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一、关于科学素养的认知
我国基础教育的任务是培养未来的合格公民。在当今科技产品比比皆是、科学问题在我们的生活中无处不在的时代,未来的公民中有一部分人将会成为科学知识或科技产品的创造者或生产者,而几乎所有的人都将是科技产品的消费者。他们在个人生活和社会生活中,要去面对各种各样与科学相关的问题,并做出决策。这些都要求生活在当今和未来社会中的公民具有一定的科学素养。
(一)科学素养概念的提出
20世纪60年代以前,中学科学教育并不强调“科学素养”。随着60年代的理科课程改革的浪潮,人们才提出了科学素养理念。wwW.133229.cOM70年代初期,在一些教育发达国家的中学自然科学课程中就提出了科学素养的理念,并把培养学生的科学素养作为课程的基本任务。80年代以后,这一课程理念已经被科学教育家和大多数理科教师所认同,成为当今理科课程发展的一个共同趋势。对科学素养的解释,因时代而有所不同,并且随着时代的发展而发生认识上的变化。即便是在同一个时代,不同的机构、组织或不同的专家对科学素养的解释也不完全相同。因此,目前尚没有一个严格的、统一的定义。国内现在多数人认可的解释是:科学素养是指了解进行个人决策、参与公民和文化事务、从事经济生产所需要的科学概念和科学过程。科学素养最基本的含义是指学生能够合理地将所学到的科学知识运用到社会及个人生活中。由此可见,科学素养包括了两个不同的方面:一方面是对科学知识、态度情感、价值观及科学技能的掌握情况;另一方面是在已有基础上提高自己科学素养的能力。还有一些人认为,科学素养是指一个人对自然科学领域中核心的基础内容的掌握情况,自然科学的核心基础应该包括:①学生理解基本科学现象、规律,以及科学原理是如何用于技术领域之中的;②学生以在学校的学习为基础,形成终身学习的基本能力和习惯;③学生能够理解或解释发生在身边的科学现象;④学生能够形成正确的态度、情感、价值观和科学的世界观,并以此来指导自己的行为;⑤学生应掌握一系列的相关技能,包括操作技能、科学探究一般技能、比较、判断、分析和推理等思维技能,以及创造性和批判性的思维方式。
不同的学生在学习自然科学时会表现出不同的天赋和特点,有些学生在学习理科时能表现出很强的数理逻辑优势,有些则会在理科的学习中遇到困难。现代科学教育强调面向所有学生,旨在培养所有未来公民科学素养。因此,对不同的学生来说,科学素养应该有不同的要求。但不论要求的差异如何,科学教育都要使这些学生在原有的基础上得到发展,达到一个最基本的要求。一个具有科学素养的中学毕业生不一定要以科学或工程技术为职业,然而每个公民必须具备科学素养,才能使他们在面对日常生活中的科学现象、事件和观点时,能够运用科学的原理和方法去做出判断或决策。
(二)具有科学素养的人
严格地定义科学素养会有一些困难,因此一些专家和科学教育组织回避去直接定义科学素养,而是用对具备科学素养的人进行描述,间接地解释这一理念。如具备科学素养的人应该:①具有良好的科学态度和科学情感,包括探索自然的好奇心和求知欲、科学的价值观念、对科学学习的正确态度;②掌握了科学的基本概念和原理;③具有基本的科学探究能力,及对事物的观察能力,思考问题的能力,创造性地解决问题的能力,具有批判性思维的能力及在团队中的合作能力等。
科学素养理念的提出,为中学自然科学课程指出了新的方向和任务。理解这一理念,将有助于生物学教育工作者更好地去制定和实施中学生物学课程方案。
二、关于生物科学素养的认知
“科学素养”是20世纪90年代以后许多国家的教育家在课程改革中的共同声音。它已成为我国新一轮理科课程改革的基本目标。在理科课程分科设课的国家、地区或学校提高学生“科学素养”的目的是由各分科课程——生物学、物理学、化学等来共同完成的。中学生物学课程要担负着培养学生科学素养的重要任务。
(一)生物学素养概念的提出
1993年,美国bscs(生物学课程研究所)出版了名为“发展生物学素养”的生物学课程指南,对生物学素养作了详尽的论述,并把它作为生物学课程的基本目的。bscs认为,一个具有生物学素养的学生需要对科学的本质和特点有起码的理解。学生对科学知识特点的认知和理解,对科学的价值以及科学探究的过程和方法的理解和掌握,是生物学素养的基本要点。bscs还具体地描述了一个有生物学素养的人应能表现出的具体特点:他应能理解生物学的基本原理和重要的生物学概念;了解人类对生物圈的影响;领悟科学探究的过程,知道历史上生物学概念的发展。他应该对科学探究、生物的多样性与文化的多样性等问题具有正确的态度,对生物学和技术对社会的影响、生物学对个人的重要作用有正确的态度和价值观。他应该能够对自然界的现象提出不同的问题,具备创造性的思维;知道如何正确地利用科学技术;能够在与生物学相关的问题上做出个人或社会决策;能够应用知识来解决现实社会中的实际问题。
我国是在2001年教育部颁布的《全日制义务教育生物课程标准(实验稿)》中将生物科学素养的概念正式引入中学生物学课程的,并将它作为初中生物课程的主要目的。《全日制义务教育生物课程标准(实验稿)》中指出:“义务教育阶段的生物课程是国家统一规定的,以提高学生生物科学素养为主要目的的必修课程,是科学教育的重要领域之一。”《全日制义务教育生物课程标准(实验稿)》还将“提高生物科学素养”作为课程的基本理念加以论述。将提高生物学素养作为课程的主要目的和基本课程理念,标志着我国生物课程有了重大变化,这有助于将我国生物学教育提高到一个新的高度。
(二)生物课程标准中的生物科学素养
2001年颁布的《全日制义务教育生物课程标准(实验稿)》对于生物科学素养的解释是:“生物科学素养是指参加社会生活、经济活动、生产实践和个人决策所需的生物科学概念和科学探究能力,包括理解科学、技术与社会的相互关系,理解科学的本质以及形成科学的态度和价值观。”
课程标准提出“提高学生科学素养”的理念,是期望学生通过生物课的学习能够在以下四个领域得到发展:
1.科学态度和科学的世界观
科学态度是人基于对科学知识的正确理解和对科学发展的认识而形成科学的信念和科学习惯。科学态度包括:①好奇心。生物学教师的任务就是培养学生对科学现象产生好奇,并将这种好奇心转变成对科学和对学习科学的积极态度。②诚实。在生物学教育中,培养学生诚实的品质就要求学生要真实地报告和记录在实验中观察到的东西,而不是他想象中应该是的东西,也不是他认为老师想要的东西。
③合作。团体成员之间的合作意识是科学精神的重要组成部分。④创造力。创造力一般分为两种:一种是特殊才能的创造力,主要是指科学家、发明家和艺术家等杰出人物的创造力;另一种是自我实现的创造力,它指的是对人类社会和其他人来讲未必是新的东西,但对自己来说是初次进行的、新的、前所未有的认识或创造。培养中学生的创造力主要是要求学生能够进行独立思考的创造性学习。因此,中学生的创造力主要是自我实现的创造力。
科学的世界观是指科学家对科学有一些基本的信念和态度,主要包括:①科学认为世界是能够被认知的,世间的万事万物都是以恒定的模式发生和发展,只要通过认真系统的研究都可以被认知。 ②科学知识是不断变化的,知识的变化是不可避免的。有些新的发现会对已有的理论构成挑战,从而要不断地对这些理论进行检验和修改。③科学虽然处于不断变化中,但这种变化只是处于缓慢的修正之中,绝大部分科学知识是非常稳定的,所以科学知识的主体具有连续性和稳定性。④科学不能为一切问题提供全部答案。人类面临的很多问题,是由政治、经济、文化和环境共同决定的,科学只是其中的因素之一。
此外还有爱国主义教育,包括积极培养热爱大自然,珍爱生命,爱家乡、爱祖国的情感,正确理解人与自然和谐发展的意义,从而增强振兴祖国和改变祖国面貌的使命感与责任感。
2.科学探究方法与技能
科学探究不是仅仅属于科学家的方法和技能,它也是学生学习科学的有效方式之一。学校的科学探究活动通常是指学生们用以获取知识、领悟科学的思想观念、领悟科学家们研究自然界所用的方法而进行的各种活动。学生们应该掌握科学探究的一般技能,包括:提出问题、做出假设、制定计划、收集证据、得出结论、表达和交流的科学探究能力。学生进行探究的真正意图,不仅在于掌握生物学知识本身,而更重要的是要让学生学会科学探究的一般方法,让他们亲身体会科学家是如何困惑于问题、如何假设问题的“答案”、考虑从哪些途径去解决问题,并以此渐渐地养成探究的态度和方法。
科学思维的方法,包括形式逻辑思维、辩证逻辑思维、批判性思维和发散性思维等思维方式和思维习惯。科学的思维习惯不是科学家所特有的,是每个人可以掌握、应该掌握的技能。
3.科学、技术与社会(sts)
生物学课程对学生进行sts的教育,目的在于突出科学、技术、社会之间的关系。学生要了解什么是科学,什么是技术,以及科学和技术的联系。解决技术问题需要科学知识,而一项新的技术的产生又使科学家有可能用新的方法来扩展他们的研究。科学、技术与社会是紧密相连的。社会可以影响科学和技术的发展,科学和技术又会影响社会。通常技术对社会的影响比科学对社会的影响更为直接。
学生在生物学课程的学习过程中,通过参与和解决现实世界中具体问题,来获取科学与技术的知识,形成正确的态度、价值观和社会责任感。这样,在日常生活中,他们就知道如何把所学的知识、方法与实践相结合,如何对科技引起的新的问题进行思考和判断。
4.生物学知识和操作技能
这是生物学教育中我们熟知的一个领域。生物学知识包括基本的生物学概念、原理和规律。操作技能包括正确使用显微镜等生物学实验中的常用工具和仪器,基本的实验操作技能。让学生掌握一定的生物学知识和操作技能也是生物课程所规定的基本任务之一。学生在义务教育初中阶段应获得有关生物体的结构层次、生命活动、生物与环境、生物进化以及生物技术等生物学基本事实、基本原理和规律,对生物学的整体画面有一个大致的了解。
生物课程标准提出关于科学素养的理念,是强调在生物学教学中注重学生在知识、科学探究、态度情感、价值观以及对科学、技术和社会的认识等四个领域的全面发展。
(三)生物科学素养的不同水平
培养学生的生物科学素养是我国中学生物学课程的总目标。这一目标指明了生物教师和学生的努力方向。教师的任务是使所有的学生在这个指定的方向上有尽可能大的进步。学生在刚刚进入中学生物学课堂时,他们每个人的起点不尽相同。按照澳大利亚生物教育家david morgan博士的观点,学生开始这门课的时候,他们一般不是零起点;而当学生结束这门课程的学习时,他们大多数人也不会达到课程目标的100%。但他们所有的人都应在自己原有的起点上前进了许多。
美国生物学课程研究所(bscs)也认为,生物学素养的高低是一个连续变化的过程,每个学生都处于这种连续变化的不同位置上,不同的位置反映了他们对生物学理解的程度。该研究所还将这种连续的生物学素养分为4个水平,分别是肤浅的生物学素养、功能化的生物学素养、结构化的生物学素养和多维的生物学素养。了解了生物学素养的特点,有助于生物学教师在教学中选择适当的教学策略,并实现课程的目的——培养学生的生物学素养。
1.肤浅的生物学素养
学生在日常生活中能够认出哪些是生物学的术语和概念,并能够将这些术语与自然界中的现象相对应。但他们仍然有错误概念,对生物学概念的理解也很不准确。
2.功能化的生物学素养
学生能够使用正确的生物学词汇,对术语的定义表述也很准确。但大都是基于记忆。
3.结构化的生物学素养
学生应能够理解生物学的概念体系,理解科学探究过程的知识和技能,能够用他们自己的话来解释概念。学生能将所学的知识与他们个人生活实际相联系,对于生物学的学习充满兴趣;他们从学习或实践的经历中构建了概念的意义和对概念的理解。
4.多维的生物学素养
学生理解生物学素养在诸多自然学科中的地位,知道生物学的发展史和生物学的本质、特点,理解生物学与社会之间的相互作用。学生能够意识到自己在知识或技能方面的不足,自己主动去获取更多的知识或技能;能够将学科知识应用于解决问题或寻找答案的行动之中。
我们对所有的学生进行科学教育,其核心目标就是培养学生的科学素养。生物科学素养是科学素养的基本组成之一。从培养科学素养的视角来看中学生物教学,中学生物学教师的任务就是将学生的生物科学素养从较低的水平提高到较高的水平。
参考文献:
[1]刘恩山,汪忠.《普通高中生物课程标准(实验)解读》[m].南京:江苏教育出版社,2004.
