物理科学方法教育的研究与反思ppt课件(1).ppt

老师们上午好,向来自全国各地热心物理科学方法教育研究的老师们学习致敬,1,物理科学方法教育的研究与反思,2,.,我国中学“物理科学方法教育”的研究，大约在20世纪80年代初，与能力培养的研究几乎同步开始进行。（1980年许国梁理事长在南京师大全国物理教学法研讨班上的报告就是：关于能力培养的问题）1982年，物理教学杂志第一期，刊登了人教社董振邦先生“使学生从物理课学到一些研究方法”一文，提出学习观察、实验、抽象、理想化、比较、类比、假说、模型、数学方法等（2009年学会春节座谈会董老又提出这一问题的重要性）开始是群众性的自发的学术研究，各抒己见，看法不一。现在思想逐渐有了共识：在中学必须进行物理科学方法教育，而且愈感有其紧迫性，因为它直接与培养学生的素质，培养创新型的人才密切相关。特别令人倍受鼓舞的是，物理科学方法教育已经作为教育部颁发的基础教育物理课程标准的三维目标之一，这极大地鼓舞了从事这一课题研究的老师,增强了研究的积极性,更加理直气壮地去正视这一课题。但是物理科学方法教育还有许多问题值得深入研究,正是面临这一形势,学会确定由高师工作委员会主持召开第三次物理科学方法学术研讨会,今天我们聚首南京师大,共同探讨有关问题,促进科学方法教育的深入发展.,3,一、物理科学方法教育研究的可喜成果,4,.,成果1,从群众性的课题研究变成了国家教育部颁布的中学物理课程标准的三维课程目标之一,这极大地鼓舞了从事这一课题研究的老师,增强了研究的积极性,更加理直气壮地去深入研究这一课题青岛教研室以文件的形式,提出教学中进行科学方法教育的具体要求(初中11种方法),并提出评价检测的具体要求,这在国内是罕见的,5,成果2,深入开展研究发表论文出版专著高师及中学物理教师研究发表论文研究生的研究论文(几乎所有有教学论研究生的都有此课题研究成果,水平高,有深度),6,-出版专著物理科学方法论专著十几部:按出版先后排列（1）物理学方法论张涛光著山东科学技术出版社1983年7月第1板（2）物理学方法论张宪魁王欣主编陕西人民教育出版1992年（3）中学物理方法丛书王溢然束炳如主编河南教育出版社1993年（4）中学物理方法张遥著黑龙江科技出版社2002年（5）物理发现的艺术程九标张宪魁陈为友主编中国海洋大学出版社2003年1月（6）物理学思想方法研究项红专著浙江大学出版社;2004年6月1日（7）物理学史与物理学思想方法论吴宗汉周雨清编著清华大学出版社2007年10月（8）物理学方法论张宪魁李晓林阴瑞华主编浙江教育出版社2007年11月（9）物理学思想概论朱銯雄著清华大学2009（10）物理学方法概论朱銯雄著清华大学出版社2010.2,7,张宪魁王欣主编陕西人民教育出版1992年,王溢然束炳如主编河南教育出版社1993年,出版物理科学方法论专著编著1,张涛光物理学方法论山东科学技术出版社1983年07月第1版,8,项红专著浙江大学出版社;2004年6月1日,张遥著黑龙江科技出版社2002年,程九标张宪魁陈为友主编中国海洋大学出版社2003年1月,出版物理科学方法论专著编著2,9,朱銯雄清华大学2009,张宪魁李晓林阴瑞华主编浙江教育出版社2007年11月,吴宗汉，周雨青编著清华大学出版社2007-10-,出版物理科学方法论专著编著3,10,朱銯雄清华大学出版社2010.2,出版物理科学方法论专著编著4,11,“物理科学方法教育”专著（1）高中物理方法教育研究浙江教育学会中学物理教学分会编写组（李国倩等）浙江教育出版社1995（2）物理科学方法教育张宪魁著青岛海洋大学出版社2000年1版4次印刷,12,张宪魁著青岛海洋大学出版社2000年1版已4次印刷,浙江教育学会中学物理教学分会编写组李国倩等浙江教育出版社1995,物理科学方法教育专著,13,成果3,3.