突出科學本質(zhì)，提升高中物理學習能力

什么是科學本質(zhì)？乍一聽，覺得不是一個太難的問題，但卻不能較通俗地描述。

筆者隨著對物理課程改革的研究和實踐，覺得物理學習能力的提升離不開對這個問題的探討。因為物理科學教育是科學教育的一個重要領(lǐng)域，科學教育自然應(yīng)揭示并使學生領(lǐng)悟科學的本質(zhì)。

同樣，提升高中物理學習能力是培養(yǎng)科學素養(yǎng)的一個重要方面。因此，筆者在對科學本質(zhì)理解的基礎(chǔ)上，提出了一系列提升高中物理學習能力的策略。

一、突出科學本質(zhì)的知識性特點，為正確理解物理概念奠定基礎(chǔ)

科學是人們研究自然界形成的概念和構(gòu)建的概念系列，也就是習慣上說的科學知識，用概念的說法更準確些。因為概念是對事物的抽象和概括，更深刻地反映了事物的本質(zhì)屬性。之所以在自然學科的學習中特別強調(diào)理性思維和邏輯思維，就是為了更好地形成概念，掌握和運用概念。這是科學本質(zhì)知識性特點的體現(xiàn)。

通俗地講，研究科學首先就要領(lǐng)悟科學概念。有人說，若把物理知識看成一張漁網(wǎng)，則物理概念就是這張網(wǎng)上的網(wǎng)結(jié)。如果學生不掌握“網(wǎng)結(jié)”的內(nèi)部構(gòu)造，就等于學生沒有把握物理知識的本質(zhì)，對物理知識是知其然，不知其所以然，則會出現(xiàn)：上課一聽就懂，下課一做題就錯的現(xiàn)象。究其原因，沒有把握相關(guān)物理知識點的本質(zhì)特征。

隨著高中物理知識比初中知識難度的加大，長此以往，吃不透，嚼不爛的知識累積成堆，使知識形成夾生，最終是只會套公式，背概念，涉及物理知識本質(zhì)的題目，就會一塌糊涂。測試分數(shù)較低，物理課程成了高中學段上的攔路虎，導(dǎo)致對物理失去興趣，有些甚至選擇文科學習，有的在選擇志愿時繞著物理走。試看這種現(xiàn)象，談何能力？

鑒于此，提升高中物理學習能力，要抓住物理科學的知識性特點，加強物理概念的教學，過好高中物理學習能力的第一關(guān)。要通過觀察、實驗以及分析抽象等物理方法來探討運動對象的共同屬性，這個共同屬性就是要研究的本質(zhì)內(nèi)容即是物理概念。物理概念是科學抽象的結(jié)果，其內(nèi)容則是具體的、客觀的，從科學本質(zhì)的理解到能力的提升，也是一個由抽象到具體的演變過程。

二、突出科學本質(zhì)的過程性特點，培養(yǎng)學生的科學探究能力

科學是人們對自然界的探究過程，人們掌握和認識科學不是一蹴而就的事，需要時間和空間，要經(jīng)歷親身體驗和感悟的過程。正如《美國國家科學教育標準》中所說：“科學是格物致知的一種路徑。”路徑也是指過程。因此，過程性是科學的又一本質(zhì)。

通俗地講，過程是指事物發(fā)展的來龍去脈，在這里指科學本質(zhì)的探究環(huán)節(jié)。科學探究是近年來基礎(chǔ)教育改革中提出的較大重量級的教學方式和學習方式，已成為科學與科學學習的核心。物理學是科學的重要組成部分，離開探究而習得的物理知識將成為無源之水，無本之木。

因此，在高中物理教學中，突出物理知識的探究過程，通過加深對物理知識科學本質(zhì)的認識，使探究式學習方式融化到學生的血液里，永駐在學生的頭腦里，在下意識里養(yǎng)成物理知識的習得不能只靠接受和傳承，需探究其過程的習慣。

在學習物理知識的過程中，不相信任何人的說教，唯一可相信的是自己的探究過程，這種唯己論、唯探究論的觀點聽起來讓人難以置信，在實際學習過程中有些站不住腳，學生往往被稱為吹毛求疵，也常常被教師的一句：科學家已驗證過了，記住就行，使學生退而卻步不敢再懷疑。這就是物理學習能力不能提升的癥結(jié)所在。從而出現(xiàn)了概念、規(guī)律背得滾瓜爛熟，卻不能做到舉一反三，不能把物理知識應(yīng)用到生活中去，出現(xiàn)了知識在大腦中的即考即現(xiàn)，考過即失的現(xiàn)象。

