物理学史教学中科学方法教育的策略研究(2)
以“探究感应电流产生的条件”教学为例,教师如果不通过回顾法拉第十年艰难漫长的求索,无数次的实验,应用猜想、逆向推理和类比等科学方法,总结出了电磁感应定律、力线思想和场的概念。学生就会认为这么简单的实验,很容易得出结论。为了澄清事实,教学中有必要还原科学家的心路历程,教师要努力创造条件,激励学生追寻科学家的足迹,积极主动地参与探究的过程。教师可以先启发:法拉第当年先是怎样设想的,后是怎样逐步改进的,以后又是怎样设计的;在充分揭示法拉第思维方法的形成过程中,教师再让学生亲身经历从实验的初始设计到逐步完善的操作过程。这样,学生才能领略到实验设计的精妙所在,才能领悟到科学方法的独特之处,也才能感受到法拉第的伟大之处以及科学道路的曲折艰辛,而这正是新课程标准所倡导和要求的。
(四)应用多媒体手段,丰富科学方法
现代信息技术的迅猛发展和网络技术的广泛应用,为物理课程提供了丰富的课程资源。在物理学史教学中,恰当适度地运用多媒体,无疑是锦上添花。多媒体不仅具有图文并茂、声像同步、模拟情景和形象逼真等特点,而且资源共享、素材丰富和功能强大等优势,它可以在短时间内,密集地推出教学内容,多角度、多形式、多方位表达相同的信息。还有它不受时间和空间的限制而使学生有更大的自由,学生可以反复观看有疑问的画面,学生也可以从课内延伸到课外学习。例如作为补充,我们利用多媒体模拟重演伽利略研究自由落体运动的过程。在播放的过程中,对一些细节如“真空中羽毛和小金属片下落一样快”选用慢镜头播放,让学生仔细观察,并领悟其中蕴含的科学方法。借助多媒体进行物理学史教学,可以激发学生学习热情,可以减轻师生负担,可以弥补教材和教师史料知识的欠缺。
多媒体能够把物理学史中复杂冗长的、抽象的史料知识,或者史料中有的但中学阶段无法进行的一些实验,以简化、直观、形象的形式呈现,这是进行科学方法教育所需要的。例如学生观看视频:模拟卢瑟福的散射实验以至于提出核式结构的过程,观看之余组织学生讨论交流卢瑟福的散射实验现象以及由实验现象是如何猜想、如何演绎原子内部结构的。这一过程,至少有四方面的优点:一是图文并茂的视频比教师枯燥讲解更会引起学生的注意;二是通过教师前期的搜集、整理和剪辑等准备工作,使课堂更加紧凑、容量大、逻辑性强;三是通过形象化的模拟实验弥补了无法真实实验的不足;四是在教师的引导下,通过反复观看视频,让学生尝试猜想、推理原子的内部结构,正是这个过程,为学生实现由感性到理性的飞跃,提供了可能。由此可见,借助多媒体进行物理学史和科学方法教育优势明显。
(五)搜集史料习题,强化科学方法
作为学生,物理习题,是知识和方法练兵的一个重要阵地,也是检验运用科学方法解决问题能力的一种途径。我们可以搜集或开发一些以物理学史为背景或素材的例题与习题,尤其要把体现科学家聪明才智的科学方法,融入其中重点考查。通过考查,加深学生对科学方法更深刻的理解,逐步达到灵活应用。也可以把科学家的经典实验设计成比较简单的探究课题,教师指导学生沿着科学家的探究思路开展活动,使学生从中领悟科学家的思维过程,体会科学家怎样发现问题、分析问题和解决问题,从而领会科学研究的一般方法。
二、物理学史教学中进行科学方法教育遵循的原则
(一)科学性原则
利用物理学史进行科学方法教育要尊重历史,要实事求是。科学家的探索过程不是一帆风顺的,必然走过弯路,历经挫折,备受艰辛,一遍遍的思辨,一次次的实验,数十年如一日,最终获得成功。因此我们在教学时,不能不切实际的过分夸大科学方法的作用,造成学生认为运用了恰当的方法就能解决问题。这种不客观的做法不利于学生科学态度、科学作风和科学精神地培养。教师必须使学生明白:科学的道路是不平坦的,甚至是极其艰辛的,需要有顽强的意志品质,要有百折不挠的献身精神,失败和挫折是科学研究中的必经之路。其次,一定的物理学史对应相应的科学方法,我们在教学中也不能脱离教材史料内容莫须有讲与史料不沾边的科学方法,那也是不科学的。
(二)适切性原则
教学必须遵循学生的认知规律,因材施教。没有理由也没有必要让学生弄清楚所有的科学史内容和科学家的思维过程,教学中物理学史内容的选择、科学方法的渗透均要适切,不宜过繁过难,要充分发挥教师的主观能动性,重构适宜学生学情的史料知识,挖掘恰当的方法教育素材,根据学生的实际情况和认知特点,合理设计教学内容,引导学生“经历历史”,从而使学生领悟其中应用的科学方法。科学方法的教学中,讲多少,讲多深,教师必须有一个整体全局的把握。
(三)渗透性原则
科学方法与其他物理知识不同,它所涉及的不是物质世界本身,而是人类认识物质世界的途径和方式。如果只是从传授科学史的角度进行教学,学生也可能从中学到一些科学方法,但只能是模糊的、零散的,收效甚微。但若在教学过程中,弱化物理学史只讲科学方法,也是不可取的,会造成学生学习上的困难。因而进行科学方法教育,一方面注意不要脱离物理学史的学习去另搞一套,另一方面又不能只顾讲物理学史轻视科学方法教育,而是物理学史学习中渗透科学方法教育,科学方法视为物理发展史的脉络和核心。即现在一些教师提倡的“双线并行”的物理学史教学法。
(四)体验性原则
要达到科学方法教育的深层次目标,就要经历必要的强化和训练过程,若停留在体会领悟阶段,学生就不能够灵活应用所学科学方法解决问题,那么学习科学方法就毫无意义。新课程标准中要求学生要具有一定的探究能力,其目的也在此。教学中,教师要善于研发史学素材,设计适合学生实际的课题,让学生追寻科学家的足迹,模仿科学家的探究过程,亲身体验一系列的思考、设计、实验、分析等过程,在这一过程中,让学生感知、思考、动手,最重要的是遇到困难时,不气馁,不放弃,要善于运用科学的思维方法解决问题。只有这样,学生才能够深刻领会并能够灵活应用所学的科学方法。
(五)循序渐进的原则
利用物理学史进行科学方法教育,也不能违背教育规律,力图一蹴而就的科学方法教育模式,只能是适得其反。教师应有全局统筹的计划,使科学方法教育按学生实际和教材的内容分散在高中三个年级进行教学,每一种方法的教学,内容力求少而精,讲解通俗易懂,多举具体事例。尤其是起始阶段,在以后的教学中每次遇到要反复讲,逐步深化。讲解某一物理学史中的科学方法,既不要像历史上那样复杂,也不要面面俱到,应从我们现代认识的观点侧重讲清一两种科学方法,取其精华,以免贪多嚼不烂。
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