【关键词】物理课堂物理学史激发兴趣
物理学史与物理教学结合是国内外基础教育改革的一项重要课题。传统物理教育对科学知识建构的过程和科学方法教育没有给以足够重视,影响了学生的兴趣、态度、情感和创造力培养,不利于学生理解科学本质,不利于培养学生的科学精神和创新能力。萨顿“将科学史作为联结科学文化和人文文化之间的一座重要桥梁”的观点,使得科学史与科学教学结合的作用日益受到重视。物理学史和物理教学的结合是改革传统物理教学的一种有益手段。
一.物理学史的引入,可以激发学生学习兴趣
在教学中引入物理学史,有助于激发学生学习物理的兴趣,培养学生的良好学习习惯,树立学生勇于探索的献身精神,因此在教学中穿插一些物理学史的材料,就会收到较好的效果,使学生的学习变被动学习为主动学习获取知识。例如,牛顿是举世公认的伟大科学家,在高一一开始以专题讲座的形式,介绍牛顿的生平及其科学研究历程,从而消除了科学研究的神秘感,拉近了科学家与学生的距离,激励学生对科学家的崇拜转化为刻苦学习的动力和兴趣。
二.有助于对物理知识的理解和把握。
物理理论的严密的逻辑体系,很容易使学生对这些知识的来源和理论体系的形成感到深奥莫测,也很容易形成对这些知识的僵化的绝对化的理解。根据教材编排特点,分单元讲解,分析发展史不仅有助于学生了解各概念,定理、定律的来龙去脉和科学知识的运动过程,且有助于学生按规律的形式和体系来理解和把握物理知识,从而逐步掌握正确的科学思维方法。同时实际上科学不是静止不动的,认识始终是一个生动的历史过程。如在讲到力的概念时,从古希腊的亚里士多德到伽利略、牛顿、循着伟人的研究历程,从而加深学生对力的理解;在讲高二年级“电磁感应”时,以奥斯特发现电流的磁效应为线索,向学生介绍人类对磁及电和电及磁关系的认识过程,通过讲解的安培、法拉第、楞次和麦克斯韦等人在揭示电磁关系工作中的艰辛努力和所取得的成果,使学生有了对电磁发展总体认识的基础上,加深对左、右手定测、法拉第电磁感应,楞次定律等关键点的把握;又如在讲授“原子和原子结构”一章中,可以介绍对原子结构的认识,经历了发现电子—汤姆孙模型—α散射实验—卢瑟福有核模型—原子光谱的实验规律—玻尔量子化原子模型—索米菲椭圆轨道模型,直到电子力学建立,人们对原子结构和原子内电子的运动有了基本正确的了解,但至今还有很多不清楚的问题,这样可使学生对物理知识的实质的全面理解,有助于学生更好理解,掌握物理知识内容,更好地应用物理知识解决问题。
三.可以培养观察和分析问题能力,同时也可培养学生质疑精神和提出科学问题的能力。
物理学是一门以实验为基础的科学,观察和实验既是研究物理学的基本方法,也是学习物理的关键。物理学史描述了许多科学家善于从不被人注意的一些平常现象中细心地观察与思考的事例。如伦琴一生在物理学领域中进行过大量实验研究工作,一次实验中,他偶然发现包有黑纸的底片被曝光,但他从没有放过这一个细小的现象。通过观察,分析发现X射线从而获得诺贝乐奖,其实在伦琴发现X射线之前,1800年哥乐茨坦曾发现过这种现象;1887年克鲁克斯曾发现过未知射线使他的底片变黑,他却以为是底片质量问题……。学生在了解物理学史知识的过程中便可以认识到注意观察和认真进行实验是学好物理学的关键。从而要逐步培养学生勤观察,勤思考的习惯。
四.物理学史有助于学生树立辩证唯物主义观点。
物理学的发展与人类哲学理论的发展有着极为特殊的密切关系,中学物理教学内容中,概念,定理、定律充满了辩证唯物主义内容。在教学中,有意识地用辩证唯物主义观念去分析物理学发展历史,阐明概念规律,结合物理学特点,进行物质第一性,物质的运动性和对立性统一,量变与质变,否定之否定规律的教育,可以使学生从中领会其中所包含的辩证唯物主义观点。
总之,在高中物理教学中,有目的的渗透物理学史是完全必要的,也是切实可行的,物理学史的教育可以激发青年学生学习科学知识的热情;可以促使学生领悟科学的思维和科学的研究方法的重要性,可以有利于培养学生的创新意识和创新能力,可以感染学生,使他们从小具有追求真理、永不退缩为科学献身的精神。
参考文献
[1]厚宇德著.《物理文化与物理学史》.杭州浙江科学技术出版社
【关键词】物理;探究;理论;初探
在当前的新课程改革推进的进程中,与教学相关的教育心理学正在发生一场革命,人们对它的叫法不一,但更多地将它称为建构主义的学习理论。
一 建构主义学习理论
物理探究教学设计的理论基础就是建构主义学习理论:
(一) 建构主义理论发源:
建构主义理论起源于瑞士心理学家皮亚杰提出的儿童认知发展学说。皮亚杰以内因和外因相互作用的观点来研究儿童的认知发展,认为儿童是在与周围环境相互作用的过程中,慢慢建构起关于外部世界的知识,从而使自身认知结构得到发展。在这里皮亚杰使用了三个最重要的概念:“认知结构”,“同化”与“顺应”。
认知结构 是指个体观念的全部内容与组织。它是影响新的意义学习与保持的关键因素,决定着学习者进行意义建构成功与否的关键。皮亚杰认为,教学的主要任务是“促使学生认知结构的转化”。而认知结构的转化是通过“同化”与“顺应”来实现的。
同化 指的是学习者把外部环境中的有关信息吸收,纳入到自己的原有认知结构中的过程。学习者总是试图用原有的认知结构去同化新事物,若能解释新的东西,便能得到暂时的认知平衡。
顺应 是指当原有的认知结构己不能同化新的知识,学习者便通过改变,调整和重组原有认知结构或创立新的认知结构,以“顺应”现实世界。
由此可知,“同化”是认知结构数量的改变,是一个量变的过程,而“顺应”则是认知结构性质的改变。学习者的认知结构是通过同化与顺应的过程慢慢建构起来的,并在与外部环境的平衡与不平衡的循环中不断丰富和发展。
建构主义在传承认知理论的基础上提出,认知不能简单地通过教师传授得到,而是每一个学生在一定情境下,借助其他人如老师和同学的帮助,利用必要的学习资料,通过人际间的协作活动,依据己有的知识和经验主动地加以意义建构。因此,“情境”,“协作”,“会话”和“意义建构”是学习环境中的四大要素。
情境 教学应在真实或模拟真实的情境中进行,以利于学生对所学内容的意义建构,我们应把情境创设看作是教学设计的最重要的内容之一。建构主义认为学是与一定的社会文化背景(情境)相联系的,在实际情境下进行学习,可以使学习者能利用自己原有认知结构中的有关经验去同化当前学习到的新知识,从而赋予新知识以某种意义,如果原有经验不能同化新知识,则要引起顺应过程,对原有认知结构进行改造与重组,才能通过同化与顺应达到对新知识意义的建构。
协作与交流 学习者与他人(学习伙伴,老师,家长)之间的协作与交流发生在学习过程的始终,是促进意义建构不可缺少的环节,从问题的提出,原因的假说,资料的收集与分析,结果的论证以及学习成果评价,学习伙伴之间的协作与交流均具有重要作用。建构主义认为,学习者与周围环境的交互作用,对于学习内容的理解起着关键性的作用,这是建构主义的核心概念之一,学生在教师的组织和引导下一起讨论和交流,共同建立起学习群体,并成为其中的一员,在这样的群体中,共同批判地考察各种理论,观点,信仰和假说,进行协商和辩论,先内部协商,然后再相互协商,对当前的问题摆出自己的看法,论据及有关材料,并对别人的观点做出分析和评论,通过这样的协作学习环境,学习者群体思维与智慧就可以被整个群体所共享,整个学习群体共同完成对所学知识的意义建构,而不是其中的某一个或某几个学生完成意义建构。
意义建构 所要建构的意义是指事物的性质以及事物之间的内在联系和规律,在学习过程中帮助学生建构意义,就是要帮助学生对当前学习内容所反应的事物的性质,规律达到深刻的理解,这种理解在大脑中长期存储形式就是认知结构。
(二) 建构主义的主要观点
建构主义认为,学习是学习者在一定的情境(社会文化背景)下,借助他人的帮助,利用必要的学习资源,通过学生主动地意义建构的方式而获得,学生从原有的认知结构转化为新的认知结构。关于学生的角色,建构主义认为,学习者不是知识的被动接受者,而是知识的主动建构者,外界的信息只有通过学习者的主动建构才能变成自身的知识,这就要求学生:1 在学习的过程中用探究的方法去建构知识的意义,2 将新旧知识联系起来,并对这种联系加以认真思考,3 在学习过程中与他人进行协作,交流,从而促进意义建构。关于教师的角色,建构主义认为,教师的角色应从以教授知识为主转变为以指导学生的学习为主,成为学生建构意义的指导者,促进者。教师的作用体现在:1 激发学生兴趣,帮助学生形成持久的学习动机,2 通过创设符合教学内容要求的情境和提示新旧知识之间的线索,帮助学生建构当前所学知识的意义,3 组织协作学习,并对协作学习过程进行指导,以促进意义建构。
(三) 建构主义学习理论对物理控究教学设计的启示
建构主义学习理论对物理探究教学设计具有重要启示,其核心思路是:1 创设情境(真实的或模拟真实的),2 提示新旧知识之间联系的线索,协助学生建构当前所学知识的意义,3 组织学生合作学习与交流。
二 建构主义学习理论对学生学习物理知识的影响
现代教育强调为理解而学,理解就意味着获得的科学知识要能够在新的情境中应用,理解科学的教育需要帮助学生理解基本科学概念,了解有关的实际知识以及培养各种探究能力,大量实践证明,学生学习物理科学知识的研究结果支持了建构主义的观点,也为探究学习提供了理论依据。
本人在长期的物理教学中体会到:
(一) 思维发展对学习物理的影响
对于刚开始学习物理学的初中学生来说,虽然抽象逻辑思维在个体的智力发展中开始占有优势,但在很大程度上逻辑思维还需要经验支持,因此在教学中应该从学生熟悉的生活现象引入物理学概念,逐步让学生理解并应用科学概念,因此初中的物理学课程,主要在小学阶段开展的一些基于现象的探究活动的基础上,开展由教师指导程度不同的具有一定认知能力要求的探究活动,从而有助于逐步促进学生认知能力和科学探究能力的发展。
(二) 前概念对学生学习物理科学知识的影响
在学习物理科学之前,由于日常生活经验的积累,学生对自然界中的物理现象有了一些自己的观念和认识,这就是所谓的前概念,有些前概念在一定范围内是合理的,但是有时学生会不恰当地把它们应用到它不起作用的情境中,从而影响着他们的学习。当前概念和科学概念一致时,这些先前或非正式的知识就成为进一步深入理解的坚实基础,但前概念和科学概念不一致时,就会干扰和或影响学生对科学概念的学习。比如,有的学生看到木块能浮在水面,而铁块会沉到水底,就认为木块受到的浮力大于铁块受到的浮力,或者认为水对木块有浮力,对铁块没有浮力。另外,由于浮力与液体内部压强有关,学生知道液体内部的压强随深度而变化,就错误地认为浮力也与物体在液体内的深度有关。这些错误的认识往往先入为主,相当顽固,会抗拒正确认识融入己有的知积结构,成为学习的思维障碍,要转变学生的这些前概念并非易事,特别是通过单纯的讲授很难改变他们的前概念,最有效的方法就是让学生亲身经历实验探究,在过程中去认识自己原有知识和经验的不足,所以我们要设计探究式教学。
(三) 认知失衡对学生学习物理科学的影响