能力是什么？筆者認為能力是大腦中除忘記后剩下的知識。因此，要提升高中物理學習能力，必須突出科學本質(zhì)的過程性特點，培養(yǎng)學生的探究能力。

例如：對于《電流的磁場》一節(jié)的教學，有的教師通過讓學生觀察放在通電導(dǎo)體周圍小磁針的偏轉(zhuǎn)現(xiàn)象，總結(jié)得出電流能夠產(chǎn)生磁場及其磁場方向的判定方法——安培定則。這種教學方法會給學生留下如此印象：電流產(chǎn)生磁場的發(fā)現(xiàn)是一件不難的事情，是一件極其平常的發(fā)現(xiàn)，學習起來肯定容易，記住就行。

事實上，電生磁的發(fā)現(xiàn)經(jīng)歷了漫長的過程。教材上指出人們最初包括安培和庫侖在內(nèi)，認為電和磁是互不相干的兩件事。到了19世紀初，奧斯特開始用實驗方法尋找電和磁之間的聯(lián)系。直到1820年4月，他在課堂上演示物理實驗時，有一次把導(dǎo)線平行放在磁針上面通電時，發(fā)現(xiàn)磁針發(fā)生偏轉(zhuǎn)。隨后，又繼續(xù)做了60個不同的實驗，通過改變電流的方向、小磁針的位置等，終于在當年的7月發(fā)現(xiàn)了電和磁之間的聯(lián)系，為物理學的發(fā)展做出了劃時代的貢獻。

從產(chǎn)生背景看出，物理規(guī)律的發(fā)現(xiàn)不是一件容易事情，教材的編寫意圖也是突出知識的產(chǎn)生過程特點。因此，教學中切忌讓學生只重結(jié)論，忽視過程的學習。

有這樣的教學設(shè)計，首先創(chuàng)設(shè)物理情境，把一個小磁針放在桌子上，讓學生回答：要使小磁針發(fā)生轉(zhuǎn)動，有幾種方法？給小磁針施加一個力，用嘴吹小磁針，用磁鐵靠近它等等。還有沒有其他的方法？有的學生善于進行預(yù)習，根據(jù)教材上的內(nèi)容能說出在小磁針附近放置通電的導(dǎo)體。這時，教師可以進行演示實驗進行驗證。隨后，讓學生進行實驗，得出：通電的導(dǎo)體周圍存在磁場的結(jié)論。那么，產(chǎn)生的磁場的方向如何判斷？進而促使學生產(chǎn)生探究的動力和欲望，學習的興趣油然而生，學習的積極性空前高漲。通過突出知識的學習過程以培養(yǎng)探究能力達到學習能力提升的目的。

三、突出科學本質(zhì)的開放性特點，培養(yǎng)學生的創(chuàng)造性人格

科學是人們對自然界的探究過程，是一個自由思維，自由創(chuàng)造開放的體系。在這個體系中，沒有國界之分，沒有貧富貴賤，沒有身份地位的約束。

人們對科學的理解和觀點以探究為依據(jù)，有句古話：學好數(shù)理化，走遍天下都不怕，即是對科學通用的描述，也是對科學具有開放性特點的證明。

物理學同樣具有這一特點，因此，在物理教學中，突出物理學的開放性特點，讓學生在學習的過程中自由思維，自主探究，培養(yǎng)學生的開放、發(fā)散、逆向思維品質(zhì)，進而培養(yǎng)學生的創(chuàng)造性人格，為提升物理學習能力創(chuàng)造條件。

例如，上海在二期課改新教材中增加了物理“學習包”的內(nèi)容，開創(chuàng)性地將學習內(nèi)容整“包”地呈現(xiàn)給學生，學習包的內(nèi)容具有極大的發(fā)散性，包括“問題探討”“探索研究”“交流小結(jié)”三個階段，要求學生問題自己想、實驗自己做、資料自己找，小結(jié)自己寫，效果自己評，學習的整個過程充滿隨意性。

如，自由落體學習包的探索，不加任何限制，學習目的是讓學生探究自由落體運動的規(guī)律并進行定量描述，求出當?shù)刂亓铀俣鹊闹怠W生思維的閘門不可阻擋。有的同學創(chuàng)新發(fā)展伽利略的斜面實驗，利用合理外推法，定量求出自由落體運動的加速度。讓學生過足了自己掌握學習權(quán)利的癮。放飛了思維與想象，提高探究能力，也深刻理解了科學具有開放性特點的內(nèi)涵。

