论文部分内容阅读
【摘要】本文阐述了科学素养的内涵，讲述了在中学物理教学中对学生科学素养培养的必要性，及对中学物理教学中出现的问题和解决方法的思考。并以"电生磁"等课程为例，从教学理念，教学设计和实施过程方面加以探讨。
【关键词】中学物理；科学素养
中国分类号：G633.7
一、什么是科学素养？
目前对科学素养的研究尚处于研究完善阶段，还没有形成统一、广泛认可的表述，以下为几个代表性的表述：
1、国际经济合作组织（OECD）认为，科学素养是运用科学知识，确定问题和作出具有证据的结论，以便对自然世界和通过人类活动对自然世界的改变进行理解和作出决定的能力。
2、国际学生科学素养测试大纲（PISA）中提出，科学素养的测试应该有三个方面组成：科学基本观念、学实践过程、科学场景。
3、欧盟国家科学素质调查的领导人J.杜兰特认为，科学素养由三部分组成：理解基本科学观点、理解科学方法、理解科学研究机构的功能。
二、我国公众基本科学素养现状
1、公众迷信程度仍然严重。虽然我国公众的科学素养水平稳步提高，但同发达国家还存在较大距离，处于落后地位。早在1985年美国公众达到基本科学素养水平的比例为5%，到1990年时，这个数字已经达到6.9%。此外，在对18个国家公众对科学知识了解程度的调查显示，我国名列最后，仅18%%。瑞典第一，高达70%%。因此，提高公众科学素养任重而道远。
2、年龄越大，科学素养水平越低。需要指出的是，从被调查者的年龄上看，年轻人的科学素养水平显著高于其他年龄段的人，不同年龄段公众的科学素养水平存在较大差异。科学素养的水平与被调查者的年龄成反比，年龄越大，具备基本科学素养的比例越小。我们不仅要通过调查了解我国公众科学素养的状况，也要努力找到如何提高国民科学素养的途径。
三、在初中物理教学中培养学生的科学素养
本文以"电生磁"一课的教学过程为案例来浅谈在初中物理教学中培养学生的科学素养的几点方法：
1、还原对规律认识的历史，注重科学思想、科学方法的教育
"电生磁"的引入始于设疑："电现象和磁现象之间有联系吗？"。经过思考，大多数学生回答：电和磁是互不相关的。理由：电与磁是完全不同的实体。这正好吻合了17世纪欧洲大多数科学家对于电和磁的理解。
教师点拨：人们对自然规律原于对自然现象的观察，但这种由经验总结得到的结论是肤浅的，片面的，有时甚至是错误的。你能列举相关事例并加以说明吗？
学生经过激烈的讨论后，联想到上节课所讲的课本66页的科学世界中描述了这样一个有趣的事情："鱼儿能在波涛汹涌的海洋中按一定的方向航行。这比候鸟的迁徙能力更为神奇。海水是导电的，当它在地球的磁场中流动的时候就会产生电流，敏感的校正自己的航行方向。"于是学生们在这一具体实例面前终于达成了一致。认为电与磁是存在某种关系的。但是它们之间存在什么关系呢，学生们怎么也说不清。
教师点拨：你们现在所面对的问题也和当年的奥斯特所面临的问题一样。但是，奥斯特却一直坚信电、磁、光、热等现象存在着内在的联系。特别是当富兰克林发现莱顿瓶放电能使钢针磁化以后，奥斯特更坚定了自己的观点，他认为：电可以转化为磁是不成问题的，关键问题在于要寻找转化的条件。1811年，奥斯特在《对新发现的化学自然定律的看法》一文中，提出用电流实验来弄清楚潜在状态下的电是否对磁具有什么作用。第二年，在这本书的修订本《对化学力和电力的同一性》一文中，奥斯特进一步论述了电流与磁的关系，并进行了实验，但仍未能发现电对磁的作用。困难和挫折并未使奥斯特畏缩，他毫不气馁，继续不断思考，反复进行实验，探究电和磁的关系。
学生分组探究：利用身边的干电池、导线、小磁针等器材，开展探索与尝试，找到电与磁的关系。在学生的无意识尝试下，发现了电能生磁的结论。
教师点拨：这与奥斯特无意中发现电与磁关系的过程不谋而合。1820年4月的一天，在讲课过程中，奥斯特突然想到一个问题：过去许多科学家在电流方向上寻找电流对磁体的效应都没有获得成功，很可能电流对磁体的作用不是"纵"向的，而是"横"向的。于是，奥斯特把导线和磁针平行放置进行实验。当时，他用的电源是伏打电池，导线是一根细铂丝。当他把与伏打电池两端连接的导线平放，并与一枚支在支架上的小磁针平行时，他惊奇地发现：靠近铂丝的小磁针突然摆动起来，小磁针向垂直于导线的方向偏转了。小磁针发生偏转的现象，对听众来说，几乎是无动于衷，并没有引起任何一位听众的注意，然而，这一不显眼的现象却使奥斯特兴奋异常，多年盼望出现的现象，终于看到了，这重要的发现，使奥斯特欣喜若狂：这是电磁之间关系的一个确定的实验证据。