当学生面临一个问题,而他们现有的知识又不能够充分解释观察到的现象时,便会产生认知失调,失去一种平衡感,由于个体总是有使自己的知识,信念,态度与当前的问题保持一致性和一贯性的强烈欲望,因此在认知不平衡的情况下,就必然产生认知动机,并采取认知行动,尝试寻求问题的答案,特别是当他们发现的解释显得更加合理和更加有用时,他们会修改和提炼自己的概念,形成新的认识。
(四) 己有的科学的看法对学生学习物理科学的影响
由于传统的教育,学生通常把科学看成是应该被记住的一堆概念以及对种种互不相干的事件的解释,在这种情况下,学生很少会积极地为不同的解释寻找证据,很少去思考为什么某一种证据比其他的更有力,也很少做出判断哪一种解释得到更多的支持,刚开始学习物理科学的初中学生还很有兴趣,但随着学习进程的继续,这种兴趣逐渐减弱,无意义的记忆使很多学生感觉沉闷乏味,只有极少数学生在课堂上有动手的机会,只有让学生亲历科学过程,在过程中建立对科学以及科学解释的认识,使科学与学生内在的情感体验相交融,才能吸引人心,激发想象,因此,要让学生学习,理解科学的本质,开放性的探究是不可缺少的一部分。
本人将学生学习物理科学知识的有关了解与科学探究的学习方式联系起来,发现科学探究对学生学习物理科学的重要意义,科学探究关注与科学有关的问题和现象,它从学生己有的经验开始,让学生在积极的参与过程中寻找解释和答案,这样的过程涉及推测,收集和分析信息,还需主动地构建,修正和放弃一些解释,并有积极地内在情感体验,在老师的指导下,学生在共同讨论证据,比较结论以及把结论和科学知识联系起来的过程中,扩展自己的理解力,由于提高了质疑,推理和批判地思考现象的能力,也就增强了对自己学习的控制,科学知识扩展和探究能力的提高,使他们得以探讨其他感兴趣的问题,提出和验证对其他现象的解释,这样,有效学习涉及深层次思维过程结构的重组,学生们将获得新的观点和新的思维方法,学生们在课堂上通过科学探究学习的方法和己发现的最能促进理解的学习方法相似,这就加强了实行探究式教学的理由,体现了探究式教学在新课改背景下的必要性和重要性,也增强了我们在物理教学中应用探究式教学的紧迫性和自觉性。
关键词:高中物理;核心概念;教学
高中阶段的物理教学中,最重要和基础的内容是各种物理概念。物理概念是学生认知能力形成、物理规律掌握的前提基础。在实际课堂学习中,由于物理概念相对枯燥、抽象,不易于记忆,所以物理核心概念的教学一直是物理教学中的难点,无论是我们的讲授还是学生的学习难度都很大,需要我们在教学过程中采取针对性的教学方法,加深学生对概念的理解和掌握程度。
一、核心概念
想要加深学生对核心概念的理解,我们首先需要明确什么是核心概念。核心概念是西方教育界提出的概念,不同的学者对核心概念有着不同的称呼,如“关键概念”、“大概念”、“基本概念”等,至今学术界对核心概念的定义还没有达成共识。
1.大概念
大概念是一定范围内物体和现象的概念,是对一定范围内物体和现象的抽象化解释,用于特定观察和实验的概念则被称为小概念,如宇宙中全部物质都是微粒构成、生物体需要长时间进化才能形成特定条件下的特殊功能等,这些都属于大概念。中央教育科学研究所课程教学研究部研究员张志中将大概念解释为能带回家的信息,是具体经验和事实都忘记之后仍然能够保持的中心概念,具有对宽广经验事实的解释力。
2.关键概念
首都师范大学讲师黄星认为,关键概念是可以展示当代科学学科图景的概念原理,是学科的主干知识。国内一些学者将核心概念和国外的 Key Concept 对应,如中国教育学会物理教学专业委员会理事刘占兰认为,学生学习科学时会在多种情境中应用相同的科学概念观点,在这些情景中将逐渐形成对科学核心概念的理解。张颖之等人则认为核心概念是学科中心概念知识,包括重要的概念、原理、理论以及一些基本解释。
3.核心概念
核心概念是我们希望学生记忆、理解且能够在忘记其周边信息之后仍然能够理解和应用的知识。但是张兰却指出,核心概念是某一学科的主要知识领域,虽然不是所有人都能够理解,但是仍然得到了广泛的应用,是能够经得起时间检验的学科中心知识。
通过对以上三个概念的分析,我们认为大概念和核心概念之间存在差别,彼此之间没有绝对的从属关系,对于某一学科来讲,如万有引力这样的大概念并非学科中心概念,因此认为核心概念,是经过了检验的,位于学科和科学中心的科学概念,是具有广泛自然事物解释力的知识,是对学科内概念结构的最高抽象和概括。
二、高中物理核心概念的学习进阶
学习进阶是对学生在同一主题学习的不同阶段,尤其是概念理解阶段所遵循的连贯的思维路径和学习路径的描述,可以是学生学习预期的参考,也可以是经过科学论证的研究结论,物理概念的学习进阶有着自身的特殊性,更加依赖其他相关概念的学习成果,更需要借助概念的内涵和外延来界定核心。
1.加强物理概念和生活实际的联系
根据上一节的研究,可知物理核心概念是对客观事物共同属性和本质特征的抽象化描述,是对客观规律的高度总结,但是高中生正处在成长的关键阶段,无论是人生经历、生活体验的缺乏还是生理与心理不成熟,都表现为对抽象事物的理解困难,因此我们在进行物理概念教学时一定要注意将核心概念和生活实际联系起来,通过精心准备,帮助学生建立鲜明的教学情境,提供能够为学生带来生动感性认识的学习材料,从感性认识入手,逐渐加深理解,并最终上升到感性层次。
2.重视教学实验
每一个物理核心概念都是艰辛的思考和实验中得来的,如果可以帮助学生重现物理核心概念被发现的过程,让学生走上物理学家们曾经的探究之路,亲自去探索知识,了解知识产生和发展的过程,对加深学生对核心概念的理解大有裨益。学生在探索过程中能够形成更深刻的感性认知,便于概念的形成和对学生物理学习思路方法的纠正,学生不仅能够更清晰地理解物理概念,对事物的理解思维和学习能力也得到了提高。
如鲁科版高中新课标物理选修 1-1第三章《打开电磁学的大门》,我们就可以让学生模拟安培的思考过程,让学生亲自做实验,首先研究电流的磁效应,让学生沿着通电导线的方向寻找磁效应,学生将不能发现电的磁效应,之后我们可以为学生讲述奥斯特灵光一现,将磁针和导线平行放置,发现磁针终于有了反应的故事,并让学生亲自体验。我们可以告诉学生们,电的磁效应极大地改变了我们的生活方式,小到手机、电话、电脑,大到火车、航天器,其内部都有着各种各样的电磁体在工作着,我们今天丰富多彩的生活都是从 1820 年 4 月的一天晚上,小磁针一次小小的摆动开始的。之后再告诉学生们,奥斯特的这个发现撼动了安培信奉的库伦“电磁不相干”观点,安培对电磁效应进行了无数次实验,最终发现了安培定律,可以让学生们亲自检验安培定律的正确性,最后让学生们了解安培的分子电流假说,告诉学生们,现代科学研究已经证明,安培的假说是正确的。
这样结合物理发展脉络的实验设计,能够让学生充分感受到物理学知识逐渐形成的过程,能够在实验探究中不断加深核心概念的认知。
3.控制知识形成过程
高中物理新课标对知识形成的过程和方法提出了新的要求,物理核心概念教学不能仅仅满足于学生对概念内涵的理解,还应该了解物理概念的产生、发展、完善的整个过程和对概念的延伸。因此教学过程中,导入概念应该充分考虑学生原有知识结构,保证新知识和旧知识之间能够有效衔接,例如在鲁科版高中物理选修 1-1第四章《揭开电和磁关系的奥秘》这一章,我们在讲解电磁感应定律时应该带领学生回顾第三章电磁感应现象和安培定律的内容,将其和电磁感应定律相对比,学生能够清晰认识到两个定律之间的相同和不同,在巩固旧知识的同时也方便学生理解新知识。
三、结语
高中物理核心概念的教学工作要重视核心概念和生活实际之间的联系,给学生提供用于理解抽象核心概念的感性素材,通过基于物理核心概念形成发展过程的物理实验和概念学习过程控制,关注知识接受和形成的过程,通过建立师生之间平等、高效的交流,这样才能帮助学生形成对核心概念的纵向理解,完成学习进阶。
参考文献:
[1]樊文娟.思维导图在高中物理实践性教学中的应用[J]. 赤子(上中旬). 2016(19).
把科学素养作为科学教育的目标是20世纪80年代以来世界各国科学教育改革的一个基本方向。在我国新一轮的基础教育课程改革中,也把科学素养作为科学教育目标纳入理科各科的课程标准中。2003年教育部颁布的《普通高中物理课程标准(实验稿)》明确指出:“高中物理是普通高中科学学习领域的一门基础课程,与九年义务教育物理或科学课程相衔接,旨在进一步提高学生的科学素养。”可是,该课程标准中对科学素养的理解不够全面。国外对科学素养的研究都一致认为,科学的本质是科学素养的一个重要内容。在欧美多个国家的课程文件中,都对科学的本质作了明确的阐述。遗憾的是,在我国的《高中物理课程标准》中并没有提及科学本质的内容,更没有明确将理解科学本质作为课程目标的内容,势必将影响最终教育目标的实现。立足于当代科学本质观的基础,笔者尝试着对《高中物理课程标准》中的课程目标进行反思与探讨。
2 对科学本质教育目标的忽视
在《高中物理课程标准》中的第一部分前言对课程性质表述的最后一点是“为学生的终身发展,形成科学世界观和科学价值观打下基础。”可见,高中物理教育的目标之一是培养学生正确的科学观,即要让学生正确而全面地理解科学的本质。可是,在《课程标准》中紧接着的第二部分课程目标中,无论是总目标还是具体目标,都没有将科学本质教育明确列入其中。科学本质教育不应该是一个隐性的目标,应该作显性的说明。比如,目前强调科学探究,而科学探究的本质包括许多方面,如科学探究的七要素之间的关系,猜想与假设的区别,假设需要多少实证才能证明,假设与理论的关系,什么是科学的解释,什么是受控实验,评估对探究的意义等等。如不作明确的说明,很多物理教育工作者对此存在着个人不同的理解,无形中将影响学生的科学观,很容易令最终的教学结果与已定的教育目标之间产生巨大的偏差。又如,在情感、态度与价值观的课程具体目标中强调“具有判断大众传媒有关信息是否科学的意识”,那就是要对“科学是什么”、“科学不是什么”、“科学能做什么”,“科学不能做什么”等问题进行回答。然而,如果学生对科学的本质没有一个清晰的认识,那么他们如何区分科学与伪科学?这一课程目标又如何实现呢?因此,为了让学生全面理解科学的结构与功能、科学的过程性、科学的历史性、科学的社会性,在课程目标中增加科学本质的内容是很有必要的。
3 对科学本质的理解存在偏差
《高中物理课程标准》的课程目标中虽未对科学本质的内容有明确的表述,但其中有部分表述涉及到科学本质的内容。可是,这些表述在部分程度上对科学本质的理解存在着偏差。
对科学探究,课程总目标中有如下表述:“学习科学探究方法,发展自主学习能力,养成良好的思维习惯,能运用物理知识和科学探究方法解决一些问题。”其中隐含的意思为探究是一种科学研究的方法,是一种可以学习和掌握的方法。然而,无论在那个学科中都不存在着科学探究的方法。科学家们在作科学研究中,对如何确立研究对象,如何开展研究,重视文献资料还是实验发现,采用什么实验方法,如何应用基本理论,对结果如何进行科学解释等等是没有一个固定的模式的。离开了具体的科学研究,科学探究就难以表述。没有固定的、简单的、放之四海皆准的科学探究方法,更谈不上学习和运用科学探究方法。科学探究只是一种过程。尽管不同的科学家研究问题的方式、途径和手段不同,但一般都经历了这样一个过程:形成问题,建立假设,制定研究方案,检验假设,作结论,这个过程才称之为科学探究。注重让学生经历科学探究这个过程,目的是为了让学生在其中体会和理解科学探究强调的是逻辑、想象以及以证据为基础的思维来形成并修正科学解释、识别和分析各种模型、交流并捍卫自己得出的科学结论,即从科学认识论的角度让学生理解科学和科学探究的本质。
