（教育学原理专业论文）物理教学中学生科学精神的培养.pdf

摘要 在目前的物理教学中，学生科学精神的培养显得不足，出现了一定程度的 科学精神的缺失。这值得我们对其做细致、深入的分析，并提出革新的策略。 现在的教学存在以下三个方面的问题：首先，对物理认知障碍认知不足。这 些障碍，有先前知识的障碍，也有来自自身物欲、情欲等的障碍。其次，教材的 设计、教学评价和教学的过程过于绝对化、静止化。最后，学生欠缺直接经验， 很难对知识进行实践的检验。 科学精神在物理教学中有以下几个方面的体现：无欲精神，要求保持心灵的 宁静和对功利的淡薄，超越潜藏在其深层的心理活动之中隐蔽的激情和无意识的 欲望；无权威的精神，要求学生不受既成知识的束缚，保持思想的自由，在言论 上平权平等；“否”的精神，体现为对已有知识的重估、重组，否定那些错误的 或不全面的成分；辩证的互补精神，要求学生在理性和经验的两极之间建立起一 种历史的辩证法；理性建构的精神，强调学生对对象先验的构造，重视数学的运 用；求实精神，强调直接经验的重要性，在某种程度上带有反思辨的性质。 科学精神的培养是一个长期、持续的过程，这个过程涉及到学生、教师、 教材、教学评价等多个方面。可以通过以下的几条途径来进行：物理认知障碍的 消解；考察物理学家构建理论的过程；各学科的协同；多样化物理教学的方式； 物理思想的感悟；科学地检验知识；对实践的体察。 关键词 科学精神；物理教学；培养 n a b s t r a c t a l o n gw i t h t h en e wc o u r s er e f o r m a t i o n ，w eg o ts o m ea c h i e v e m e n t s ，b u t d i s c o v e r e ds o m ep r o b l e m sa l s o t h es t u d e n t sa res h o r to fs c i e n c es p i r i tt os o m e d e g r e e s ow en e e dt om a k ead e e pa n dc a r e f u la n a l y s i s ，a n dp r o p o s ean e ws t r a t e g y t h e r ea r et h r e eo p e np r o b l e m si np h y s i c a le d u c m i o na tp r e s e n t t h ef i r s to n ei s t h e s h o r t a g e o fc o g n i t i o no f p h y s i c a le p i s t e m o l o g i c a l o b s t a c l ei n p r e v i o u s k n o w l e d g e ，s e l f - m a t e r i a l i s t i cd e s i r e sa n da r d o r s e c o n d l y ，t h ed e s i g no ft e x t b o o k ， i n s t r u c t i o n a le v a l u a t i o na n dt e a c h i n gp r o c e s sa r ea b s o l u t i z e da n dr e s t e d a tl a s t ， b e c a u s eo fl a c k n e s so fi m m e d i a t ee x p e r i e n c e ，i ti sh a r df o rt h es t u d e n tt ot e s tt h e k n o w l e d g ei np r a c t i c e i np h y s i c sa n dp h y s i c st e a c h i n g ，w et h i n kt h es c i e n c es p i r i ts h o u l di n c l u d e ：n o l u s t ，n oa u t h o r i t y , n o ”，d i a l e c t i c a lc o m p l e m e n t a r y , r a t i o n a lc o n s t r u c t ，f a c t u a l i s t i c n ol u s t ：k e e p i n gp s y c h o l o g i c a lt r a n q u i l i t yf r o mf a m ea n dw e a l t h ，s u r m o u n n i n g c o v e r t a r d o u r da n du n c o n s c i o u s l u s th i d i n gi nt h e i rm i n d n oa u t h o r i t y ：k e e p i n ga w a y f r o mf o r b i d d e nb ye x i s t i n gk n o