浅谈科学素养在初中物理教学中的培养
关键词:科学素养 物理教学 科学探究 创新意识
摘要:开展科学探究活动,是新大纲对初中物理教学提出的新标准、新要求。作为初中物理教师,必须清醒地认识到自己在这场教学改革中所肩负的历史使命,并且要尽己所能地培养学生的创新意识和科学素养,力求使每一个孩子都能尽情地去发挥、去想象、去施展自己的能力、去从事属于他们自己同时也是属于这个社会的富有个性的创造,唯有这样,才能使我们的教育步入自由之路。
一、引言
新的《初中物理课程标准》指出:“科学探究既是学生的学习目标,又是重要的教学方式之一。将科学探究列入初中物理教学内容,旨在将学习重心从过分强调知识的传承和积累向知识的探究过程转化,从学生被动接受知识向主动获取知识转化,从而培养学生的科学探究能力、实事求是的科学态度和敢于创新的探索精神。”具体说来,就是要让学生在物理课程的学习中,能够在老师的指导和培养下,通过自主的探究活动,经历与科学工作者进行科学探究时相似的过程,体验科学探究的乐趣,学习科学探究的方法,领悟科学探究的思想和精神,培养勇于创新的意识和能力,从而积淀起基本的科学探究素养,为投身未来的事业奠定基础。
二、科学素养的涵义和内容
科学素养是建立在人的素质和科学素质的基础上的一种高层次修养,它比科学素质和平常所说的修养意义更广、层次更深,它主要包括科学意识、科学的关系观和系统观、科学能力和科学品质等。人的素质是人的心理发展条件,而人的心理是来源于社会实践,素质是在社会实践逐渐发育和成熟起来的,某些素质上的缺陷可以通过实践和学习获得不同程度的补偿。科学素质是人们在学习生产和生活中,掌握运用科学知识的程度和能力。科学素质是在学习和社会实践中获得和培养的。而科学素养是人们在学习科学知识、生产、生活和科学活动中经常修习的内在涵养;是人们在学习科学知识和利用自然过程中所豢养的。
三、培养学生科学探究的意识和素养是新课程的一大亮点
以培养学生的科学素养和探究意识为主要目标,是初中物理新课程的一大亮点。为了达到这个目标,新课程不仅调整了传统物理教材中的章节和顺序,而且在教学内容上也进行了较大的改革。删减了过去一些繁、难、偏的部分,选择了与生活、自然、社会密切关联的最能体现教育价值的知识作为课程的基本内容,并注意将物理科学的最新研究成果,如纳米技术、超导技术、现代信息技术、材料科学等引入课程,体现了新课程简、易、宽、新的特点。在探究的内容方面,新课程设计了近40项的探究活动,这些探究活动,不仅在教材中出现的频度高,而且从设计上,不仅注重了贴近自然生活,而且也注重了各学科间的相互渗透以及人文精神与自然科学的融合。这样,既便于学生在活动的过程中,学习到探究的方法,体验到探究的乐趣,更便于他们客观和直接地了解科学的社会功能,进而培养自身的科学精神、科学态度和探究意识。
另外,总体看来,穿插于新课程中的探究活动,从根本上有别于传统教材中的实验。其主要差别在于,老教材中的实验都“划”出了从问题到结论的单一路径,不仅列有明确的实验原理和目的,而且写有严格而详尽的实验步骤。做这样的实验,学生根本没有质疑和探究的时间与空间,只能按图索骥,比着葫芦画个瓢。其结果非但难以让他们体验到科学探究的喜悦,而且也让学生脱离了实验学科最为本质的学习。而新教材中的科学探究活动,则是由学生自己提出问题、猜想假设、制订计划、设计实验,然后进行实验操作、收集证据、分析论证,最后再予以评估、交流,并撰写完成实验报告。学生通过这样的活动,所学领悟到的东西,要远比他们多学一个、两个所谓的知识点更重要。
四、如何在初中物理教学中培养学生的科学素养
培养学生的科学素养,是一个动态的开发系统,目标是开发学生的大脑,培养他们勇于和善于探究的科学品质。为了达此目的,在我们的物理教学中,应当做到:
1、加强实验教学,培养学生的科学意识和科学能力