另外,对于科学与社会的关系,课程总目标中表述如下:“了解科学与技术、经济和社会的互动作用,认识人与自然、社会的关系,有可持续发展意识和全球观念。”总目标强调的是科学与社会的“互动”作用。遗憾的是,在具体目标中则将此解释为“了解并体会物理学对经济、社会发展的贡献,……”。从互动理解变成了仅认识科学对社会单方面的作用。由此导致了在第三部分内容标准中,凡是提到科学、技术与社会的关系,都是这样的表述:“认识(或了解或说明)……(理论和技术)对生活、社会发展所起的作用”,“认识(或了解或说明)……(理论和技术)对生活、社会产生的正面和负面影响”等等,完全忽略了社会对科学的影响。科学与社会有关千丝万缕的关系,尤其在当今世界中,科学的社会性表现得更加突出。社会制度、政治因素、经济利益、科学伦理道德等,对科学的影响是难以忽视的。科学作为一项事业,有其社会属性。只让学生体会和理解科学对社会的影响,是对科学社会性的片面理解,不利于学生形成正确而全面的科学观。
4 对课程目标实施的影响
4.1 对教材编写的影响
由于《高中物理课程标准》在课程目标中没有明确提出科学本质的教育目标,更没有对科学本质的内容加以显性说明,所以,其隐含的认识和模糊的表述,将影响教材的编写。
首先,可能令教材中的语言文字透露出:科学知识完全是由观察决定的,科学知识是一套客观的陈述,科学知识是真理;科学家在对世界的观察和描述中努力排除人的主观因素;科学家严格按照科学的方法进行科学探究,通过科学探究得到的知识是由事物本身而不是由科学家做出的选择决定的;认为科学定律和科学理论都是对于客观自然复制性的发现等等。无论是科学世界观、科学探究还是科学事业方面,都缺乏对当代科学本质的理解。
其次,影响主题内容和认识过程、方式的设计。如果编写人员将知识是什么、知识有什么用摆在首位,对其形成方式、合理性等等不够重视,那么就会令学生认为这些科学理论是绝对真理、永恒不变的,从而使学生形成错误的科学世界观。如果认识过程、方式的设计对观察和推论、定律和理论等科学基本概念不加以区分,就容易让学生形成“知道的就是看见的”、“看见的就是知道的”,“科学认识是对自然世界的真实的反映”等认识。同时,对学生正确理解科学探究的意义、科学理论的形成方式等也会产生障碍。
4.2 对教师具体教学的影响
课程标准影响教材的编写,而课程标准加上教材则将影响教师最终的教学实施,最终影响高中物理教育目标的实现。
首先,影响教师的教学设计。教师的教学设计很多时候是基于教师对课程标准和教材的理解,实际上就是教师对科学本质的认识。教师对科学本质的认识往往决定了教师带进课堂的知识,尤其是如何带进。通过课程标准可以在某种程度上师对科学本质的理解。但是,目前的课程标准却忽视了这一点。高中物理课堂中提倡科学探究的教学方式,我们常看到当前探究式的课堂教学设计,往往流于形式化、程序化、浅层化,隐藏其中更深层次的问题是教师对科学的本质,科学探究的本质和意义并没有完全理解。国外有研究者认为,学生之所以具有不充分的、错误的科学观,是因为教师没有设计出用来传达准确的科学观的教学过程和教学方法。
其次,影响教师的教学语言的使用。目前教育改革,提倡科学探究的教学方式,提倡教师在课堂上使用“观察”、“推论”、“猜想”、“假设”、“可能是”、“支持”、“提出”等语言。但是,课程标准中对科学本质的教育目标没有予以明确地说明,那么教师对这些用词也不加重视和区分。孰不知,教师运用的教学语言所内隐的信息对学生对科学本质的理解影响甚大。如果教师运用的教学
语言不太规范,学生就会倾向于认为科学知识是真实的、实在的、独立于个体经验而存在的。教师的教学语言常常是比教材的语言文字对学生还具有更大的影响力。例如,教师在讨论原子的结构时,没有强调它是一个模型,学生就会倾向于认为原子是同桌椅一样普通的实体存在,从而导致科学概念在学生的观念中被赋予了普通物体的实体地位。更有甚者,如果某些教师本身对这些诸如“观察”、“推论”等科学名词的内涵和区别不清楚,不理解什么时候可以说“支持”,什么情况下可以说“成立”。在物理课堂的实际教学中,教师就很有可能对这些话语不加区分的使用。比如,在实验教学中教师常用“我们知道什么?”试图用“知道”涵盖“观察”和“推论”,模糊这两者的区别和联系。这就会导致学生对于实验的不理解,让学生认为科学知识就是事实本身。要知道严格规范的科学表述才是学生形成正确科学观的必要条件。
5 小结
综上所述,科学本质的教育应该成为我国物理课程标准的核心内容。舍此,将会对我国的物理教育产生消极影响。而我国目前的《高中物理课程标准》对此并没有做出明确地阐述,我们建议在《高中物理课程标准》的课程总目标中,将让学生理解科学的本质作为目标之一,明确列入其中。此外,在课程具体目标部分增加科学本质的内涵,从科学世界观、科学探究、科学事业三个方面对当代科学本质观加以显性说明。从而,在课程标准中的实施建议部分,从教学、评价、教科书、课程资源的利用与开发等各方面相应地增加科学本质教育的相关建议,以促使课程总目标的实现。
参考文献:
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[9]梁永平.理科教师的科学本质观对科学教育的影响[J].山西师大学报(社会科学版).2006年1月.第33卷第1期.第31~33页
摘要:高中物理旨在普及基础科学文化知识,提高学生的科学素养。高中文理科生的思维方式、学习物理的心态及目标的不同,造成学习物理的兴趣和动力存在差异。针对高中物理学科偏重抽象思维,而高中生由于年龄的特点和生活经验的影响,感性认识不足,物理教师的教学方法的欠妥,学生学习物理感到困难。本文主要从学生的学习态度、兴趣、学习方法以及教师的教学艺术等几个方面,来探讨如何更好地提高物理教学效果。
关键词:科学素养;抽象思维;教学方式;困难;策略
一、文科生学习物理的困难
现阶段,我国的高中教学仍坚持分科为主,一般分科在高一的下学期,而物理会考在高二的下学期,在这期间文科生仍需学习物理,但教学效果很难达到《高中物理课程标准》中的知识与技能,过程与方法,情感态度与价值观三方面的要求。
(一)从学生方面来看。
1.面对高考的压力,文科生轻视学习物理。
尽管高中教学实行了新课改,但在当前高考的压力和应试教育体制下,文科生认为物理对于高考无用,而且分科是为了减轻学生负担,从心态上不愿花费过多时间,在四十五分钟的物理课堂,他们学习着与高考有关的科目,忽视物理对他们逻辑思维的培养。
2.文科生物理基础薄弱,对学习物理缺乏兴趣。
高中物理概念和规律繁多,比较抽象,难于理解,枯燥乏味,学生易产生厌学心理。很多学生在分科前,物理知识掌握不扎实,基础较差,为了扬长避短,在高考中取胜,而选择学习文科,放弃学习物理。
(二)从老师方面来看。
1.文科物理教学效果不参与评比,教师上课动力不足。
文科物理没有月考和期中考试,教学效果不参与与其他班级和学校的横向比较,而且学生不专心听课,把物理课堂当成休息课堂,教师授课失去了压力和动力。
2.文科物理教师自身教学方法的缺陷。
大多数文科物理教师在教学过程中照本宣科,忽视物理的实践性,不允许学生动手做实验,抹灭文科生学习的积极性,使物理堂课变得平淡。
二、理科生学习物理的困难
(一)学科因素。
物理学是一门以实验为基础,有严密的理论,需要定量的精密计算,且带有方法论性质的科学。物理学的这些特点是造成物理学习困难的直接原因。
1.从高中物理与初中物理的对比,需从形象思维过度到抽象思维。
根据人的认识发展阶段理论,人的思维发展总是从形象思维向抽象思维过度。中学生如果对所学的物理内容尚未获得必要的感性认识,没有掌握必要的物理事实,它就缺乏进行思维加工已形成概念和规律的原料,而老师硬灌下来的概念和规律在学生的头脑中将是无源之水,无本之木。
2.高中物理注重模型的建立,与数学知识联系紧密。
高中所涉及的物理现象与实际生活联系不明显,要求对物理现象进行物理模型抽象和数字化的定量描述,要求数理结合,理论的数学表述明显增加,数学手段多样化,开始用图像表达物理规律,并且强调适用条件,要求对物理知识理解和灵活应用。物理习题多为涉及多个变量的动态过程,临界分析增多,定量计算比例较大,许多问题需要把物理问题转化为数学问题,与数学联系紧密。有的还要做必要的讨论,排除干扰信息、挖掘隐蔽因素,解题时突出物理图景的建立和过程的分析。
(二)学生因素。
高中理科生在心态上是重视物理概念和规律的掌握,物理知识的运用的,但在学习物理的过程中仍有困难。
1.从认知规律上分析。感性认识不足造成物理学习的障碍,因为感性认识不仅是建立物理概念、物理规律的基本材料,而且是理解物理规律的基础。错误的前概念和日常生活经验对物理学习产生的干扰。思维定势阻碍不同情境问题的解决。
2.男女生的差别。一般情况下,男生与女生相比,对物理感兴趣和梦想考理工科学校较多,比较喜欢动手做实验,抽象思维能力较强,而高中阶段的物理要求从形象思维向抽象思维转变,造成了女生的抽象思维能力与物理学习的实际要求之间的矛盾。
3.学习方法上,高中物理重在反思和总结。物理学习困难的学生没有构建物理知识结构,头脑里的物理知识是一堆零碎的、杂乱无章的公式,不知道它的适用条件和方法,不知道某一概念、规律与整个物理知识间的关系,无法把所遇问题纳入知识体系中,在遇到问题时就乱用公式。
(三)教师因素。
1.教师的教学方式对学生的学习情况的影响。
直接授课式的教学方法虽然是传授知识最快的教学方式,但过分强调抽象思维,依赖于逻辑推理,对形象思维有所忽视。教师在抽象中教,学生在抽象中学,,从而导致学生大脑中没有形成与物理知识相对应的、正确的物理形象,不会运用形象思维分析和解决物理问题,造成学习者学习的人为困难。
2.教师的教师人格魅力的因素对教学效果的影响。
苏霍姆林斯基说过:“如果教师不想办法使学生产生求知的激情,而急于传授知识,只能使学生产生冷漠的态度,使不动感情的脑力劳动带来疲劳。”现代教学论认为:课堂教学除有识对流的主线之外,还有一条情感对流的主线。 教师对在物理学习中不适应或有困难的学生,有时关心得不够,未能及时发现学生在物理学习过程中的障碍和问题加以弥补,造成学习者的问题越积越多;不了解学习者特定的优点与缺点,易增大学习者之间的差异,造成学生的挫败感,进而使学生产生厌学情绪。
3.教师的经验对教材、对学生认知规律、对课堂的把握、教师的语言表达能力等也直接影响到学生的学习。
三、针对文理科生现状的应对策略
计划对工作既有指导作用,又有推动作用,为了让工作能进行得更加顺利,建议各位教师制定好教学工作计划。下面就是小编给大家带来的【实用】2022优秀物理教学计划5篇,希望能帮助到大家!