w l e d g e ，k e e p i n gf r e e d o mo ft h o u g h t ，s oi l l st oa c h i e v e e q u a l i t yi no p i n i o ne x p r e s s i o n n o ：r e v a l u a t i n ga n dr e f o r m a t t i n ga c h i e v e d a c k n o w l e d g e ，n e g a t i n gw r o n go ri n c o m p l e t ep o r t i o n d i a l e c t i c a lc o m p l e m e n t a r y ： f o u n d i n gh i s t o r i c a l d i a l e c t i c s b e t w e e nt h ep o l e so fr a t i o n a l i t ya n df a c t u a l i s t i c r a t i o n a lc o n s t r u c t ：t h i n k i n gm u c ho fs t u d e n t st or e s t r u c t u r eo b j e c tt r a n s c e n d e n t a l l y f a c t u a l i s t i c ：e m p h a s i z i n gt h ei m p o r t a n c eo fd i r e c te x p e r i e n c e i nt h ep r o c e s s i o no fp h y s i c se d u c a t i o nw es t u d i e di tf r o ms u c ha s p e c t s ，i n c l u d i n g ： e p i s t e m o l o g y , p s y c h o l o g ya n dh i s t o r y w ec a nc u l t i v a t et h es c i e n c es p i r i to ft h e s t u d e n t st h r o u g hs u c hm e t h o d si n c l u d i n g ：p u r i f i c a t i o no fh e a r ta n dr e m o v i n gt h e b a r r i e ro fl e a r n i n g ；s t u d y i n gt h ec o n s t r u c t i o no fp h y s i c a lt h e o r y ；r e c o n c i l ee a c h s u b j e c t s ；d i v e r s i t y i nt h et e a c h i n gm e t h o d s ；i n t u i t i o no ft h e p h y s i c se s s e n c e ； e x a m i n i n gt h ek n o w l e d g es c i e n t i f i c a l l y ；l e a r n i n gi np r a c t i c e w ei n t r o d u c e ds o m e c a s e sa l s ow h e nw e p r o p o s et h i sm e t h o d k e y w o r d ss c i e n c es p i r i t ，p h y s i c st e a c h i n g ，c u l t i v a t e i v 格式说明 所呈交学位论文采用中华人民共和国国家标准g b 7 7 1 3 1 9 8 7 科 学技术报告、学位论文和学术论文的编写格式和g b t 7 7 1 4 2 0 0 5 文 后参考文献著录规范、国际标准i s 0 6 9 0 1 9 8 7i n f o r m a t i o na n d d o c u m e n t a t i o n _ _ _ _ 。b i b l i o g r a p h i cr e f e r e n c e s _ _ _ c o n t e n t , f o r m a n d s t r u c t u r e 和i s 0 6 9 0 2i n f o r m a t i o na n dd o c u m e n t a t i o n - - - b i b l i o g r a p h i c r e f e r e n c e s 一砌力2 je l e c t r o n i cd o c u m e n t so rp a r t st h e r e o f 格式，进行 结构设计、形式编排、内容组织与文献叙录。 原创性声明 本人声明，所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究 工作及取得的研究成果。