这一教学过程使学生对"电与磁"认识的发展变化感同身受，在思维上受到强烈冲击，有效地渗透了科学方法，科学思想的教育。同时，学生还感受到科学的精神和科学的态度。
2、注重规律的理解，开展探究式教学，为学生学习"形成科学过程"提供机会
（1）设疑引发学生探究。在重做奥斯特的实验时，假若在磁针上面有一条导线，当直导线触接电池通电时，你看到什么现象？改变电流的方向，又能看到什么现象？
学生在叙述中可能缺乏准确的表达，教师要追问、点拨，直至得出最后的结论。
（2）教师系统的归纳、深化说明。先将导线的一端和干电池连接，然后把导线沿南北方向平行地放在小磁针的上方，当导线的另一端接通干电池的负极时，小磁针立即指向东西方向；如果将导线放在磁针的下方，小磁针就向相反的方向偏转。如果导线沿东西方向放置，无论将导线放在磁针的上方，还是下方，磁针始终保持静止，丝毫没有偏转现象。以上现象都表明电流的通断与电路周围是否有磁场直接相关，电流的方向与磁场的方向有关。
（3）得出结论。我们在重复过奥斯特实验之后，可以找到以下普遍规律：通电导线周围有磁场，磁场的方向跟电流的方向有关。这种现象叫做电流的磁效应。
开展科学探究活动，培养学生的创新意识和科学素养，是新课程、新大纲对物理教学所提出的新标准、新要求。这就要求作为一名物理教师，必须要清醒地认识到自己在这场教学改革中所肩负的历史使命，并用正确的教学理念指导教学设计和教学过程。
参考文献
[1]柳菊兴.物理课程标准教师读本[M].武汉：华中师范大学出版社，2004.141
[2]严芳，吕萍.试析PISA科学素养测评[J].外国中小学教育，2009
[3]刘婷婷，孙海滨，王玉平.物理教学中科学素养的培养策略[J].当代教育论坛，2005
[4]杨玉骋.物理教学中如何培养学生的观察能力[J].才智，2009，（13）：55-58
【关键词】中学物理；科学素养
中国分类号：G633.7
一、什么是科学素养？
目前对科学素养的研究尚处于研究完善阶段，还没有形成统一、广泛认可的表述，以下为几个代表性的表述：
1、国际经济合作组织（OECD）认为，科学素养是运用科学知识，确定问题和作出具有证据的结论，以便对自然世界和通过人类活动对自然世界的改变进行理解和作出决定的能力。
2、国际学生科学素养测试大纲（PISA）中提出，科学素养的测试应该有三个方面组成：科学基本观念、学实践过程、科学场景。
3、欧盟国家科学素质调查的领导人J.杜兰特认为，科学素养由三部分组成：理解基本科学观点、理解科学方法、理解科学研究机构的功能。
二、我国公众基本科学素养现状
1、公众迷信程度仍然严重。虽然我国公众的科学素养水平稳步提高，但同发达国家还存在较大距离，处于落后地位。早在1985年美国公众达到基本科学素养水平的比例为5%，到1990年时，这个数字已经达到6.9%。此外，在对18个国家公众对科学知识了解程度的调查显示，我国名列最后，仅18%%。瑞典第一，高达70%%。因此，提高公众科学素养任重而道远。
2、年龄越大，科学素养水平越低。需要指出的是，从被调查者的年龄上看，年轻人的科学素养水平显著高于其他年龄段的人，不同年龄段公众的科学素养水平存在较大差异。科学素养的水平与被调查者的年龄成反比，年龄越大，具备基本科学素养的比例越小。我们不仅要通过调查了解我国公众科学素养的状况，也要努力找到如何提高国民科学素养的途径。
三、在初中物理教学中培养学生的科学素养
本文以"电生磁"一课的教学过程为案例来浅谈在初中物理教学中培养学生的科学素养的几点方法：
1、还原对规律认识的历史，注重科学思想、科学方法的教育
"电生磁"的引入始于设疑："电现象和磁现象之间有联系吗？"。经过思考，大多数学生回答：电和磁是互不相关的。理由：电与磁是完全不同的实体。这正好吻合了17世纪欧洲大多数科学家对于电和磁的理解。
