让物理教学增进现代科学素养.pdf

1、让物理教学增进现代科学素养所谓“现代科学素养”应包涵什么内容呢?近半个世纪以来，在西方的理科课程改革运动中，这个问题始终是研讨的焦点。过去因为物理、化学、生物等学科，是从其学科自身的自立性这一视点加以把握，确立理科教学所要实现的科学素养：“概念性知识”、“科学的理智”、“科学的伦理”。但随着科学技术时代的进展，环境污染，人口增长，能源危机之类的社会问题日益严重，同时科学技术的研究活动本身进一步渗透社会机构之中，从社会文化的视角多侧面地把握科学的需要日益增长，科学素养的内涵必然扩充，必然与科学发展相吻合，为使科学技术造福于人类，理科教学的科学素养观发展了新的内涵：“科学与社会”，“科学与人文”，

2、“科学与技术”。现代科学素养包涵六个范畴：概念性知识构成科学的主要概念，概念体系及观念。科学的理智科学研究的方法论。科学的伦理科学所具有的价值标准。或叫科学态度、科学精神。科学与人文科学与哲学、文学、艺术、宗教等文化要素的关系。科学与社会科学与政治、经济、产业等社会诸侧面的关系。科学与技术科学与技术之间的关系及差异。我国新一轮基础教育课程改革规定，中学物理教育(教学)的任务是培养学生的科学素质。推进物理学科的素质教育，关键是教师要更新教育思想，摈弃狭隘的教育观念，树立开放兼容的大教育思想，要用多层次全方位的教学目标，代替单一的知识教学目标。以物理基础知识、基本技能、科学思想方法、科学技术与社会

3、联系等方面为教学的主线目标：以思想品德、情感意识、审美情趣、辩证观念、人文精神诸方面的陶冶为副线目标，把副线教育渗透到主线教育之中。总之，应注重物理教学全面科学素养的培养，科学素养的诸多方面在物理教学都要体现不能偏废。因为科学素养教育有着基础性和协调性的特点。基础性表现在科学素养所瞄准的是，对人的发展起根本作用的内在的稳定的身心素质，使所有受教育者都具备一种最基本的学识、能力、思想和品质，为受教育者在人格上、文化上、品德上和其他所有方面发展奠定基础。协调性表现在科学素养作为一个人的基本素质的一部分，它的发展必须是全面、均衡协调的，从科学素养内部的各个因素来看，不能偏重某一方面而忽视另一方面，这

4、有利于受教育者的各学科素养相辅相成和谐发展。如何让物理教学有效地增进科学素养呢?2000 年以来我们就这方面问题，通过理论学习和实践探索获得一定的认识，我们认为：在现代教育教学理念树立之后，物理教师进行有效课堂教学才是增进科学素养的关键。从物理教学的学习方式，教学方法和教学内容组织等方面人手改善课堂教学，便能收到增进科学素养的良好效果。下面举三个案例，供同事们面对物理教学增进科学素养问题时参考和借鉴。典型案例一初中物理质量课学习方式改进的课例。初二(6)班教室课。窗外秋高气爽，教室窗明几净，书桌上摆着天平，学生生气勃勃，二人一组，授课课题是质量，教科书是北京师范大学 2003 年 6 月版本八

5、年级物理。上课了，教师先举起一把铁锤。问：“这是什么物质组成的?”“铁和木头”，学生答。教师接过话题，引入课题：质量物体内所含物质的多少。接着阐述质量的大小与物体的形态、状态和空间位置无关。教师举例丰富生动，如：冰溶解成水；中国铸的铜鼎送到纽约联合国；物体随飞船进入太空。它们的质量是不变的。随后教师与学生讨论质量的单位：克，千克，吨。调动学生的感性认识，借助鸡蛋、苹果、人和汽车等物体来讲。接着讨论质量的测量工具：台秤、戥和天平。天平就在学生桌上，学生观察天平，听老师讲授使用天平的注意事项。上课进行到此，时间已过 30 分钟。接下来老师引导学生怎样调整天平平衡：游码归零，调节平衡螺母；引导学生怎