尽我所知，除了论文中特别加以标注和致谢 的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不 包含为获得中南大学或其他单位的学位或证书而使用过的材料。与我 共同工作的同志对本研究所作的贡献均已在论文中作了明确的说明。 作者签名：螋 学位论文版权使用授权书 本人了解中南大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校 有权保留学位论文并根据国家或湖南省有关部门规定送交学位论文， 允许学位论文被查阅和借阅；学校可以公布学位论文的全部或部分内 容，可以采用复印、缩印或其它手段保存学位论文。同时授权中国科 学技术信息研究所将本学位论文收录到中国学位论文全文数据库， 并通过网络向社会公众提供信息服务。 作者签名：鲤导师签名薹幽日期：丛年羔月垫日 中南大学硕士学位论文绪论 0 1 课题的缘起 绪论 本研究来源于老师的指导和对以下问题的考察： 首先，在目前的教学特别是自然科学学科的教学中，学生科学精神的培养显 得不足，出现了一定程度的科学精神的缺失。据中国科协公布的调查表明我国公 众达到基本科学素养的比例为1 9 8 ，而同年即2 0 0 0 年美国公众达到基本科学 素养的比例为1 7 。科学精神是科学素养的重要组成部分，这一数据反应了目 前学校教育中学生科学精神培养的不足。在中国学堂中正式学习西方近代科学的 历史己过1 0 0 年，“科学在中国已经是一个妇孺皆知的名词，但是在中国近代科 学教育中科学生长和发展的灵魂科学精神却一直处于缺失状态。州1 科学精神 的缺失确实是中国近代学校科学教育的致命弱点州2 1 。科学精神的缺失使科学教 育偏离了它应有的价值，科学教育出现了知识化、形式化、实证化、功利化和技 术化的倾向。通过对中国近代科学教育的反思，我们认识到：科学精神在中国还 没有坚实的基础，提升科学精神的作用，加强科学精神教育，在社会大背景下， 应该给学校科学教育以正确、全面的科学观的引导，为科学精神的培养提供正确 的途径。 其次，现代物理认知的发展需要科学精神的指导。一方面，物理学是最重要 的、最典型的自然科学学科，其中蕴含着丰富的科学精神资源。如何在物理教学 中挖掘这些资源以培养学生的科学精神应是物理教学的一个重要目标。另一方 面，随着近代物理的发展，物理学研究的对象离人们的直接经验越来越远，如物 理学的许多极限问题逐渐进入了人们的视线，如极早、极大、极后、极小、极快、 极基本等。这些极限问题是人们经验的极限，人们的感觉难以获得极限量的经验， 离直接经验越远，离极限问题也就越近，对这些问题的研究更需要有科学精神的 指导。 1 l t h g 晔，李娟中国近代科学教育中科学精神的缺失与启示【j 】东北师大学报，2 0 0 5 ，( 6 ) ： 1 2 3 12 9 【2 】王冬凌中国近代科学精神的缺失及原冈探悉【j 】渤海大学学报，2 0 0 4 ，( 5 ) ：1 0 7 1 0 9 中南大学硕士学位论文绪论 0 2 科学精神培养的研究现状 就科学精神在物理教学中的培养，一些学者已经进行了不同范围、不同深度 的探讨。但整体而言，还存在一些问题：首先，目前多数研究仍停留在哲学层面， 理论程度较高与教学实践距离较远，这使得一线教师难以理解；其次，目前这方 面的研究数量不够，也不系统。尽管人们已经认识到在物理教学中培养学生的科 学精神的重要性，但是它的具体内涵是什么? 该形成什么样的科学精神? 其理论 基础是什么? 有那些形成的途径? 这些问题都有必要作系统的梳理、分析和研 究。 0 2 1 国内科学精神培养的研究现状 对于培养学生的科学精神，国内的物理教学书籍和课程标准有一些总揽性的 提法。如普通高中物理课程标准( 实验) 的课程基本理念要求“通过多样化 的教学方式，帮助学生学习物理知识和技能，培养其科学探究能力，使其逐步形 成科学态度与科学精神。州 目前，学术界研究物理教学中学生科学精神培养的相关资料很少，以下的统 计可以大致地说明问题。自1 9 9 9 年至2 0 0 6 年，中国期刊全文数据全部论文 -_ _ 题名中包含库“物理 的为2 2 6 3 篇，这些文章中题名中包含“科学精神 的为 1 4 篇，与物理教学相关的为9 篇。自1 9 9 9 年至2 0 0 6 年，中国优秀硕士学位论 文全文数据库收录的这个方向的论文为2 篇。下面是我对这些文章的观点的一 个简述。 孟进的物理科学中的科学精神教育从物理发展史的角度阐述了要培养的 科学精神及其内涵。认为科学精神是从事科学研究和教育教学活动所应具备的基 本精神，体现了科学的本质特征，决定着科学工作者和教育工作者的价值观念、 道德观念、工作作风，具体为求实精神、奉献精神、怀疑精神和创造精神。心1 杨发文的试论物理学科教学中科学精神的培养1 和应向东的论物理教 【1 】中华人民共和国教育部普通高中物理课程标准( 实验) 【m 】人民教育出版社，2 0 0 3 ： 2 【2 1 2 进物理教学中的科学精神教育【j 】大连教育学院学报，2 0 0 1 ，( 2 ) ：6 0 6 2 【3 】杨发文试论物理学科教学中科学精神的培养【j 】扬州教育学院学报，2 0 0 5 ，( 3 ) ：5 7 - 6 0 2 中南大学硕士学位论文绪论 育中科学精神的培养从认识论的层面提出了培养学生求实精神、理性精神和 怀疑精神的方法。