利用物理學(xué)科培養(yǎng)中學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)

李植深

【摘要】根據(jù)現(xiàn)代社會(huì)對(duì)人才的需求，筆者結(jié)合現(xiàn)代教育理念和科學(xué)素養(yǎng)理論，以及個(gè)人的教學(xué)實(shí)踐，就如何通過激發(fā)學(xué)生的好奇心、養(yǎng)成良好的思維習(xí)慣、注重和實(shí)踐相結(jié)合、提高科學(xué)探索能力等途徑來培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，闡述自己的見解和體會(huì)。

【關(guān)鍵詞】物理教育;科學(xué)素養(yǎng);學(xué)生發(fā)展

“科學(xué)素養(yǎng)”來源于英文“Science Literacy”。在英語中，literacy有兩層含義，一是指有學(xué)識(shí)，有文化，與學(xué)者和專家有關(guān);另一個(gè)是指能夠閱讀、書寫，針對(duì)一般公眾。1996年，美國頒布了《國家科學(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)》，旨在引導(dǎo)我們從當(dāng)前學(xué)校教育的種種束縛中解脫出來，向著優(yōu)異群體這個(gè)共同的目標(biāo)前進(jìn)。

在物理學(xué)科方面，《物理課程標(biāo)準(zhǔn)》的說明中也有不少參考了科學(xué)素養(yǎng)。物理學(xué)作為一門重要的自然科學(xué)的基礎(chǔ)科學(xué)，不僅推動(dòng)了物質(zhì)文明的進(jìn)步和人類對(duì)自然世界的認(rèn)識(shí)，而且對(duì)人類思維的發(fā)展產(chǎn)生了不可或缺的影響。從亞里士多德的自然哲學(xué)到牛頓時(shí)代的經(jīng)典力學(xué)，再到現(xiàn)代物理學(xué)的相對(duì)論和量子力學(xué)，這種思維的轉(zhuǎn)變超越了科學(xué)知識(shí)的范疇，滲透到人類生活的許多領(lǐng)域，給人類的政治、經(jīng)濟(jì)、文化和生活帶來了新的價(jià)值。

基于物理學(xué)科的《課程標(biāo)準(zhǔn)》，怎樣通過義務(wù)教育階段的物理學(xué)習(xí)，使學(xué)生具備基本的科學(xué)素養(yǎng)呢？具體的做法如下：

一、保持對(duì)自然界的好奇，在了解自然的過程中，有滿足感

每個(gè)學(xué)生都是自然科學(xué)家，生來就對(duì)周圍的世界充滿好奇，尤其是對(duì)自然世界中豐富多彩的自然現(xiàn)象。教師應(yīng)該盡力保持學(xué)生對(duì)自然世界的好奇心，在物理課上做更多的實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)感興趣，激發(fā)學(xué)生的好奇心。例如，在上《大氣壓強(qiáng)》這節(jié)課的時(shí)候，可用一個(gè)杯子裝滿水，然后用一塊硬紙板蓋住，再將杯子倒置過來。學(xué)生會(huì)驚訝地發(fā)現(xiàn)，水在重力的作用下不會(huì)流出來。在激發(fā)學(xué)生的好奇心之后，讓學(xué)生猜測(cè)為什么會(huì)這樣，然后介紹什么是物理現(xiàn)象、物理定律等，讓知識(shí)變得生動(dòng)有趣。

物理學(xué)是一門實(shí)用性很強(qiáng)的科學(xué)，物理知識(shí)來源于生活，還應(yīng)回到生活中去，使生活與物理融為一體，優(yōu)化課堂情景，促使知識(shí)與實(shí)際生活緊密聯(lián)系，引領(lǐng)學(xué)生觀察生活，運(yùn)用知識(shí)解決實(shí)際問題，使課內(nèi)與課外知識(shí)同學(xué)生的認(rèn)識(shí)領(lǐng)域連結(jié)起來。這樣的物理課堂才能有助于學(xué)生理解物理知識(shí)，使學(xué)生更自主地學(xué)習(xí)物理。例如，騎車上坡時(shí)走S形比較省力;坐在沙發(fā)上比坐在硬凳子上舒服多了;夏天從冰箱里拿出來的啤酒或飲料，外面總是濕漉漉的，是瓶子漏了嗎？對(duì)于這些學(xué)生的生活經(jīng)歷和問題，如果教師在教授新知識(shí)之前能夠以問題的形式提出來，學(xué)生就會(huì)有解決問題的強(qiáng)烈愿望，學(xué)習(xí)熱情就會(huì)很高。

二、養(yǎng)成良好的思維習(xí)慣，勇于有根據(jù)地質(zhì)疑

科學(xué)的思維習(xí)慣并不神秘，也不是科學(xué)家獨(dú)有的，而是每個(gè)人都應(yīng)該掌握的技能。一旦一個(gè)人獲得了這些技能，不管他從事何種職業(yè)，都將終身受用。批判性思維是一個(gè)過程，在明確自己的或他人的觀點(diǎn)后，進(jìn)行反思，從而提出質(zhì)疑和作出獨(dú)立的分析。在物理教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的批判性思維尤為重要。這樣，學(xué)生就能對(duì)生活和學(xué)習(xí)中遇到的物理問題，進(jìn)行科學(xué)的分析和批判，做出理性的決策。在實(shí)踐中，當(dāng)個(gè)人的意見與絕大多數(shù)同學(xué)的不同時(shí)，有勇氣表達(dá)自己的觀點(diǎn)。在物理教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的探究能力，判斷性思維的例子有很多，如，在探究“水的沸騰”實(shí)驗(yàn)中就涉及到提出質(zhì)疑，進(jìn)行獨(dú)立分析，提出自己的觀點(diǎn)等良好思維習(xí)慣。實(shí)驗(yàn)得出，各組的實(shí)驗(yàn)結(jié)果各有不同，但大多數(shù)的水的沸點(diǎn)不是100℃，這如何解釋？這時(shí)就要留時(shí)間讓學(xué)生發(fā)表意見，說明依據(jù)，總結(jié)規(guī)律。可能是實(shí)驗(yàn)出錯(cuò)、可能是實(shí)驗(yàn)器材精確度不高、可能是氣壓影響、可能是水質(zhì)不純等，這個(gè)過程很好地培養(yǎng)了學(xué)生的辯證邏輯思維、批判性思維和發(fā)散性思維。有根據(jù)地質(zhì)疑，是良好的科學(xué)品質(zhì)。

