有颜色组成的混合光。也让学生从中知道了太阳光其实是由“红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫”七种色光组成的。又如我国元宵节有放孔明灯的风俗，象征着丰收成功，幸福年年，岁岁平安。那它为什么能飞起来呢？原来是通过加热使灯内气体温度升高，热的空气密度低，利用热空气之浮力使球体升空 。同时学生也知道了应该在怎么样的条件下放和怎么放孔明灯。其二，可使学生从中学习关于某些物理概念、原理、规律等科学理论的知识，即“知道为什么的知识”。如大约两千四五百年以前，我国的学者-墨翟和他的学生，作了世界上第一个小孔成倒像的实验，解释了小孔成倒像的原因，指出了光的直线进行的性质。其三，可使学生从中学习从事物理实验、科学研究的技能和方法，即“知道怎样做的知识”。如在“自由落体运动”的教学中，围绕历史的发展提出问题，进行学史教育。以此帮助学生揭示出科学研究的一般程序：观察猜想、假设实验验证修正推广。又如牛顿用实验观察方法和归纳方法研究光的色散现象、运用数学方法和综合方法得到万有引力定律和力学三定律；库仑和欧姆分别运用类比研究方法得到了库仑定律和欧姆定律；爱因斯坦运用直觉思维和理想实验方法创立了相对论等等。通过展现物理学家揭开自然界之谜和艰难的探索历程，使学生从中领略到什么是科学研究，科学家是怎样用科学方法进行研究的，受到科学的思维方法的熏陶，有利于学生从“机械学习、被动思考、获得知识”向“灵活学习、积极思考、勇于探索”转化，获得真正的智慧。其四，可使学生知道某一物理知识或成果是由谁取得的，由谁发现发明的，即“知道是谁的知识”。如在讲述电话机的工作原理时，就可介绍一下它的发明者贝尔。试验过程中，贝尔遇到不少困难,但他是个虚心好学的人，因而在向别人求教时，得到过一些著名科学家的指导与帮助，其中有著名的物理学家赫尔姆霍茨、约瑟夫.亨利、爱迪生等。年月日，贝尔通过送话机喊道：“沃森先生，请过来！我有事找你！”，在实验室里的沃森助手听到召唤，像发疯一样，跃出实验室，奔向贝尔喊话的寝室去。他一路大叫着：“我听到了贝尔在叫我！我听到了贝尔在叫我！”这样，人类有了最初的电话，揭开了一页崭新的交往史。因此，在教学中进行物理史知识教育，既可让学生学习到物理的基础理论知识和技能，又有利于提高学生的人文素养。2.物理学史的创作教育功能一部物理学史就是一部物理学先驱创造、发明的历史，物理学史中蕴藏着丰富的创造教育的素材，物理学家的质疑、求变和科学思维方法无一不对学生产生深刻的影响。质疑 学起于思,思起于疑,科学的怀疑精神是创新的前提。物理学教育对培养学生的怀疑精神具有极其重要的作用。在物理学发展的进程中，有许多史实向我们表明，物理学家的批判精神，是促使物理学向前发展的动力，如伽利略对亚里士多德的怀疑和批判，推翻了错误的落体定律和强迫运动定律，得出了惯性定律，为牛顿力学的建立打下了理论基础；爱因斯坦抛弃了牛顿的绝对时空观，得出了相对论；普朗克否定了传统的能量是连续的观点，得出了量子论在物理教学中渗透这些物理学批判性发展的精彩事例，能促使学生养成独立思考的习惯，提高善于提出科学问题的灵性和聪慧，使他们的思想沉浸在好奇之中，永不闭塞怀疑的目光。通过物理学史教育，可使学生认识到质疑在科学发明创造中的重要性，从而自觉养成科学的怀疑精神。求变 掌握知识是为了更新知识，掌握规律则是为了突破规则，这种更新和突破就是求变。求变是推动创造、发明的最直接、最根本的内驱动力，只有求变，才能不断有所发现和发明。求变需要继承，批判的继承、辨证的扬弃是创新的基础。能力与方法 创造是一种能力，创造活动需要科学的思维与方法。科学的发展史就是一部思维的发展史和物理学家的智慧史，在物理学的发现和发明过程中，处处闪耀着物理学家的思维之光，它充满智慧与活力！