高师院校(或教师培训或中学)开设物理科学方法教育选修课或专题研讨课据不完全统计已有十几所师范教育院校开设了物理科学方法教育选修课或专题讲座.如北京师大,首都师大,东北师大,南京师大,山东师大,曲阜师大,山东理工大学,绥化师范学院,荆州学院,河池学院等.其中北京师大把它列入教学计划并制定了教学大纲.物理系师范生教学计划2009.doc物理科学方法教育课程大纲模版.doc山东青岛二中,浙江衢州二中等校为中学生开设物理科学方法教育选修课,值得借鉴.,14,成果4,4.教材编写显性地体现物理科学方法教育这是一个重要的、前所未有的变化，对于深入开展这一课题研究，会起到不可估量的作用.(1)各种版本的基础教育中学物理教材不同程度、不同方式、显性地凸现了物理科学方法(2)高等教育出版社出版的中专物理学指导书(3)南京大学出版社出版的高职院校教材,15,高等教育出版社出版的中专物理学指导书,邵长泰主编,16,南京大学出版社应用物理基础信息类赵志芳主编,编委会前言明确指出该丛书的第一个特点就是:”注重科学文化素养,突出思维和方法,专列一个项目“知识拓展”,系列地介绍科学思维方法.”这一做法国内罕见.,17,成果5,5.积极开展物理科学方法教育试验(1)济宁学院,组织中学教师和学生开展了近三年的试验,取得了丰硕的成果,通过了教育部组织的专家组的鉴定,曲阜师大组织教师摄录了25节示范课在电视台连续播放二次,青岛、济宁、潍坊教研室,也都先后在中学实地进行此项教学实验,开封市现正在进行之中;(2)在整个教学的全过程实施科学方法教育，已成为广大教师的自觉行动.,18,中学阶段实施物理科学方法教育的策略研究甘肃路文柱,1通过充分利用教材渗透科学方法2在探究式学习、合作式学习等自主探索中总结科学方法3从实验中掌握科学方法4在知识教学（包括物理概念和物理规律）中渗透科学方法5在STS教育中渗透科学方法6结合物理科学史渗透科学方法7通过解决实际问题学会运用科学方法8通过开设专题讲座等第二课堂教学方式渗透科学方法9通过练习、考试、竞赛及评价检测等环节应用科学方法10通过课外小制作、小发明等科技活动进行科学方法教育,说明：这是路老师在实践中总结的有效实施科学方法教育的10种形式，看后可以说明什么问题？（我没有做文字的任何更改，只是调整了一下顺序）,可以说明：物理科学方法教育是一个永恒的课题，它可以而且应该贯彻于物理教学的全部过程和始终。,19,成果6,6.学会召开专题学术研讨会学会非常重视物理科学方法教育的研究,作为唯一的一个专题,召开了三次全国性的学术研讨会:1.1995年8月3日6日首届在陕西师大召开2.1999年8月9日13日第二届在苏州大学召开3.2010年7月31日8月2日第三届在南京师大召开内容:学术报告,课题研讨,论文交流与评奖;(含视频),20,-几个值得思考和研究的问题,二、物理科学方法教育的反思,21,(一)物理科学方法教育总体上要解决三个基本问题,1.物理科学方法教育的基本内涵搞什么2.物理科学方法教育的意义-为什么搞(不再赘述)3.如何开展物理科学方法教育-怎么搞,22,(二)物理科学方法教育的内涵,1.弘扬科学思想,2.