通过让学生亲历科学过程，体验求实规范；突出实验验证，强 化实证意识培养求实精神；通过让学生崇尚科学理性，使之树立科学的信念；鼓 励学生在理性思考的基础上假设和求证以培养求实精神；通过提倡教学民主培养 学生独立的个性和不畏权威的怀疑精神。 胡亚联的在大学物理教学中突出科学精神论述了以下的观点。现在大 学物理课程的教学过于传统和经典，在大众化、深化课程改革的背景下应精讲 大学物理的内容，简化现代物理中复杂的数学推导，突出其思想、方法、科 学精神和加强对其他学科的渗透和促进作用。通过物理学史的教学培养学生的科 学态度、探索精神、科学方法、科学品质和综合能力。3 夏海才的浅谈物理实验中培养学生的科学精神和科学方法从物理学史的 角度提出如何进一步从物理实验的教学中培养学生的科学精。通过细化实验条件 可以让学生学习物理知识和技能、体验科学探究乐趣、学习科学家科学探究方法 以及领悟科学家的思想和精神；通过引导学生实验的意外失误可以拓展学生的研 究空间。3 j 应向东在论科学探究教学与科学精神教育一一兼论物理探究试教学中提 出在探究式教学中培养理性和实证相结合的科学精神及培养方法。物理知识通过 归纳推导和数理演绎来论证。通过以下三个互相联系的方面来实现：首先在观察 和理论知识的比较中产生问题，然后从事实中自由地创造出超越事实的假设，最 后对这个假设进行逻辑论证和实验实证的检验。1 曾涛的物理教学培养科学精神之我见认为科学精神是人类在漫长的科学 活动中形成的人格化的精神气质和人格力量，是激励人们探索和掌握科学知识、 科学思维、科学方法的灵魂和动力。具体包括实践精神、探索创新精神、批判的 继承精神、实事求是的精神和合作精神。传统物理教学中科学精神的培养受中国 传统文化、“应试教育”以及实验过于呆板的负面影响。培养途径为营造民主自 由的学术氛围进行课堂渗透、注重科学实践活动和建立适合科学精神形成的教学 【1 】应向东，叶建柱论物理教育中科学精神培养f j 中小学教材教学，2 0 0 4 ，( 9 ) ：2 9 - 3 2 【2 】胡联在人学物理教学中突出科学精神【j 】理工高教研究，2 0 0 6 ，( 1 ) ：9 5 9 6 【3 】夏海才浅谈物理实验中培养学生的科学精神和科学方法【j 】科教文汇，2 0 0 6 ，( 3 ) ：8 2 【4 】应向东论科学探究教学与科学精神教育一一兼论物理探究试教学【j 】外国中小学教育， 2 0 0 4 ( 8 ) ：3 9 - 4 2 中南大学硕士学位论文绪论 评价体系。1 孟进的物理教学中进行科学精神与人文精神教育的途径认为教育中贯穿 科学精神和人文精神是实现教育的最终目的即培养学生真善美完美人格的唯一 途径。实现的途径有：加强物理学史的教学，用物理学家的完美人格感召学生： 重视物理教育的美育，使学生在真善美的追求中逐步形成健全的人格；重视研究 性学习，充分发挥研究性学习培养学生科学精神和人文精神的功能；创设和谐的 课堂教学氛围，让学生的身心在充满人文关怀的环境中健康发展。心3 黎文的论中学物理教学中学生科学精神的培养阐述了培养学生科学精神 的一些途径：介绍科学家的科学精神、课堂教学中渗透和日常生活中探索。【3 1 彭清波的硕士学位论文中学物理教学中学生科学精神培养研究认为目前 物理教学中学生科学精神的培养稍显不足。学校可以通过物理学史的讲解、做物 理实验、开展科技制作活动、自主探究活动、物理学的反思和营造良好的课堂教 学氛围来培养学生的科学精神。h 1 王继云的硕士学位论文物理教学中进行科学精神与人文精神融合的途径和 方法也涉及到了这个问题的研究。该文将理论分析和实证问卷相结合得出了物 理教学中科学精神和人文精神融合的一些可行的途径，这些途径对于学生科学精 神的培养也具有指导的作用。这些途径包括物理学史的教育、探究式的教学、物 理概念的教学和习题教学。1 通过对以上这些文章的分析，可以了解到目前国内对这个问题研究的状况如 下： 首先，学者们从不同的角度和层次对该问题进行研究，他们对科学精神的定 义和内涵有着不同的理解。为了研究的需要，本文尝试从以下几个方面对他们的 观点进行分类： 第一，从伦理学的角度对科学精神的理解，即从科学、科学家的关系的角度 理解科学精神。强调科学家在科学探究的求真、求善、求美的过程中至善德性的 【1 】曾涛物理教学培养科学精神之我见【j 】洛阡 师范学院学报，2 0 0 3 ，( 2 ) ：9 7 9 8 【2 】孟进物理教学中进行科学精神与人文精神教育的途径【j 1 大连教育学院学报，2 0 0 4 ，( 3 ) ： 1 7 1 8 【3 】黎文论中学物理教学中学生科学精神的培养 j 】柳州师专学报，2 0 0 6 ，( 4 ) ：1 3 1 - 1 3 2 【4 】彭清波中学物理教学中学生科学精神培养研究【d 】东北师范大学，2 0 0 5 【5 】王继云物理教学中进行科学精神与人文精神融合的途径和方法【d 】首都师范大学，2 0 0 5 4 中南大学硕士学位论文绪论 作用。这种精神体现为人们在科学活动中所具备的意识和态度，即科学工作者应 有的意志、信念、气质、品质、责任感、使命感的总和，它建立在科学思想和科 学观的基础上，是对科学的产生和发展规律及其对科学活动主体要求的一种理性 升华，是促进科学活动的精神动力。