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摘要科学态度作为科学素养的核心内容之一应当成为普通高中物理教育与培养的内容。在物理教学过程存在着重物理知识教育、轻科学态度培养的现象,本文结合物理实验教学的具体案例论述科学态度培养的问题。
关键词物理实验科学态度培养
中图分类号:G633.7文献标识码:A
《普通高中·物理课程标准(实验)》的“培养目标”和“课程基本理念”都把“提高学生科学素养”放在头条位置,这充分说明了培养学生科学素养的重要性。科学态度作为科学素养的核心内容之一应当成为普通高中物理教学培育内容。但科学态度的培养不像物理知识教学那样具有实实在在的可操作的东西,只能借助于一定的物理教育过程来渗透与熏陶。因此,科学态度的培养是一种“软”性教育目标,不是一节课、一个问题的解决就可以培育出来的。物理实验是教学是实施全面物理教育的一种最有效的形式,科学态度的培育根植于物理实验教学之中是科学态度培养的有效策略。下面结合高中物理实验的教学来谈谈科学态度的培养问题。
1 物理实验教学是培养学生严谨作风的有效手段
实事求是严谨的作用的核心内容。例如,很多学生存在着“所做的实验都正确的”的思想,于是实验不论现象如何这部分学生都会得出课本所要求的结论。在利用图1所示实验装置研究气体在等温过程中压强(P)与体积(V)的关系实验中,通过传感器测量出一些列压强与体积的数据,并作出P-V-1的图线,但图线不是预料的通过原点的直线,而是如图2所示的图线,许多学生不假思索地得出结论“在实验误差范围内,一定质量的理想气体在温度保持不变时其压强与体积成反比”的结论。教学过程中,笔者向同学们提出这样一个问题,你们所指的实验误差范围是什么意思?学生语塞,不知如何回答老师的问题。于是笔者提醒学生分析这种图线的物理意义:图线在P轴上截距的意义是气体体积无穷大时的压强,而气体体积无穷大为近似真空,不可能有压强。那么误差的来源是什么呢?这时提醒学生,我们的研究对象是“封闭在注射器针筒内的空气”,而与传感器连接的软件管内也有空气,所以实验误差来源可能是,于是要求学生将这部分体积加上去进行修正,通过修正后作出P-V-1的图线是过原点的一条倾斜直线(图略)。实验教学过程中,通过这个修正过程不仅仅是帮助学生找到实验误差的来源问题,更主要的是在无形中帮助学生形成了一种尊重实验事实,运动所学知识进行合理的逻辑分析、查找原因,实事求、一丝不苟、精益求精的科学态度。
2 物理实验教学是培养创新精神、营造创新氛围的场所
创设科学探索、探究情景往往通过物理实验教学来进行。例如,“瞬时速度”是一个比较抽象的物理概念,从数学上的“无限逼近”思想到实际上的测量存在着思维跨越的难关,有些学生提出“瞬时速度理论上不可测量”的观点。教学实践过程中,笔者要求学生自己到实验去设计实验测量速度的相关实验,其中有一些同学利用光电门测量速度,实验过程是在倾斜导轨的较低端,安上一个光电门,让滑块上依次插着不同宽度的挡光片,依次从较高端的同一位置静止释放,学生记录不同挡光片的宽度以及过光电门的时间。然后,在导轨的较高端也按上同样的光电门,让最短的挡光片(5nm宽)通过两个光电门,学生观察两个光电门的时间差异;并将高端的光电门依次向低端的光电门移动,直到两个光电门显示的时间完全(数量级为ms)一样为止。教师引导学生分析数据含义:第一次记录结果表明,当挡光片宽度越来越小(大于光束宽度)时,它过光电门的平均速度越接近于某一个确定的值,而不是无穷大或没有意义;两个光电门越接近,显示的时间差异越来越小,直至相等,说明此时挡光片过两个光电门,已经从变速“转为”匀速,那么,它过一个光电门时,显然已经是匀速的过程了,所以它过光电门的平均速度就是它过光电门的瞬时速度。从而实现了对“瞬时速度”的实际测量。这个实验在加深对“瞬时速度”的理解的同时将学生的创造潜能得到激发,还显示了学生的基本科学素养。
3 物理实验教学是培养学生协作意识的最佳途径
现代社会任何一项重大科技成就都是通过群体的努力实现的。物理实验教学为是培养学生合作、协作意识提供了途径。例如,分组实验需要同学之间的相互合作与协调:在进行实验之前,集体预习、研究实验方案;实验过程中,同组之间分工协作,操作实验、观察、记录,前后协调;实验(下转第111页)(上接第109页)之后,同学们之间需要讨论实验中发生的现象、数据如何处理、实验误差如何分析、实验结论如何表述等。在这三个阶段中,小组成员既当组织者、又当实践者,同时还要当自我反省者。同伴之间为了一个共同的目标,相互启发、相互帮助、取长补短,实现了思维与智慧上的碰撞。实验教学过程中,经过这样长期的训练,学生间的合作意识、协作能力与协调能力会不断提高,在实验教学过程中潜移默化地培养了学生的科学态度。
