如何在物理教育中培養學生的科學素養

繆元章

【摘 要】新課程的培養目標之一是：具有初步的創新精神、實踐能力、科學和人文素養以及環境意識。基礎教育是學生科學素養培養的主渠道，中學物理教學在學生科學素養的培養方面有著得天獨厚的條件。利用物理學科中豐富的資源，在物理課堂教學、物理實驗教學、綜合實踐活動、校本課程開發等方面培養學生的科學素養是一條理想的有效途徑。

【關鍵詞】科學素養；物理教育；實驗探究；創造性思維

一、課堂教學是養成科學素養的關鍵場所

課堂教學是物理教育的關鍵場所，在這個場所里重視科學素養培育的有機結合、滲透，會使學生自然而然地受到科學素養的陶冶，在潛移默化中，不知不覺地接受這種培養。

（1）加強“雙基”學習，讓學生獲得系統的物理學知識

知識的傳授是物理教學的最基本的任務。但是，傳授怎樣的知識是值得講究的。應試教育注重考試的知識點，割裂物理學作為一門科學的知識體系，使學生走入死記硬背、做題套公式套題型的死胡同。素質教育崇尚人的素質的全面發展，課堂教學需在物理學知識整體性和系統性的指導下傳授知識及學科思維方式上下功夫，亦即要教會學生如何學。

（2）滲透科學史教育，了解物理知識的來源

物理學發展史是一部不斷創新的歷史。物理學發展史既蘊含著物理學知識，也蘊含著科學思維及科學方法的多樣性和創造性，體現著科學態度和科學精神，是對學生全面進行科學教育的重要手段。物理學史包含了大量科學思維形成和發展的案例，且內容又與中學物理教材緊密相連，容易激發學生興趣，所以只要教師認真設計，穿插在教學中，不僅使教材內容更加生動，也是培養學生科學素養的重要方法。

（3）學習生活中的物理知識

教師在課堂上應密切聯系生活實際，注意身邊的科學，如學生普遍對現代電子信息技術比較感興趣，教師可以針對這一問題，有意識地講述物理知識在電子信息技術中的重要作用等。教師應該經常提醒學生，科學就在你身邊，以此來增強學生的科學意識。

二、通過實驗教學培養學生探究意識和探究能力

物理學是一門以實驗為基礎的科學。物理實驗作為物理教學的基本手段，有其特殊的教學功能：不僅能夠為學生提供學習的感性材料，驗證物理定律，而且能夠提供科學的思維方法，加深對基本知識的認識程度，激發學生的求知欲，培養學生的探索能力。

在物理教學中科學素養的教育要“從物到理”、“識物講理”。而物理實驗的普遍性和實踐性，決定了科學素養滲透的重要性。所以，各種物理實驗中都應有計劃地滲透科學素養的教育和培養。

物理教學常用的有實驗歸納法和實驗驗證法。在教學中，應有意識地安排這兩種方法加強訓練。例如， 在總電阻教學中，就可進行這兩種方法的訓練。（1）應用實驗歸納法探索電阻串聯。首先，教師要求學生根據歐姆定律設計一個電路，測定各個電阻的阻值，然后由學生進行實驗，并從實驗中歸納出R串=R1+R2的結論。接著，教師根據串聯電路中電流電壓的特點和歐姆定律，從理論上加以推導，也得出同樣的結果。這樣，在獲得關于串聯總電阻與分電阻關系的知識的同時，學生學習到自己設計電路、總結規律、從理論上論證的初步方法，即實驗歸納法。（2）應用實驗驗證法探索電阻并聯。在并聯電路的探索中，先由教師從理論上推導出1/R并=1/R1+1/R2的關系，接著由學生自己設計電路操作實驗，然后驗證這一關系。最后，由教師進行總結，聯系電阻與導體截面積的關系對并聯作出解釋。這樣，在獲得關于并聯電阻知識的同時，學生學習了實驗驗證法。所以物理實驗可以更好地使學生學到科學探究方法，并從中得到思維和能力的發展，從而更好地提高他們的科學素養。

