在物理科技活動中培養學生的科學素養

摘要：注重科學素養的培養是課程改革的重要理念.科學素養的核心內容包括科學知識，科學過程與方法，對科學本質的理解，科學態度、情感與價值觀，科學、技術與社會的關系等.本文通過對“物理科技活動”校本課程的開發，從科學探究活動、實驗拓展創新、物理學史教育、科技制作與小發明、STS教育等活動方式論述物理科技活動對培養學生科學素養有著極其重要的意義.

關鍵詞：物理科技活動；科學素養

我國《普通高中物理課程標準（實驗）》的課程基本理念，首要的一條就是“在課程目標上注重全體學生的科學素養”.歷史和時代發展證明，公眾的科學素養是國家興旺之本.盡管對科學素養概念的內涵有不同理解，但科學素養的核心內容是基本一致的.科學素養應該包括科學知識，科學過程與方法，對科學本質的理解，科學態度、情感與價值觀，科學、技術與社會的關系等.[1]在科學教育體系中，自然科學中最具代表性的物理教學對培養學生的科學素質有著獨特的作用，開展物理科技活動是培養學生科學素質的有效途徑.

1通過探究活動培養學生的科學素養

科學教育中的科學過程主要是指在一般的科學研究中，那些普遍適用的系統化的操作步驟，一般來說，包括提出問題、猜想與假設、實驗驗證、分析與論證等基本環節.事實上，“教學中的科學探究”與真實的科學探究，雖然二者經歷的過程基本相同，但它們有著本質的區別：“教學中的科學探究”主要是面向人類已知的知識，強調的是過程，其目的是讓學生領悟科學思想觀念，領悟科學家探究自然界的方法從而獲得知識；而真正的科學探究是面向未知的知識，它更重視結果，即發現新知識.所以，在科技活動中開展科學探究，其目的是讓學生經歷探究過程，掌握探究方法，更重要的是讓學生形成對問題的探究習慣，更理性地看待問題.通過探究活動所形成的知識，更能讓學生理解知識的本質.

在教學串并聯電路之前，筆者設計了一個開放性探究問題：根據給足的電源、兩個小燈泡、一只開關、若干導線等器材，請畫出盡可能多的電路.學生經過充分的思考后，自發地將所畫的電路展示在黑板上.教師提出要求，學生展開討論.

要求1：把黑板上錯誤的電路圖找出來，并說明理由.（因學生展示的電路設計有可能存在短路、斷路等情況）

要求2：把形式不同但實質相同的電路合并后保留一個電路.

要求3：把余下的電路進行分類，并說明分類的理由.

在學生分類的基礎上分析歸納出電路的兩種基本連接方式——串聯、并聯.

活動結束時，筆者當堂進行檢測，掌握串并聯電路特點并能正確識別電路的串聯、并聯的學生達到86%.[2]

2通過實驗創新培養學生的科學素養

實驗不僅是物理教學的重要環節，一切自然科學和社會科學的理論最終都要以觀測或實驗的事實為準則，只是實驗（試驗）的手段和方法不同而已，所以實驗（試驗）的觀點、方法和能力是科學素養的基本內容.

物理課本中設計了許多探究性實驗，如果按照課本的固定模式，按部就班地進行，學生只是按單一方法進行，只達到會做的層面.由于學科教學的時間、任務的限制，往往也只能如此.科技活動的開放性為學生提供了實驗的廣闊空間.開放實驗室，讓學生針對一個主題，討論可能的實驗方案，讓學生自己揣摩、探索，通過自己動手操作加以探究，最后選出你認為最好的實驗方案進行實驗.《研究勻變直線速運動》這個實驗在課本中使用的是打點計時器和紙帶.活動中，有同學提出用數碼相機的連拍功能充當頻閃照相機來研究的方案.本校實驗室沒有配備頻閃照相機，訪談中得知，學生在此之前沒有接觸過頻閃照相機，他僅憑數碼相機的連拍功能和打點計時器都具有等時記錄的特點想到這個方法，我們不得不由衷地感嘆學生創造性.難能可貴的是，其他同學想到在路徑后面上放上刻度尺就很容易解決了距離測量的問題.隨后的討論中有學生提出，在小車頂上靠刻度尺一側固定一個指針，就可以減小因拍攝時視角引起的長度測量誤差.

