通过物理学史的教学培养中学生的科学素养

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  布卢姆把教育目标分为认知领域、情感领域和动作技能领域三部分在认知领域,教育目标包含知识与理智能力和理智技能两个层次;在情感领域,教育目标包含兴趣、态度、欣赏、价值观、情绪意向等具体到中学物理教学,教学目的不应当只是教给学生现成的物理概念、规律和解题方法,而且还应当让学生深入了解物理学的思想方法,物理学史教育对于发展学生科学素质影响很大因为,一个人的科学意识、科学精神、科学方法和行为等大部分科学素养要素,都是在对科学及科学发展过程了解的基础上逐渐形成的通过物理学史教育,可以培养学生科学的思维方法,激发追求真理、献身于人类文明进步事业的精神加强物理学史教育,是培养学生科学的思维方法是很好的途径。
  一、通过物理学史教育帮助中学生纠正思维过程中的错误。
  教学实践证明,科学发展中有争议的概念、定律,也是中学生最难接受、最易出错的地方,即教学的难点;历史上关键的突破和科学家伟大贡献的精髓,也是教学的难点例如:物体受力而运动,不受力则停止;热是一种物质;光的传播需要介质等,这些历史上科学家曾犯过的错误,学生开始学习物理学时也会重复例如在“热的本质”这节课的教学中,可做如下尝试:从历史发展的角度分三步走实施教学第一步,罗列出一些有关热的现象提出疑问:“热是物质还是运动?”让学生思考、讨论并发言;第二步,讲给学生热现象与其他自然现象的联系,帮助学生建立“热是能量的一种形式”的观念此刻不失时机地将物理学史介绍给学生,让学生寻着历史足迹来加深认识。
  18世纪,热质说和热动说争论的结果是热质说占了上风,因为在当时的科学发展水平上,热质说更直观、简明,更容易被大家接受,它能解释当时的绝大多数热现象到了18世纪末,伦福德和戴维的摩擦生热实验向热质说发起了挑战,从后人的眼光来看,摩擦生热实验摧毁了热质说的基础但是在当时这些却没有发挥出它们本身能发挥的作用,直到19世纪四五十年代,随着蒸汽机技术的产生和发展,随着物理学领域研究成果的获得,人们开始用相互联系的观点研究自然现象对热现象的研究也是如此,研究的结果向人们表明:热并不是一种物质,只不过是能量(或者说运动)的一种特殊形式这种认识有力地支持了热动说此时,教师向学生再次发问:“热的本质是什么?你能准确说出吗?”接着进行第三步教学,即帮助学生从分子动理论的观点去认识热的微观本质随着分子动理论的复兴和发展,人们又从微观层次上进一步认识热,热是物质内部大量微观粒子做无规则运动的宏观表现这样,既能使学生对“热的本质”有了正确的理解,也能使他们铭记着热学研究历史发展的三个阶段:首先是18世纪的热质说、热动说之争,热质说占上风;然后是19世纪上半叶,以相互联系相互转化的观点研究自然现象,确定热是能量(或运动)的一种形式;最后从微观层次上认识“热是物质内部大量微观粒子无规则运动的宏观表现”。
  二、通过物理学史的教育使中学生受到科学的思维方法的熏陶。
  物理学史可以提供丰富的物理科学发展的史料,将物理概念、定律的历史发展过程展现给学生,使之熟悉科学家发现规律的思维过程和科研方法,并从科学家的成功中得到启示从长远意义上讲,学生掌握这些内容比学习物理知识、技能更为重要学生在学习过程中不断接受科学方法教育,潜移默化地培养科学的思维模式例如,在“自由落体运动”的教学中,围绕历史的发展提出问题,进行物理学史教育以此帮助学生揭示出科学研究的一般程
  序:观察一猜想、假设一实验验证一修正推广使学生从中领略到什么是科学研究,科学家是怎样用科学方法进行研究的,受到科学的思维方法的熏陶,有利于学生从“机械学习、被动思考、获得知识”向“灵活学习、积极思考、勇于探索”转化,获得真正的智慧。
  三、通过物理学史的教育,培养学生观察和分析问题能力。
  物理学是一门以实验为基础的科学,观察和实验既是研究物理学的基本方法,也是学习物理学的基本方法,物理学史描述了许多科学家善于从不被人注意的一些平常现象中细心地观察与思考的事例比如,伦琴一生在物理学领域中进行过大量实验研究工作,一次实验中,他偶然发现包有黑纸的底片被曝光,他没放过这一个细小的现象正是他这种观察能力、分析能力使他发现X射线,他因此获得诺贝尔物理奖其实在伦琴发现X射线之前,1800年哥尔茨坦曾发现过这种现象,1887年克鲁克斯也曾发现过未知射线使他的底片变黑,他却以为是底片质量问题学生在了解物理学史知识的过程中可以认识到观察和认真进行实验是学好物理学的关键因此在今后的学习中就要有目的地观察,亲自动手实验,逐步培养勤观察、勤思考的习惯这种能力的培养会使学生在今后的工作中将受益无穷。
  四、通过物理学史的教育,让中学生学习物理大师的科学方法。
  物理学史中有大量生动事例说明科学大师们熟练而巧妙地运用这些方法取得重要成果的过程利用这些事例,可以对学生进行具体的科学方法的教育比如,在讲“自由落体运动”时,介绍伽利略用归谬法驳斥亚里士多德“重的物体比轻的物体落得快”在讲授“牛顿第一定律”时,介绍伽利略想象的一个理想实验学生学习物理学史,可以获得思维的训练,通过了解人类揭开自然界之谜和艰难的探索历程,可以使学生学到物理大师们用有效的方法一步一步地掀开遮蔽真理的帷幕,受到科学创造的震撼,从身临其境的感受中,获得科学的思维方法。
  中学课本的物理内容与物理学史的联系相当密切,只要我们能积极地进行探索,充分运用物理学史知识,不仅可以使学生大开眼界,还可以使物理教学过程成为一个生动、活泼的过程,使学生在接受物理知识的过程中,由被动到主动,由消极到积极,同时能对学生进行科学思维方法的培养,也就使学生的科学素养不断提高。
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