三、綜合實踐活動是培養和提高學生科學素養的重要途徑

學生生活于火熱的現實世界和社會實踐中，生活于自然中。倡導學生對自我、社會和自然之間內在聯系的整體認識與體驗，使學生獲得親身參與實踐的積極體驗和豐富經驗，發展對自然的關愛和對社會、對自我的責任感，形成從自己的周圍生活中主動地發現問題并獨立地解決問題的態度和能力，發展實踐能力及對知識的綜合運用和創新能力，養成合作、分享、積極進取的科學品質。綜合實踐活動為學生開辟了一條與他生活的世界交互作用、持續發展的渠道。

物理新課程中有著豐富的綜合實踐活動資源，編入了大量的研究性學習課題。通過這些課題研究，可以模仿或遵循科學研究的一般過程，運用調查、測量、文獻資料搜集等手段，收集大量的研究資料或事實資料，采用實驗、實證等研究

一、學生科學素養的培養亟待教師素養的提高

長期以來，教師把主要精力放在學科知識的教學方面，很少考慮對學生進行科學素質的培養，更談不上培養學生良好的科學素養。因此，教師首先必須努力提高自身的科學素養，要具備哲學頭腦，在知識結構上，除掌握本學科知識外，還需通曉社會科學、教育科學、思維科學等知識，從而實現開放式的教學模式，對學生進行全面的科學素養培養。

二、堅持正向引導，學習科學方法

自然界不同物質形態之間，不同運動形式之間呈現出的是一幅多樣又統一的畫面，各個系統之間通過物質、能量與信息的交換而發生相互作用，并且相互交織、滲透，從而不斷運動變化著，為我們展示出一個瞬息萬變、絢麗多彩、多樣統一的面貌。在科學教育中，重要的是引導學生從紛繁復雜的自然現象中通過觀察、分析去探究規律，認識它并學會應用它，把握好科學的基本觀念，而不是死記一個個定義、公式與定理。

三、防止科學方法教育程式化

科學是一個具有可驗證性、真理性和開放性的系統。由于人們認識的局限性，在一定歷史條件下，所獲得的關于自然界的科學知識只能是相對真理，只能在一定的條件下與范圍內適用，如牛頓力學就是如此。隨著客觀條件的變化，人們認識能力的提高，科學知識會不斷發展與進步，新的觀察常常會對已有理論提出挑戰，知識的變化就不可避免，在物體做高速運動的情況下，牛頓力學就得由相對論力學來代替。因此，科學是一個開放的系統。在科學教育中必須重視科學實驗與邏輯思維能力的培養，既要引導學生認真學習已有理論，又要防止把它視為永遠不可逾越的認識頂峰，從而扼殺學生對科學進一步探索的向往與尋求發展的樂趣。即使科學方法也不是一成不變的，所以科學方法教學也不應程式化。

四、在進行科學方法教學的同時，還應注重學生科學道德的培養

科學的目的在于追求真理；科學是理智的探索與追求；科學是實事求是的事業，創新是科學的生命，這就要求科學家必須在其個性、情感、態度等方面體現出一種求真、理性、務實與創新的科學精神，自覺接受科學道德的約束。基本的科學道德與一般的社會道德對于現代合格公民， 不論從事什么職業同樣都是必不可少的， 差別僅在于程度與著重點不同而已。因此，在教學中不應把科學精神與人文精神分割開來，而應當統一起來，和其他課程與教育環節一起，共同為提高學生的思想、道德水平與社會責任感而努力。

五、加強物理科學教育與社會、技術的聯系

科學可以轉化為技術，變為改造世界的物質力量。同時，科學在促進社會物質文明和精神文明中的作用和科學的發展也有賴于社會各方面的支持。科學的社會功能與它的這種和社會之間的互動關系，使我們清楚地看到科學不僅僅是科學家的事業，而且是一項全社會的事業，每個公民都應當關注科學的發展。所以，我們在科學教育中不應把科學與技術、社會分割開來，就科學談科學，脫離學生生活實際與社會實際，從而抑制學生學好科學服務自身與社會、振興中華的意識與實踐，進而為全人類奉獻服務的意愿。

科學素養的養成、培育并非易事，而是一項長期而艱巨的工程。這不僅需要物理教師的努力，更需要所有的教育工作者相互協作、共同努力。在滲透科學素養教育過程中，注重與教學內容的有機融合，注意方法上的靈活性，形式上的多樣性，將會顯著提高學生的科學素養，進而全方位地提高學生的整體能力，為他們將來更好地服務于社會打下良好的基礎。