物理教學中對學生科學素養的培養

通過科學教育使學生逐步領會科學的本質，樂于探究，培養他們對科學的興趣和求知欲。因此，一堂好的物理課堂教學應以知識為載體，能力培養為核心，注重科學思想、科學方法的教育，滲透科學意識、科學品質的培養。下面是本人對“牛頓第一定律”教學設計、實施及感悟的初步探討。

一、還原對規律認識的歷史，注重科學思想、科學方法的教育

“牛頓第一定律”的引入始于設疑：“運動起因是什么？”經過思考，大多數學生回答：是因為有力的作用。理由：力作用在物體上物體才能運動，沒有力的作用物體就要停下來。這正好吻合了公元前300多年的亞里士多德的經驗總結：力是維持運動的原因。教師點撥：人們對自然規律源于對自然現象的觀察，但這種由經驗總結得到的結論是膚淺的，片面的，有時甚至是錯誤的。引發學生的重新思考：我國春秋時期的《考工記》中就有這樣的認識：馬力既竭，車舟尤能一取也。這句古文包含的物理意義是什么？你能列舉相關事例并加以說明嗎？學生經過激烈的討論后得出：力使靜止的物體運動起來的實質是力改變了物體的運動狀態；運動物體撤去拉力后停下來是因為阻力使它做減速運動。運動的物體如果所受阻力較小時，還能繼續運動一段距離。這正是直到十九世紀，意大利物理學家伽利略通過實驗才得出的結論。教師點評：充分肯定和贊揚學生參與探究的熱情，及具有的良好的分析總結能力。并指出直覺的印象之所以會產生這種錯誤的認識，是因為它沒有經過科學的分析。伽利略發現了不易直覺的摩擦力，改變了亞里士多德根據直接經驗得出的直覺結論。那伽利略用什么方法證明：物體運動不需要力來維持呢？“理想斜面實驗”是本節的亮點。本人認為“理想斜面實驗”是進行科學思想、科學方法的教育很好的知識載體。因此，對“理想斜面實驗”的研究、思考、推理過程將是本節教學的一個側重點。

電腦動畫模擬“理想實驗”（這在實際中是不可能的）。減小第二個斜面的傾角，傾角越小，小球為達到原來的高度所通過的路程就越長；傾角越小，通過的路程就越長。然后，我們再去科學推理，假如它最終成為水平面，那小球所通過的路程也就無限長，只能沿著水平面繼續運動下去。

最后，講述笛卡兒的補充和牛頓的系統總結和表述。這一教學過程使學生對牛頓第一定律的認識的發展變化感同身受，在思維上受到強烈沖擊，有效地滲透了科學方法，科學思想的教育。同時，學生還感受到科學的精神和科學的態度。

二、注重規律的理解，開展探究式教學，為學生學習 “形成科學過程”提供機會

物理學的知識體系是培養科學素養的最好載體。我們強調科學素養的培養并不是舍棄科學知識的傳授。我們更強調對知識的理解、知識和實際生活的聯系及應用。這也是科學素養培養內容的一部分。在進行牛頓第一定律的教學時，不能只滿足于學生能復述牛頓第一定律的內容，還應幫助學生理解牛頓第一定律所包含的幾層意思：①牛頓第一定律說明了物體不受力時的運動狀態是勻速直線運動或靜止（所以說，力不是物體運動的原因）；②一切物體都有保持勻速直線運動狀態或靜止狀態的性質，這種性質叫做慣性（所以說，一切物體都有慣性）；③外力的作用是迫使物體改變運動狀態（所以說，力是改變運動狀態的原因）。

三、設置物理情景、設疑引發學生探究

一段有摩擦的水平軌道AB，接上一段光滑的水平軌道BC；再接一段有摩擦的水平軌道CD。把一滑塊小心地放在A點，此后3s時間內的運動狀態？后來若受到一個水平向左的動力的持續的推動，它便由靜止開始運動，在力的作用下，其速度越來越大，至B點時的速度增至3m/s。然后撤去推力，滑上光滑軌道它將如何運動？到C點時它的速度多大？此后，進入有摩擦的水平軌道，受到了阻力的作用，其從C到D過程中速度如何變化？

在由A到D的過程中：①滑塊不受力(在水平方向上)的階段有哪些?在這些階段中，滑塊有沒有保持原來的運動速度?滑塊受力（在水平方向上）的階段有哪些?在這些階段中，滑塊的運動速度有沒有變化？

②滑塊在AB段的加速過程中，達到1m／s時，若撤去外力，在這以后，滑塊的運動情況是怎樣的？學生在敘述中可能缺乏準確的表達，教師要追問、點撥，直至得出最后的結論。

學生在參與探索中形成知識、加深了理解，同時激發了對科學的熱愛和興趣；增強了科學的意識；不僅增長了知識，也鍛煉和培養了能力；同時在嘗試中獲得了自信。這也是一種培養學生科學素養的有效途徑。

作為本節內容的補充，課后給學生布置了一組選做題，四人學習小組可任選其中一個，并允許在一周內完成：

①牛頓生平及你對這一偉人的評價

②伽利略所具的科學品質及“理想斜面實驗”的科學意義

③生活中的慣性

④用氣墊導軌驗證牛頓第一定律的實驗報告

教師應鼓勵學生以自己能接受的方式學習，提供學生主動學習的機會和環境。這組作業要求學生查找相關資料或動手實驗，并加上自己的理解，通過小論文及實驗報告的方式呈現。學生在這種研究性自主學習過程中發揮了他們的主觀能動性，強調了學生的協作精神，增強了學生研究和創新的能力及對各科知識整和綜合應用能力，從而進一步培養學生的科學素養。

四、小結

愛因斯坦曾指出：“如果一個人掌握了他的學科的基本原理，并學會了如何獨立地思考和工作，他將肯定會找到屬于他的路。除此之外，與那些只獲取詳細知識的人相比，他更加能夠使自己適應進步和變化?！边@正是一個人良好科學素養的顯現。在對學生科學素養的培養過程中要求：教師要有正確的教學理念，用正確指導思想指導教學設計和教學過程；其次，科學素養的培養需要滲透在每一堂課中，需要每一位物理教師的參與。

（作者單位：江蘇省鹽城市亭湖區新興中學）