2022优秀物理教学计划1一、指导思想
以学校教务处的教育方针全面展开物理教学,实施素质教育,依据学生现状,不断搞好基础知识,基本物理思想和方法的教学,面向全体学生,以人为本,开发学生的智力,培养学生分析问题的能力。因材施教,分层教学,大力提高学生的思维能力。
二、教学目标
通过教学,达到学生能力增强的目的。学生能独立完成教材上的习题,能在老师的指导下完成老师课外布置的习题,能做其他参考书上的部分练习,逐步培养学生热爱物理,达到提高学生的综合素质的目的。
三、教学方法
针对本年级的总体成绩,主要在于重点打好基础,具体措施如下:
1、精讲精练
a、精讲:首先,概念的引入和讲解务必要清楚。为此应该对重点的内容反复强调,对重点概念的引入和理解应用要多举例,结合情景进行教学,这是课改的要求,其次,把握好进度,切勿图快,尤其在难点的教学中,要把握好进度。
b、精练:本学期的习题肯定不少,如何以的效率获得的效果是值得探讨的课题,尤其体现在习题的练习和讲解中,作业和课堂练习题都打算在归类的基础是上分层,做到有纵有横。
2、及时的反馈
本学期要在课上和课后都有一个较完整的反馈机制,比如在上课及时进行反馈性的练习,作业有问题的学生要与之交流,从中了解问题所在,以便及时改进,对于学习有困难的学生要经常沟通。
四、教材分析
新物理课程标准改变了原有物理课程的模式,在高一学习了物理必修1和必修2两本教材,这两本主要在于基础的学习。现在到了高二了,文理科选修的模块各不相同,文科选修的是物理1-1,主要的是研究对基本内容的认识。对于理科选修的物理3系列的,这个系列的强调的是要求学生更深入的了解这些知识以及在于对这些知识的应用。在物理选修3-1整本书中,主要研究的是电学与磁学,可以说是整个物理学中比较难的,它与必修模块中的内容紧密的联系的在一起。在选修3-2中,主要是对选修3-1进行了加深,将电学与磁学联系在一起,形成了电磁学,其次对电流也进行了加深,还加上了现在比较热门的传感器。
五、学生情况分析
我所教的高二学生大都基础不好。三个班,一个理科实验班,一个理科普通班,一个文科班班。对于理科实验班的学生基础稍好,但是没有养成良好的学习习惯,计算能力很差,逻辑思维能力有待于提高。因此,我们在教学中一方面要充分了解他们,与他们多沟通,给他们以信心,提高他们学习物理兴趣;另一方面要抓住课堂这块主要阵地,讲究技巧和趣味性,切实提高学生的整体素质,为以后的会考和高考打下坚实的基础。
2022优秀物理教学计划2一、指导思想
以物理新课程标准为指引,紧跟学校教学工作计划,以提高课堂教学质量和培养学生综合能力为目标,抓好常规教学,夯实基础,不断优化课堂教学的方法和手段,以培养学生自主学习和合作学习的能力以及创新思维能力作为教学教研工作的中心任务。
二、现状分析
1、基本情况:
本人所授班级为高二6、7、8、9四个班,均为普通理科班,其中3班是我本学期才接手的班级,本班在高一时基础较好,但从本学期还需要一个熟悉和相互适应的过程,希望能尽早进入状态。本学期理科班周课时为6节。理
本学期,我将以学校教务处工作意见为指导,围绕物理教研组计划要求认真学习教育教学理论,认真研究和学习新课程标准,积极推进新课程改革的实施,转变教学方式和学生学习方式,为学生的终身发展奠定良好的基础,做好高二物理教学工作。在加强常规教学的同时,积极开展科研课题的实验和研究,以及为高三培养物理尖子作好培优工作。
2、学情分析:
理科班大多物理生有学习物理的兴趣,有较好的学习习惯和一定的学习方法。但学生程度参差不齐,由于高一课时紧,内容多,部分学生必修1、2的知识遗忘较严重,理解掌握上差别较大。有极个别学生基础薄弱,没有养成良好的学习习惯。
三、教学任务与工作目标
1、这学期主要开设3-1,并尽量在一月份底进3-2的教学,并力争完成1-2章的教学任务。
通过教学使学生初步认识基本的物理反应原理,并能运用原理解决一些简单的实际问题。
2、以分班选课为契机帮助学生确立将来的高考目标,积极建设良好的班风、学风。
加强学习方法的指导,帮助学生掌握高效的学习方法,以应对日益加深的学习内容。
3、做好高中物理新课程标准的实施工作,在实践中不断探索和研究,增强对新课标的理解和驾驭能力;
立足课堂开展教学研究,实现课堂教学的化。
4、根据学校工作计划,结合学科实际,落实各项教研和教学常规工作。
树立质量为本的教学理念,全面推进教学改革,确保教学质量稳步提高。不断更新教育观念,积极投身教学改革,促进教学质量稳步提高。
四、具体工作措施
1、认真做好教学常规,确保教学有效开展
深入备好每节课,按照课程标准的要求,积极认真地做好课前的备课资料的搜集工作。然后,备课组共同研讨确定学案内容,根据班级具体情况适当调整、共享。部分章节内容制作成教学课件后,再根据班级具体情况适当调整、共享。此项工作上课前两至三天完成。认真上好每节课,积极实践新课程理念,把握好课堂,提高课堂教学的实效性。精心设置习题,合理、分层布置学生作业,书面作业要求全批全改;学生配套教辅《金版》不定期抽查,发现问题及时解决,及时反馈。精选每章的测验题,与备课组共同出题,并要达到一定的预期效果。对每一次测试要认真分析,总结,为学生确定合理的目标。
2、积极开展实验教学,提高学生学习兴趣
物理是一门以实验为基础的自然科学,积极、认真开展实验教学有助于提高学生的学习兴趣和直观理解,有助于培养学生实验能力。依据学校现有实验条件,在保证演示实验绝大部分完成的基础上,适当开展学生分组实验和课后实践。
3、做好综合实践,践行分层教学
(1)成立物理学习兴趣小组(奥赛小组),培养特长生学习、探究物理的兴趣和能力。
(2)利用晚自习做好缺差辅导,确保每一个学生学习不掉队,力争高中学业水平测试全面通过。
4、积极参加教研活动,提高教学业务能力
学习物理课程标准,明确新课程的具体要求,利用每周的教研组和备课组活动时间,认真学习新课程教学理念,深入研究教育教学方法。
2022优秀物理教学计划3一、学生基本情况
从本学期开始,八年级学生要增加一门新学科——物理。因为是新课程,学生都有非常浓厚的兴趣和较强烈的好奇心,期待学习这门新鲜的学科。
二、教学总目标和总的教学要求
1、引导学生学习物理学的初步知识及其实际应用,了解物理学在科学技术和社会发展中的重要作用;
2、培养学生初步的观察、实验能力,初步的分析、概括能力和应用物理知识解决简单问题的能力;
3、培养学生学习物理的兴趣、实事求是的科学态度、良好的学习习惯和创新精神,结合物理教学对学生进行辨证唯物主义教育、爱国主义教育和品德教育。
三、主要措施
改进教学,提高教学质量的主要措施
学生是学习的主人,只有处于积极状态,经过认真的观察、实践、思考,才能体会物理现象中蕴含的规律,产生探究物理世界的兴趣,理解所学的物理知识,获得相应的能力。教学中要注意培养学生的学习兴趣和愿望,鼓励他们发现问题和提出问题,指导他们学会适宜的学习方法,为学生终生学习打下良好的基础。
1、鼓励科学探究的教学
A、鼓励学生积极大胆地参与科学探究。
鼓励学生积极动手、动脑、通过有目的探究活动,学习物理概念和规律,体验到学科学的乐趣,了解科学方法,获取科学知识,逐步树立科学创新的意识。
B、使学生养成对所做工作进行评估的好习惯。
C、重视探究活动中的交流与合作。
在现代社会和科学工作中,个人之内与团体之间的交流与合作是十分重要的,要注意学生这方面良好素质的形成。
2、帮助学生尽快步入自主性学习的轨道。
在教学过程中要帮助学生自己进行知识模地的构建,而不是去复制知识,学生自己在学习过程中发现问题才是至关重要的。
3、加强与日常生活,技术应用及其他科学的联系。
2022优秀物理教学计划4一、指导思想
从本学期开始,八年级学生要增加一门新学科——物理。物理是一门自然科学,跟平时的实际生活比较接近,本着“生活中的物理”这一思想来进行教学,让学生在形象生动中体会到物理的乐趣,也为以后的学习打下基础。
二、教材分析
教材在内容选配上,注意从物理知识内部发掘政治思想教育和品德教育的潜能,积极推动智力因素和非智力因素的相互作用。在学习方法上,积极创造条件让学生主动学习参与实践,通过学生自己动手、动脑的实际活动,实现学生的全面发展。
教科书采用了符合学生认知规律的由易到难、由简到繁,以学习发展水平为线索,兼顾到物理知识结构的体系。这样编排既符合学生认知规律,又保持了知识的结构性。
教科书承认学生是学习的主体,把学生当作第一读者,按照学习心理的规律来组织材料。全书共5章以及新增添的物理实践活动和物理科普讲座,每章开头都有几个问题,提示这一章的主要内容并附有章节照片,照片的选取力求具有典型性、启发性和趣味性,使学生学习时心中有数。
章下面分节,每节内都有些小标题,帮助学生抓住中心。在引入课题、讲述知识、归纳总结等环节,以及实验、插图、练习中,编排了许多启发性问题,点明思路,引导思考,活跃思维。许多节还编排了“想想议议”,提出了一些值得思考讨论的问题,促使学生多动脑、多开口。
三、教学目标
通过一学期的教育教学,使学生能进入物理的世界里来,在掌握基础知识的同时,对周围的自然世界有一个重新的,更加科学的认识。
1、进一步了解当前教育改革和课程改革的方向及趋势,学习新的物理教育观念。
各校都要围绕新的物理课程标准,开展教学研究活动,特别是在科学探究教学上要积极实践,积累经验。
2、进一步加强物理观察、实验教学。
教学中教师要多做演示实验或随堂实验;落实学生实验,认真思考和操作;并适当增加探索性和设计性实验;鼓励学生在课外做一些观察和小实验。加强实验意识和操作训练。
3、进一步突出应用物理知识教学,树立知识与应用并重并举的观念。
物理教学要“从生活走向物理,从物理走向社会”,注重培养学生应用物理知识解决简单实际问题的能力。
4、积极探索开展物理实践活动,强化学生的实践环节。
要尽可能地扩大物理教学空间,扩大学生的知识面,发展他们的兴趣爱好和个性特长,发挥他们的主动性、自主性和创造性。物理实践活动要以问题为中心,初步训练一些科学工作方法,如社会调查、参观访问、资料查询、科技制作、科学实验等。物理科普讲座的内容,主要是介绍与物理相关的现代科技常识。以上项目每期至少各进行一次。
5、贯彻理论联系实际的原则,培养学生的优良学风以及运用所学知识分析和认识社会生活的能力。
教学中坚持理论联系实际,要做到联系社会生活实际,学生生活实际和学生的思想认识实际以及学生认知发展水平的实际,反对离开社会生活和学生实际的抽象的“讲条条”、“读条条”。理论联系实际,还要注意适应新情况,增强时代感,加强教学的针对性和现实性,体现学科教学的鲜明特点;要注意紧跟时代步伐,把握时代脉博,努力运用新材料、新信息以及社会生活中的热点问题;要注意创设新情景,提出新问题,激发学生的学习兴趣,促进学生生动活泼主动学习。
四、具体措施
1、继续做好物理单元过关评价检测的工作。
2、对照《物理课程标准》,认真钻研教材和教学参考资料,备好每一节的教案,不打无准备的仗。
3、积极准备演示实验和学生实验,尽可能开设出要求完成的实验,让学生参与“活动”,让学生经历较多的科学探究过程。
4、及时布置作业,及时检查或批阅作业,有时采用面批的方法,及时反馈教与学的情况,以便改进不足之处。
5、课后抽出一定的时间辅导学生,解答疑问,点拔思路,也以便学困生完成作业。
6、做好每一章的复习和测试工作,做好期中复习和期末复习工作,完成教学的结尾工作。
7、适当的开展相关的社会实践工作,多联系生活、多联系社会,突出“科学技术社会”的观点,逐步树立科学的世界观。
2022优秀物理教学计划5一、指导思想
根据烟台市教研室和区教研室下发的教学进度,结合我校的学生特点,注重全面提高学生的素质和培养学生自主学习的能力,在高三这一年中稳步提高学生分析问题和解决问题的能力,争取明年高考的成功。这一基本思想也是在教学中应该全面贯彻的教学思想。
二、情况分析
(一)教材分析:根据课程安排,本学期要完成一轮复习的教学任务,夯实基础,查漏补缺,宁慢勿快,稳扎稳打,扎扎实实搞好基本知识的复习。
(二)学生学情分析:
1、课堂情况:物理科是理科生高考必考的主要科目,大多数的学生对物理知识的求知欲望比较强烈,在课堂上比较自觉地与老师互动,配合老师完成教学任务。
2、对基础知识的掌握还不够牢固,大多数学生虽然通过了高一高二两年的高中物理学习和训练,但尚未能独立地形成物理情景,建立物理模型,独立分析物理过程,解决物理实际问题的能力较低,还有待于大力提高和着重培养。
三、教学目标与任务
认真学习普通高中物理课程标准,根据新课标的要求,认真组织教学。
1、知识方面,根据新课标要求,使学生掌握好基础知识,基本技能、基本方法和基本的'物理思想。
2、知识和能力方面,高中物理教学既传授知识,又培养能力,二者密不可分,在课堂教学中要注意把二者有机地结合起来。
3、情感态度方面,要特别注意继续培养学生良好的学习习惯,充分调动学生学习的主动性,要认识到学生能力培养与学习习惯、思维习惯有极大的相关性。
四、方法与措施
1、面向全体,分类分层次指导。
从全面提高学生的素质,对每一位学生负责的基本点出发,根据各层次学生的具体情况,制定恰当的教学目标和要求,因材施教。
2、抓好基础教学,注意能力的培养。
1 物理探究教学方式的评价
1.1物理探究教学方式的测量