4 物理实验教学是培养学生进行辩证思维的渠道
以物理知识以载体对学生进行唯物主义教育,培养学生辩证唯物主义观点是高中物理进行科学素质教育的任务之一,这不仅是德育内容,更是科学态度教育内容。物理实验教学能够使学生在学习过程中逐步形成运用辩证唯物主义的观点、方法,分析和认识物理问题的科学态度。例如,描绘小灯泡的伏安特性曲线的实验教学时,关于电表的选择与电路的设计,需要考虑量程、电表、灯泡参数,还需要考虑电流表的内接与外接。对于采用“3.8V0.3A”的小灯泡来做实验时,要充分考虑到小灯泡在0~3V范围内变化情况,实验研究表明0~0.1V时基本呈线性,在0.1~0.4V时非线性最明显,在0.4V~3.8V时又近似呈线性。而为学生在学习时又不太了解这些内容,教师在教学时要运用辩证思想引导学生来分析实验中的相关问题。其次,需要考虑的是滑动变阻器的规格与连接方法,却便是滑动的移动也需要辩证考虑,基于上述灯泡实验属性,实验时,在0~0.1V范围内要测量两组数据,在0.1V~0.4V范围内至少要测量3组数据,在0.4V以上,可测量3组数据。意思是说:不要在0~3V范围内8等分,每隔0.4V测量一组数据,前面电压间隔要很小,0.4V以后,电压间隔可以大些。另外,由于受灯丝温度的影响,电压千万不可以从大到小调节。这些细节性行为都培养学生科学态度的有效渠道,教学过程中需要教师有心发掘这种教育素材。
5 物理实验教学是培养诚实可信个性品格的载体
科学态度教育的一个重要内容是科学诚信教育。物理实验教学中的主要体现是要求学生能够勇于承担承担责任、勇于承认错误,并及时纠正错误。在实验教学过程中时常出现实验器材少了、实验器材破损了找不到责任人的现象,这是典型的不敢承担责任的表现。教师处理得好就是一场生动的诚信教育与人格塑造,处理不好就是一场“坏学生”的界定事件。再如,学生实验过程出现了错误时,会找一些各种不同的理由来搪塞,或者是将错误推到同伴身上。这些现象都是学生对待事物的基本态度的显现,需要我们教师在教学过程中通过一定的方式来进行矫正,通过矫正行为的落实,不断将学生的人格品位提升,从而帮助学生形成良好的科学态度。
关键词物理实验科学态度培养
中图分类号:G633.7文献标识码:A
《普通高中·物理课程标准(实验)》的“培养目标”和“课程基本理念”都把“提高学生科学素养”放在头条位置,这充分说明了培养学生科学素养的重要性。科学态度作为科学素养的核心内容之一应当成为普通高中物理教学培育内容。但科学态度的培养不像物理知识教学那样具有实实在在的可操作的东西,只能借助于一定的物理教育过程来渗透与熏陶。因此,科学态度的培养是一种“软”性教育目标,不是一节课、一个问题的解决就可以培育出来的。物理实验是教学是实施全面物理教育的一种最有效的形式,科学态度的培育根植于物理实验教学之中是科学态度培养的有效策略。下面结合高中物理实验的教学来谈谈科学态度的培养问题。
1 物理实验教学是培养学生严谨作风的有效手段
实事求是严谨的作用的核心内容。例如,很多学生存在着“所做的实验都正确的”的思想,于是实验不论现象如何这部分学生都会得出课本所要求的结论。在利用图1所示实验装置研究气体在等温过程中压强(P)与体积(V)的关系实验中,通过传感器测量出一些列压强与体积的数据,并作出P-V-1的图线,但图线不是预料的通过原点的直线,而是如图2所示的图线,许多学生不假思索地得出结论“在实验误差范围内,一定质量的理想气体在温度保持不变时其压强与体积成反比”的结论。教学过程中,笔者向同学们提出这样一个问题,你们所指的实验误差范围是什么意思?学生语塞,不知如何回答老师的问题。于是笔者提醒学生分析这种图线的物理意义:图线在P轴上截距的意义是气体体积无穷大时的压强,而气体体积无穷大为近似真空,不可能有压强。那么误差的来源是什么呢?这时提醒学生,我们的研究对象是“封闭在注射器针筒内的空气”,而与传感器连接的软件管内也有空气,所以实验误差来源可能是,于是要求学生将这部分体积加上去进行修正,通过修正后作出P-V-1的图线是过原点的一条倾斜直线(图略)。实验教学过程中,通过这个修正过程不仅仅是帮助学生找到实验误差的来源问题,更主要的是在无形中帮助学生形成了一种尊重实验事实,运动所学知识进行合理的逻辑分析、查找原因,实事求、一丝不苟、精益求精的科学态度。