其内涵包含：探索求知的理性精神、实验验 证的求实精神、批判创新的进取精神、互相合作的协作精神、学术平等的民主精 神、人格化的精神、自由竞争的宽容精神、敬业现身的牺牲精神等。 第二，从认识论、知识论的角度理解科学精神。认为科学精神是人们在认识 自然和利用科学知识的过程中表现出来的较为稳定的心理品质和思维所应遵循 的规律。其内涵包括：实证的精神、理性的精神、探索的精神、怀疑和反思精神、 实践精神、批判地继承的精神、理论与实践相结合的精神等。 第三，从科学精神和人文精神的角度来理解科学精神。认为在科学认知和应 用中注重的是理性的、实证的、客观的、逻辑的、实效精神。而人文精神则强调 以人为主、尊重人的价值、推崇情感的和非理性的思维等。 第四，从社会学的角度来理解科学精神。认为科学精神受社会规范和价值的 影响，这些规范和价值规定、偏好、许可和禁止的方式通过影响科学研究者的情 感色调来实现。这方面研究的代表为美国科学社会学家默顿。 其次，学者们提出的科学精神培养的途径可以归纳如下： 第一，加强物理学史的教学。首先，通过了解物理知识在历史中演进的过程 可以培养学生的批判和创新等精神；其次，通过了解物理学家探索物理知识的过 程，培养学生的探索精神、合作精神和进取精神等；最后介绍历史上那些伟大的 物理家，用他们的完美人格感召学生以培养学生的科学精神。 第二，加强物理实验教学，认为物理实验在以下几个方面有利于学生科学精 神的培养：物理实验可以让学生历经和科学工作探究时相似的过程，体验到科学 工作者的人格精神和科学研究方法；实验有利于物理情境的设置，有利于调动学 生学习的积极性，学生可以更加深入理解物理概念、规律；实验可以培养学生的 实证意识。 第三，营造良好的物理课堂教学氛围。激发学生的主体意识和创新意识，让 学生的身心在充满人文关怀的民主、自由的环境中健康发展，从而有利于其科学 精神的形成。 5 中南大学硕士学位论文绪论 第四，注重实践活动的展开。认为实践是知识的来源和归宿，理论和实践相 结合，可以提高学生学习物理的兴趣，可以有效的培养学生的创新精神和求实精 神。 第五，注重探究式的教学方式。在探究式的教学方式中鼓励学生积极动手、 动脑学习物理概念和规律，体验到学习的乐趣，了解科学方法，逐步树立起科学 创新，理性和实证相结合的科学精神。 通过以上的分析我认为目前物理教学中有关学生科学精神培养的研究还存 在以下几个方面的不足：一方面，国内对这个问题的研究还不够充分，目前的研 究难以支持丰富多彩的物理教学实践；其次，缺乏从心理学的角度对这个问题的 研究；再次，学者们对科学精神的研究带有静态的分析特征，缺乏对科学精神动 态的理解。 基于目前国内的这种现状，本论文尝试着从历史的和心理学的角度对这个 问题进行研究。因为一方面学生在科学精神的形成过程之中，有许多心理学方面 的障碍，科学精神的形成必须克服这些障碍；另一方面科学精神的各个组成部分 之间有一种动态的联系，科学精神在历史上有一个演进的过程。在这一研究过程 之中，较多地运用了法国科学哲学家加斯东巴什拉的理论，这也是本论文的创 新点之所在。希望以上的这些研究对改善目前国内的物理教学有一定的推动作 用。 0 2 2 国外科学精神培养的研究现状 在国外，在教育领域无论是科学课程标准、教学准则、教材开发还是教学的 评价对学生科学精神的培养都非常重视。在美国的科学教育中，托马斯威斯曾 在美国全国科学教育研究会发表了一篇提名为科学精神的文章，将科学 精神定义为：“对逻辑的尊重，对寻找数据的渴望，对知识和理解的渴望，对结 果的考虑，对前提条件的考虑，对验证的要求，以及质疑一切。”美国流行的大 学本科教材当代社会：社会科学引论第十版，其中就有一章的题目就叫“科 学精神：怀疑、客观、相对”。美国的国家科学教育标准明确提出只有在科 学教育中把科学精神和人文精神的培养结合起来才能使学生的身心得到全面的 发展。日本“疏远科学技术，理科对策委员会指出，培养青少年与国民的科学 6 中南大学硕士学位论文绪论 精神是教育的重要目标之一。 总体说来，国外科学教育，物理教育对科学精神非常关注，并已经在课程标 准、教材、教学中得到了广泛的体现，同时也总结了大量可资借鉴的经验、教训， 我国科学教育教学改革应予关注和学习。 0 3 研究的目的、意义 从上面的分析中可以了解到现在物理教学缺乏对学生科学精神的培养。借鉴 国内外已有的理论和经验来弥补这种缺失，对我们今天的物理教学具有以下的意 义： 首先，有利于完善物理教学的理论。物理教学是科学教育的基本内容，也是 现代文明的基础。使物理教学按照科学的规律进行，应该是物理教学者和研究者 们矢志追求的目标。在国内，科学精神的教育教学研究已经逐渐引起了学术界的 重视，但是目前既没有形成全面、系统、可操作的教育理论，也没有出现生动、 有效、可资借鉴的典型案例，这无形中使本研究面临了许多难题和困境，但是同 时也提升了本研究的理论意义。 其次，有利于指导物理教学的实践。“在认知领域里，教育目标包含知识和 能力两个层次；在情感领域里，教育目标包括兴趣、态度、鉴赏、价值观、情绪 意向等。州11 具体到物理教学，教学目标不应当仅仅只包括物理的概念、规律和 解题的方法，而且还应当包括发展学生学习物理的兴趣、养成学习的科学精神。 