3通過物理學史培養學生的科學素養

再現知識產生的社會、文化、歷史背景和物理學家們為獲取物理知識所做出的真實而令人興奮的探索歷程，有利于培養學生的科學態度、情感與價值觀.物理學作為一個完整的科學知識體系，含有靜態知識體系──科學規律、成果；動態知識體系──科學研究的過程.前者給人以知識，而后者給人以創新的智慧.離開了歷史背景的單純的物理知識只能使學生覺得枯燥和深奧.若能通過具體、生動、可靠的歷史事實來說話，讓學生感受到物理大師們用有效的方法一步一步地揭示物理奧秘時那種科學創造的快感與激動，接受科學態度和優良品質的熏陶.

人教版物理教材中大量的“科學足跡”欄目提供了豐富的物理學史資源.此外，在科技活動中，開設了《“偶然”的科學發現和發明》講座，讓學生感悟到靈感的美和科學探究中美的靈感來源于問題本質的深刻理解和對自然、生活的敏銳觀察.《擦肩而過的發現》讓學生為科學家痛失重大成果而惋惜，同時也為他們的不懈追求精神而感動，理解他們在科學探究中“失敗”的價值.在教學托馬斯·楊的雙縫干涉實驗后，介紹物理史上“十大最美實驗”讓學生感悟實驗的魅力.《量子力學的“英雄時代”——一張震撼的合影照》的講座，讓學生了解二十世紀初科學發展“井噴”時代科學巨匠們的卓越貢獻……讓學生在科學史的海洋中，感悟科學的美，培養對科學探究的情感，形成科學探究的價值追求.

4通過小制作、小發明培養學生的科學素養

學校的活動課蘊含著豐富的科技教育內容，是培養學生創新精神和實踐能力、提高學生科學素養的有效途徑.鼓勵和指導學生在科技活動中做一些觀察和小實驗，而小制作、小發明活動本身就是一個創新的過程，它們不僅可以使學生學到各方面的專門知識，更重要的是培養學生的各種技能.同時學生通過小制作、小發明活動，能夠充分認識理論知識的重要性，提高學習興趣和積極性，培養運用理論知識解決實際問題的能力.結合與科技教育緊密相連的活動，如全國科普日，科技活動周、每年的全國、省、市科技創新大賽，廣泛開展的課外科技興趣小組活動，如機器人、航模，科學小發明、小制作、小論文等都是科技活動非常有效的活動方式.

科技發明小組的潘勝勇同學觀察到日常生活中，拔取移動插線板上的插頭時，往往要用雙手，有時很不方便，經過仔細琢磨發明了“可單手拔取插頭的插線板”，此項發明榮獲重慶市少年兒童發明金獎，并獲國家知識產權局授權的實用新型發明專利.

5通過STS教育培養學生的科學素養

STS教育本身是以科學素養為出發點，正確理解和處理科學、技術和社會的相互關系，強調科學、技術和社會的協調、和諧，突出了對科學的文化解讀和價值判斷.所以，在物理科技活動中，開展STS教育是培養學生科學素養的有效途徑.

充分利用課本資源開展STS教育.讓學生理解在物理的發展過程中，科技對物理學的發展起到了重要的作用，反過來物理學的發展又推動了科技的發展.在學習必修2第6章《萬有引力與航天》一節時，教師就可以在講解時，將這樣的觀點滲入到教學中.讓學生知道，沒有望遠鏡的發明與改造，人類就無法觀看到遙遠的天體，將大大限制物理學家對科學的研究；另一方面，萬有引力的發現和引力常數的測定，使得人們能夠計算出天體的質量，發現未知的天體.在學習中，讓學生充分思考，去感知科學和科技的互相推動的關系.在第5節《宇宙航行》后，教材給出了《航天事業改變人類的生活》材料.這份材料重點介紹了航天在不知不覺中改變我們的生活，包括衛星通信、衛星廣播給人類帶來的改變，航天育種對農業產生的促進作用.在材料的最后，編者介紹了近年來，有的國家試圖在大氣層外部署武器，遭到國際社會的反對.要求學生通過報刊、網絡等途徑查閱這方面的資料，了解我國政府的立場，寫出綜述，并闡述自己的觀點，與同學們交流.教師應該積極地引導學生去關注，讓學生了解航天事業的發展，培養學生探索宇宙的興趣和投身航天事業的激情.

開展物理科技活動只是一種手段，而不是最終目的，要把著眼點放在對學生進行科技教育、提高學生整體的科學素養方面.

參考文獻：

[1]蔡鐵權 基礎教育課程改革視野下的中學物理教學[M].科學出版社2005：3

[2]張鴻 串并聯電路教學設計案例分析[J]. 物理教學.2005（12）：22