物理教學中學生科學素養的培養

張戰杰

當今科技發展日新月異,知識經濟漸成主流。如果說科學技術是現代社會演進的強大動力的話,那么具有高科學素養的人,則是科學技術得以發揮威力的主體角色。加強青少年科學素養教育,是適應21世紀科技發展與挑戰的必然選擇。物理學作為具有認識論和方法論性質的自然科學,與社會的聯系日益密切,對學生科學素養的培養具有獨特的功能和鮮明的優勢。

一、科學素養的構成和含義

中國科學技術協會在對公眾進行科學素養調查的報告中指出:科學素養就是對個人決策、參與公眾和文化事務以及經濟生產所需要的科學概念和過程知識的理解。可以說,這代表了我國科學教育界對科學素養內涵的認識和理解。

在物理教學中有意識、有目的、有計劃的提高學生的科學素養是實施素質教育的重要內容。

二、物理教學中學生科學素養培養的途徑和策略

1.加強實驗教學,培養學生的科學素養

物理學是一門以觀察和實驗為基礎的科學,許多概念的引進、規律的得出都和實驗有著密切的聯系。正如諾貝爾獎獲得者華裔科學家楊振寧博士所說:“對人類來說,畢竟百分之九十的科學活動是實驗,而且科學中最重要的基礎是實驗。”

在“電磁感應現象”一課教學中,可以設計讓學生們自主選擇器材進行實驗探究電磁感應現象的產生條件。借助實驗,培養學生的科學意識,學會從身邊的現象和學過的知識著手發現問題,尋找規律。

實驗中,學生們大膽嘗試,積極實踐,想了很多辦法:有的學生把條形磁鐵放在線圈外側,將條形磁鐵與線圈接觸,尋找感應電流;有的學生把線圈與條形磁鐵摩擦,尋找電流;也有的把靈敏電流計和條形磁鐵串接起來……結果,學生中有的找到了電流,也有少部分學生沒有找到。但不管實驗成功與否,學生們對此都興趣十足。這一過程為學生提供了一次學習的經歷,讓學生成為了學習的主人,通過自主的探究、動手實踐,體驗和感悟了科學研究的方法,培養了學生的科學意識和勇于創新的精神。

2.寓科學素質培養于物理學的基本概念、基本規律的教學之中

在物理概念和物理規律的建立過程包含著豐富的科學方法,在物理教學中要根據學生的認知水平在每個教學環節中滲透科學的思想方法,培養他們的科學品質和科學精神。

在“勻變速直線運動的加速度”一節的教學中,先用錄像等電教手段讓學生觀察幾段運動(如汽車起動或火車進站等),引導學生從日常生活中發現問題。然后通過預先測量的這些運動在每隔一定時間時的速度值來尋找這些運動中速度變化的規律,從而引出勻變速直線運動的概念。再引導學生進行類比分析:各種運動中速度的變化快慢是否相等;如何表示速度變化的快慢等問題。最后歸納出加速度的概念。這一研究過程幫助學生正確區分了速度、速度的變化量和加速度這三個物理量,順利地幫助學生克服了這一思維障礙。

3.滲透物理學史教育,培養學生的科學精神和科學的思維方法

物理學史集中地體現了人類探索和逐步認識物理世界的現象、結構、特性、規律和本質的過程。它包含了認識論和方法論的因素,包含了深刻的物理思想,包含著探索者的思索、創造、艱辛和悲歡。物理學史具有的豐富的教育因素,使其在學生科學素養的培養中可以發揮獨特的功能。將物理學史引入教學之中,讓學生“參與”物理學思想發展及物理學規律、理論的發現過程,有助于增強學生學習物理的興趣和信心,有助于培養學生實事求是的工作態度和踏踏實實的工作作風。

4.有機滲透物理學科前沿內容和STS教育,培養學生的科學素養

若在物理教學中僅僅探討基礎知識,而不接觸科學前沿內容,學生就跟不上時代的步伐。物理科學前沿的內容雖然極其復雜,但在物理教學中適當滲透其中所蘊涵的基本的物理思想卻是可能的。因此,讓學生適當地接觸一些物理科學的前沿內容有助于拓展學生的想象空間,培養學生的創造力。

物理教學應將物理知識與STS教育有機結合起來,遵循科學性、時效性、綜合性和因地制宜的原則,突出科學和技術的社會價值,突出實驗、實踐及其應用,不僅可使學生掌握物理知識,更重要的是使學生能懂得這些知識的實用價值和社會價值:現代物理科學技術的新發展、新成果、新成就;與工業、農業、醫學等密切相關的知識和技能;與家庭、社會生活密切相關的知識和技能。

鼓勵學生運用所學的物理知識,嘗試解決這些實際問題,這樣既增長了學生科學知識與技能,又增強了學生社會責任感。