從科學(xué)思想的高度看待高中物理教學(xué)

■李朝棟

高中物理教學(xué)不應(yīng)只局限于傳授知識(shí)，還應(yīng)該培養(yǎng)科學(xué)方法，滲透科學(xué)精神，引導(dǎo)學(xué)生用物理的思維去認(rèn)識(shí)自然、理解自然，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

培養(yǎng)實(shí)證精神

法國(guó)哲學(xué)家孔德認(rèn)為，實(shí)證精神的內(nèi)涵就是實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的求實(shí)精神。實(shí)證精神要求一切科學(xué)認(rèn)識(shí)必須建立在充分可靠的經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上，以可檢驗(yàn)的科學(xué)事實(shí)為出發(fā)點(diǎn)，運(yùn)用公認(rèn)為正確的研究方法完成科學(xué)理論的構(gòu)建?，F(xiàn)代科學(xué)的發(fā)展很重要的一點(diǎn)是因?yàn)榭茖W(xué)的實(shí)證精神，對(duì)某個(gè)現(xiàn)象先是由于懷疑精神產(chǎn)生思考，繼而進(jìn)行研究，日積月累，最終推動(dòng)科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步。無(wú)論在科學(xué)探究中，還是在生活實(shí)踐中都應(yīng)有以事實(shí)為依據(jù)的思想，而不是僅憑主觀的想象。

實(shí)證精神一方面表現(xiàn)在新的理論要建立在事實(shí)的基礎(chǔ)上。因?yàn)榈诠取げ祭盏拈L(zhǎng)期觀測(cè)所積累的大量數(shù)據(jù)，才有開(kāi)普勒定律的誕生；有盧瑟福α粒子散射實(shí)驗(yàn)，才有原子核式結(jié)構(gòu)模型。通過(guò)這些事例可以培養(yǎng)學(xué)生在仔細(xì)觀察的基礎(chǔ)上，總結(jié)事物的內(nèi)在規(guī)律的意識(shí)。另一方面是新的理論必須能被獨(dú)立的、可重復(fù)的實(shí)驗(yàn)加以驗(yàn)證，如赫茲證實(shí)電磁波存在的實(shí)驗(yàn)對(duì)麥克斯韋電磁場(chǎng)理論的的支持。教材中有很多這樣的實(shí)例，利用好這些實(shí)例，可以使學(xué)生體會(huì)前輩物理學(xué)家們實(shí)事求是的態(tài)度和不懈堅(jiān)持的科學(xué)精神。鼓勵(lì)學(xué)生從事實(shí)出發(fā)，勇于堅(jiān)持真理，敢于質(zhì)疑權(quán)威。

通過(guò)演示實(shí)驗(yàn)，引導(dǎo)學(xué)生觀察或設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，鼓勵(lì)學(xué)生親自進(jìn)行探究，也是培養(yǎng)學(xué)生實(shí)證精神的重要手段。中學(xué)物理教學(xué)中的實(shí)驗(yàn)與物理學(xué)的研究者所做的實(shí)驗(yàn)是有著明顯的區(qū)別的，二者有不同的功能和目的，教學(xué)中的實(shí)驗(yàn)是在科學(xué)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上突出了所要解決問(wèn)題的主要特征，簡(jiǎn)化了實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)和條件，使學(xué)生能在課堂環(huán)境下體驗(yàn)探索的過(guò)程。在觀察演示實(shí)驗(yàn)時(shí)，不僅要指導(dǎo)學(xué)生關(guān)注所觀察的現(xiàn)象，同時(shí)要讓學(xué)生理解該物理現(xiàn)象是用來(lái)說(shuō)明什么問(wèn)題的和怎樣說(shuō)明問(wèn)題的。

在學(xué)生自主探究的實(shí)驗(yàn)中，應(yīng)該讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到實(shí)驗(yàn)操作是在相關(guān)原理的指引下進(jìn)行的，學(xué)會(huì)把在實(shí)驗(yàn)中獲得的信息演繹、歸納成結(jié)論，做到既動(dòng)手又動(dòng)腦。通過(guò)這些實(shí)驗(yàn)，可以不斷強(qiáng)化理論必須與實(shí)踐相統(tǒng)一的思想。

掌握邏輯的力量

在物理教學(xué)中有很多方法可以加強(qiáng)對(duì)學(xué)生邏輯思維能力的培養(yǎng)。

首先要重視物理規(guī)律的教學(xué)。物理規(guī)律是觀察、實(shí)驗(yàn)、思維、想象和數(shù)學(xué)推理相結(jié)合的產(chǎn)物，是物理概念之間關(guān)系的語(yǔ)言邏輯或數(shù)字邏輯的表達(dá)。如前述萬(wàn)有引力定律的發(fā)現(xiàn)，在教學(xué)中可以通過(guò)指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行思維加工，帶領(lǐng)學(xué)生通過(guò)觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，進(jìn)行分析、歸納、概括，從而得出結(jié)論。

