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物理学思想方法是物理学家在认识物理世界探究物理规律中形成的正确的思维方式.它包括精神层面的思想及具体的研究问题与应用物理的方法.教育学认为教育价值是教育对人与社会的意义.本文所论述的物理学思想方法的教育价值,是指在进行物理学思想方法教育的过程中教育活动对学生全面可持续发展的积极意义.
1 进行物理学思想方法教育是学生学好物理的前提和基础
物理学由物理概念、物理规律、以及贯穿其中的物理学思想方法构成,这些都是学生学习的核心内容.九年义务教育物理教材循序渐进地将物理学思想方法植入到概念、规律的学习以及探究活动中,使学生在学习概念与规律中体验方法,实现物理学思想方法的感悟和内化,建构概念、规律、方法相互联系的知识体系.正如粤沪版九年义务教育物理教材所述“我们不仅要知道物理概念的来源,经历物理规律的探究过程,还要学习用科学的方法进行探究,在此基础上,进一步弄清楚概念和规律的含义,并会运用它解释和解决一些实际问题.”这一表述显现了物理学思想方法在物理学习中的基础性地位.
1.1 掌握物理学思想方法是学好物理的前提
物理学思想方法贯穿在学科知识体系的各个环节.不同的概念或不同的物理规律的产生可能源于相同的思想方法基础.可见,虽然有些概念和规律描述的对象不同,却有着共同的思维本质.这些共同的本质的东西可以将不同的内容联系起来,形成在共同思维框架下的知识体系.初中物理常用的方法,如观察法、实验法、比较法、类比法、等效法、转换法、控制变量法、模型法、科学推理法、比值定义法等融入在学生建构物理概念、物理规律及应用物理知识的每个过程.缺乏物理学思想方法的指导,就不能灵活应用物理知识解决实际问题,学好物理将无从谈起.
1.2 掌握物理学思想方法是建构物理知识体系的基础
物理概念的建立与物理规律的探究无不经历了科学的方法过程.物理概念与规律的学习无不建立在一定的思想方法基础之上.虽然学生学习的是前人的研究成果,但是学生对物理知识的学习不是被动地接受,还需利用前人的思想方法重复前人的探究活动,实现知识的自主建构.
比如建模思想.人们为了方便研究事物及其系统的本质而建立突出主要因素而忽略次要因素的模型.为了研究液体的压强,建立液柱模型;为了研究光的传播,建立光线模型;为了研究物体的运动,建立了匀速直线运动模型;为了研究磁场,建立了磁感线模型;为了研究力与运动的关系,建立了光滑表面模型等等.这些模型的建立,方便人们排除次要因素的干扰,深入探究事物的本质.又如教材中许多的探究实验,都建立在控制变量的思想方法基础之上.典型例子有:探究影响液体蒸发快慢的因素;探究影响滑动摩擦力大小的因素;探究影响压力的作用效果的因素;探究影响浮力大小的因素;探究欧姆定律;探究影响电磁铁的磁性强弱的因素等.如果没有控制变量的思想基础,就没有实验探究的意义,更无法得出正确结论.又如为了探究平面镜成像规律,采用等效替代的方法,用没有点燃的蜡烛去代替点燃的蜡烛去与点燃的蜡烛的像重合,从而确定像的位置和比较像与物的大小,最后得出正确的结论.如果没有等效替代法的巧妙运用就很难得出平面镜成像的规律.大量事实表明,物理知识建构在物理学思想方法基础之上.
2 进行物理学思想方法教育是培养和提高学生能力的有效途径
物理学科能力的形成源自对物理知识体系的深刻理解及对物理学思想方法的融会贯通.其中知识是能力基础,方法是能力的核心.物理思想方法是形成学生学科能力的必要因素之一.