三、樂于參與和科學(xué)技術(shù)有關(guān)的社會(huì)活動(dòng)，在解決問題時(shí)能運(yùn)用科學(xué)方法

物理教材中有大量關(guān)于科學(xué)、技術(shù)和社會(huì)的閱讀材料。教育的出發(fā)點(diǎn)不僅在于科學(xué)知識(shí)本身，而且在于科學(xué)、技術(shù)與社會(huì)的關(guān)系。在物理課程中，學(xué)生通過參與和解決現(xiàn)實(shí)生活中的具體問題，獲得科學(xué)技術(shù)知識(shí)，從而形成正確的科學(xué)態(tài)度、價(jià)值觀和社會(huì)責(zé)任感，學(xué)會(huì)將知識(shí)和方法與實(shí)踐相結(jié)合。且在參與社會(huì)活動(dòng)時(shí)，能夠根據(jù)自己的價(jià)值觀對(duì)某些問題作出合理的價(jià)值判斷，并能夠采取適當(dāng)?shù)男袆?dòng)。2020年，筆者任教初二年級(jí)物理。期間，有學(xué)生關(guān)注到有媒體報(bào)道，汽車夜間不合理使用遠(yuǎn)光燈的危害。學(xué)生當(dāng)下也提出，當(dāng)?shù)匾归g不合理使用遠(yuǎn)光燈的現(xiàn)象很普遍。于是，筆者建議這幾位學(xué)生組成調(diào)查小組，在確保安全的前提下對(duì)當(dāng)?shù)貛讉€(gè)主要路段夜間汽車不合理使用遠(yuǎn)光燈的情況做一個(gè)調(diào)查，記錄每50輛汽車，使用遠(yuǎn)光燈的比例。他們利用周末夜間時(shí)間，做了兩個(gè)月的調(diào)查記錄，并在網(wǎng)上查找夜間不合理使用遠(yuǎn)光燈的危害，利用一節(jié)班會(huì)課在班中做了報(bào)告，提醒家長不要違規(guī)使用遠(yuǎn)光燈。

四、尊重事實(shí)，獨(dú)立思考，具有初步的科學(xué)探究能力

尊重事實(shí)也就是我們所說的實(shí)事求是，也是學(xué)生非常重要的科學(xué)素質(zhì)。在物理教學(xué)特別是實(shí)驗(yàn)的教學(xué)中，要培養(yǎng)學(xué)生的誠信素質(zhì)，如實(shí)地記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和現(xiàn)象。但是，這在實(shí)際教學(xué)中很難做到。因?yàn)閷W(xué)生做實(shí)驗(yàn)的器材，精確度一般都不高，再加上使用時(shí)間比較長，有一定的損傷。所以，在實(shí)際測(cè)量中有時(shí)誤差會(huì)偏大，實(shí)驗(yàn)得到的數(shù)據(jù)和物理規(guī)律不一致。面對(duì)這些學(xué)生測(cè)量的數(shù)據(jù)，教師要特別注重培養(yǎng)學(xué)生尊重事實(shí)的品質(zhì)，并給出科學(xué)合理的解釋，從而讓學(xué)生養(yǎng)成尊重事實(shí)的習(xí)慣，具有初步的科學(xué)探究能力。

五、關(guān)心科學(xué)發(fā)展前沿，有振興中華、服務(wù)人類的使命感

隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，學(xué)生應(yīng)關(guān)注科學(xué)發(fā)展的前沿。近代中國，是從一個(gè)落后的國家發(fā)展起來的。期間，一些科學(xué)技術(shù)從無到有，從落后到先進(jìn)。而這里面就有很多涉及物理學(xué)科的，如，神舟飛船的發(fā)射、“蛟龍?zhí)枴钡臐摵！ⅰ皬?fù)興號(hào)”的開通等，這些都可以在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候滲透給學(xué)生，然后讓學(xué)生自己去“百度”一下，了解詳細(xì)的內(nèi)容。如，在講到“核能”時(shí)，介紹我國的導(dǎo)彈之父，錢學(xué)森，在美國人眼中“錢學(xué)森無論走到哪里，都抵得上五個(gè)師的兵力”。物理教學(xué)中，教師要因勢(shì)利導(dǎo)地介紹科學(xué)技術(shù)的應(yīng)用、科學(xué)偉人的事跡、物理學(xué)史的發(fā)展，從而培養(yǎng)學(xué)生熱愛祖國的情懷，振興中華的使命感，服務(wù)人類的責(zé)任心，使學(xué)生樹立正確的愛國主義觀念，有正確的價(jià)值傾向和堅(jiān)韌不拔的意志征。

提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，具有深遠(yuǎn)的意義，且任重而道遠(yuǎn)。沒有全體國民科學(xué)素養(yǎng)的整體提升就不可能有21世紀(jì)中華民族的騰飛。而物理教師在培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)上擔(dān)負(fù)著重大的責(zé)任，責(zé)無旁貸。

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責(zé)任編輯 ?陳 ?洋