在国家物理课程标准中有多处提到学生科学精神的培养，“而且还应重视对学生 终身学习愿望、科学探究能力、创新意识以及科学精神的培养。川2 1 “具有创新 意识，能独立思考问题，勇于有根据地怀疑，养成尊重事实、大胆想象的科学态 度和科学精神州3 1 。“发展好奇心与求知欲，发展科学探索精神，有坚持真理、 勇于创新、实事求是的科学态度与科学精神川川。从上述物理教育的目标来看， 应该加强学生科学精神培养的研究，为教育实践提供足够的理论上的指导。 【l 】钟启泉，黄志成美国教学论流派【m 】两安：陕两人民教育出版社，1 9 9 3 ：6 7 【2 3 1 q b 华人民共和国教育部制定全日制义务教育物理课样标准( 试验) 【m 】北京：北京 师范大学出版社，2 0 0 1 ：l ：6 【4 】中华人民共和国教育部普通高中物理课程标准( 实验) 【m 】人民教育出版社，2 0 0 3 - 8 7 中南人学硕士学位论文 绪论 研究物理教学中学生科学精神的培养，不但要注重理论的建设，更要重视实 践的指向。本文首先分析了目前教学中科学精神培养的现状、原因和困境。然后 运用心理学的和历史的方法对这一问题进行了较为系统的分析。以期能对目前的 教学提供一定的帮助。 0 4 研究的方法、思路和框架 本研究采用文献法、经验总结法和个案法等研究方法，研究方法为研究的内 容和目的服务。本研究的内容包括现状分析、理论分析、案例研究和教学经验剖 析，上述研究方法有助于研究的深入展开。一方面，有助于为物理教学做出较为 系统、令人信服的理论指导；另一方面，可以为物理教学提供具有可操作性的培 养学生科学精神的策略。逻辑与历史、理论与实践相结合的方法是达成研究目标 的必要手段。 本论文第一章从目前物理教学的现状出发分析了培养科学精神的必要性。第 二章不仅从理论的角度阐述了科学精神的内涵，还具体阐述了这些科学精神在物 理教学中的体现。第三章结合物理教学的实践提出了几条在物理教学中培养学生 科学精神的途径。最后是对这对这个领域的一个展望和前景的分析。 _ 一 8 中南大学硕士学位论文 第一章从物理教学的现状看科学精神培养的必要性 第一章从物理教学的现状看科学精神培养的必要性 认清物理教学的现状是我们进行分析并提出革新策略的前提。本章通过分 析目前物理教学中存在的问题指出物理教学中培养学生科学精神的必要性。 1 1 对物理认知障碍认识不足 按照新课程标准，物理教学过程要求师生互动，共同发展，这原则上有利于 学生克服认知障碍，培养怀疑、探索等科学精神。但在现在物理教学中，却没有 太多地考虑到学生认知上的障碍，教学活动的各个环节都是在老师精心的策划和 安排下进行的，学生无形中被老师操控。从问题的提出，到探究解决问题的方法， 到归纳出结论，基本都以教师为中心。学生很少有机会通过探索的反复、尝试、 挫折、怀疑和争论等，清除潜藏在认知中的障碍，导致学生的知识嫁接在错误的 认识之上，造成学生对新知识理解的错位。 学生在形成新的物理认知时有来自各个方面的障碍，包括先前知识的障碍， 也有来自自身物欲、情欲的障碍。根据巴什拉的理论，在构建科学知识的过程中， 人类必须克服在发生学上远远早于科学认识的各种心里的偏见、谬误，它是我们 构建新知识的障碍。庄子认为在人们的认知中有多种障碍，其主要的障碍来自于 自身，所以在齐物论中他提出了“吾丧我”的认知思想。建立科学认知的过 程也就是这些认知障碍被克服的过程，这些认知障碍并不会主动消失，它需要我 们做艰辛的工作。“面对神秘的现实，灵魂无法靠一道命令就变得聪明起来，无 法一下子铲除通用的知识。“门 要铲除这些认知障碍需要有科学精神的指导。学生物理认知的发展需要遵循 科学的规律，这需要我们不仅意识到他们物理认知中的障碍，而且还要找到铲除 这些障碍的策略。而解决这个问题最终的结果和目的也即是学生科学精神的形 成。 1 j j i 斯东巴什拉科学精神的形成【m 】钱培鑫译南京：江苏教育出版社，2 0 0 6 ：9 9 中南大学硕士学位论文第一章从物理教学的现状看科学精神培养的必要性 1 2 物理认知的绝对化、静止化 目前教学中存在将物理知识绝对化、静止化的现象。主要体现在以下几个方 面： 其一，传统的物理教学过多地强调体系的完整性，强调循序渐进地学习。这 一方面容易减少物理课堂教学的内容，另一方面容易固化学生的思维方式，而忽 略了学生独立获取知识能力的培养。现代的教学理念强调学生获取知识能力的培 养。许多西方国家就强调学生从繁杂的信息中筛选出自己需要的信息的能力的培 养。“培养学生具有竞争力的一条途径就是培养其从多样的信息中区分出那些最 关键和必要部分的能力”。 其二，教学评价方式单一。这首先表现在评价方式的考试局限于一些物理 定律、定义、习题的解答；其次是评价方式以考试为主，忽视了学生独立获得知 识的能力、正确的学习态度、科学精神的考察。教师的教和学生的学大部分都是 围绕学生如何在考试中取得高分来进行。那些赫然如权威的对、错和分数并不能 对学生的思路、判断力、批判精神等提供支持，同时机械、静止的考试试题很难 考察考生数学洞察力、想象力等动态的思维特征。以考试为中心，教师和学生都 容易把知识当作绝对正确的东西，因为要想在考试中取得高分，一个简单可行的 办法就是牢固地掌握书本上的知识。