加拉格尔和帕克(Gallagher&Parker)发展的《中等教师教学风格评量基准表》(STAM)从教师营造的五大情境将物理教学类型分成六种,包含内容、教师行为、学生行为、资源与环境,他将最具建构取向教学风格的教师类型称作“探究建构式”,这种探究教学方式在于培养学生具备科学探究的能力,让学生像一位科学家,它是一种最接近真实科学活动的教学法,巴特斯和琼斯(Butts&Jones)发展了TISP教学方式(Tab Inventory of Science Processes),包括一般问题解决相关的探究概念和非动手的物理教学,其中的探究技能测量工具,是为了测量学生的四种科学过程,即知识、认知技能,态度和精神技能,IAST是物理教学分析工具(The InstrumentfOr the Analysis of Science Teaching),用来观察、互动分析和检验教师的教学实践性,教学策略观察微分(The TeachingStrategies Observation Differential)用来测定物理教学策略和方式。
1.2传统和探究取向的物理教学法比较
萨特曼(Sutman)回顾了从中小学到大学阶段与实验相关的研究文献,发现相比于传统的食谱式物理实验教学,科学探究式的物理实验显著地增加了学生对科学内容的学习、推理的能力,学生通过学习比较喜欢科学与科学家,改善了他们的实验操作技巧,谢帕德森(Shepardson)研究物理实验探究的验证式与开放式或归纳式程度对学生思维能力的影响,发现在验证式物理实验中,学生的思考过程着重过程与技能层面,而开放式物理探究实验中学生的思考聚集在数据分析与结果的理解过程,研究结果表明,开放探究实验组的学生会比验证式实验组的较容易发展物理思维与对科学的认识;并且许多因素影响学生的实验学习,教师的影响最为显著,诸如教师对实验的同度、知识、技巧和风格等,国外学者曾考察基于标准的探究和其他教学策略有效性研究的文献,发现多位研究者对探究和其他教学策略的有效性进行了比较,包括教师演示、讲授、非实验教学、传统书本。
1.3探究教学对学生能力的影响
为了获得比任何单项研究更多的信息,很过研究者对科学教育文献中关于探究教学效果的第一手研究材料进行过几次元分析研究,这些元分析的结果表明,总的来说,探究教学在一系列指标上取得了积极的教学效果,一定程度上培养了学生有关概念学习、探究过程等基本能力例如,对一些探究性课程计划的研究表明,学生在包括认知成就、过程技能以及科学态度在内的多种测量中表现出显著的进步,基于标准的探究教学对学生能力影响的研究主要集中于特定的科学学科,例如生物学科的研究在总体上肯定了探究的教学方法对学生能力的培养。
2学生科学探究能力的评价
2.1科学探究指南的评价说明
指南认为评价提供了科学教育标准在操作层面上的意义,明确传递着老师应该教什么、学生应该学什么的信息,在探究教学中,需要评定学生三个方面的教学目标,即对科学知识的概念性理解、进行科学探究的能力以及对探究的认识,有些探究能力可以用相对简单的方式进行评估,例如教师可以通过观察和倾听来确定学生是否能“利用数据做出合理解释”,“培养运用证据进行描述、解释、预测和构建模型的能力”和“运用逻辑和证据来构造和修改科学解释和模型”,其他探究能力的评价就更为复杂,例如制定研究计划并实施,教师对学生探究活动的评价应该分为准备、设计、实施和结束(扩展)四个阶段,教师在每一阶段都需要详细记录预期的具体成果、能力和信息,记录的具体成果包括探究方案及其所依据的原理、对同伴方案的质疑;能力包括制定、解释和修改方案;信息包括对方法切合问题性质的探究的具体描述,探究教学方式与传统教学不同的特征是,学生可以参与对科学知识的评价,在探究的每一步,师生都应该考虑:哪些知识是有用的?什么数据应该保留?什么数据可以舍弃?数据存在怎样的模式?这些模式是否适用这一探究?这种解释是否好于另一种解释?学生在维护自己判断结果的正确性时,应学会利用证据及分析工具获得科学的观点,他们也应该客观地评价观点的优势及局限性,学生持有的看法体现了他们的认知能力,对这些观点的反思与发展,将会转变为学生进行探究活动的能力基础。
2.2学生探究能力评价的若干研究
高层次思维能力评价研究表明,科学教育一直不能很好基础、教师中心等,研究结果表明探究教学策略与这些教学方式相比更具有效性。
物理学作为自然科学的一个分科,以研究物质结构和相互作用及它们的运动规律为己任,在自然科学中地位特殊,它以整个自然界为研究对象,范围非常广阔,它的基础是实验事实,其基本的研究方法是观察、实验。物理学既古老又年轻,早在古代人们在日常生活、生产实践中就积累了一定的物理知识。古希腊的亚里士多德的《物理学》一书,叙述了当时人们对物体运动的有关知识,我国古代的沈括在《梦溪笔谈》中也阐述了许多物理现象。说它年轻是因为,现代物理学的飞速发展正在影响着人们生产、生活的各个领域,特别是20世纪兴起的电子技术、计算机等,引起了一场深刻的技术革命,可以说物理学的飞速发展与人类社会的物质文明息息相关。
但是,我们发现,不少同学用很长时间学习那些具体的物理知识,常常只满足于对具体知识的理解,没能建立起相应的物理观念,对物理世界的规律没能获得一个清晰的基本认识。
中学物理学习,首先是物理基础知识的学习,而中学物理基础知识包括相互区别又相互联系的两个方面,即物理概念和物理规律,要想让学生学好物理概念和规律,就必须掌握正确的学法。
一、从了解物理学史中加深对物理概念的理解
中学物理有大量的物理概念,如力、质量、速度、压强、电流等等,这些物理概念反映了大量物理现象、物理过程等客观事物中最本质的属性。要深刻理解物理概念,并能灵活地运用概念解决问题,全面了解概念的发展史就很必要和重要。比如,力是物理学中最基本的概念之一,初中学,高中学,到大学后继续学习还要讲,但学生总感觉到抽象难懂,理解不深。那么,对力这一自然现象,人们到底是怎样认识的,人们对力现象的认识到底经历了怎样的认识过程,目前又达到怎样的一个水平?其实人们对力现象的认识与我们大家对力的最初的认识是一致的,都是与推、拉、提、压等引起的肌肉紧张、疲劳等主观感觉相联系的。《墨经》中有“力,刑之所以奋也”的说法。刑,指形体,其含义就在于此。难道力就是肌肉紧张、疲劳?肯定不是。这只是人们对力现象的感性认识。到底什么是力?是谁将人们的这一感性认识上升为科学理论?古希腊学者亚里士多德归纳了大量力的现象,提出“力是维持物体运动的原因”,距今已有二千余年,直到十七世纪,牛顿在总结了伽里略、笛卡儿等人的研究成果,提出“力是使物体运动状态改变的原因”,人们对力现象才有了本质的认识。难怪现在还有很多同学在学习力概念时有跟亚里士多得相同的看法,原因就是因为没有透过物理表象,当知道物理这一史实时,我们在学习力的概念时就会有更深的理解,极少犯跟亚里士多德一样的错误。如在学习电磁感应时,介绍历史上探索“磁能生电”进的艰难过程,让学生了解法拉第对磁生电的研究,这样学生仿佛就经历了历史的进展一样,加深了对磁生电的理解,学起来也就轻松得多了,并且对科拉顿跑失良机有更充分的认识。
二、从明确物理学史中更好地掌握物理规律
物理规律是物理学习主要内容,它是一类物理现象及物理过程本质的、必然的联系。了解物理规律发展确定的历程,能加深对物理规律的理解和掌握。能的转化和守恒定律被誉为是十九世纪自然科学的三大发现之一,无论是在哲学界还是自然学界具有崇高的地位,也是中学生学习的一个重点。
那么,该定律究竞是怎样被发现确立的,科学家们为此付出了怎样的努力,进行了哪些方面的研究?了解了这些,无疑能加深学生对定律的学习和理解。追朔起来,守恒思想的萌芽起源于远古时期,古希腊哲学家很早就提出了“运动不灭”的思想,我国明朝王夫之在深入手工作坊考察制墨烧汞过程中得出“生非创有,死非消灭”的结论。1638年,伽利略通过对斜面和摆的研究意识到物体下落过程中所获得的速度,能够使它从新跳回原来的高度,但不会更高。1669年,惠更斯研究完全弹性碰撞时,认识到各个物体的质量与速度平方的乘积的总和,在碰撞前后保持不变等等。其实,科学家们对各种现象之间普遍联系且能相互转化的发现研究开始于十八世纪末十九世纪初。1799年,化学家戴维把两块冰放在真空容器中摩擦,发现冰被溶解。1801年英国科学家尼科尔逊,通过电解水的实验证明电可以产生化学变化。1820年丹麦物理学家奥斯特证明电可以转化为磁。1821年德国人塞贝克制成温差电偶,证明热可以转化为电。1831年英国科学家法拉第证明:磁可以转化为电。1842年楞次、焦尔几乎同时发现了电流的热效应等等。这些发现使科学家们得出了同一个结论:在自然界中各种运动形式都可以相互转化,并相信各种运动是统一的。到十九世纪四十年代,能量守恒的信念基本确立,接着许多科学家便开始了将信念上升为规律的定量研究,其中迈尔、亥姆霍兹、焦尔最为著名。
德国医生迈尔,在1845年根据气体温度发生变化,定压过程吸热大于定容过程吸热的事实,计算出了热功当量的数值J=365Kgm/KCol。可以说,他是历史上第一个提出能量守恒定律并计算出热功当量的人,也是第一个把能量转化概念应用于生物领域的人。德国物理学家、生物学家亥姆霍兹,在全然不知迈尔、焦尔等人工作的情况下,从生理学问题入手,于1847年发表文章,以其严密的数学方式表达了能量守恒和转化定律。焦尔的实验研究更令人注目,自学成才的英国物理学家焦尔,自1843年起,用尽四十年的时间进行了四百多次实验,通过电和热的转化,电和机械能的转化,机械能和热的转化等测出了热功当量,特别是1847年的6月,在牛津举行英国科学促进协会的会议上,焦尔报告的用法码下落带动铜制的划水轮分别搅水、鲸脑油和水银的实验,测出热功当量的平均值J=4.203J/Cal。在当时的实验条件下,他所测得的热功当量的数值能够保持三十年不作较大更正,这在物理学史上实属罕事,后人不得不为他惊人的耐心和巧夺天工的技术而赞叹。热功当量的测定为能量守恒提供了证据,奠定了坚实的实验基础。大约到了1860年左右,能量转化和守恒定律才被人们普遍接受,而且立即成为整个自然科学的基石。当学生知道了这些史实时,不但明确了发现一种物理规律的艰辛程度,还能更好地明确物理规律的内涵,从而更深层次理解了这一规律。
另外,对历史上一些有杰出贡献的科学家进行个别考察和研究时,我们会认识到,这些科学家对待事物的科学态度、思想方法、高贵品质等都将对我们的学习和成长产生深远的影响和熏陶,受到深刻的启示和启迪,得到巨大的动力和精神食粮,受到鼓舞。
总之,物理学是来源于实际生活而又用到实践中去的一门科学,学生明确了科学家探究物理规律的过程,也就会更加明确物理实验在学习中不可替代的作用,可以用实验去探究还不明了的问题。
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1 提高生物学科阅读素养,促进学生自主学习
绝大多数教师都非常重视学生的自主学习过程。然而,在实际教学工作中,往往由于学生缺乏良好的生物学科阅读素养而难以落实或深入到一定的学科知识本质。而目前在生物教学中往往出现这样的情况,学生在课堂上很少自己去认真仔细地阅读生物知识,即使阅读也只是浮光掠影式进行的阅读;或是阅读生物学科教材和阅读小说、故事一样跳读和浏览性阅读;或是直奔主题式的阅读。相当一部分学生在阅读时喜欢带着问题直接找答案。教师在教学中往往也不重视阅读,没有提高学生生物学科阅读素养的意识,只注重课堂深入浅出的讲解,认为与其在阅读上浪费时间,不如将教材内容“掰开了,揉碎了”讲给学生听,这势必影响到学生自主对教材的思考和理解。这一现象不解决,那么提高学生自主学习能力,变被动学习为主动学习,培养学生可持续发展学习则成为一句空话。
为此,教师必须有计划有步骤地培养学生生物学科阅读素养,指导学生在生物文本的阅读过程中,如何发现问题,深入思考、认真分析,解决问题。培养学生自主学习生物知识前提就是学会阅读生物文本资料,提高生物学科阅读素养。如伴性遗传,学生要完成这部分内容的自主学习,必须要有对这部分内容深入思考的阅读,理解知识的本质,并能应用于实际,解决具体问题。否则只是表面内容的识记不是真正的生物知识的自主学习,也达不到生物学科发展对学生的应有要求。这就要求教师通过各种教学设计提高学生带有生物学科特点和学科思维的阅读素养。
2 提高生物学科阅读素养,锻炼学生学科思维
近几年的江苏高考和各地模拟试卷的质量分析表明,构成一些学生感到解题困难的主要因素之一是他们的学科阅读素养的不足,往往导致题干信息不能有效提取,图文信息不能很好地把握和转化,知识不能有效地整合和迁移。按照认知学习的说法,阅读是一种知识的重建过程。生物学科里的符号、公式、方程式、流程图、示意图、表格等内涵丰富,具有一定的抽象性,同样需要相应的学科思维的阅读才能理解、转化新知。因此,带有生物学科特点的阅读是生物学习活动形式之一,是生物学科思维构建的基础。
对于生物学科而言,有效的阅读是建立生物学科知识模型和解决生物学科问题的语言基础。提高生物学科阅读素养有助于学生生物文本阅读技巧与能力的发展,有助于学生生物学科思维的形成与转换,有助于培养学生提取、整理、整合信息的能力,分析、解决问题的能力,从而提高学生的学科思维能力。
例如很多课本生物学知识的内在逻辑关系就能很好得体现生物学科思维,如光合作用探究历程。阅读这些资料的本身就能使学生对如何进行生物科学研究和生物学科思维的过程有了一定的思考。这样的内容的深入研究有利于学生提高生物学科阅读素养,掌握生物学科方法,锻炼学生生物学科思维。
3 提高生物学科阅读素养,提高生物课堂效率。
教师在课堂上必须十分重视提高学生生物学科阅读素养,运用多种形式对学生进行阅读技能训练。
对于学生来讲,学习压力使得不能有很多的时间进行学科阅读训练,同时学生的思维惰性也影响学生的学科阅读活动。此时,教师需要在学生阅读前,提出一些指向明确的问题,让学生带着问题去阅读、去思考。学生通过阅读有关资料、去找寻问题的答案,在任务的驱动下,使阅读更有效。