3物理学史的德育教育功能（1）爱国主义教育 在实验中对学生进行爱国主义教育。教师平时要注意收集素材，凡与我过文明史和现代话建设成就相关的以及与我国古今杰出人物（包括华侨）相联系的都是很好的素材。同时将德育素材巧妙地融于智育、实验教材之中，激起“情感共鸣”，达到德育之目的。我国古代物理学研究影响深远，处于世界前列。教学小孔成像时，告诉学生这一现象最早记载于墨经中，该书对力学、光学现象及物质结构的研究等都居于当时世界最高水平；在教学磁偏角时，介绍沈括的梦溪笔谈中指出磁偏角“微偏东，不全南也”，比西方哥伦布同类发现早400多年。通过这些教学，让祖先的智慧和文明成果在学生心中荡起涟漪，使学生认识到我们民族是一个富有优秀文化遗产的民族，激发学生的民族自豪感，激励学生从小立志为宏扬民族文化，为祖国之繁荣富强发奋学习。在能源的开发和利用、火箭的教学时，除介绍物理学家钱学森、钱三强、邓稼先、赵忠尧等在工程控制论、“两弹”研制、受控核聚变、一箭多星等技术方面取得可喜成果，重点拓展这些物理学家爱国的高尚情操。邓稼先满怀为振兴中华而努力拼搏的爱国激情，置身于荒郊野外，潜心研制“两弹”；钱学森冲破艰难险阻，拒绝美国高薪，毅然回到祖国奉献出一片赤诚的爱国心。通过教学，使学生既受到知识教育，又受到思想熏陶。激励学生学习科学家的拼搏精神和为祖国献身的精神，树立祖国利益高于一切的思想。（2）唯物辩证主义教育 用“物质第一”的观点指导学生实验和观察，实验的设计过程、数据、记录必须真实，符合唯物主义认识论。牛顿三大定律、欧姆定律、焦耳定律等无一是离开实验而臆造的产物。通过科学家事迹介绍，培养学生的浓厚的科学兴趣和追求真理的科学态度，感悟物理学观察和实验的重要性，从而激发学生，努力将知识用于实际，从实际中认识深化物理知识，做到活学活用。用对立统一的观点分析、认识物理概念、规律和公式。如牛顿第一运动定律的形成就是培养学生辨证思想的生动教材。很早以前，亚里斯多德得出了“维持物体运动的原因”的理论，统治基础物理很长时间。后来，物理学家伽利略对亚里士多德的理论产生怀疑。此后，科学家笛卡尔补充了伽利略的理论。再后来，牛顿经过大量的探索和研究，推理和概括出了牛顿第一运动定律：“一切物体在没有受到力的作用时，总保持静止状态和匀速直线运动状态。物理学史的引入，培养了学生辨证唯物主义世界观，在物理教学中产生积极的效果。（3）科学品质 品质是学习的驱动力，良好的科学品质能使学生具有坚强的意志，表现出高度的自觉性、顽强性和自制性。物理学史它向我们展示了物理学家探索自然、追求真理的顽强力，严肃认真、锲而不舍、无私奉献的科学精神。布鲁诺为捍卫科学真理走上火刑场；伽利略被终身监禁而矢志不移；开普勒贫病交加，历受迫害，死在讨债的路上；笛卡儿、牛顿、惠更斯、卡文迪许等为了科学研究终身不娶；富兰克林为了研究雷电而冒险进行“费城实验”，科赫曼为同一目的而遭雷击身亡；居里夫妇为提炼镭而冒受放射性元素射线的威胁；法拉第经10年的不懈努力做了三百多次的实验，最终得出电磁感应的条件。这些感人的事例，对于培养学生科学思想，顽强意志及忘我牺牲的精神非常有感染力。（4）培养主动与他人合作的精神，认识交流与合作的重要性劳伦斯发明回旋加速器，对原子核物理的研究做出了巨大的贡献。一台现代化的加速器相当于一座规模庞大的工厂，需要大量的工程技术人员、实验家和理论家协同工作，正如劳伦斯在他的诺贝尔物理奖领奖词中说的：“从工作一开始就要靠许多实验室中的众多能干而积极的合作者的集体努力，各方面的人才都参加到这项工作中来，不论从哪个方面来衡量，取得的成功都依赖于密切和有效的合作。”