很多人都认为物理这门学科的知识学了没有太大的用处,因为在实际生活中,的确也很难想象会在什么场合要用到“连接体”等高中物理中这类典型问题。即使有些人将来从事科技工作,如果不是去作大学或者中学的物理教师,恐怕也很少需要在这样的层次上去应用牛顿第二定律。这就似乎涉及一个很直接的问题,学习物理对绝大部分的人来说到底能有什么用?
产生上述问题的原因,是因为这些人认为,在中学的有限课时内,应该多学一些“主干知识”。所谓主干知识,则是那些在物理学中影响全局的,掌握不好就无法进一步学习的,也就是说,考虑得较多的是物理学科本身,而并非作为一个人的素质的需要。
在这里要回到我们的出发点:中学物理课程不是为培养物理专业工作者而设立的,它应该和其他学科有机地结合在一起,为提高学生素质这一总的目标作出贡献。
中学物理教育的目标是什么?翻阅一下建国以来历次教学计划和教学大纲的说法不尽相同,其基本目标都是要与其他学科和其他学校活动一起,“培养有理想,有道德,有文化,有纪律的社会主义公民”(《全日制中学物理教学大纲》,1990年4月第二版)。但是,在实际工作中,两种不同的实践反映出来的却是两种不同的物理教育观。多数人的作法实际是在努力把学生培养成为物理专业工作者;另一种则是力图使物理课程在培养高素质公民的过程中作出贡献,而现在的物理教学尤其是物理教材都是朝这个方面努力的。
物理学是一门应用性极强的学科,没有物理学就不会有我们今天的文明生活,没有物理学的发展就没有我们今天的现代化生活,它的发展为人类创造了巨大的物质财富,推动了人类文明进程的发展,显示了科学的巨大力量。在学习物理过程中,让学生了解现代科学技术的成就。所以,学习一定的物理学知识不仅是作为一个高素质公民的前提条件,也是适应现代社会的必要条件。
(一)、在学习物理的过程中培养学生的科学态度。
物理学的最大特点就是以实验为基础,从实验出发,寻找规律,再用实验去验证结论。所以,它要求学生必须以科学严谨的态度去对待,实事求是,不靠主观臆断去猜测、捏造。当然,在这个方面,教师的作用也是不可忽视的,首先对于教师的演示实验,必须作到在能排除干扰的情况下,尽量做到位,而不是随意性的一带而过,或者将某一次的失误说成是实验条件的不是,这样的话不能说服学生,从而传递给学生一种意识:物理上的规律有时候也是不严格的。
一般来说,在中学阶段所做的实验基本都是定性的研究物理量间的关系的。定性分析也是一种极其重要的科学方法,定性和半定量化的方法的运用,可使我们抓住物理问题的本质,而不是一下子就陷入对细枝末节的探讨。过度的定量化,容易使学生迷失在各种形式的数学推演和运算之中,而伤失了对丰富而生动的物理本质的认识和理解,过度的定量化,使物理更为抽象难懂,更容易使学生伤失学习物理的兴趣和信心,这些都是与我们物理教学目的的本意背道而驰的。实际上在许多情况下,定性方法比定量方法更为有效,而且定性和半定量化分析方法的应用对于物理思维能力的提高、科学素养的培养具有更为深刻的意义。一般来讲,定性分析有利于物理问题的解决。很多科学工作者在解决物理问题时总是先理解题意,定性地分析物理过程及其特征,定性地考虑多个不同的求解途径和可能的结果,最后才选择合适的方法、途径去解题。所以,在演示完定性研究的实验之后,及在得出关系式前,还应和学生说明,得到这个关系式并非就是这个实验,而是设计更严密的实验多次实验最终得到。这样,学生也会逐渐形成一种意识:要做研究,必须严格、一丝不苟,尊重客观事实,来不得半点虚假。
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(二)、在学习物理的过程中培养学生的合作意识
在学习物理的过程中,学生亲自做实验也是很重要的一部分,在此过程中也在锻炼学生的素质,那就是学会人与人之间的合作,当然提高了动手能力也是一个很重要的目的。在学生实验中,一般采用的是合作方式(目前以两人一组居多)。两个学生或者几个学生一起出主意,然后一起参与动手,在这个过程中,学生已经开始学习扮演不同的角色,比如,其中一位同学负责安排任务的分配,其中一位负责检查等等。当然,也应做适当的轮换,让每位学生都体会到各个位置的重要性和不可分割性。将来他们所要踏入的这个社会就是一个需要人与人合作的社会。在合作的过程中同时会使学生养成一种强烈的责任感,这也是作为一个合格的现代化人必须具备的素质之一。
(三)、在学习物理的过程中培养学生思考问题的习惯——用科学的方法
在物理课程中,强调的就是认真观察,在观察事物时,不带任何的主观色彩,而是以自然观察的方法以及用实验来观察的方法。物理学理论的建立一般都遵循着这样一个途径:观察实验(广义的)、进行假设、设计实验验证假设、总结理论、通过广泛的实践验证理论……在其他领域,大到科学理论的建立,小到台灯、自行车故障的排除,基本途径都是相似的,有意识地沿着这样的途径去思考问题,寻求解决的方法,是一种重要的能力。我们的物理课程一直坚持对学生进行“物理学是从实践中来,到实践中去”这样的教育。