教师点拨：人们对自然规律原于对自然现象的观察，但这种由经验总结得到的结论是肤浅的，片面的，有时甚至是错误的。你能列举相关事例并加以说明吗？
学生经过激烈的讨论后，联想到上节课所讲的课本66页的科学世界中描述了这样一个有趣的事情："鱼儿能在波涛汹涌的海洋中按一定的方向航行。这比候鸟的迁徙能力更为神奇。海水是导电的，当它在地球的磁场中流动的时候就会产生电流，敏感的校正自己的航行方向。"于是学生们在这一具体实例面前终于达成了一致。认为电与磁是存在某种关系的。但是它们之间存在什么关系呢，学生们怎么也说不清。
教师点拨：你们现在所面对的问题也和当年的奥斯特所面临的问题一样。但是，奥斯特却一直坚信电、磁、光、热等现象存在着内在的联系。特别是当富兰克林发现莱顿瓶放电能使钢针磁化以后，奥斯特更坚定了自己的观点，他认为：电可以转化为磁是不成问题的，关键问题在于要寻找转化的条件。1811年，奥斯特在《对新发现的化学自然定律的看法》一文中，提出用电流实验来弄清楚潜在状态下的电是否对磁具有什么作用。第二年，在这本书的修订本《对化学力和电力的同一性》一文中，奥斯特进一步论述了电流与磁的关系，并进行了实验，但仍未能发现电对磁的作用。困难和挫折并未使奥斯特畏缩，他毫不气馁，继续不断思考，反复进行实验，探究电和磁的关系。
学生分组探究：利用身边的干电池、导线、小磁针等器材，开展探索与尝试，找到电与磁的关系。在学生的无意识尝试下，发现了电能生磁的结论。
教师点拨：这与奥斯特无意中发现电与磁关系的过程不谋而合。1820年4月的一天，在讲课过程中，奥斯特突然想到一个问题：过去许多科学家在电流方向上寻找电流对磁体的效应都没有获得成功，很可能电流对磁体的作用不是"纵"向的，而是"横"向的。于是，奥斯特把导线和磁针平行放置进行实验。当时，他用的电源是伏打电池，导线是一根细铂丝。当他把与伏打电池两端连接的导线平放，并与一枚支在支架上的小磁针平行时，他惊奇地发现：靠近铂丝的小磁针突然摆动起来，小磁针向垂直于导线的方向偏转了。小磁针发生偏转的现象，对听众来说，几乎是无动于衷，并没有引起任何一位听众的注意，然而，这一不显眼的现象却使奥斯特兴奋异常，多年盼望出现的现象，终于看到了，这重要的发现，使奥斯特欣喜若狂：这是电磁之间关系的一个确定的实验证据。
这一教学过程使学生对"电与磁"认识的发展变化感同身受，在思维上受到强烈冲击，有效地渗透了科学方法，科学思想的教育。同时，学生还感受到科学的精神和科学的态度。
2、注重规律的理解，开展探究式教学，为学生学习"形成科学过程"提供机会
（1）设疑引发学生探究。在重做奥斯特的实验时，假若在磁针上面有一条导线，当直导线触接电池通电时，你看到什么现象？改变电流的方向，又能看到什么现象？
学生在叙述中可能缺乏准确的表达，教师要追问、点拨，直至得出最后的结论。
（2）教师系统的归纳、深化说明。先将导线的一端和干电池连接，然后把导线沿南北方向平行地放在小磁针的上方，当导线的另一端接通干电池的负极时，小磁针立即指向东西方向；如果将导线放在磁针的下方，小磁针就向相反的方向偏转。如果导线沿东西方向放置，无论将导线放在磁针的上方，还是下方，磁针始终保持静止，丝毫没有偏转现象。以上现象都表明电流的通断与电路周围是否有磁场直接相关，电流的方向与磁场的方向有关。
（3）得出结论。我们在重复过奥斯特实验之后，可以找到以下普遍规律：通电导线周围有磁场，磁场的方向跟电流的方向有关。这种现象叫做电流的磁效应。
开展科学探究活动，培养学生的创新意识和科学素养，是新课程、新大纲对物理教学所提出的新标准、新要求。这就要求作为一名物理教师，必须要清醒地认识到自己在这场教学改革中所肩负的历史使命，并用正确的教学理念指导教学设计和教学过程。
参考文献
[1]柳菊兴.物理课程标准教师读本[M].武汉：华中师范大学出版社，2004.141
[2]严芳，吕萍.试析PISA科学素养测评[J].外国中小学教育，2009
[3]刘婷婷，孙海滨，王玉平.物理教学中科学素养的培养策略[J].当代教育论坛，2005
[4]杨玉骋.物理教学中如何培养学生的观察能力[J].才智，2009，（13）：55-58