2.1 学习物理学思想方法的过程其实就是能力生成的过程
物理知识和物理学思想方法是相辅相成、合为一体的.物理概念和规律是物理学的“躯体”,物理思想方法是物理学的“灵魂”,“灵魂”统领“躯体”.学生学习概念,进行探究活动及得出结论都要用到各种思想方法,如分析、综合、归纳、抽象、推理、假设、建模、控制变量、等效、转换、类比、比较等.学生对物理学思想方法的体验感悟和内化加工及应用,都要经历大脑的一系列思维过程,学生的思维活动促进能力的不断提高.
2.2 学习物理学思想方法是学生能力可持续发展的源泉
苏霍姆林斯基曾说过:“在我看来,教给学生能借助已有知识去获取知识,这是最高的教学技巧之所在.”而物理学思想方法就是获取物理知识的知识.学生掌握了物理学思想方法,并在具体的学习环境中应用它们去建构新的知识,这就是能力的形成过程.学生用正确的思想方法研究新的问题,取得研究成果,或在研究过程中感悟出新的正确的思维方法,这就是能力的发展.知识、方法、能力三者相互作用、相互促进.
3 进行物理学思想方法教育有助于培养和提高学生的科学素养
长期以来,部分老师重知识传授,轻科学素质培养,忽略了对学生进行物理学思想方法的教育,束缚了学生科学素养的提高及可持续发展的潜力.巴甫洛夫曾说过:“有了良好的思想方法,即使是没有多大才干的人也能做出许多成就.如果思想方法不好,即使有天才的人也将一事无成.”进行初中物理学思想方法教育,有利于学生了解人类认识物理世界的基本方法,并用物理学家的思想方法应用于今后的学习、发展、创新和创造中.
3.1 物理学思想方法是科学素养的重要内涵
教育部制定的《义务教育科学课程标准》(2011年版)认为“科学素养包含多方面的内容,一般指了解必要的科学技术知识,掌握基本的科学方法,树立科学思想,崇尚科学精神,并具备一定的应用它们处理实际问题,参与公共事务的能力.”科学素养包括三个基本维度: 科学知识与技能、科学思想方法、科学精神.物理学作为科学课程之一,其思想方法是科学方法的重要组成部分.物理学思想方法具有其它学科方法无法代替的特殊意义.可见,缺少物理学思想方法教育就无法实现学生科学素养的全面提高.
3.2 物理学思想方法教育对学生科学素养提高的意义
教育部制定的《义务教育物理课程标准》(2011年版)对物理课程性质的描述为:“义务教育物理课程作为科学教育的组成部分,是以提高全体学生科学素养为目标的自然科学基础课程.”物理学思想方法教育往往渗透在教学活动中的各个环节,它不可能单一地游离于知识与技能,情感、态度、价值观的培养之外.因此,任何有目的的物理学思想方法教育,都会植入在一系列的概念、规律的学习中,促进学生科学素养的提高. 3.2.1 物理学思想方法教育有利于科学知识与技能目标的实现(科学素养的第一个维度) 科学知识的学习是教师引导下的学生自主建构行为.知识的建构依赖于学生自主的大脑思维活动,而思维需要有思想方法的指导,才能使思维活动有较强的针对性和指向性,从而顺利完成知识的建构过程,引起.知识体系的积极变化及实现自身技能的发展.
3.2.2 物理学思想方法教育有利于学生掌握科学思想方法(科学素养的第二个维度)
科学思想方法是物理学的核心内容.物理学思想方法教育能使学生掌握好义务教育阶段基本的物理学思想方法体系,为今后的学习与发展打下坚实的方法基础,实现更高层面的物理学知识体系及新思想方法基础的建构.