掌握科学方法,树立科学态度,“物理科学方法教育”就是在进行物理教学的过程中,同时进行以科学方法为主的学习与教育.,23,正确的自然观（即对自然界的整体认识）,自然界是一个有机的、辩证统一的大系统；,自然界以可以认识的；,自然界是简单的、对称的、和谐的、美的；(开普勒),认识自然界必须按一定的规律、应用一定的科学方法；(法拉第),实践是检验真理的唯一标准；,要善于观察，勇于实践，勤于思考，,科学精神是怀疑精神,科学精神是求真精神,科学精神是创新精神,科学精神是人文精神,科学精神是实践精神,1.弘扬科学思想,(二)物理科学方法教育的内涵,24,2.掌握科学方法,方法的基本概念,方法的存在形式及判定原理,物理科学方法体系及常用的科学方法,1.弘扬科学思想,(二)物理科学方法教育的内涵,25,1.弘扬科学思想,2.掌握科学方法,树立科学态度,严谨,严肃认真，一丝不苟，讲究卫生。(卢嘉锡,白春礼),求实,实事求是，客观公正，尊重证据，,坚持真理，修正错误。(迈克耳逊以太),(二)物理科学方法教育的内涵,26,物理科学方法教育内涵与课标三维目标,27,科学方法教育的基本观点,1.科学方法教育是一个综合的课题,包括三个方面;它是一个永恒的最具有生命力的课题，只要物理教育存在它就存在;2.理论知识是真理的体现,是客观存在的;运用什么方法发现客观规律,是因人而异的,因此,方法是主观范畴的;方法积累起来构成方法论的理论体系；后人可以借鉴；研究有法，但无定法,贵在得法；3.理论知识与方法是构建完整的知识结构不可分割的两部分,而且理论知识用于解决实际问题,知识就具有方法论的意义;方法也是知识,不能降为是程序次序步骤;4.科学方法只靠“隐性教育”、只靠学生自己去悟,是很难有成效的,要讲解感悟相结合，可以借鉴“一学二模三创新”模式,教材与教师的显性教育作用是很重要的；要珍惜青年学生最富有创造力的时期；同样不能再让老师自己去悟（新课标已经明确提出“过程与方法”的目标）；5.呼吁:高师院校开设科学方法教育选修课;教师培训开设科学方法教育研讨课;教材编写专家要更加重视科学方法的显性教育；教师自学。,28,科学精神是怀疑精神,科学的态度首先就是怀疑，它要求人们凡事都要问一个“为什么”，追问它“究竟有什么根据”，打破沙锅问到底，而决不轻易相信。亚利士多德说，重的物体比轻的物体先落地，真的如此吗？如果是这样，为什么一个分币和一张揉成一团的纸可以同时落地呢？（几乎同时）伽利略正是对类似的问题提出了怀疑，所以才推翻了亚利士多德的一些观点，解决了物理学中诸如力与运动的关系、自由落体规律等问题，促进了物理学的长足发展。所以，著名的科学方法论学者波普尔说：正是怀疑、问题激发我们去学习，去发展知识，去实践，去观察。在这个意义上可以说，科学的历史就是通过怀疑，提出问题并解答问题的历史。当然，科学的怀疑精神，绝不是否定一切。怀疑的目的在于：一是要从熟悉的现象进入未知的领域。二是去伪存真，把原来不正确的东西逐步纠正过来。辩证唯物主义认为科学的怀疑精神，决不可与否定一切的绝对怀疑论等同。科学的怀疑精神是辩证的否定，它不是否定一切，而是通过否定得到肯定的东西。因而科学的怀疑精神虽然也认为，一切知识都是相对的，都值得怀疑。但它不是主观的相对主义，而是客观的相对主义，即：“它不是在否定客观真理的意义上，而是在我们的知识向客观真理接近的界限，受历史条件制约的意义上，承认我们一切知识的相对性。”（列宁）,29,科学精神是求真精神,科学研究的目的是求真，是追求真理。什么是真理？真理是人的认识与客观实际相符合的真实的知识。在求真问题上，首先应该承认，我们的认识对象自然界是客观存在的。