第一,作为教师应注意不给学生造成这样的错误印象,好像通过课堂上的一两个实验,收集三五组数据就可以得出一个物理规律。而是要让学生认识到,课堂上用于归纳物理规律的实验不过是科学方法的一种演示。这一点,在前面已经提到过。
第二、重视“猜测”在科学发展中的作用。我们一直重视从事实归纳科学规律,而后用演绎的方法利用这些规律去解决问题。这样的做法是正确的,但有两点常被忽略。其一,单纯的演绎不能得到新的认识;其二,单纯的归纳得出的规律只适用于与原型相同的场合,不能成为普遍规律。这两点都告诉我们:创造性思维往往需要猜想。这种猜测也是在一定的知识储备的基础上才可以,而不是胡乱猜测。
(四)、在学习物理的过程中积累研究问题的方法
在物理课本中所出现的研究问题的方法有很多,比如说:理想模型、等效替代法、类比推理法、理想实验法、控制变量法等等。以类比推理为例。
物理学是自然科学中的一门基础科学,它不仅有一定的知识内容,而且这些内容之间存在着必然的内在联系。将新、旧知识进行类比,给学生以启示,使学生易于掌握新知识,同时也巩固了旧知识。
如在学习静电场一节内容中,“电场”概念的建立是极为重要的,但由于这个概念比较抽象,学生一般难以理解。那么可以用力学中所学重力场与之做类比:地球周围存在着重力场,地球上所有物体都处于重力场中,都受到了地球的作用力——重力。同样,电荷的周围存在着电场,电场对处于其中的电荷有电场力的作用,(如:点电荷间的库仑力的作用)。再由物体在重力场中具有了与地球位置有关的重力势能,引导学生总结出,检验电荷在电场中也应具有与场源电荷位置有关的电势能。如此类比,相当于在新旧知识间架起了一座桥梁,让学生能够从已掌握的旧知识中顺利地接受和理解新知识。
如讲电容器的电容时,可以用水桶作为例子,不同的水桶,要装同样高度的水柱时所需要的水量是不同的,或者装同样的水量产生的水柱高度是不同的,所以不同的水桶都有一个用来表示容纳水量大小本领的量,那就是横截面的大小;电容器两极板间的电势差就相当与水柱的高度,电量就相当于水量,所以对于电容器的电容的物理意义,让学生通过这样的类比后,马上就可以知道是表示容纳电荷本领的物理量。
又如:场强E和电势U这两个描述电场的物理量,E、U与检验电荷q之间有无关系呢?而牛顿第二定律M=F/a,当物体受到的合外力为零时,物体产生的加速度也为零,但物体的质量为一定值;再有,欧姆定律中R=U/I,若电阻不接入电路中,U、I均为零,但电阻R却一定。究其原因,它们都是事物本身的物质属性。这种简单的类比,使学生顿悟:E、U是描述电场本身性质的物理量,电场是客观存在的,与检验电荷无关,而定义式:E=F/q、U=ε/q只是定义E、U和计算E、U大小的,这是一种比值法定义。
学生在掌握物理知识的同时又学到了研究解决问题的方法,接受新事物的方法,作为学生本人,如果不喜好物理本身,他可以不用去深究物理量之间的进一步关系,但是学习物理的这种方法还是应该掌握的,曾经有人说,学过某些知识之后,把知识全部遗忘后留下来的就是素质。也就是说你对某个领域拥有多少知识不是最重要的,最重要的是你掌握了能再学习的本领。
(五)、在学习物理的过程中培养学生的爱国热情。
物理学史也是培养学生素质的一个绝好材料。物理学史是人类对自然界中各种物理现象的认识史,它研究物理学发生、发展的规律。在我们的物理教学过程中也总是能抓住各种机会讲解物理学的发展史,让学生了解物理学中的基本概念、基本规律和理论的萌发、演变过程,让学生了解到这些规律、定理也是靠科学家的不懈努力最终获得。而物理学的发展促进了人类文明的发展,给人类文明带来了许多,包括有好的,也有不好的。如在二次世界大战期间,美国在日本上空投掷了两颗原子弹,给人类带来了许多伤害。原子弹的出现,不能不说是物理学上的一个伟大成就,运用好了,可以造福人类,运用不好就只能给人类造成各种威胁和灾难。这就要让学生从小就树立一种意识:我们的科学技术是用来造福人类的。国家的兴旺更是需要靠科技的发展。
让物理学的教育在素质教育中发挥作用,或者发挥更大的作用,也需要教师的努力。教师自身的素质也要相应跟上。要主动引导学生参与教学的主要环节和过程,包括备课、考试出题、教学测评、学习情况调查分析、教学研讨和交流等等,使他们通过转换角度,调整自己的方位,打破教与学的封闭和隔绝,体悟教学的真谛,唤起他们求学上进的精神动力,了解自己的知识水平,扬长补短,多方完善,从而把教师的“示范性”和学生的“实践性”紧密结合在一起。一切以提高学生素质而努力
