科技信息物理教学实践表明,在传授物理知识,让学生了解物理概念、公式、定理的同时,要揭示知识的形成过程,展现概念、规律的创建方法,以及物理学定理和定律背后所蕴含的深刻的方法论和认识论。
而如何有效的进行物理学史与基础知识有机结合,物理学史又将以怎样的方式参与到实际的物理教学,正成为教育工作者的急需解决的问题。
对于基础知识和基本能力物理学作为自然科学的基础学科,向人们提供了物质结构、运动形式及其能量相互转化的最基本的认识,故它具有最基础维度上的价值便是知识的价值。
利用文字表述或是数学公式表现出来的有关物质、能量及其相互转化的众多基本定理、定律,这些知识集中的体现了人类对自然规律的认识和掌握。
利用这些知识人们可以在实际的生活、生产的实践中,减少活动的盲目性,将知识转化提升为操作技能的高度。首先,物理学史重现了知识的重构过程,有效地参与学习者知识的建构。
经调查研究发现,中学生普遍的认为物理学知识难于理解和掌握。因为物理学中所表述的基本定理、定律都是几代物理学家思维高度抽象、综合的结果,包含了众多科学方法、思维方法创造性的运用和操作。如果物理教师只是将教材中公式、定律加以讲述和解释,对于学习者,这些知识相当于是对事实、定义、规则等的一般形式上的描述。
由于这些静态性的知识抽象程度较高,而是学生的理解、应用造成困难,恰当的引入物理学史思想,可以有效地唤醒学习者原有认知中的一些相关的经验。
不论是物理学史中的科学家的生平传记、思维启示,或是物理学史中一些有意义的趣闻乐事都会影响到个体的知觉和注意的倾向。学生将这些有关内容提取构成学习动机。能够知觉性的选择信息与原有认知主动建立起联系,这便是意义建构的关键,是知识形成过程的主要环节。
适当的渗透物理学史重现知识发展的连续性、逻辑性和系统性,学习者会联系感知、判断、推理和记忆等一系列复杂的认知活动来主动获取新观念。并且通过认识物理学家在建构知识过程中思维的冲突和发展,正确的磨合、协调自身存在的认知冲突。其次,物理学史详述了知识的形成背景和应用,促进了理解的形成,有利于内在知识向能力的转化。物理学史在表达形式上的直观性容易加深学习者的理解。
在物理学史的讲述过程中必然会涉及到知识的形成背景,涉及到此时此地的历史发展和科技应用。心理学家认为,完整的知识结构是创造派生的重要基础。而物理学史对物理学知识的介绍就具备一定的完整性特征。
只有学生对知识的生成过程、生成背景、实际应用有了较为全面的了解才会引发动机,派生出创造。才能灵活的运用,真正具有了与知识相关的实际操作性的能力。
对于过程和方法首先,物理学史重演了物理学大厦的建筑过程,展现了物理学科的基本结构框架,有利于对物理学过程的理解和科学方法的掌握。
美国当代著名认知心理学家布鲁纳说:"不论我们选教什么学科,务必使学生理解(掌握)该学科的基本结构"所谓的学科的基本结构是指一个学科围绕其基本概念、基本原理以及基本态度和方法而形成的整体知识框架和思维框架。
虽然布鲁纳的学习方法由于只重视了学科自身的结构的逻辑性与整体性,忽略了学习者认识规律与科学本质具有统一性而饱受诟病,但是通过物理学史的渗透,重现概念规律的创建过程,让学生真正的了解物理学科的形成、发展过程是有益的:让学生了解学科原理的内在逻辑使得学科知识能容易理解。
全面的理解知识的形成过程有助于知识有结构的,有系统的贮存,有利于知识高效的提取运用。有助于迁移的发生。通过物理学史把握物理学的基本结构和原理,就可以把新物理问题当做普通问题的特例去理解,有助于进行态度和方法的迁移。
有效的解决各级各类物理的适切性问题。通过物理学史的渗透让学习者认识到物理学知识的框架是具有整体性的,能自行的完成各级物理学的过渡,填补适切上的漏洞,建立起完整连接。其次,物理学史为科学方法的教育提供了一个合理的依托和支架,为基础知识的教学和科学方法的教学找到了平衡点。
物理学反应的是人类对自然界图景的描绘和领悟,而每种描绘和领悟的背后必蕴含了深刻的思想和方法论。故物理教学应包含两个部分:物理知识的教育、物理科学方法的教育。物理知识的教育能够帮助学生了解物质世界。
物理科学方法的教育要使学生具备利用物理学解决问题的方法和能力。物理学基础知识由于具有严密的逻辑性和科学体系结构,易于讲解,课堂教学发展成熟。基础知识和方法教育侧重一方都会顾此失彼。
物理学史找到这样一个平衡点,通过物理学史讲述科学发展历程。加深学生对基本物理概念、公式、定理理解的同时,渗透方法的教育。由于科学方法高度抽象,学生难于理解掌握,单纯讲解必然收效甚微,物理学史则赋予了科学方法"科学家的精神和形象",给予科学方法一个合理的依托和支架,增加了科学方法的形象性和可理解性。
对于情感、态度与价值观物理学史教育有助于学生理解真理的相对性,增强对所学知识的怀疑与批判,培养创新能力科学史表明,有条件的怀疑,以发展、联系的眼光来审视一切科学的假说和理论,不迷信权威,是科学不断发展的动力。由光的粒子说→光的波动说→光的波粒二象性说明物理学的假说是在发展变化的,是适用于"此时此地"的。
真理也是具有相对性的。当科学自身的矛盾凸显,当前的理论无法合理解释,就要勇于突破旧理论的束缚,提出新观点。
法拉第的场概念、普朗克的量子理论、爱因斯坦的相对论,无不体现了物理学家非凡的创造力和独特的研究方法。将这些引入物理教育,会使学生认识到科学的进步性,增强怀疑和批判的精神,有助于创新能力的培养。
物理教学中引入物理学史,培养学生的科学素养,对学生进行情感熏陶现代科学教育的目的不再局限于科学知识,更加关注对教育者的科学意识、科学态度、科学思维、科学精神等要素的培养。
科学教育要使学生具备高的科学素养。科学素养的建立是以对科学的认识和发展的了解为前提的,也就和科学史的教育密不可分。物理学史也是事实科学教育和人文教育融合的有效途径。
我国著名的物理学家钱三强曾经说过:"科学发展史是一块蕴含巨大精神财富的宝地,这块宝地值得我们去开垦,这些财富值得我们去发掘。"物理学史本身就是一部物理学家为了追求真理,前赴后继、不屈不挠的奋斗史。
物理学家在创立业绩,追求真理的历程中体现出的人格力量,勇于献身的崇高品质,不畏强权、不惧险阻的光辉形象,都给学习者树立了人格的榜样,给予无尽的鼓励和有益的熏陶。
有利于学生树立辩证唯物主义的观点物理学史表明,物理学的发展与人类学和学理论的发展有密切的联系。中学物理的教学内容,概念、定理、定律无不渗透着物质第一性、物质运动性、对立统一性、质变和量变、事物的普遍联系性和否定之否定律等辩证唯物主义的观点。
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