6、样称量物体质量：左盘物体，右盘砝码，砝码的增减和读数。这过程老师讲解与学生动手同时进行。尽管有人认为，本节课教学学科双基扎实，教学效果有保证，经得起中考的检验。但总的说来。该节课是教师牵着学生的鼻子走，不能很好地体现新课程的精神。初二物理新课程应该体现为一种活动课程。新课程的追求是学生学习方式的改变，追求自主性、探究性和合作性，把课堂激活更完善地解决问题。决定第二天在初二(5)班，用新的教学设计上课。授课教师还是那位年轻人。上课了，老师走到一个同学桌前，举起一个同学的笔盒问：“同学们，你知道自己的笔盒有多少克吗?你们桌上的仪器叫天平，可以用它来测量。”老师托起天平说：“天平的构造和使用方法，有

7、一说明书请看课本第 30 页，学会使用它。”学生很感兴趣地观察天平，阅读教科书，很快他们就开始操作天平。老师提醒同学们：不要急着动天平，两人合作，互相探讨意见统一后再动手。约 8 分钟后，老师用问答式点明天平的调整和使用注意事项。接着教师要求学生测量自己的笔盒或计算器，记下天平平衡后砝码和游码的读数，即多少克?大约十分钟之后，抽几个小组报上测量数据。老师说：克是质量的单位，质量的单位还有千克，吨。举例：一个鸡蛋 50g，人的质量 50kg，小汽车 2t 等，从生活感知中认知质量单位及单位换算。“天平、台秤和戥子测得是物体的质量。质量的概念，请同学们阅读教科书第 29 页。”教师说完，学生自学课

8、本。随后教师在黑板上板书：“质量是物体内所含物质的多少”，“物体的质量与物体的形态、状态和所处空间位置无关”。略加解释后，紧接着提问：谁能说清楚物体的质量与物体的形态、状态无关?物体的质量与物体空间位置无关?举例说明就行。话音刚落就有好几个同学举手。一个同学发言：“橡皮擦撕成几块，质量不会变。”老师做好奇状说：“真的，你的橡皮擦撕成几块吧，再放在太平上称一称。”同学们笑了。接着老师引导说：“冰化成水、中国货运到美国。质量会变吗?”，“还有其他例子吗?”同学议论纷纷很来劲。下课的铃声响起。同学们意犹未尽，脸上露出兴奇的笑容。窗外阳光灿烂。这快意与昨日初二(6)班同学们平静的表情形成鲜明对照。授课

9、老师兴高采烈地说：今天这课轻轻松松拿下!“这次上课不用担心学生乱动天平了吧。”有同事打趣地说。该节课区别于前一节课是学习方式改变了，学生自主、探究和合作的学习精神得到一定的发扬，教学效果显然不同，肯定比前一节效益更显著。案例二初三物理变阻器课教学方法更新的课例。这节课是在学完电路、电流、电压和电阻等概念之后学习的。该课有多种教法，其中有代表性的两种。第一种教法谊示讲授法：教师先演示变阻器能改变电路中电流的大小，从而改变小灯泡的亮度，然后介绍变阻器的构造、原理和用法。只要有一定的器材，加上教师细心的讲解，学生接受起来不难，在学生接受后，再辅于有关变阻器的连接类习题，教学效果不错。第二种教法问题讨

10、论探索法：在介绍滑动变阻器的作用与原理时，教师先根据生产、生活、实验的需要并实验演示，提出如何调节灯光亮度的问题；根据电压是形成电流的原因，电阻是导体对电流的阻碍作用等已有知识，通过师生讨论找出解决问题的可能途径调电压或调电阻；教师加以引导如果电压保持不变，只改变电阻，怎么改变电阻?教师引导学生从电阻大小与哪些因索有关人手加以分析：电阻大小与导体的材料、长度、横截面积有关，还与温度有关；进一步引导学生对以上四个因素加以讨论分析，优选出调导体长度为最佳方法。在这个基础上再让学生用导线夹在电阻线上移动，观察小灯泡亮度变化的情况，将理论和实践结合起来。以上讨论可以归纳为：提出问题一解决问题途径一优选