物理学是一门实验科学,许多概念的引进、规律的得出都和实验有密切的联系。在初中物理课堂教学中,加强实验的教学一方面可以激发学生的学习兴趣,另一方面通过实验培养了学生观察和实验的能力,从中学会以实事求是的态度面对科学,体会科学研究的一般方法,并从学生间的团结合作中感受成功的快乐。在“电磁感应”的教学中,我设计了让学生自由探究电磁感应现象的产生条件。借助实验,培养学生的科学意识,学会从身边的现象和学过的知识入手发现问题,寻找规律。实验中,同学们三人一组实验,有的学生选择了条形磁铁,也有的学生选择了通电螺线管。实验中,同学们大胆尝试,积极实践,想了许多方法:有的同学把条形磁铁放在闭合线圈中,把线圈与灵敏电流计相连,结果没找到电流,然而无意识间晃动了磁铁,突然看到电流计的指针晃动了一下;有的同学把条形磁铁放在线圈外侧,将条形磁铁与线圈接触,寻找感应电流;有的同学把条形磁铁与线圈摩擦,寻找电流;也有的把灵敏电流计和条形磁铁串联起来……结果,学生中有的找到了电流,也有少部分学生没有找到。但经验不管成功与否,学生们对此兴趣十足。这一过程为学生们提供了一次学习的经历,让学生成了学习的主人,通过自主的探究、动手实践,体验和感悟了科学研究的方法,培养了学生的科学意识和勇于创新的精神。然后让实验成功的同学给大家演示并交流,通过学生间的相互交流,让他们体会交流协作的乐趣,培养他们实事求是、尊重科学的精神,学会提出问题,并借助实验手段研究、检验和归纳结论。
2、注重科学思想的教学,培养学生的科学品质和科学精神
物理学的研究是一个包括诸多环节和阶段在内的复杂认知过程。大致包括这样几个程序:〔1〕提出问题〔2〕猜想与假设〔3〕制定计划设计实验〔4〕进行实验论证〔5〕分析归纳〔6〕得出结论。在初中物理教学中注重贯穿这一物理学的研究过程,让学生们体会科学研究的一般的过程,就是教会学生一种科学的思想,让学生在科学思想的熏陶下不断提高自己的科学素养。在物理学研究的每一阶段中都要运用一些方法:常用的有比较法和分类方法、分析和综合方法、归纳和演绎方法、抽象和理想化方法、观察和实验方法、科学假设方法等等,在初中物理教学中根据学生的认知水平和特点在每个教学环节中渗透科学的思想方法,培养科学品质和科学精神。“欧姆定律”的教学中,让学生做这样一个小实验:同一个定值电阻接到不同的电路中,电压与电流的比值是相同的。从而发现一段导体的电压与电流之间存在着一定的关系。这一实验简单易行,现象明显,既激发了学生的学习兴趣,又让学生较轻松地开始科学研究,然后引导学生发现问题,有兴趣着手研究电流与电压的关系。学生从设计实验到动手做实验,既培养了动手能力又体会了科学研究中的实验方法。对于实验结果先让学生定性研究电流与电阻的关系,再让学生猜测“一个物理量增大,另一个物理量减小可能是什么关系”,引导学生用数学方法去研究这一反比关系,让学生获得成功的愉悦。再引导学生用图像方法研究电流与电阻的关系,然后介绍欧姆为研究这一规律所做的实验,进一步让学生体会科学研究的过程。在这里,运用了实验、数学的方法,通过几次反复,最终归纳出结论—欧姆定律。这些反复介绍了不同的科学思维方法,让学生从不同的侧面研究和体会了物理规律的得出过程,开拓了思路,又锻炼了能力。这样的过程加深了对规律的理解是,进而能运用规律解决实际问题,这一过程也体现了科学研究的一般过程。
⒊渗透物理学史教育,培养学史的科学态度和科学的思维方法
物理学发展已有几百年的历史,物理学史是人类对自然界中各种物理现象的认识史,它研究物理学发生、发展的规律。从开创物理学的先驱开始,经历了无数次的失败,去伪存真,日积月累,一代代前仆后继,锲而不舍,总结出了一门科学性很强的物理学。在初中物理教学中,恰当运用物理学史,让学生们体会先辈们为科学所付出的艰辛。科学家们的人格魅力是激发学生的学习动力,培养学习兴趣,科学态度、献身精神以及创新能力的生动教材。为研究感应电流产生的条件,英国科学家法拉第历经十年的努力,终于得出了感应电流产生的条件:闭合电路的一部分导体在磁场中作切割磁感线运动,即可产生感应电流。这样的实例在物理学史上不胜枚举,在教学中渗透科学家的故事,为学生们将来投身于科学事业提供了榜样。
总之,在初中物理教学中,注重培养学生的科学素养是社会发展的需要,重视科学家们的实验、研究的过程和方法,能让学生们在分享科学研究成果的同时,培养了科学的态度和品质,提高了科学的境界,为培养创新思想和创造能力,做了很好的铺垫。