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从科学思想的高度看待高中物理教学 物理学作为自然科学的基础性科学，不仅对人类物质文明的进步产生了不可或缺的推动作用，也对人类的思维发展造成了巨大的影响。高中物理教学不应只局限于传授知识，还应该培养科学方法，渗透科学精神，引导学生用物理的思维去认识自然、理解自然。 中学物理新课程标准提出，学生应“学习科学探究方法，发展自主学习能力，养成良好的思维习惯，能运用物理知识和科学探究方法解决一些问题。”“发展好奇心与求知欲，发展科学探索兴趣，有坚持真理、勇于创新、实事求是的科学态度与科学精神。”物理学科的教学内容为我们提供了大量的素材对学生进行科学方法和科学精神的培养，主要表现在以下几个方面： 一、 培养实证精神 法国哲学家孔德认为，实证精神的内涵就是实验验证的求实精神。实证精神要求一切科学认识必须建立在充分可靠的经验基础上，以可检验的科学事实为出发点，运用公认为正确的研究方法完成科学理论的构建。现代科学的发展很重要的一点是因为科学的实证精神，对某个现象先是由于怀疑精神产生思考，继而进行研究，日积月累，最终导致科学技术的进步。无论在科学探究中，还是在生活实践中都应有以事实为依据的思想，而不是仅凭主观的想象。 实证精神一方面表现在新的理论要建立在事实的基础上。因为第谷·布拉赫的长期观测所积累的大量数据，才有开普勒定律的诞生；有卢瑟福α粒子散射实验，才有原子核式结构模型。通过这些事例可以培养学生在仔细观察的基础上，总结事物的内在规律的意识。另一方面是新的理论必须能被独立的、可重复的实验加以验证，如赫兹证实电磁波存在的实验对麦克斯韦电磁场理论的的支持。教材中有很多这样的实例，利用好这些实例，可以使学生体会前辈物理学家们实事求是的态度和不懈坚持的科学精神。鼓励学生从事实出发，勇于坚持真理，敢于质疑权威。 通过演示实验，引导学生观察或设计实验鼓励学生亲自进行探究，也是培养学生实证精神的重要手段。中学物理教学中的实验与物理学的研究者所做的实验是有着明显的区别的，二者有不同的功能和目的，教学中的实验是在科学实验的基础上突出了所要解决问题的主要特征，简化了实验环节和条件，使学生能在课堂环境下体验探索的过程。在观察演示实验时，不仅要指导学生关注所观察的现象，同时要让学生理解该物理现象是用来说明什么问题的和怎样说明问题的。 在学生自主探究的实验中，应该让学生认识到实验操作是在相关原理的指引下进行的，学会把实验获得的信息演绎、归纳成结论，做到既动手又动脑。通过这些实验，可以不断强化理论必须与实践相统一的思想。 二、 掌握逻辑的力量 伽利略是如何推翻亚里士多德的理论的？伽利略的推理过程是这样的：假如物体下落的速度与重量成正比例。拿两个铁球，一个大的，一个小的，绑在一起同时下落。将会怎样呢？一方面，因为大球下落快小球下落慢，小球就会拖住大球使它下落得比原来慢；另一方面，小球加上大球又比大球更重，所以大球下落得比原来更快，这就得出了两种相反的结论。这样，伽利略就运用演绎推理发现了亚里士多德理论的错误，从而阐明了正确的物理规律。 伽利略在推理中运用了形式逻辑中的矛盾律，通过合理的推理，取得了别人无法辩驳的结论，这就是逻辑的力量。伽利略假想实验的方法就是进一步把实验和逻辑推理相结合而形成的，正是这种发方法真正叩开了近代科学的大门，成为有力的思想武器。牛顿利用“月—地检验”得出地球与月球之间的引力和地球对苹果的引力遵循同一种规律，是相同性质的力的思维过程更是堪称实验事实与逻辑推理相结合的典范。 在物理教学中有很多方式可以加强对学生逻辑思维能力的培养。 首先要重视物理规律的教学。物理规律是观察、实验、思维、想象和数学推理相结合的产物。是物理概念之间关系的语言逻辑或数字逻辑的表达。如前述万有引力定律的发现，在教学中可以通过指导学生进行思维加工，带领学生通过观察实验现象，进行分析、归纳、概括，从而得出结论。 其次是用知识的转换减轻学生思维加工负荷。避免让学生机械地记忆其文字描述，想办法用简约的公式和形象的图像、图表的方式描述。在具体的题目中，采用画出题目情境图的方法加以分析，使信息加工负荷得以降低，帮助学生进行思考。 再有就是重视正确思维方向的训练。在问题解决的不同阶段，选择不同的途径，不同的方案。如寻求解答阶段启发学生通过手段目的分析法，逆向反推法，类比思维法等多种方法解决问题。从而训练学生思维的灵活性，提高将较难的问题转化为较简单的问题、从更为宏观的角度思考问题等能力。 变式训练在学生思维能力培养中也能起到重要的作用。变式训练可大致分为两类：一是基本训练题的变化，即教师要在一道基本习题的基础上进行各种变化，这样不仅引起学生的探究欲望，而且还能给学生提供相对系统的解题思路，便于学生对物理概念的理解。二是解题方法的训练，从多维度探索同一问题的分析，扩展学生解题的思考范围。三、 渗透概率的思想 生活中常有以偏概全的情况，以一些小概率事件或者一些个案来作为某一类事物的代表。比如人们常常因为某个上学时学习成绩不好的人在事业上取得成功的例子，就得出读书无用的结论。而事实上这只是个案，从统计上讲，一定是受教育程度高的群体，其整体的成就水平一定会高。学生从小到大所接触到的数学大多是确定的，对于随机性的问题往往难以理解，需要教师在教学中认真加以引导。 在高中物理课程中，有关概率的知识并不多，也不像数学中那样有比较高的计算要求，又因为不是重点考查内容而往往被一带而过。但事实上，其中所蕴含的概率思想对于人们在生活中的决策问题具有重大的指导意义。小到对天气预报的理解，大到商业投资的风险评估等等都要用到概率的思想。现代社会，人们掌握的信息量和数据量都空前庞大，把握这些数据中的统计规律，对这些数据进行有效处理和合理利用，科学地利用数据进行决策，将是现代生活中必备的技能。 在高中物理教学中，抓住有关概率的内容加以应用，可以帮助学生树立对数据进行分析的意识。如实验测量中的偶然误差问题，学生们大多知道通过多次测量取平均值的办法可以消除偶然误差，但其中的道理是什么，却未必能说得清楚。这时应及时说明多次测量的结果比真实值偏大和偏小的概率是相近的，这是一个概率问题。再比如对半衰期的理解，我们无法知道下一时刻到底哪一个原子核将发生衰变，但从统计规律上说，每经过一个半衰期，有半数的原子核发生衰变却是必然的，这必须以大量原子核的存在为前提。还有，在气体分子速率的描述上，也是以概率思想为前提的。通过物理中的这些实例，有助于学生确立概率的思想，有助于其在今后的生活中用概率的思想去看待事物，在遇到相关决策问题时有一个科学的方法和态度。 物理是一门高度成熟的科学，不但积累了丰富的物理知识，还发展出一整套科学的思想方法体系。物理知识为人类认识世界提供了有力工具，物理的思想方法更成为人类获取知识的思想武器。物理学有比知识本身更为丰富的内涵，大量的育人功能隐藏在知识之外的内容中，有待我们去挖掘、去运用. |
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