11、最佳方法一变阻器原理(调亮度)(调电压、调电阻)(调电阻线长度)通过以上讨论分析不仅让学生知道滑动变阻器的作用和原理，而且知道知识产生的过程。在介绍滑动变阻器的构造的同时，讨论系列问题：(1)怎样缩小电阻线占有的空间电阻线密绕在瓷筒上；(2)怎样防止电阻线因密绕出现短路一电阻线表面涂上绝缘漆；(3)怎样解决电阻线涂漆造成与滑片断路问题接触处刮去漆：(4)怎样组成变阻器安装问题。上述讨论过程可以用计算机辅助教学课件边讨论边展示，化抽象为形象，化小为大，化静为动，提高教学效果。比较上述两种教法，它们都能让学生明了变阻器的作用，原理和结果，但第二种教法还培养了学生根据生产，生活提出问题，利用已有知识

12、，探索解决问题的途径和具体措施，让学生去探索成功，培养了创新精神，培养了技术创新的能力。案例三高三物理“能级”课教学内容重组的课例。第二十一章第三节“能级”(人民教育山版社 2003 版高中物理第三，必修加选修)，按课本内容教学是先介绍能级理论，再认识原子光谱，而“原子的核式结构”编在下一章。“能级”课可以认为是知识传授型的课。我们可以重组教学内容；使该课更具探究性，教学变得更有科学教育价值。第一课时讲述玻尔理论的实验基础卢瑟福原子核式模型及对核式模型的质疑，第二课时讲玻尔理论的内容及其成败。第一课时学习卢瑟福原子核式模型，体验有核模型在解释粒子散射实验上取得的成功。再从卢瑟福原子模型出发，从

13、氢原子核外电子作匀速圆周运动出发结合麦克斯韦理论分析氢原子发光现象，电子高频运动会辐射电磁波，引导学生自己得出两个结论：一、氢原子将是不稳定的，电子很快将落人核中。二、氢原子发光应辐射出频率连续的光谱。事实如何呢?氢原子是稳定的，这是已知的事实。它的发光呢?随即演示用分光镜观察氢光谱，学生只看到如课本封二的氢的四条明线光谱。这一事实说明了什么?学生由理论与实验不符提出一定是卢瑟福理论有局限性。根据课本设问：“为了解决以上矛盾，你能在卢瑟福原子结构上保留其合理部分，然后在发展一步提出自己的假设吗?”鼓励学生像科学家一样大胆去猜测，提出设想。在同学的众说纷纭时播放了一段配乐散文：“尼尔斯玻尔，丹麦

14、人，早年在哥本哈根大学攻读物理。1909 年1911 年问作硕士和博士论文研究的是金属电子论，在这个过程中接触到量子论。1912 年在曼彻斯特大学卢瑟福实验室里工作过四个月，其时正值卢瑟福发表有核模型的原子理论，并组织大家对这一理论进行检验，玻尔参加了射线实验工作，帮助他们整理数据和撰写论文。玻尔坚信卢瑟福的有核原子模型是符合客观事实的，也很了解卢瑟福的理论所面临的困难。正在玻尔日夜苦思之际。他的一位朋友汉森向他介绍了氢光谱的巴尔末公式。后来玻尔回忆：当我看到巴尔末公式，我对整个事情就豁然开朗了。28 岁的青年科学家玻尔提出了著名的原子定态跃迁模型。”播放之后接着介绍巴尔末公式及巴尔末线系。同

15、学们带着许多问题回家思考，查阅资料，下节课再来探讨。第二课时讲述玻尔理论的三条假说，随后师生一起讨论波尔理论的成败及其原因，最后指导学生阅读“定态存在的实验证明弗兰克一赫兹实验”一文。在教学中力图体现这样的思想：科学是建立在观察和实验的基础之上的。人们依据自己的感觉和知识来认识客观世界，理论起源于猜想(假设)，猜想要能解释一种以上的事件和现象，并接受进一步检验、证实、修改才能上升为新的理论。一个科学理论的诞生是科学工作者的群体活动的结果。在这里玻尔的“顿悟”实质是“水到渠成”，在当时的条件下，即使不是玻尔也会有其他人提出类似的原子模型。从实践效果看，这两节课学生不仅学到了玻尔原子模型的知识，掌握了氢原子能级、轨道半径与跃迁频率的计算，更重要的是受到了一次生动的科学思维形成过程的教育，获得了较为全面的科学素养陶冶。