3.2.3 物理学思想方法教育有利于培养学生的科学精神(科学素养的第三个维度)
义务教育阶段培养学生的科学精神主要包括几个方面,培养学生热爱科学的精神;执着的探究精神;求真、求实的精神;质疑精神、理性精神.物理学思想方法的产生过程,蕴含着科学家的良好的情感、态度、价值观及热爱物理、乐于为科学奋斗的精神及对前人质疑的精神等.这些精神财富将对学生产生潜移默化的影响.如伽利略大胆质疑亚里士多德的错误学说,坚定支持哥白尼的“日心说”并提供事实证据,不屈从教会压迫,最终被教会法庭判以终身监禁.他在监禁中依然进行科学研究.他的身上体现了一位物理学家坚持真理、尊重事实、敢于质疑、勇于为科学献身的科学精神.这些深深地影响着学生.另外,学生在学习物理学思想方法时,经历着科学探究活动中的情感体验.学生在探究活动中,猜想与假设、设计实验、进行实验、解决困难、观察记录、收集数据、分析数据、交流合作等环节中的心理活动,也影响着学生科学精神的提升.
4 进行物理学思想方法教育有助于培养学生的人文精神
人文精神是一种人性关怀.培养学生的人文精神,就是要培养学生内心的“真、善、美”,使学生珍惜人的生命,关心人的命运,呵护人的发展.人文教育实质是人性教育,即人之成其为人.物理学思想方法无不闪现着物理学家人性的灵光.因为物理学家有求真、求善、求美的心灵,有关心人类前途命运的思想,有改造世界服务人类的灵魂.物理学家的人性光环将影响学生人文素养的提高.爱因斯坦有一句名言:“不管时代的潮流和社会的风尚怎样,人总可以凭着自己高贵的品质,超脱时代和社会,走自己正确的道路.现在,大家都为了电冰箱、汽车、房子而奔波、追逐、竞争.这是我们这个时代的特征了.但是也有不少人,他们不追求这些物质的东西,他们追求理想和真理,得到了内心的自由和安宁.” 科学思想方法教育重在培养人认识世界的科学思维,人性教育则重在培养人性的真善美与人文关怀.物理教材把科学思想方法的教育与人文教育内容统一起来,目的是使物理学成为充满着人性关怀的自然科学.
综上所述,物理学思想方法教育对学生的知识建构和能力发展,科学素养与人文素养的提高具有重要的价值.这些教育价值得我们教育工作者不懈地挖掘,去实现.
1 进行物理学思想方法教育是学生学好物理的前提和基础
物理学由物理概念、物理规律、以及贯穿其中的物理学思想方法构成,这些都是学生学习的核心内容.九年义务教育物理教材循序渐进地将物理学思想方法植入到概念、规律的学习以及探究活动中,使学生在学习概念与规律中体验方法,实现物理学思想方法的感悟和内化,建构概念、规律、方法相互联系的知识体系.正如粤沪版九年义务教育物理教材所述“我们不仅要知道物理概念的来源,经历物理规律的探究过程,还要学习用科学的方法进行探究,在此基础上,进一步弄清楚概念和规律的含义,并会运用它解释和解决一些实际问题.”这一表述显现了物理学思想方法在物理学习中的基础性地位.
1.1 掌握物理学思想方法是学好物理的前提
物理学思想方法贯穿在学科知识体系的各个环节.不同的概念或不同的物理规律的产生可能源于相同的思想方法基础.可见,虽然有些概念和规律描述的对象不同,却有着共同的思维本质.这些共同的本质的东西可以将不同的内容联系起来,形成在共同思维框架下的知识体系.初中物理常用的方法,如观察法、实验法、比较法、类比法、等效法、转换法、控制变量法、模型法、科学推理法、比值定义法等融入在学生建构物理概念、物理规律及应用物理知识的每个过程.缺乏物理学思想方法的指导,就不能灵活应用物理知识解决实际问题,学好物理将无从谈起.
1.2 掌握物理学思想方法是建构物理知识体系的基础
物理概念的建立与物理规律的探究无不经历了科学的方法过程.物理概念与规律的学习无不建立在一定的思想方法基础之上.虽然学生学习的是前人的研究成果,但是学生对物理知识的学习不是被动地接受,还需利用前人的思想方法重复前人的探究活动,实现知识的自主建构.
