《电磁学》教学中大学生科学素质培养的初探

1、电磁学教学中大学生科学素质培养的初探关轶文孟高艳姚进斌(陕西理工学院物理系,陕西汉中 723001;摘要:物理学中包含着丰富的素质教育因素,物理学知识、物理学方法、物理史、物理学家的精神等,都能在素质教育中发挥独特的功能。在论述物理教学中落实素质教育可能性的基础上,讨论了科学素质的内涵,指出科学素质教育必须落实到具体的课程之中。结合电磁学教学实际,对学生科学素质的培养进行了探讨。关键词:物理教学;科学素质;创新能力;培养国家中长期教育改革和发展规划纲要,以人才培养为核心。大学对学生的培养,其最终目的就是要提高人的科学素质,实现人的全面和谐发展。物理学是一门最基础的自然科学,它在学生科学素质培养

2、方面具有着独特的学科优势,在实现人的全面和谐发展过程中,具有着基本的、重要的和独特的作用1。我们在电磁学教学中结合学生的学习实际,就学生科学素质的培养进行了探讨。1 物理教学中落实素质教育的可能性物理学是研究物质基本结构和物质运动基本规律的,它是自然科学的重要基础理论之一。当今,物理学的知识已经渗透到了机械、建筑、电力、医学、航天等许多领域,成为许多研究和应用领域的基础。物理学中的概念、规律和理论构成物理知识,在这些知识中蕴含着物理学的基本观点、思维方法、实验设计思想等丰富的科学素质培养因素,如物理学家在认识物质世界运动规律的过程中,创造和形成的科学思想、科学方法、科学精神以及价值标准,尊重科

3、学、追求真理、献身科学的品质,实事求是、敢于质疑、不怕失败、求真至美、与人合作的态度等,这些强大的素质教育功能,在培养学生创新精神和创新能力方面有着不可替代的重要作用,因而决定了在物理教学中落实素质教育的可能性2。2 素质与科学素质教育学原理指出,素质是“人在先天生理的基础上,受后天环境教育的影响,通过自身的努力养成的比较稳定的身心发展的基本品质。”这个定义既考虑了人的先天生理基础,又考虑了后天环境教育的影响,同时还特别强调了人的自身努力的作用,是比较科学的。科学素质是指能使人具有强烈的科学意识,能对科学产生强烈的热情,以致使他的思维方式和行为决策都能达到习惯性地沿着科学道路的品质,使他的生存

4、和活动与时代的发展和科学的进步取得和谐一致。科学素质的内涵应是科学知识、科学思想、科学方法、科学精神和科学态度等方面的综合反映3-4。物理学中蕴含着丰富的科学素质培养因素,其教育功能是强大的。3 培养学生科学素质的教学探讨根据学生的学习特点,在教学内容、教学方法和教学手段上精心设计和组织,使学生在知识学习的过程中,科学素质得到培养和提高。(1 科学精神的培养科学精神是科学主体在长期的培养和提高学生的科学素质,应落实于每门课程的教学之中,一方面要顺应学生学习物理的认知规律,另外要科学活动中所陶冶和积淀的价值观念、思维方式和行为准则等的总和5-6。科学精神是贯穿于整个科学活动中的,它对科学活动起着

5、指导和制约的作用。实事求是,尊重实践,不固守传统,不迷信权威,勇于创新,敢于坚持真理,不怕困难和挫折,善于团结合作,乐于学术思想交流,遵守科学职业道德等是科学精神的基本要素。科学家最基本也是最宝贵的品质就是尊重客观事实,为了追求真理勇于抛弃自己的偏见。在讲授“法拉第电磁感应定律”时,通过给学生讲述法拉第坚持科学精神,他得知奥斯特发现电流磁效应的消息后,就想到,既然电能够产生磁,反过来,磁也应当能够产电。他感到,既然电荷能在导体上产生感应电荷,电流也应该能在导体上产生感应电流,他就是本着这种信念从事实验研究的,从而最终导致法拉第电磁感应定律的发现的事实,揭示出法拉第是凭借科学精神鼓舞,坚持真理,

6、实事求是,不固守传统,最终取得重大突破。(2 辩证的科学思想的传播认识辩证运动的全过程是:实践,认识,再实践,再认识,循环往复,无限发展。这一过程从形式上表现为实践和认识不断的依次交替,从内容上表现为主观和客观、认识和实践具体的历史的统一。电磁理论的形成和发展,是正确实践认识论的范例。在教学中,通过学习静电场、静磁场、再发展到变化电磁场的相互激发和麦克斯韦方程组的建立等的丰富内容,使学生在学习这些具体知识的过程中,了解和体会认识客观世界的正确途径是什么,对培养学生形成正确的认识论起到积极作用。(3学生创新意识和创新能力的培养大量事例表明,不同于传统理论和观念,不迷信权威和书本,是科学创造的思想

7、前提。批判的头脑,怀疑的精神,是打开未知科学大门的钥匙。以往许多电磁学教材过分地强调物理知识的系统传授,却忽视了学生创新意识和创新能力的培养。在教学中,向学生适当介绍科学家们的创造性工作,回顾他们面对旧观念、旧理论、旧思维的局限带来的困惑,勇于探求,敢于突破的研究历程。如普朗克为解释黑体辐射而大胆提出了能量量子化的假说,法拉第建立“场”概念时的创造性工作等。此外,注意将一些新的理论、新的技术,新的研究成果渗透到教学中,作为原教学内容的拓展和延伸。如在讲“电阻的概念”时引入“低温超导体及其特性”、“高温超导体研究和应用进展”等内容,由此增加课程内容的时代气息,使学生了解到物理学生机勃勃的发展动态