又如，牛顿的万有引力定律是在哥白尼、开普勒、伽利略、惠更斯、胡克等人研究的基础上，又经过牛顿长达20年的探索才得以完成的，从这些史料中我们可以看到，科学是全人类的事业和财富，任何一个科学概念的形成，每一个科学定律的建立，所有重大的科学发现，都是经过不同国家，一代乃至几代人的艰苦努力，汇聚和利用了许多人的研究成果才得以完成的。将这部分史料引入课堂，以强化学生们的合作意识，培养学生的合作精神，善于与他人相处与交流，尊重他人，信赖他人，建立和谐的人际关系。只有这样，才能在将来的工作环境中发挥更大的作用。三、物理学史教育的途径与方法随着素质教育的不断推进，物理学史教育越来越受到重视。如物理课程标准中将许多物理史料编为“可供选择的学习情节素材”，物理教科书中设有“生活物理社会”栏目，提供或介绍与教材内容有关的物理史知识等。因此大力开发和利用课程资源，积极探索有绩效的物理史教育的途径与方法，是充分挖掘物理史的教育功能，培养、提供学生科学素养的前提，也是每个物理教育工作者义不容辞的责任。1.物理史教育的形式物理史教育的形式，从教学的时间来看主要有集中教育和分散教育；从教学的场所来看，又可分为课堂教育和课外教育。集中教育是指集中时间介绍内容较为完整、系统的物理史实的一种教育形式。可把物理史实按其发生、发展的历史演变过程以及物理学家在一定历史条件下所做的贡献进行较全面的介绍和评价。较适合课外教育（专题讲座、报告等），如在讲物质的结构时，可以讲述在1789年，法国化学家安图瓦罗朗拉瓦锡（Antoine-Laurent Lavoisier，17431794）推翻“燃素”说，提出“元素”说。他说，这种“元素”物质不能被任何化学过程再分解。他提出的元素表是不完整的，且有一些错误，但是他对完整元素表的提出起到了重要作用。基于他的工作，科学家们提出近代的看法：即所有物质能被分解为109种元素，所有元素是由原子构成，所有原子由质子、中子和电子构成，等等。分散教育是指结合物理教学内容，适当、灵活地穿插引进物理史实的一种教育形式。较适合课内教育，它可视具体内容采取多种教学模式和手段进行。如学习重力的时候，介绍一下牛顿是怎样发现万有引力的。总之，在教学中应注意各种教学形式的相互结合，互为补充。2.物理史教育的途径与方法 挖掘材料，寓史于育物理发展的本身充满了辨证法，物理史贯穿了唯物主义观点，物理学家无一例外地受到哲学的支配。因此，物理知识也就充满着辩证唯物主义观点。在教学中，若抓住教材内在的辩证唯物主义因素，就能寓观点于知识之中，寓教育于教学之中。科学无国界，但科学家有自己的祖国。教学中若紧密结合教材内容，把爱国主义和正确的人生观、价值观教育化成春雨滋润学生的心田，就能达到润物细无声的效果，使学生在学习科学知识的同时思想境界得到升华。 动手实验，体验探究教材中的物理概念、理论、规律都是科学家在实验的基础上，再经过科学的概括和思维而得到的。教学中，我们可以充分挖掘条件，把科学家做过的实验引入物理实验课堂，让学生身临其境，体验和感受科学探究过程，在知识的形成过程中养成科学的态度、获得科学的方法，在“学科学、做科学”的实践中逐步形成终身学习的意识和能力。 讲述过程，加深理解物理概念与理论具有严密性和逻辑性，比较抽象、概括、难理解，且一个新的概念、理论、规律的诞生，往往都要打破传统观念的束缚，经过反复的较量才能得到公认，还有一个由浅入深、由适用范围小到适用范围大的阶段性发展过程等特点。教学中可充分利用生动的物理史说明有关的认识是怎么样发展的，有关的知识是怎样得来的，使学生知其然又知其所以然，学会用变化和发展的眼光看问题，这样势必增强学生对知识的理解。 针对问题，及时教育由于从小受生活和教育环境的影响，在物理学习过程中，学生往往会形成一些不良的学习习惯和态度，如实验马虎、观察不仔细、推理判断想当然、计算数学不准确、缺乏战胜困难的勇气和信心等，甚至不能实事求是的记录所观察到的实验现象