自然界是在我们之外的一个巨大的世界，这个世界离开我们人类而独立存在。从思想上掌握这个在个人之外的、客观存在的世界，是科学的一个最高目标。其次，要承认我们的认识对象自然界是可知的。尽管世界上的事物是千变万化的，但是其运动及变化是有规律的，是可以被人们认识的。而且就整个人类的认识能力来讲是无限的，世界上只有暂时未被认识的事物，而没有永远不可认识的事物。爱因斯坦有一句名言，他说：相信世界在本质上是有秩序的和可认识的这一信念，是一切科学工作的基础。,30,科学精神是创新精神,“创新是一个民族的灵魂，是一个国家兴旺发达的不竭动力”创新也是科学的生命，没有创新，就没有科学，没有创新，科学将停滞不前！教育是知识创新、传播和应用的主要基地，也是培育创新精神和创新人材的摇篮。“知识创新就是指新思想产生、深化、交流并应用到产品（服务）中去，以促进企业获得成功，国家经济活动得到增强，社会取得进步。”长期以来，由于对“新”定位过高，有人对中小学生创新持怀疑态度。其实，通常说的“新”大多在两个层面上体现它的意义：一是“前无古人的”层面，亦即首创性的事物谓之新。其参照系为人类历史，因而这种“新”只有极少数人可以企及。二是“概率不大的”层面，就是在特定群体中是鲜见的，同样具有“新”意。可见，在前一个层面上，学生特别是中小学生可及者确实不多。但在后一层面上，尤以具体的学生群体为参照时，情形却不然。在中小学，我们所说的创新是指通过对中小学生施以科学方法的教育和影响，使他们作为一个独立的个体，能够善于发现和认识有意义的新知识、新事物、新方法，掌握其中蕴含的基本规律，并且具备相应的能力，为将来成为创新型人材奠定全面的素质基础。当然“新”还涉及价值。毫无价值甚至有害之“新”，社会非但不倡导反而禁止。一般情况下人们看重创新的社会价值和经济价值以及发展价值，得其一者即可，三者兼及更佳。中小学生创新，重在发展价值。学生能够别出心裁地解决一道题，虽无明显社会效益和经济效益，却锻炼了能力也是非常宝贵的。另外，创新和继承也是分不开的；一方面，没有创新，科学便成为万古不变的教条，成为只是让人逐字逐句背诵的经典。另一方面，如果没有刻苦认真地学习、继承前人的工作，就不可能有所发现，有所发明，有所创新。相对论、量子力学、现代综合进化论等现代科学的伟大成就，都是在继承前人成果的基础上产生与发展起来的。所以在继承中创新，在创新中继承。,31,科学精神是人文精神,科学是人类在认识世界、改造世界的过程中，形成与发展起来的一种系统的、有组织的、特殊的活动。在当代，科学已经成为人类文明的主流，它广泛地渗透到政治、经济、法律、文化领域之中。这是因为，科学归根结底是和人类的切身利益和长远利益息息相关的，因而，近代科学从培根的“知识就是力量”开始，人文精神就成为它固有的精神。马克思站在社会发展史的高度指出，科学是一种在历史上起推动作用的、革命的力量。爱因斯坦说得更具体，他认为，如果没有科学，人民群众就不会有像样的家庭生活，不会有铁路和无线电，不会有防治传染病的办法，不会有廉价书籍，不会有文化，不会有艺术的普遍享受。也就不会有把人从生产生活必需品的苦役中解放出来的机器。,32,科学精神是实践精神,我们要弘扬科学精神，必需对实践有一个正确的认识，而且还必需亲自参加实践。实践是人们能动地认识世界和改造世界的、社会性的、客观相互作用的活动。它的特点是：实践是客观活动，实践的对象、手段和结果都是客观的。实践是能动的活动、是人类有目的、有意识的、自觉地改造客观世界和主观世界的活动。同时，实践是社会历史活动。人民群众是实践的主体。