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首页 > 教育论文 > > 在中学物理史课堂中融入科学方法思维的实践
在中学物理史课堂中融入科学方法思维的实践
>2022-11-26 09:00:00



高中物理课程标准必修2教材第6章“万有引力与航人”第1节是“行星的运动”,这节内容的特点是:知识容量相对较少,但蕴含着丰富的科学思想和科学方法的教育资源,教学中适当补充有关科学探索的背景、科学发现过程以及方法论方面的史学材料,如从地心说到日心说的发展。

历程中遇到了哪此困难?科学家们在面对这此困难的时候,是怎么想的?这此困难最终是如何得以解决的?只有在这此方面有所突破,才能充分挖掘物理学史的教育功能.目前的普遍现状是:不讲物理学史或简单播放相关的录像片,代替讲物理学史的现象很多.即使讲也仅限于讲故事,“贴德育标签”\\(即在讲完故事后,加上几句II弓\\)的传统教学方法.这已在某种程度上偏离了史学教学的方向.从科学发展过程上来看,科学的本质是探究,是不断地追求真理、不断地修正错误、不断地创新.在中学物理教学中,要改变“重科学结论,轻探究过程”的模式,使学生认识到获取科学知识必须依赖探究,让学生像科学家从事科学探究那样来学习科学,领悟科学探究的真谛.

1 精心选择素材,进行科学方法教育

素材即未经提炼和加工的实际生活现象,是学生感受物理与生活的密切联系,体验物理学的价值,形成正确物理观的重要资源.素材的选择不仅影响物理学习的兴趣、动泪\\(,以及对物理抽象与应用过程的理解,还直接影响学习潜能的发挥.这需要我们开动脑筋、积极探索,大胆创新,灵活利用各种素材,巧妙地与教材相结合,激发学生学习物理的兴趣,对学生进行科学方法教育。

教师设计教学时,应抓住课题的内容特征,挖掘史料在某此环节上的教育潜力,特别是让史学材料如何为教学服务.如在日心说与地心说的争论中,为什么日心说最终战胜地心说?1609年的时候,伽利略用他改进的望远镜观测人空时,对人空有了全新的认识,这里有一个重要的依据:本星周围有通颗卫星\\(如图1所示\\).根据这个事实,你能不能推断出它是支持地心说的还是支持日心说的?说出你推断的理由.在教学中不是直接去陈述当时对这个现象的认识,而是用这此材料去引导学生对这个问题的思考:究竟是太阳绕着地球转,还是地球绕着太阳转,人们是怎么通过观测到的这个事实来判断它支持日心说而不支持地心说.学生在思考这此问题的时候,他们的逻辑思维能力、分析推理能力才得到发展,还可以把自己的思维与伽利略的思维进行比较,从中吸取思维营养,而不是简单地罗列史实后抛出结论.

2 模拟认识情景,渗透科学方法教育

模拟科学认识过程,就是让学生沿袭前人科学发现和发明的思路来学习,学会科学研究的方法.具体地讲就是要善于把学生推到若十年前,让他们从当时的历史背景出发去重温科学家在什么问题上、什么环节中、用什么方法和思路作出了科学发明和发现.这就要求我们将物理学史溶于物理教学之中,将科学方法教育溶于物理学史教学之中.发展学生独立思考和独立推理的能力,体验科学发现的新奇和艰辛,领悟科学家研究物理问题的科学思想和科学方法。

如普勒从相信“行星绕太阳做匀速圆周运动的观点”开始思考问题,到对火星轨道"70余次尝试所得的结果都与第谷的观测数据有至少8'度偏差”,但当时公认的误差不超过2',如果你是开普勒,将怎么分析这个偏差?可能是什么原因导致这么大的偏差?你准备采取什么样的行动?说说你的思路.启发学生独立地对新问题产生自己的思考,引导学生顺着科学家对这个问题思考的脉络,去体验当时的人们是怎么思考这个问题的,突出了在人类探索的这个里程中间究竟遇到了一此什么困难,这此困难又是怎么解决的.这个发展过程中有许多的创新,还有许多思维方式上的变化:开普勒能够最终放弃这一1u: 1u:

代代为人们所信仰的完美图形—圆,而坚信第谷的精确观察数据,这不仅需要严谨的科学态度与科学精神,也需要科学智慧与勇敢.这样,在传授知识的同时,使学生感受科学方法在建立概念、发现规律中的作用,激发学生自觉地学习和运用科学方法解决实际问题的积极性。

3 运用物理学史,公正客观评价地心说

地心说的主要观点:地球是宇宙的中心,是静止不动的,太阳、月亮以及其他行星都绕地球做圆周运动.我们以往的物理教学往往认为这是一种错误的观点,在教学时就一带而过,甚至会夸大这个模型为什么是错误的,而很少去介绍这个模型有什么可取之处、进步之处,没有挖掘出史学的教育功能,不利于培养学生实事求是的科学态度,学生看不到地心说模型在方法论上的突破,在物理学发展进程中的作用.托勒密第1次提出行星“运行轨道”的概念,设计出了一个本轮、均轮模型,利用本轮和均轮能很好地解释行星的逆行现象,并且通过一此数学计算还能把一此行星的位置预测出来,这在当时是一大进步,是地心说取得的一个了不起的成就,是思维方式的一种变化:用数学模型描述行星的运动轨道,对行星可能出现的位置进行预测.这种变化对人们认识行星的运动具有启发性,对学生来说也是有意义的,我们要把它的优点以及它如何取得的进步,展示给学生,引导学生辩证地看待这一发展过程,更不应抹杀它的历史功绩.使学生在学习知识的同时潜移默化地受到辩证唯物主义教育,培养学生实事求是的科学态度,教育学生从实际出发,一分为二地看待物理学发展进程中的一此史实。

4 总结提升,体验探究历程

我们回顾一下从地心说到日心说的整个发展历程\\(如图2所示\\):首先从析学思考的角度,提出了思辨性的宇宙观,后来由于数学中几何学与三角学的发展,人们通过数学模型描述行星的运动,创立了地心说,并且日心说也开始萌动,随着人们观测水平的进一步提高,对行星的观测越来越准确,人们对地心说模型进行修正并创立了日心说,由于观测技术的进步\\(伽利略望远镜的出现\\)和新的人文现象的发现,使日心说真正走向主导地位.由于日心说模型中一此不可忽略的理论与数据的偏差,人们对模型进行修正,得到开普勒三定律。

上面我们从人类认识方式和事实依据的角度进行了总结,这样的总结能展示整个历史发展的脉络,使学生体会到自然现象或者规律的发现、发展,通常需要细致的观察、工具的创新和发展,以及思维方式的改变,理论的建立必须经过实践的检验,才能得出最终的结论.通过总结帮助学生揭示出科学探究的一般程序:析学思考—数学模型—修正创立—实践检验—模型修正,使学生更深亥」地理解科学的本质,了解科学探究的过程,体会科学精神并领悟科学家的这种思想和方法,进行科学思维方法的熏陶,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,从而获得真正的“智慧”。

“在物理教学过程中引入物理学史,必须要有明确的教学目的,教学的主要任务是使学生系统地掌握物理学知识.”我们应该思考:在教学过程中为什么要进行物理学史教学;在哪此具体教学环节上引入;物理学史的教育价值女I I何体现.高中物理教学要让学生经历科学探究的过程、了解物理学的研究方法、理解物理学的发展历史,教学中要把物理知识的逻辑展开与物理学的发展有机地结合起来,把知识学习转化成为历史上的创造者与今人的学习者之间的对话,让学生以物理学家认识世界的本来面目去认识世界,使学生在获得物理知识的同时,全面提高他们的科学素养.英国学者贝尔纳指出:“如果学生不能够以某种方式亲自参加科学发现的过程,就绝对无法使他充分了解现有科学知识的全貌.”。

参考文献:
[1] 李钧.初中物理教学中科学方法教学日标的设置[J].物理教师,2013\\(12\\):9-10
[2] 赵利音,彭朝阳.中外物理科学方法教育的比较分析[J].物理教师,2013\\(3\\):7-9

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