比如建模思想.人们为了方便研究事物及其系统的本质而建立突出主要因素而忽略次要因素的模型.为了研究液体的压强,建立液柱模型;为了研究光的传播,建立光线模型;为了研究物体的运动,建立了匀速直线运动模型;为了研究磁场,建立了磁感线模型;为了研究力与运动的关系,建立了光滑表面模型等等.这些模型的建立,方便人们排除次要因素的干扰,深入探究事物的本质.又如教材中许多的探究实验,都建立在控制变量的思想方法基础之上.典型例子有:探究影响液体蒸发快慢的因素;探究影响滑动摩擦力大小的因素;探究影响压力的作用效果的因素;探究影响浮力大小的因素;探究欧姆定律;探究影响电磁铁的磁性强弱的因素等.如果没有控制变量的思想基础,就没有实验探究的意义,更无法得出正确结论.又如为了探究平面镜成像规律,采用等效替代的方法,用没有点燃的蜡烛去代替点燃的蜡烛去与点燃的蜡烛的像重合,从而确定像的位置和比较像与物的大小,最后得出正确的结论.如果没有等效替代法的巧妙运用就很难得出平面镜成像的规律.大量事实表明,物理知识建构在物理学思想方法基础之上.
2 进行物理学思想方法教育是培养和提高学生能力的有效途径
物理学科能力的形成源自对物理知识体系的深刻理解及对物理学思想方法的融会贯通.其中知识是能力基础,方法是能力的核心.物理思想方法是形成学生学科能力的必要因素之一.
2.1 学习物理学思想方法的过程其实就是能力生成的过程
物理知识和物理学思想方法是相辅相成、合为一体的.物理概念和规律是物理学的“躯体”,物理思想方法是物理学的“灵魂”,“灵魂”统领“躯体”.学生学习概念,进行探究活动及得出结论都要用到各种思想方法,如分析、综合、归纳、抽象、推理、假设、建模、控制变量、等效、转换、类比、比较等.学生对物理学思想方法的体验感悟和内化加工及应用,都要经历大脑的一系列思维过程,学生的思维活动促进能力的不断提高.
2.2 学习物理学思想方法是学生能力可持续发展的源泉
苏霍姆林斯基曾说过:“在我看来,教给学生能借助已有知识去获取知识,这是最高的教学技巧之所在.”而物理学思想方法就是获取物理知识的知识.学生掌握了物理学思想方法,并在具体的学习环境中应用它们去建构新的知识,这就是能力的形成过程.学生用正确的思想方法研究新的问题,取得研究成果,或在研究过程中感悟出新的正确的思维方法,这就是能力的发展.知识、方法、能力三者相互作用、相互促进.
3 进行物理学思想方法教育有助于培养和提高学生的科学素养
长期以来,部分老师重知识传授,轻科学素质培养,忽略了对学生进行物理学思想方法的教育,束缚了学生科学素养的提高及可持续发展的潜力.巴甫洛夫曾说过:“有了良好的思想方法,即使是没有多大才干的人也能做出许多成就.如果思想方法不好,即使有天才的人也将一事无成.”进行初中物理学思想方法教育,有利于学生了解人类认识物理世界的基本方法,并用物理学家的思想方法应用于今后的学习、发展、创新和创造中.
3.1 物理学思想方法是科学素养的重要内涵
教育部制定的《义务教育科学课程标准》(2011年版)认为“科学素养包含多方面的内容,一般指了解必要的科学技术知识,掌握基本的科学方法,树立科学思想,崇尚科学精神,并具备一定的应用它们处理实际问题,参与公共事务的能力.”科学素养包括三个基本维度: 科学知识与技能、科学思想方法、科学精神.物理学作为科学课程之一,其思想方法是科学方法的重要组成部分.物理学思想方法具有其它学科方法无法代替的特殊意义.可见,缺少物理学思想方法教育就无法实现学生科学素养的全面提高.