这样一来，教学从学生长期的学习能力、态 度、科学精神的培养一步步的向短期应试能力倾斜。这样往往会产生一种误导， 容易把当前的知识当作为绝对正确的东西。在做试题的过程中，学生们简单地用 “对”和“错为知识划定了其坚固的疆界。长此以往，学生的头脑构建的就是 一幅残缺的物理学画面。 其三，现在的教材呈现给学生的是作为结果的、经过逻辑加工的物理理论体 系，很少有揭示概念的发展、定律的发现、思路的猜测、方法的选择，以及数学 的发现、创造、应用的探索过程。物理学家和编者的思维方式或隐或显地存在于 教材中，而这些却替代不了学生的思维方式。教材使物理问题格式化、数学化， 教材中定性分析的比重少，应用的成分少，原始数据信息的处理少。这些物理教 材的缺陷也容易导致学生将物理知识绝对化、静止化。 【i1 j o h nw h i t s e t t m e e t i n gt h en e e d so f t h en e ww o r l ds t u d e n t 【j 】j o u r n a lo fc o l l e g es c i e n c e t e a c h i n g , s e p o c t ，2 0 0 7 ：8 l o 中南人学硕士学位论文第一章从物理教学的现状看科学精神培养的必要性 将物理知识绝对化、静止化，这不仅不符合认识发展的规律，而且也会导致 学生思维的僵化，甚至会将这些知识无限地拓展其适用的领域，这对我们的认识 是极其危险的。“科学不是亘古不变、一尘不染的宗教经典，它的实践者也不认 为他们是保护个闪闪发光的圣杯的牧师。“这就需要我们改善教学方法、教 学评价体系和教材等多个方面，以培养学生对待知识的正确的观点、探索知识的 科学精神，让学生永远保持精神的鲜活性、开放性、发展性。 1 3 物理认知的孤立化 在国际级别的普通中学生的测试中，凡涉及实验和实际问题的测试，我国中 学生往往明显落后于其他国家的同龄学生。在国际教育评价协会的第二次理科教 学研究中，对9 个国家进行样本测试中，与其他国家相比，我国学生在感觉经验 和实际动手能力方面表现出明显的不足。导致以上结果的原因我想可以归结为以 下几个方面： 首先，学生离直接经验越来越远，学生经验来源孤立化。学生过多地倚重间 接经验的获得，缺乏更多获得直接经验的途径。现在的中学生基本生活在由厚厚 的书本围成的那一方小小空间里，关于这一点，只要看一看那些名目繁多的参考 书目就可以了解。单就物理这一科，其编写的组织者可以分为官方的省级、地区 级和学校级，还有那些非官方的x x 大学出版社、x x 教育出版社、x x 青年出 版社、x x 日报出版社等。再看那些参考书如物理课课练、学海冲浪：物理、 名师伴你行：物理、无敌升学应考系列一物理( 新课标) 、题名师导学 等。这些参考书基本都安排有按教学进度的每一教时一练习，每一单元一练习， 还有模拟测试等。按每天6 个课时计算，那么就不难想象每天学生在这些习题上 就要花很多少时间。同时这些参考书大多是教师指定的，教师总或多或少要从中 抽出一些题目进行讲解。这样一来，就很难保证学生还有多少时间去体验那广博 的自然世界。 其次，重视物理知识的建构，而忽略物理知识的检验。这表现在两个方面： 其一，重视物理知识的传授，而忽视实验课的教学。在中学，实验更多的是为考 【1 】牛顿探求万物之理：混沌、夸克与拉普拉斯妖【m 】李香莲译上海：上海科技教育出 版社，2 0 0 0 ：2 7 3 中南人学硕士学位论文 第一章从物理教学的现状看科学精神培养的必要性 试服务。在大学，实验目的单一，基本以验证性实验为主。学生也很少能从思想 上认识到实验的重要性，试验报告抄袭的现象很普遍。其二，重视物理知识的教 学，轻视社会实践的检验。中学基本就没有安排物理实践的课时。在大学，学校 将物理社会实践安排在第四年，前三年进行的是系统的物理理论知识的学习，导 致学生在物理学习时不能获得同步的实践经验。即使是这样，学生还不珍惜在第 四年的社会实践时间，往往将大量的时间用于找工作。 最后，注重应用性知识，而缺乏对基础理论的学习。这一方面表现在学校的 教学内容过多地以社会的需求为标准，为了迎合社会技术的需要，学校的课程设 置有过分专业化、技术化的倾向。这在高校中表现得尤为突出，比方说学习物理 化学的硕士研究生对物理学最前沿的领域粒子物理学的发展状况知之甚少。“隔 行如隔山”的这种状况在任何时期也没有像在现在这么严重。这些不得不引起人 们的深思，在世俗与学术之间，作为“官府”之学的学校教育应该保持一定程度 的“孤芳自赏”，特别是大学应该引领时代的精神、开启民众的心智，而不是沦 为“科技的“婢女 。 按照马克思的观点，人要全面地发展而不是片面地发展，也即不能孤立地发 展。在教学过程中注重学生科学精神的培养，那么我们要做到：既注重直接经验 的获得，也注重间接经验的获得；既注重知识的建构，也注重知识的检验；既注 重知识的专业化，也注重理论基础知识的教学。如张楚廷先生所提倡的教学中人 的全面发展： 在智育领域，注重知识传授而忽视能力培养便造成一种片面，反之也是一种片 面；在知识领域，注重科学技术方面而忽视人文知识便造成一种片面，反之又是一 种片面；在一项具体课程中，注重经验事实而忽视必要的基础理论便造成一种片面， 反之仍是一种片面。