其次是用知識(shí)的轉(zhuǎn)換減輕學(xué)生思維加工負(fù)荷。避免讓學(xué)生機(jī)械地記憶其文字描述，想辦法用簡(jiǎn)約的公式和形象的圖像、圖表的方式描述。在具體的題目中，采用畫(huà)出題目情境圖的方法加以分析，使信息加工負(fù)荷得以降低，幫助學(xué)生進(jìn)行思考。

再有就是重視正確思維方向的訓(xùn)練。在問(wèn)題解決的不同階段，選擇不同的途徑、不同的方案。如尋求解答階段，啟發(fā)學(xué)生通過(guò)手段目的分析法，逆向反推法，類比思維法等多種方法解決問(wèn)題。從而訓(xùn)練學(xué)生思維的靈活性，提高將較難的問(wèn)題轉(zhuǎn)化為較簡(jiǎn)單的問(wèn)題、從更為宏觀的角度思考問(wèn)題等能力。

變式訓(xùn)練在學(xué)生思維能力培養(yǎng)中也能起到重要的作用。變式訓(xùn)練可大致分為兩類：一是基本訓(xùn)練題的變化，即教師要在一道基本習(xí)題的基礎(chǔ)上進(jìn)行各種變化，這樣不僅激發(fā)學(xué)生的探究欲望，而且能給學(xué)生提供相對(duì)系統(tǒng)的解題思路，便于學(xué)生對(duì)物理概念的理解。二是解題方法的訓(xùn)練，從多維度探索同一問(wèn)題的分析，擴(kuò)展學(xué)生解題的思考范圍。

滲透概率的思想

生活中常有以偏概全的情況，以一些小概率事件或者一些個(gè)案來(lái)作為某一類事物的代表。如，人們常因?yàn)槟硞€(gè)上學(xué)時(shí)學(xué)習(xí)成績(jī)不好的人在事業(yè)上取得成功的例子，就得出讀書(shū)無(wú)用的結(jié)論。而事實(shí)上這只是個(gè)案，從統(tǒng)計(jì)學(xué)上講，一定是受教育程度高的群體的整體成就水平更高。學(xué)生從小到大所接觸到的數(shù)學(xué)大多是確定的，對(duì)于隨機(jī)性的問(wèn)題往往難以理解，需要教師在教學(xué)中認(rèn)真加以引導(dǎo)。

在高中物理課程中，有關(guān)概率的知識(shí)并不多，也不像數(shù)學(xué)中那樣有比較高的計(jì)算要求，又因?yàn)椴皇侵攸c(diǎn)考查內(nèi)容而往往被一帶而過(guò)。但事實(shí)上，其中所蘊(yùn)含的概率思想對(duì)于人們?cè)谏钪械臎Q策問(wèn)題具有重大的指導(dǎo)意義。小到對(duì)天氣預(yù)報(bào)的理解，大到商業(yè)投資的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估等都要用到概率的思想?，F(xiàn)代社會(huì)，人們掌握的信息量和數(shù)據(jù)量都空前龐大，把握這些數(shù)據(jù)中的統(tǒng)計(jì)規(guī)律，對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行有效處理和合理利用，科學(xué)地利用數(shù)據(jù)進(jìn)行決策，將是現(xiàn)代生活中必備的技能。

在高中物理教學(xué)中，抓住有關(guān)概率的內(nèi)容加以應(yīng)用，可以幫助學(xué)生樹(shù)立對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析的意識(shí)。如實(shí)驗(yàn)測(cè)量中的偶然誤差問(wèn)題，學(xué)生們大多知道通過(guò)多次測(cè)量取平均值的辦法可以消除偶然誤差，但其中的道理是什么，卻未必能說(shuō)得清楚。這時(shí)應(yīng)及時(shí)說(shuō)明多次測(cè)量的結(jié)果比真實(shí)值偏大和偏小的概率是相近的，這是一個(gè)概率問(wèn)題。再如對(duì)半衰期的理解，我們無(wú)法知道下一時(shí)刻到底哪一個(gè)原子核將發(fā)生衰變，但從統(tǒng)計(jì)規(guī)律上說(shuō)，每經(jīng)過(guò)一個(gè)半衰期，有半數(shù)的原子核發(fā)生衰變卻是必然的，這必須以大量原子核的存在為前提。還有，在氣體分子速率的描述上，也是以概率思想為前提的。通過(guò)物理中的這些實(shí)例，有助于學(xué)生確立概率的思想，有助于其在今后的生活中用概率的思想去看待事物，在遇到相關(guān)決策問(wèn)題時(shí)有一個(gè)科學(xué)的方法和態(tài)度。

物理知識(shí)為人類認(rèn)識(shí)世界提供了有力工具，物理的思想方法則為人類獲取知識(shí)提供了思想武器。物理學(xué)有比知識(shí)本身更為豐富的內(nèi)涵，大量的育人功能隱藏在知識(shí)之外的內(nèi)容中，有待我們?nèi)ネ诰?、運(yùn)用。

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