3.2 物理学思想方法教育对学生科学素养提高的意义
教育部制定的《义务教育物理课程标准》(2011年版)对物理课程性质的描述为:“义务教育物理课程作为科学教育的组成部分,是以提高全体学生科学素养为目标的自然科学基础课程.”物理学思想方法教育往往渗透在教学活动中的各个环节,它不可能单一地游离于知识与技能,情感、态度、价值观的培养之外.因此,任何有目的的物理学思想方法教育,都会植入在一系列的概念、规律的学习中,促进学生科学素养的提高. 3.2.1 物理学思想方法教育有利于科学知识与技能目标的实现(科学素养的第一个维度) 科学知识的学习是教师引导下的学生自主建构行为.知识的建构依赖于学生自主的大脑思维活动,而思维需要有思想方法的指导,才能使思维活动有较强的针对性和指向性,从而顺利完成知识的建构过程,引起.知识体系的积极变化及实现自身技能的发展.
3.2.2 物理学思想方法教育有利于学生掌握科学思想方法(科学素养的第二个维度)
科学思想方法是物理学的核心内容.物理学思想方法教育能使学生掌握好义务教育阶段基本的物理学思想方法体系,为今后的学习与发展打下坚实的方法基础,实现更高层面的物理学知识体系及新思想方法基础的建构.
3.2.3 物理学思想方法教育有利于培养学生的科学精神(科学素养的第三个维度)
义务教育阶段培养学生的科学精神主要包括几个方面,培养学生热爱科学的精神;执着的探究精神;求真、求实的精神;质疑精神、理性精神.物理学思想方法的产生过程,蕴含着科学家的良好的情感、态度、价值观及热爱物理、乐于为科学奋斗的精神及对前人质疑的精神等.这些精神财富将对学生产生潜移默化的影响.如伽利略大胆质疑亚里士多德的错误学说,坚定支持哥白尼的“日心说”并提供事实证据,不屈从教会压迫,最终被教会法庭判以终身监禁.他在监禁中依然进行科学研究.他的身上体现了一位物理学家坚持真理、尊重事实、敢于质疑、勇于为科学献身的科学精神.这些深深地影响着学生.另外,学生在学习物理学思想方法时,经历着科学探究活动中的情感体验.学生在探究活动中,猜想与假设、设计实验、进行实验、解决困难、观察记录、收集数据、分析数据、交流合作等环节中的心理活动,也影响着学生科学精神的提升.
4 进行物理学思想方法教育有助于培养学生的人文精神
人文精神是一种人性关怀.培养学生的人文精神,就是要培养学生内心的“真、善、美”,使学生珍惜人的生命,关心人的命运,呵护人的发展.人文教育实质是人性教育,即人之成其为人.物理学思想方法无不闪现着物理学家人性的灵光.因为物理学家有求真、求善、求美的心灵,有关心人类前途命运的思想,有改造世界服务人类的灵魂.物理学家的人性光环将影响学生人文素养的提高.爱因斯坦有一句名言:“不管时代的潮流和社会的风尚怎样,人总可以凭着自己高贵的品质,超脱时代和社会,走自己正确的道路.现在,大家都为了电冰箱、汽车、房子而奔波、追逐、竞争.这是我们这个时代的特征了.但是也有不少人,他们不追求这些物质的东西,他们追求理想和真理,得到了内心的自由和安宁.” 科学思想方法教育重在培养人认识世界的科学思维,人性教育则重在培养人性的真善美与人文关怀.物理教材把科学思想方法的教育与人文教育内容统一起来,目的是使物理学成为充满着人性关怀的自然科学.
综上所述,物理学思想方法教育对学生的知识建构和能力发展,科学素养与人文素养的提高具有重要的价值.这些教育价值得我们教育工作者不懈地挖掘,去实现.