此外还可能有教学环节上的片面，教学方法上的片面1 从上面的分析可以看出，将物理认知孤立化会导致认识的片面和残缺、导致 思维的僵化和衰竭。在这种情况下，学生很难形成关于物理学的正确认识，这样 培养出来的学生离开书本将无所适从，更不用说培养出学生学习的科学精神。要 【1 】张楚廷课程与教学哲学【m 】北京：人民教育出版社，2 0 0 3 ：2 9 6 1 2 中南大学硕士学位论文第一章从物理教学的现状看科学精神培养的必要性 改善这种状况，可以从以下几个方便来进行：加强学生直接经验和间接经验的结 合，加强知识建构和知识检验的结合，加强应用性知识和基础理论知识的结合。 只有在这样的条件下，学生科学精神的培养才有实现的可能。 中南人学硕士学位论文第二章科学精神及其在物理教学中的体现 第二章科学精神及其在物理和物理教学中的体现 如果对科学精神作细致、深入的分析，笔者认为它主要体现在以下几个方面： 无欲精神、无权威的精神、否的精神、辩证的互补精神、理性建构的精神和求实 精神。 2 1 无欲精神 无欲精神要求学生在物理学习时，保持心灵的宁静和对功利的淡薄，超越潜 藏在其深层的心理活动之中的隐蔽的激情和无意识的欲望。这些激情和欲望常常 隐藏在那些看似最直接的经验之中，它们包含了无尽的遐想、形象、类比、隐喻。 这些激情和欲望常常容易导致一种精神的惰性和偏激，使那些最熟悉的概念升 值，并占据了心灵的空间。 无欲精神，国内外许多的学者对这种精神有过许多相似的阐述，但是具体到 物理认知或物理教学的则少。刘桂莉认为荀子的求知论体现着这种精神，即保持 心灵“虚壹而静 的大清明的境界。“大清明心如明镜，对所知之物可以鉴照得 十分清楚明白。村心可以发现万物而不至于发生差错，居于室而见四海，处于 今而论久远，疏观万物而知其情。这种精神要求保持心灵的宁静，保持心灵无欲 的状态，这样才利于我们对事物进行认识。苟子的这种思想，保持心灵的宁静以 利于而获得事物的认识，这在今天仍然具有很重要的意义。但是苟子的这种思想 受中国传统文化的影响，重视人伦事理的考察而轻视对自然事物的探索。同时他 的这种通过“心虚 而求解世间万物之理的思想也容易导致心与物的割裂，带 有“唯心主义 的倾向。庄子的“吾丧我”的心身认识观也体现着这种精神。庄 子认为在人们的认知中有许多障碍，这些障碍主要来自于自身。人们容易受物质、 欲望、情感等多方面感性世界的影响，使认知受主观利诱产生蒙蔽而不能全面地 认识事物。他认为：“物无非彼，物无非是。自彼则不见，自知则知之。州2 1 也就 是说物没有不是“彼”，没有不是“此”，如果心生蒙蔽自以为是彼就见不到此， 【l 】刘桂莉荀子求知论【j 】管子学刊，2 0 0 4 ，( 3 ) ：2 3 2 8 【2 杨1 f l 峻等老子庄子列子【m 】岳麓。土，1 9 9 6 ：7 4 1 4 中南大学硕士学位论文第二章科学精神及其在物理教学中的体现 能够自知才能明白其中的道理。要认识事物就要做到“故日莫若以明。州用明 静的心去观照事物。庄子的观点虽然带有现代认识论的成分，但是其出发点主要 是为了物欲的消解而不是对世界的认知。加斯东巴什拉( g a s t o nb a c h e l a r d ) 也提倡这种精神。他认为在我们的心灵之中有许多阻碍我们进行科学认识的障 碍，科学认识的途径从来就是要剔除这些障碍，将心灵保持在清新的状态。“精 神到了一定的时期，就偏爱那些肯定而不是反驳它的东西，它喜欢答案甚于喜欢 问题。舭23 “一个过分熟悉的科学概念承载过重的具体的心理负荷，它集结了太 多的类比、形象、隐喻，逐渐丧失它的抽象载体，丧失它抽象的尖端。川3 1 通往 科学认识的路从来都必须清理了我们的心灵，摈弃那些心灵中认知的障碍，使精 神总是保持在无欲的状态，以便于精神轻装上阵，时刻保持精神清新的活力。他 的这种分析是建立在心理学的、认识论的角度之上，这也是本文所采用的观点。 在物理教学中，学生往往因为缺乏无欲精神而犯错误，这些也正显示了在物 理教学中培养学生无欲精神的重要性。有些学生学完w = 1 2 r t ，精神产生惰性， 以为这是求电功的万能公式，将其升值并运用到一切求电功的问题当中去，这样 造成许多错误。再看下面这个习题：一辆汽车在平直的公路上以3 0 米秒的速度 匀速行驶，快到十字路口时开始减速，加速度为一8 米s 2 ，求从减速开始到5 秒 后汽车的位移时多大? 解答此题，很多同学很快就将题目中的数据套入公式 s - - - v t + o n ) a t 2 ，求出位移为5 0 米。告诉他错了，他还不知道错在哪里。因为汽车 在不到4 秒的时候已经停下来了。为什么会这样了? 学生在遇到这些物理问题的 时候，觉得这些问题都是自己所熟悉的，于是马上套用公式将其解决。这些都是 学生被激情所左右，不能静下心来分析具体的物理过程和公式运用的条件。有许 多学生的头脑中容易形成这样的观念：“正在向前运动的车，牵引力大于阻力。 而实际上牵引力和阻力的大小决定的是车的加速度而非速度。在这种观念中学生 被自己的直观所蒙蔽，不能正确地分析车运动的状态及其改变的原因。这些观点 虽然在现在都被证明是错误的，但是这些使我们认识到在自然面前，我们的精神 应该永远保持清新的