培養(yǎng)學生開放的思維，也滲透著培養(yǎng)學生戰(zhàn)勝困難的信心和勇氣。由于物理學自身的特點決定了學生要親身實踐，要體驗探究，只有深挖物理學知識的本質(zhì)才能掌握物理規(guī)律，才能提升物理學習能力。物理學科的應(yīng)用性特點，決定了學生在學習的過程中理解——掌握——應(yīng)用——再理解——再應(yīng)用……試看，法拉第的十年研究發(fā)現(xiàn)電磁感應(yīng)定律，居里夫人鐳元素的發(fā)現(xiàn)……都說明能力的提升與情商是分不開的。

四、突出科學本質(zhì)的社會性特點，激發(fā)學生的學習干勁和學習潛能

科學、技術(shù)與社會的互動，是科學本質(zhì)的又一個特點。科學揭示規(guī)律和原理，構(gòu)建科學概念，并以技術(shù)為橋梁，走向應(yīng)用，對社會的發(fā)展起著巨大的影響作用。反之，社會的需要，又是科學技術(shù)發(fā)展的根本動力。

物理學的產(chǎn)生和發(fā)展與生活、社會緊密相連，也進一步說明物理學的應(yīng)用性和社會性。因此，在物理教學中，揭示這樣一種關(guān)系，使學生關(guān)注科學、技術(shù)和社會的互動，提高學生學習物理知識的熱情。

引導(dǎo)學生進行科學與生活、社會聯(lián)系的思考。當學生收看到電視臺天氣預(yù)報的衛(wèi)星云圖時，就會感到物理學就在我們的身邊。讓學生知道物理科學對社會發(fā)展的推動作用，以激發(fā)學習物理知識的興趣和潛能。

如，人教版高中物理（一）在“速度與現(xiàn)代社會”中講到：由于交通工具速度的提高，城市規(guī)模擴大了，戰(zhàn)爭觀念更新了，由此聯(lián)系到日本政府引發(fā)的“釣魚島”事件。通過進行物理學在生產(chǎn)和技術(shù)中應(yīng)用教育，讓學生體會到：學好物理不只是解決課本上的習題，更不是為了考試得高分，取得好的班級排名，要有為社會服務(wù)甚至獻身的理想和胸懷。

物理學是為人類服務(wù)的，能夠使人們的生活更美好，能夠讓一個國家揚眉吐氣，讓學生站在民族自立自強的高度上，為民族氣節(jié)而學，以此來激發(fā)學生的社會責任感。學生的社會責任感增強了，學習的干勁就充足。“我要學”的成分增加了，學習能力也會逐漸提升。

五、深挖科學本質(zhì)的文化內(nèi)涵，鑄就學生的人文精神

科學崇尚理性，追求真理，不屈從于權(quán)威和宗教，這本質(zhì)就是一種文化特征。物理學是科學的領(lǐng)頭雁，具有極豐富的文化內(nèi)涵，它的求真、向善和臻美激發(fā)人們積極探索，敢于實踐，不斷使科學的殿堂更加絢麗多彩。在高中物理教學中，文化因素在教學實踐中起著積極作用，這種文化張力作用遠遠超過教學技術(shù)效果，因此，高中物理學習能力的提升離不開文化的滲透和拓展。

從物理學史不難發(fā)現(xiàn)：通過描述物理學家探索科學的成功與失敗、喜悅與懊悔、曲折與反復(fù)、分歧與爭論，能使學生心靈上受到感染，意志得到磨煉，心智得到和諧發(fā)展。

比如，愛迪生研究電燈先后經(jīng)過30年，曾經(jīng)用7600種材料進行實驗，都失敗了。后來受斯旺用碳絲制成白熾燈的啟發(fā)，他用棉線燒成碳絲做成燈絲后發(fā)現(xiàn)45小時沒有燒毀。對此，他還是不滿足，換用竹子纖維，碳化的竹子纖維發(fā)亮持續(xù)了1200小時。

愛迪生成功的經(jīng)歷會讓學生深受啟發(fā)，頓生出一種莊嚴與神圣，在心靈深處升華出一種超越自然與生命的禮贊。物理學教育絕非僅僅是物理知識技能的認知，其本質(zhì)是一種物理文化對人心靈深處的教育潤澤，引導(dǎo)學生從中感悟其深厚的文化內(nèi)涵，解讀出物理學的思想方法與人文理念意蘊，從而化生出認識自然、教化人生、改造社會、普惠人世的創(chuàng)新智慧，這才是物理教學之本真。

正如物理學家勞厄所說：“重要的不是獲得知識，而是發(fā)展思維能力。教育給予人們的是當一切已學過的東西都遺忘掉的時候所剩下來的東西。這種東西便是能力。”對于物理課程學習而言，“剩下來的東西”便是科學過程和科學方法，即科學探究的能力。學生具有了這種能力，對物理知識的學習將會迎刃而解，何愁能力的提升？

（作者單位：山東聊城大學物理科學與信息工程學院）