運用馬克思主義哲學觀點提升學生的科學思維①

王 柯 蘇作鵬

(河南大學物理與電子學院,河南 開封 475004)

社會的發展無數次證明人才培養是科技創新的根本,因此必須實施科教興國戰略,夯實科技創新的基礎。物理教育為人才培養奠定了必要的基礎,中學物理教育是培養學生科學思維和提升他們的核心素養的重要途徑。

科學思維是從物理學視角對客觀事物的本質屬性、內在規律及相互關系的認識方式;是基于經驗事實建構物理模型的抽象概括過程;是分析綜合、推理論證等方法在科學領域的具體運用;是基于事實證據和科學推理對不同觀點和結論提出質疑和批判,進行檢驗和修正,進而提出創造性見解的能力與品格。科學思維主要包括模型建構、科學推理、科學論證、質疑創新等要素。[1]學生獨立分析、解決問題離不開科學思維,科學思維是將知識轉化為能力的橋梁。良好的科學思維有助于提升學生的綜合能力,提高人才培養質量。有研究表明:高中生整體的科學思維能力偏低,大多數學生的物理學習停留在知識層面,缺乏對知識深度的思考。[2]高中階段是學生科學思維發展的重要時期,但迫于升學壓力,大部分教師偏重于知識的傳授,在培養學生的科學思維方面做得不夠到位。

馬克思主義哲學是關于自然、社會和人類思維發展一般規律的科學認識,運用馬克思主義哲學觀點指導教學能夠學生促進科學思維的發展。如將對立統一規律、現象和本質、實踐對認識的作用和否定之否定規律巧妙地融入到物理教學中,可有效培養學生的科學思維,其融入途徑如圖1所示。

圖1

1 模型建構與學生知識體系的建構

物理學研究的現象錯綜復雜,各種因素摻雜在一起,使人難以發現其本質規律。唯物辯證法強調看待問題時要抓住主要矛盾,突出問題本質,運用此方法可以使物理問題化繁為簡。而物理模型就凸顯了這種思維方式,比如質點、理想氣體等理想化模型。理想物理模型有助于簡化和分析復雜物理問題,在此基礎上發展新理論,從而建構理論大廈。模型建構還可以幫助學生完善知識體系結構,有助于學生習得學習方法和思維模式,不至于“只見樹木不見森林”。比如,高中物理的第一個理想化模型是質點,在質點的基礎上研究質點運動學和質點動力學,質點運動學主要討論質點位移、速度和加速度三者的關系,不涉及力的因素;而質點動力學涉及力與運動的關系,以及運動過程中的能量變化。運用牛頓運動定律可以把它們有機地整合起來,形成中學力學的主體架構(圖2)。

教師在講授知識的同時,根據學生的自身知識儲備和知識的內在聯系,幫助學生構建知識體系,有意識地培養學生的整體思維,讓學生建立知識框架,形成完整的物理知識體系,這將大大促進學生的物理學習。

2 科學推理與學生高階思維的培養

科學推理能力是學生學習物理必不可少的邏輯思維能力。唯物辯證法指出:看待問題要透過現象看本質,因為通過感官感知得到的認識只是感性認識,只有通過理性思維才能把握事物的本質。教師可以在解決物理問題的過程中有意識地培養學生的理性思維和高階思維。解決物理問題的核心是邏輯推理,學生通過觀察現象認識問題,將復雜過程分解為若干個簡單過程,分析各環節的邏輯關系,找到問題的本質,運用物理知識給出解答。如在解決力學問題時,我們首先要明確研究對象,然后進行運動分析和受力分析,根據已知條件靈活運用物理公式,最終解決問題。此外,在解題過程中教師可以啟發學生從多種角度去尋找解決問題的方法和途徑,打破僵化思維,靈活運用所學知識,通過一題多解等方法拓展學生的邏輯思維能力。如在求質點的速度時,我們可以運用加速度與力的關系求解,亦可以通過動能定理從功的角度求解。

“授人以魚不如授人以漁”,教師傳授知識固然重要,教會學生如何運用知識解決問題才是教學的重要目的。教師傳授知識的同時注重培養學生的邏輯思維能力,可以使學生跳出“題海”,幫助學生提升自己的科學推理能力,靈活運用物理知識解決問題。

3 科學論證與學生探索精神的養成

馬克思主義認為:實踐是檢驗真理的唯一標準。物理學是以實驗為基礎的自然科學,是人們在探索自然的過程中建立起來的,物理的學科性質要求學生要養成求真、求實的探索精神。

實驗可以驗證物理理論,也可以加深學生對物理知識的理解,除了課堂實驗外,教師還可以布置實踐性作業,如布置學生開發小實驗、進行小制作,以增強學生的動手能力。如在講授動量守恒時,運用牛頓擺作為教具演示并驗證動量、動能守恒,如圖3所示,從左側拉起一定數量的小球,使之與其他靜止的小球發生碰撞,在右側會彈起相同數量的小球。引入類似的趣味實驗,讓學生思考背后的原理,進行科學論證,在深刻理解知識的同時,還活躍了課堂氛圍,有助于學生深層次理解物理知識。

圖3

教師通過實驗驗證物理規律,并鼓勵學生探尋生活中的物理原理,可以激發學生對物理的興趣,使思維過程具體化。學生可以通過實踐活動進行深度學習,增強實踐意識,養成探索精神。

4 質疑創新與學生創造性思維的培養

科技是第一生產力,而創新是科學的生命力,是國家可持續性發展的原動力。創新精神一直是近年來國家大力倡導的時代精神,要求新時代中學生具備質疑精神和創新能力。唯物辯證法的否定之否定規律指出:事物發展過程中存在著肯定因素和否定因素,新事物孕育于舊事物,新舊事物是通過否定環節聯系起來的。教師在傳授知識的同時,向學生展示與知識相關的科學發展歷史和科技前沿,不僅能夠培養學生的質疑創新能力,也有利于思政教育的開展。如在落體運動的探究中,伽利略對亞里士多德“重的物體下落得快”的觀點提出了質疑,并提出創新觀點:“重的物體和輕的物體下落得同樣快”。“學史可以明智,知古方能鑒今”,物理學史的引入有助于學生質疑精神的培養。

教師在授課時還可以將物理知識與相關的科技前沿聯系起來,如講解動量時,為學生展現我國“北斗”衛星發射中動量定理的運用、“北斗”衛星導航系統研發的艱辛歷程和取得的偉大成就,既能拓展學生的視野,還能潛移默化地培養學生的愛國精神和創新精神,增強學生的民族自信。

5 結語

運用馬克思主義哲學觀點指導中學物理教學,有利于學生科學思維的提高,促進學生建構完善的知識體系,提高高階思維能力。教師應努力利用實踐活動提升學生物理學習的興趣和探索精神,通過講授科學史培養學生的質疑創新精神,通過聯系科技前沿激發學生的愛國情懷。這樣,學生能更好地掌握物理知識,理解科學原理,發展科學思維,提高自身的核心素養。