如在教学中教师随教学进程可提出问题让学生阅读一个或几个重点的相关段落。为了使学生对所阅读的重点段落做到字斟句酌,要常变换形式提出问题让学生阅读思考。如阅读减数分裂概念时,可提出这样一些问题:① 什么样的生物进行减数分裂?② 什么时候发生减数分裂?③ 减数分裂的结果和有丝分裂有什么不同?④ 染色体减半发生在在第几次分裂?⑤ 除数量变化外染色体种类的变化有什么规律?这些问题会使学生产生强烈的好奇心,学习兴趣极浓。教师指导学生阅读教材,使他们带着问题听课,这样就能很容易地突破难点,掌握重点。同时注意前后知识的联系,使学生在旧知识基础上掌握新的知识,既提高了课堂效率,也可促进学生生物学科阅读素养的提高。
4 提高生物学科阅读素养,实现生物知识的高效建构
具备一定生物学科特点和学科思维的阅读可以控制和调节学生主体的注意力和信息加工过程,从而提高生物知识的建构效率。
比如在学生生物知识建构中,往往有许多相关或相近的知识点,学生在理解这些内容时较易混淆。教师指导学生在阅读容易混淆的概念时,要运用对比法加以区分,通过提高学生生物知识对比阅读素养,找出异同点,从而掌握概念的实质。如线粒体和叶绿体、原核细胞和真核细胞,有氧呼吸和无氧呼吸,减数分裂和有丝分裂等。通过对比阅读,使学生辨析异同,可培养学生分析比较能力、综合思维能力、归纳概括能力、求异思维能力,有助于学生高效建构知识。
李政道教授在北大讲学时,强调“学习中一定要把基本的概念搞清、记牢”,“最重要的东西往往是最简单的”,新课程标准对概念教学同样提出了新的要求“应该重视学生经验,创设物理情境,使学生认清概念和规律所依据的物理事实”;“教学要思路清楚,使学生知道它们的来龙去脉,真正理解其中的道理,领会研究问题的方法”;“使学生学会运用物理知识解释现象,分析和解决实际问题,并在运用中巩固所学的知识,加深对概念和规律的理解,提高分析和解决实际问题的能力”。
1 丰富学生的感性认识
学生对物理概念的认识,来源于各种感性认识,只有当感性认识极为丰富,才能水到渠成,使学生对研究对象获得较为完整的感知,对于感性认识,学生一般是通过这四种途径获得的:一种途径是对原有生活中的物理现象的感性认识,如物质是以固态、液体、气态这三种形式存在的,这些认识学生在学习物理知识之前都已知晓,并已能正确判断,第二种途径是教师用常见的生活实例、实验引起学生观察与思考,如学生常常会说“铁比棉花重”,但说不清楚其中隐含的内在规律,老师启发学生通过实验,比较同体积不同物质的质量不相同,从而建立密度的初步概念,第三种途径是通过其它视听途径或阅读教材等获得的认识,如学生能通过听到声音,感知到声音的现象,但对声音产生的原因未必清楚,而通过一些途径的学习,再结合对声音现象的感知,就对声音产生的原因有较为清晰的认识了,对于有些概念的认识,还可利用借助画示意图、过程流程图等方法,来产生正确的认识,如力的三要素概念,通过力的图示的方法,就更为形象的表示了;物质三态间相互转变的六种物态变化,用过程流程图方法来表示,就更为一目了然了。
较为复杂的概念建立,可结合这四个途径中的几种方法来加深理解,如比热容、电磁感应等的概念的教学等等。
2 建立科学的物理表象
表象是人们过去对事物的反映在头脑中所留下的痕迹,当这些痕迹在人的活动中恢复或再现的时候,就成为表象,大量的实验研究表明,许多学生在日常生活中形成的物理表象往往是不完整的,有的甚至是错误的,这些片面的、孤立的、以个人为中心建立的,并形成了与物理知识不尽一致或相悖的观点,这就是前概念,如“重的物体比轻的物体下落得快”、“眼睛看见物体是由于眼睛有光射到物体上”等等错误认识,这些都是前概念,前概念具有广泛性、肤浅性、顽固性、隐蔽性,在学生头脑中根深蒂固,对正确概念的掌握带来极大困难。
建立科学的物理表象,消除前概念的影响可以采取下面的方法:一是要做好物理实验,仔细观察实验,及时揭示实验本质,如:在课堂教学过程中,做一下铁块和鸡毛在真空管中自由下落的实验,学生只要认真观察了这个实验,就会很容易改变其原有的“重的物体比轻的物体下落得中的错误认识,二是用学生已有的前概念去解释实验或实例中的现象,使大脑中的前概念与当前的现象产生无法调和的矛盾,从而感觉到必须要修正自己原有的观点,如只要让学生解释“为什么人眼晚上会看不见物体”时,学生就会对原有观点产生怀疑,经过“思想斗争”后,“拨乱反正”,就能够形成正确的概念了。
3 建构必要的概念体系
学生建立了初步概念,只是从某些方面对概念的认识,为了消除前概念影响,深刻地理解概念,还需要从各个层次、不同角度来认识概念,要全面理解概念,就必须建构必要的概念体系,概念是建构物理大厦的“支柱”。
3.1 了解概念的内涵与外延
概念的内涵即概念所反映的物理现象或过程所特有的本质属性,概念的外延即概念的运用条件和适用范围,概念教学的关键是使学生了解概念的内涵和外延,定义是明确慨念内涵和外延的依据,所以,为了找出概念的内涵和外延,必须从分析概念的定义人手,如,力的定义是“物体对物体的作用”,力的概念所反映的事物的特有属性是“物体”及“物体间的作用”,认识什么是“物体”、什么是“物体间的作用”,其中对“作用”的理解是关键,此即知力的内涵,而力的概念所反映的物体只要是具有这特有属性的所有的力,如万有引力、电磁力、核力等具体的力,都属于力,此即力的概念的外延,同样,惯性概念的内涵是“物体有保持原来运动状态的性质”,外延是“一切”物体,如:受力的物体,失重的物体,太空中的物体等等,换言之,这些物体都具有惯性,这是构建概念体系的初步阶段。
3.2 理解概念的结构及量纲
概念的结构指构成概念的要素,例如,“密度”概念的结构是由质量与体积概念构成,“动量”概念的结构是质量与速度概念构成等等。
概念教学要把概念与构成它的要素区分清楚,密度既不是质量,也不是体积,是两者的比值,质量、体积及大小是所有物体共有的,而这一比值所揭示的量是物质特有的,反映的是物质的一个属性,这是物理学概念引入的方法之一,速度、压强、电流、比热容等概念的引入方法与密度概念相类似,而密度的量纲就由质量和体积量纲并由这两者量纲的比值决定。对动量概念的引入除了运用了上述方法外,还要理解动量是矢量,也是一个状态量,这也是物理学中引入概念的一种方法,而概念的引入又是为研究物理规律服务的,只有当学生理解了动量引入的原因:物体动量的变化反映的是这个变化过程中力对时间的累积量,即冲量,把动量的概念在动量定理中得到应用时,才能真正理解动量概念,这是构建概念体系、理解概念的必要过程。
3.3 辨析概念的特征
物理概念因它在物理学中的地位和作用的不同,各有自己的特殊性质。
(1)固有特征:有些物理概念反映了物质或物体本身固有的属性,这些属性不随外界条件的改变而改变,只由物质或物体本身所决定。
如质量是物体本身的属性,同一物体当形状、位置、温度等发生变化使质量不变;密度是物质本身的属性,每种物质都有密度且各不相同。
又如惯性是物体本身的属性,重力加速度、电场强度、磁感应强度是“场”物质本身的属性,比热容、电荷、电阻等是物质某些特性的反映。
应该注意的是,虽然物质的固有属性与外界因素无关,但还要用外界的一些因素去定义或量度这些属性的“量”的大小或强弱程度,例如,电场中某点电场强度是用试验电荷在该点受到的电场力与该点电荷的电荷量之比来定义或量度,而该点的场强不论你是否放置试验电荷都是客观存在的,因为物质的某些特征只能在与周围其他事物的发生联系、相互作用才能显示出来,所以物质的某些特征要用外界因素来描述、定义或量度。
(2)矢量特征:有些物理现象的本质在量的方面既有大小、又有方向,那么描述这种现象的物理概念具有矢量特征,如力、速度、动量、电场强度等。
(3)状态特征:有些概念是描述物理对象的状态的,物理对象所处的状态不变,描述状态的概念物理量就不变,例如,速度足描述物体某一时刻运动状态的;压强、体积、温度是描述气体某一时刻状态的概念。
(4)过程特征:有些概念是描述物理对象变化过程的,这些概念的值与物理对象的变化过程有关,如功的概念、热量的概念、冲量的概念等。
(5)相对特征:有的物理现象是相对于某参考对象而言的,描述它的本质的概念就具有“相对”特征,如物体的运动与参照物有关,参照物不同就会得出不同的结论,此外,速度、动能、势能等也是具有相对特征的概念。
能正确划分、辨别物理概念这些特征,对理解和掌握概念尤为重要,这是构建概念体系的深化环节。
3.4 全面把握概念体系
每一个物理概念都不是孤立的,而是由概念的定义、概念的物理意义、概念的测量、概念的计算、概念的应用等要素组成,掌握这些要素以及与之有关的规律对理解概念大有益处,如:对力的概念的理解,我们可以从力的定义、力的三要素、力的测量、力的分解合成、力的运算法则等来认识;也可以从力的作用效果,使物体产生形变或运动状态发生改变来认识;还可以从对重力、弹力、摩擦力的认识来全面理解力的概念;更进一步的对力的概念的理解是认识了力的作用在时间上的累积量,冲量的概念以及力的作用在空间上的累积量,功的概念等以后,有了这些力的应用的拓展,就把对力的概念的理解推到了新的高度,这是构建概念体系的升华阶段。
4 建立科学的思想方法
从认识论的角度来看,物理学家探索物理的方法与物理教学的方法基本上是一致的,作为物理理论基石的物理概念的建立同样离不开思想方法,这就要求在物理概念的建立过程中,引导学生运用分析、综合、比较、抽象、概括、科学推理、类比、等效等物理思想方法,抓住事物的共同属性和本质特征,帮助学生形成正确的物理概念,并建立科学的思想方法,以下例举三种思想方法。
4.1 理想化的思想方法
理想化的思想方法是忽略了所研究物理事物的次要因素,抓住影响事物的主要矛盾,揭示物理事物的本质属性,理想化方法是物理学中最基本、最重要的思想方法,物理学中的一切理想模型,如光线、质点、刚体、弹簧振子、理想气体等概念的建立;一切物理现象的理想化处理,如光的直线传播、自由落体、简谐振动等都是理想化思想方法的应用,这种方法的应用给我们研究带来极大便利。
4.2 类比的思想方法
运用类比的思想方法,可以借助已有的物理概念,建立新的物理概念,这种思想方法在物理概念的建立中运用很广泛,如用水流类比电流,用水压类比电压,用电场类比磁场等,来建立电流、电压、磁场的概念;水波、声波、光波、无线电波、德布罗意波等各种波动,尽管涉及不同的领域,甚至具有不同的物理本质,但由于这些概念之间存在着相似性和可类比性,使得我们建立了一些普适的物理概念,如波长、频率、周期等。
4.3 数形结合的思想方法对位移、速度、加速度三个运动学概念的理解,只有当学生对数学方法能熟练运用时才能深刻理解,如只有对数学的微元法能进行运用时才能理解瞬时速度的概念;只有对等效方法理解后,才能理解平均速度的概念;而对物体作匀速直线运动、匀变速直线运动的研究要运用数学的研究方法,如用表格法、图象法等数形结合的研究方法,只有这些思想方法能熟练运用时,才能更深刻理解概念。
4.4 科学方法的产生
物理概念形成的过程,实质上是提出问题、分析问题、解决问题的过程;概念体系完善的过程,也是科学方法产生的过程;每当物理研究有新的突破或新的进展时,往往伴随着新的思想方法的产生或数学研究的突破,所以概念也是探索自然科学形成科学方法的“诺亚方舟”,事实正是如此,随着物理概念体系的建立和不断完善,就有伴随与之对应的科学方法的诞生,如在科学发展的历程中,就有“力是维持物体运动的原因”和“力是改变物体运动状态的原因”之争,形成了亚里士多德“观察、直觉经验、简单推理”研究方法和伽利略“科学推理和理想实验”的科学研究方法,正是伽利略运用了科学的研究方法,才得出了“外力的作用改变了速度”这一经典论断,从而建立了经典物理学中两个重要的概念:力和加速度,伽利略是“科学史上第一个进行思想实验的科学家、第一位采用数学方法的科学家”,正是由于伽利略建立的科学方法,才使物理学的发展进入了新的高度。
关键词 物理学史 物理教学 科学素养
中图分类号:G424 文献标识码:A
Discussion on Cultivating the Middle School Students' Scientific
Literacy by Applying Physics History in Teaching
WU Haiyuan, WANG Yunliang, CHEN Zongjin
(College of Physics and Electronic Engineering, Guangxi Teachers Education University,Nanning, Guangxi 530023)
Abstract With the history of physics using in teaching, it can not only cultivate students' professional knowledge of physics, master the process and methods of scientific research, but also helpful for the students to form the scientific emotion, attitude and values, so as to improve the students' scientific literacy. Adhere to the relevant principle in using physics history teaching, can efficiently improve students' scientific literacy.