8、,激发学生的学习热情,树立热爱科学的信念。“问题探究”教学模式是培养学生创新能力的有效途径。这种教学模式以“问题”开始,而问题提出的主体可以是教师,也可以是学生。教学中,我们根据教学内容精心创设问题,学生则在教师的指导下,针对问题进行相对独立的探究活动,主动地去获取知识;在科学上,提出问题比解决问题更重要, 因为正确地提出问题就解决了问题的一半。我们也创设教学情境,让学生经过观察、思考后主动发现问题、提出问题,教师围绕学生所提出的问题组织教学,学生在教师的指导下,主动分析并解决问题,从而提高了探究问题的能力。如在学习“金属导电性的解释”时,就“其微观结构和导电机制的不同理论”组织学生进行讨论,

9、讨论中教师营造出一种生动活泼的民主气氛,鼓励学生积极参与讨论,大胆探索,互相讨论,最后形成问题的答案。同时激励学生撰写课程论文:如“带电粒子在特定电磁场中的电漂移研究”、“试论在磁场作用下带电粒子的圆轨道保持恒定”、“弱磁质的唯象理论探讨”等。通过开展以上教学和探讨活动,不仅使学生对电磁理论的理解更深刻,同时学习的自主性和创造性得到充分锻炼,重要的是使学生在学习知识的过程中学会了正确的思维,抓住了知识的来龙去脉,领悟到了探索自然规律的正确途径,对形成独立分析问题和解决问题的能力十分有利。(4 培养学生科学方法与思维能力物理学并不仅仅等于物理学知识,它还包括物理学长期发展过程中形成的科学思维和科

10、学研究方法。著名教育学家布鲁纳指出:能力=知识+科学方法+技能。科学方法是解决科学问题的手段,是科学素质的重要内容。方法是从知识学习到能力发展的中间环节,是沟通知识和能力的桥梁。在教学过程中,强调数学推导是电磁学课程推理的主要方式,引导学生重视数学方法的学习,因为它是物理思维和数学思维高度溶合的产物,是培养学生数学思维能力的重要方面。如在讲解静电场的计算时,不仅要分析、计算电场,更重要的是要进行深入的讨论,对所计算的电场的物理图像进行尽可能准确地描绘,加深学生对静电场概念、性质等的理解。数学公式的特点是简洁精确,而图形图像的特点是形象直观,可揭示数与形的辩证关系,有效地培养了学生的抽象思维能力

11、。(5 发散性思维的训练我们知道,抽象思维的应用只能发现、领悟同原有知识有一定逻辑关系的知识,而不能创造出与原有知识无逻辑关系的崭新知识。在教学中,重视训练学生的发散性思维,通过类比、联想,促使其思维处于高度活跃状态,从而在大脑中形成生动的物理图景,产生正确的物理模型。如在学习了静电场后,可以利用类比的方法学习其它场;再如通过类比建立了磁荷的相互作用关系。正如爱因斯坦说,“没有什么合乎逻辑的方法能导致这些基本定律的发现,有的只是直觉的方法、辅之以对现象背后的规律的追寻”。4 教学体会(1 素质教育不能脱离知识教育,素质教育必须落实于每一门课程的教学之中。物理学中蕴含着丰富的素质教育因素,物理教

12、学不仅要传授物理学知识、还要传授物理学思想方法。教学过程中,通过对各个教学环节中的显性和隐性的教育教学内容的挖掘,将使学生学会获得物理知识、学会应用从事科学研究的基本方法,从而实现培养学生树立科学态度、掌握科学方法、传承科学精神,形成正确的世界观、人生观和科学观的教育目的。(2 培养和提高学生的科学素质,要围绕学生创新精神和创新能力的培养开展教学工作。应考虑学生的学习特点,创设良好的教学情境,充分发挥学生的主体作用,引导他们重视观察、发挥想象、勇于发现、不迷信权威和书本,大胆怀疑,敢于提出问题,尽可能激发其创造潜能。(3 具备高素质的教师队伍是培养和提高学生科学素质的关键。教师只有不断提高自身

13、的教育教学水平,努力转变和更新教育思想和教学观念,增强提高素质教育的意识和自觉性,切实改进教学方法,丰富教学内容和教学手段,学生科学素质的培养和提高才能真正落到实处。参考文献:1 钟启泉.物理教育展望M.上海:华东师范大学出版社,2001.100133.2王力邦.科学概述和科学方法M.贵阳:贵州教育出版社,2002.197378.3江向东,黄艳华.百年诺贝尔奖获得者简况J.现代物理知识,2000(5.230.4母小勇,李代志.物理学教育新论M.南京:江苏教育出版社,2001.5380.5 申先甲,等.谈谈物理学史在素质教育中的作用J .大学物理,2000 ,(11 :3640.6 葛伟宽. 复

14、杂性科学与物理教学中的素质培养J .广西师范大学学报(自然科学版,2002 ,(1:105108.Thermodynamics and statistics the physics medium Development Student the Teaching of Science Quality Study( Department of Physics, Shaanxi University of Technology , Hanzhong 723001, Shaanxi, ChinaAbstract:It include abundant education for all-round d

15、evelopment factor in the physics, the spirit of the physics knowledge, physics method, physics history, physicist etc. In discussing the foundation that the physics teaching declines the solid education for all-round development possibility, discussed the content of science quality, point out science that the education for all-round development must carry out the concrete course. Combine e