2 物理实验教学是培养创新精神、营造创新氛围的场所
创设科学探索、探究情景往往通过物理实验教学来进行。例如,“瞬时速度”是一个比较抽象的物理概念,从数学上的“无限逼近”思想到实际上的测量存在着思维跨越的难关,有些学生提出“瞬时速度理论上不可测量”的观点。教学实践过程中,笔者要求学生自己到实验去设计实验测量速度的相关实验,其中有一些同学利用光电门测量速度,实验过程是在倾斜导轨的较低端,安上一个光电门,让滑块上依次插着不同宽度的挡光片,依次从较高端的同一位置静止释放,学生记录不同挡光片的宽度以及过光电门的时间。然后,在导轨的较高端也按上同样的光电门,让最短的挡光片(5nm宽)通过两个光电门,学生观察两个光电门的时间差异;并将高端的光电门依次向低端的光电门移动,直到两个光电门显示的时间完全(数量级为ms)一样为止。教师引导学生分析数据含义:第一次记录结果表明,当挡光片宽度越来越小(大于光束宽度)时,它过光电门的平均速度越接近于某一个确定的值,而不是无穷大或没有意义;两个光电门越接近,显示的时间差异越来越小,直至相等,说明此时挡光片过两个光电门,已经从变速“转为”匀速,那么,它过一个光电门时,显然已经是匀速的过程了,所以它过光电门的平均速度就是它过光电门的瞬时速度。从而实现了对“瞬时速度”的实际测量。这个实验在加深对“瞬时速度”的理解的同时将学生的创造潜能得到激发,还显示了学生的基本科学素养。
3 物理实验教学是培养学生协作意识的最佳途径
现代社会任何一项重大科技成就都是通过群体的努力实现的。物理实验教学为是培养学生合作、协作意识提供了途径。例如,分组实验需要同学之间的相互合作与协调:在进行实验之前,集体预习、研究实验方案;实验过程中,同组之间分工协作,操作实验、观察、记录,前后协调;实验(下转第111页)(上接第109页)之后,同学们之间需要讨论实验中发生的现象、数据如何处理、实验误差如何分析、实验结论如何表述等。在这三个阶段中,小组成员既当组织者、又当实践者,同时还要当自我反省者。同伴之间为了一个共同的目标,相互启发、相互帮助、取长补短,实现了思维与智慧上的碰撞。实验教学过程中,经过这样长期的训练,学生间的合作意识、协作能力与协调能力会不断提高,在实验教学过程中潜移默化地培养了学生的科学态度。
4 物理实验教学是培养学生进行辩证思维的渠道
以物理知识以载体对学生进行唯物主义教育,培养学生辩证唯物主义观点是高中物理进行科学素质教育的任务之一,这不仅是德育内容,更是科学态度教育内容。物理实验教学能够使学生在学习过程中逐步形成运用辩证唯物主义的观点、方法,分析和认识物理问题的科学态度。例如,描绘小灯泡的伏安特性曲线的实验教学时,关于电表的选择与电路的设计,需要考虑量程、电表、灯泡参数,还需要考虑电流表的内接与外接。对于采用“3.8V0.3A”的小灯泡来做实验时,要充分考虑到小灯泡在0~3V范围内变化情况,实验研究表明0~0.1V时基本呈线性,在0.1~0.4V时非线性最明显,在0.4V~3.8V时又近似呈线性。而为学生在学习时又不太了解这些内容,教师在教学时要运用辩证思想引导学生来分析实验中的相关问题。其次,需要考虑的是滑动变阻器的规格与连接方法,却便是滑动的移动也需要辩证考虑,基于上述灯泡实验属性,实验时,在0~0.1V范围内要测量两组数据,在0.1V~0.4V范围内至少要测量3组数据,在0.4V以上,可测量3组数据。意思是说:不要在0~3V范围内8等分,每隔0.4V测量一组数据,前面电压间隔要很小,0.4V以后,电压间隔可以大些。另外,由于受灯丝温度的影响,电压千万不可以从大到小调节。这些细节性行为都培养学生科学态度的有效渠道,教学过程中需要教师有心发掘这种教育素材。
5 物理实验教学是培养诚实可信个性品格的载体
科学态度教育的一个重要内容是科学诚信教育。物理实验教学中的主要体现是要求学生能够勇于承担承担责任、勇于承认错误,并及时纠正错误。在实验教学过程中时常出现实验器材少了、实验器材破损了找不到责任人的现象,这是典型的不敢承担责任的表现。教师处理得好就是一场生动的诚信教育与人格塑造,处理不好就是一场“坏学生”的界定事件。再如,学生实验过程出现了错误时,会找一些各种不同的理由来搪塞,或者是将错误推到同伴身上。这些现象都是学生对待事物的基本态度的显现,需要我们教师在教学过程中通过一定的方式来进行矫正,通过矫正行为的落实,不断将学生的人格品位提升,从而帮助学生形成良好的科学态度。