实践是不断地发展的，因而具有历史性。实践是检验认识正确与否的唯一标准。只有通过实践才能证实认识和发展认识。实践是认识的目的。认识来自于实践，又必须服务于实践实践是认识的目的和归宿。,33,三、要建立一个物理科学方法体系,进行科学方法教育必须建立一个完整的物理科学方法体系形成系统性,克服盲目性;时机已经成熟:德国著名物理学家玻恩(18821970)说：“我荣获1954年的诺贝尔奖，与其说是因为我发表的著作里包括了一个自然现象的发现，倒不如说是因为那里面包括一个关于自然现象的新思想方法基础的发现。”我们建立“体系”的过程：1.总结国内各种版本的有关资料，搜集几千张卡片，分析总结而成；抛砖引玉如后；2.缺少国外资料的研究(个人的短处),34,35,36,37,38,常规的研究方法,常规的研究方法是指有一定的程式和规则的方法，如经典的观察方法、实验方法、数学方法、逻辑思维方法、现代系统科学方法等。,39,非常规的研究方法,指没有固定的程式、规则的方法。这些方法的产生带有或然性，其进展“变幻莫测”，其思维特征与艺术有些相似，还常夹杂着一些戏曲性事件，如直觉、猜想、灵感、机遇等。另外，物理学的佯谬、美学、物理学家的失误等等也都有方法论的意义。,40,四、提供一个寻找方法论因素的方法物理科学方法判定原理,41,1、方法的基本概念,方法：为了解决某一具体问题从实践或理论上所采取的手段与方式的总和。,42,2.方法存在的形式,对于同一事物来说，沿纵向或横向发展过程中的转折过渡处必然存在有方法。不同的事物之间（包括人与事物之间）建立联系或发生关系或重组排序时，必然存在有方法。奥斯特实验.swf演示电流表.ppt气体定律的发现.ppt理论用于实践以解决问题时，理论本身就具有方法的意义了。,43,3.物理科学方法判定原理（提供一个寻找方法论因素的方法）,在物理学知识点的建立、扩展与引申中，知识点以及知识点之间的连接处（我们把它叫作“键”），一定存在有方法论的因素.,44,五、课堂重演物理知识的发生过程,45,如何重演物理知识的发生过程,重演让学生体验物理概念的形成过程创新实例力臂仪广东.mpg如何提出法线.MPG让学生探寻物理规律的总结过程探究电荷种类作用规律总结右手螺旋法则探究电磁感应现象方法郭训盛楞次定律让学生参与物理实验的设计过程让学生亲历物理问题的解决过程教师和学生一起从起点看终点充分还原稀释，坚持延迟判断液体传声方法.MPG注重思路分析，渗透科学方法.复杂问题简单化,简单问题规律化大胆开放,科学收敛:知识与方法(完整的知识结构),46,1、让学生体验物理概念的形成过程,(1)爱因斯坦谈建立概念科学必须创造自己的语言和自己的概念供它本身使用,科学的概念最初都是日常生活中所用的普通概念,但它们经过发展就完全不同.它们已经变换过了,并失去了普通语言中带有的含糊性质,从而获得了严格的定义,这样它们就能应用于科学的思维.转引自广东教育出版社物理必修1前言(2).概念需要探究吗-让学生体验物理概念的形成过程哪些概念要探究,哪些概念不需要探究,具体情况具体分析,47,例1:“种概念”力定义的步骤(利用归纳法）,A.搜集大量现象,两个事物，一个动作,B.归纳上述现象的共同点,C.用恰当的物理词语定义,被定义的概念力,概念的定义包括两个部分:,下定义的概念物体对物体的作用,48,例2:入射线反射线不需要探究(客观存在),法线需要探究(不存在)光的反射定律创新.ppt03如何提出法线.MPG例3:动力阻力支点不需要探究,力臂需要探究(不同的定义,结论不同)创新实例