Key words history of physics; physics teaching; scientific literacy
0 引言
中国科协中国科普研究所在2009年11月至2010年5月进行了第八次中国公民科学素养抽样调查,结果表明,2010年具备基本科学素养的公民比例达到了3.27%。这一比例比2005年的1.60%提高了1.67个百分点,比2007年的2.25%提高了1.02个百分点,但仅仅相当于或者还不及日本(1991年3%)、加拿大(1989年4%)、美国(1985年5%)和欧盟(1992年5%)等主要发达国家和地区20世纪80年代末、90年代初的水平。①“十一五”期间我国公民的科学素养水平有了明显提升,同时与发达国家相比差距也是显而易见的。
中学生作为公民的一部分,其科学素养水平的高低不仅影响现在我国公民科学素养的水平,而且直接影响着未来我国公民科学素养水平的高低。因此,在中学就加强对学生的科学素养进行培养,显得尤为重要。那么在新课程改革的背景下,中学生需要什么样的科学素养呢?而我们又能给与新形势下的中学生们一些什么样的科学素养呢?在物理教学中该如何提高中学生的科学素养,值得作为物理课程与教学论的研究者们深思。
1 培养学生科学素养离不开物理学史
“读史可以明智”。 教学中如果仅是单纯的讲述物理知识而忽略了历史,那么最终的结果也仅仅是学生掌握了单纯的物理知识,从而严重的影响了学生科学思维的发展,这样无异于杀鸡取卵。日常教学中当涉及有关物理学史方面的内容时,我们经常教给学生的是,什么地方、什么时间、什么人、做了什么,往往只重视是什么,而很少引导学生去研究当时当地该规律、知识是怎么样被提出的,问题是怎样被解决的。因此,学生不能了解先辈们是如何发展和创造知识的,也不能明白物理规律、定理之间的联系,这就不利于学生科学素养的培养。教育的过程是教书育人,包含教书与育人两个方面的内容。如果在教学的过程仅仅是教单纯的专业知识,那么学生就很难领悟物理学家所赋予的科学精神、态度与价值观,从而,学生也就只是一种有用的工具,仅是“半成品”,但是却无法成为一个全面发展的人。而物理学史是一块巨大的精神瑰宝,其在揭示物理学的发生发展过程而形成的知识、技能与方法,值得我们去研究与借鉴。融史于教,对学生科学素养的培养具有十分重要的意义。②
2 运用物理学史,培养学生的科学素养
物理学史是研究物理学产生和发展规律的科学,物理学史既提供了专业的物理知识,又有科学规律与方法的逐渐完善与深化,同时也结合了科学、技术和社会来进行融合,在千百年来的历史积淀中,也提升了我们的情感、态度和价值观,对人类社会的发展起到了不可估量的作用。
科学素养指在掌握一定科学知识并形成一定知识结构的基础上所形成的适应人类社会发展所需要的基本品质和能力。既掌握专业的科学知识与方法,又具有科学的探索与思维的中学生,才是一个具备了科学素养的中学生。③
作为学生科学素养培养的载体――物理学史,其在具体的教学中又是怎样来提高学生的科学素养呢?
2.1 物理学史可以为学生提供知识并促进技能的提高
我们知道,物理学史不仅是记录人类对物理概念与规律认识的过程,也是记录人类对这些物理概念与规律应用的过程。那么,在中学物理教学过程中,我们不仅需要要求学生认识物理概念与规律,还要要求学生掌握并且会进行简单的应用。唯有深刻了解物理学中基本概念与规律,并知道它们在历史中的产生、形成及演变,才能理解相关物理知识的内涵与外延。
物理学史中有许多让人耳熟能详的故事、与民生有千丝万缕联系的科技成果,比如马德保半球实验、奥斯特实验、阿基米德原理等等,这些内容不仅生动有趣,而且很容易让学生耳目一新,且还能产生深刻的印象,相关的知识模块也会在了解物理学史的乐趣中得以理解与识记。教学中融入物理学史的相关内容有助于优化学生的知识结构、加深理解和牢固记忆相关知识,即使一时遗忘,也便于联想。
2.2 物理学史可以培养学生的科学探究方法与能力
物理学的发展过程,也是人类认识自然与探索自然的过程。在认识与探索的过程中,人也在不断的发现物理现象、了解物理特性、寻求物理规律。在探索的过程中,物理学所蕴含的科学思维与方法是物理学家在长期的科学探索与研究中逐步积淀、发展起来的,是人类探索精神的瑰宝。因此在物理教学中导入与所要讲述知识点相联系的物理学史内容,讲述物理学家的科学思维、方法和实验探究能力,有意识地对中学生进行思维、方法、能力的教育和训练,是提高他们智力水平、培养科学能力、促进学生和谐发展的一条必不可少的途径。
物理学史的发展也给予了我们深刻的启示,纵观物理学史的发展过程,我们知道,物理学家们正确的科研方法与大胆创新的探索精神往往就是他们能够取得成功的关键。
2.3 物理学史可以培养学生的情感,有利于科学态度与价值观的形成
物理学史大约400年的历程,也体现着人类认识世界和改造世界的过程。在这个过程中,人类对物理现象也经历了从感性认识到理性认识的过程。总的来说,物理学史就是逐步人类认识和探索物理现象与规律的发展史。④在教学的过程中,我们不仅要认识到物理学史不仅包含着物理现象、物理规律的形成与发展,同时还要认识到物理学中所包含着的物理学家在研究与探索过程中的艰辛。比如爱迪生在研究电灯的30多年间,所用的灯丝都是很短时间就被烧断,为了解决这个问题,他前后用了7600多种材料来进行实验,孜孜以求,最终使灯丝的持续发亮时间得到了极大的改善。英国物理学家麦克斯韦在1864年到1873年间经过艰辛的努力,集前人之大成在电磁学领域做出了划时代的成就。他提出了电磁场和电磁波的概念,建立了麦克斯韦方程,并预言了光与电磁之间的联系。诸如此类例子,数不胜数。而科学家们艰辛的探索,在他们身上发生的故事,对于学生情感与价值观的激励,无疑会起到极大的鼓舞作用。
2.4 物理学史能促使学生认识科学技术与社会发展的关系
通过物理教学中运用物理学史内容使中学生正确认识物理学对人类、对社会的影响,理解人和社会、自然的关系。通过物理学史的学习也应该让学生看到,科学技术既能造福人类,但同时也会给人类社会带来负面的影响。物理学发展过程中产生的重大突破和取得的巨大成就在人类认识世界、探索世界的历程上所产生的令人震惊的冲击以及在社会发展史上所引起的举世瞩目的技术革新,是中学生应该有所了解的内容。从18世纪第一次科学技术革命时的蒸汽机时代到19世纪以电力电气、电子技术广泛应用为标志的第二次科技革命,再到20世纪中叶计算机出现、航空技术快速发展的第三次科技革命,以至现今的数字信息技术时代,这些生动的上映了科学技术对社会的巨大推动,讲述这些相关的物理学史内容能使学生深刻了解科学技术的宏大社会功能;但从另一方面来看,科学技术的快速进步也给社会、人类、自然带来了一些始料不及的负面效应,如噪音、电子垃圾泛滥、白色污染、空气污染、核泄漏、太空垃圾增加、地球变暖、海平面上升等等,更有甚者已经危及到人类的生存。
3 教学中运用物理学史提高学生科学素养的原则
3.1 物理学史内容应紧扣物理教材
在引用物理学史内容时,应与所讲授的内容紧扣并注意进行筛选,断章取义、生搬硬套的做法不仅难以收效,还有可能会给学生传授错误的知识,得不偿失。与物理教材贴近的物理学史内容,更容易让学生产生兴趣,在敬仰物理学家探索物理现象的艰辛的同时,加深对物理概念与规律的理解,为培养学生的科学素养打下牢固的基础。
3.2 教学中做到理论联系实际
物理学家发现物理现象、物理规律的过程是一个持续的过程,这个过程是发现、研究、失败、再继续的一个不断创新的过程。同时还包含着世界各国物理学家之间的思辨与交流过程,体现着物理学发展的矛盾与冲突,从而带来物理学日新月异的发展。那么,在教学过程中,这些能提高学生认识矛盾的能力与开拓视野的内容,无疑会极大的提高学生的科学素养。
3.3 培养知识的同时注重全面发展
物理教学中,教师不仅要教授学生专业的物理知识,更重要的是在传授知识的同时,培养学生的情感、态度和价值观,培养学生的科学人文精神以促进学生的全面和谐发展。在教学的过程中,要提升学生的综合素质,物理学史的运用就起到了非常重要的作用。物理学家的追求与牺牲精神如爱因斯坦、居里夫人等等,无疑会让学生在学习与探索过程中倍受鼓舞,从而也促进了学生科学思维与能力的全面发展。
4 结束语
正确的在教学中运用物理学史,不仅可以培养学生专业的物理知识,提高学生的知识与技能,了解与掌握科学探究的过程与方法,而且,还能够对学生渗透情感、态度与价值观的培养。这也是响应新课程改革“三维目标”的提出。而新课改三维目标改变了以往过于注重知识传授的倾向,强调形成正确学习的价值观。那么在教学中运用物理学史,无疑是实现“三维目标”,提升学生科学素养的一把利剑。
广西研究生教育创新计划资助项目,项目编号:2010106030401M23
注释
① 中国科普研究所.第八次中国公民科学素养调查结果[J].中国科学基金,2011(1):63.
② 陈世鸥.浅谈物理学史在中学物理教学中的作用[J].四川教育学院学报,2004(11):78.