物理教育多維探討的論文

物理教育多維探討的論文

　　我從1986年開始，從科學、科學方法論、教育理論、創造學、系統科學等學科多角度地研究物理教育問題，逐步形成了自己的一些教育觀點。1993年底出版了應用教育科學專著《物理教育的多維探討》。下面就物理教育問題作些簡要的論述，請批評指正。

　　一、物理教育必須適應科學技術發展的需要

　　本世紀40年代以來，世界科學技術飛速發展，出現了有別于在此之前的任何時代的特點。第一，科學技術加速發展，科學技術成果迅速增長，科學發明、發現到應用的周期愈來愈短，新產品、新技術過時的速度愈來愈快。第二，現代科學的高度分化和綜合化。一方面知識的某些分支不斷地出現，形成獨立的學科，另一方面，在科學分化的基礎上，由于各學科的相互依存，相互轉化，又形成具有新質的內涵更大的綜合學科。第三，科學的數學化趨勢。各門學科日益把數學和數學方法作為研究事物現象、數量關系和深刻表達事物本質的工具和方法。第四，科學、技術、生產一體化。科學研究已成為現代生產的組成部分，要保證生產的持續增長，離不開新技術，而新技術源于科學研究。

　　為了適應科學技術發展的需要，世界各國紛紛改革教育，研究教育思想，優化課程結構，更新教學方法。從總體上來說，世界教育呈現兩大趨勢；終生教育和發展智能。

　　終生教育作為教育發展的必然趨勢，使人們不得不對學校正規教育的地位作出新的認識。職前學校的正規教育只是受教育的一個階段，是終生教育的基礎部分。那種把學校正規教育看作人的一生唯一的教育，認為學校教師在這一階段應給學生灌輸盡可能多的知識，使他們畢業后能從事某一專門職業，無需再學習的思想已經落后于時代。現代科學技術發展趨勢告訴我們，學校傳授給學生的知識再多，也不能滿足其日后的工作需要。因此，學校教育應從單純的傳授知識轉移到在傳授知識的同時發展學生的智能的軌道上來。因而物理教育必須適應科學技術發展的需要，以培養學生的能力、智力為中心，提高學生的科學素質，使其具有科學知識、科學方法，并應用這些知識和方法來了解環境、關心社會、解決問題，不斷地追求進步，掌握更多的技能。

　　二、物理教育應介紹杰出物理學家對物理學發展的作用，引導學生學習物理學家的科學精神

　　物理學的發展是一個漫長的過程，它包含無數代科學家前赴后繼的共同努力，它是人類智慧的結晶。

　　物理學家的主要作用表現為：第一，推翻前人的錯誤論斷，建立科學的概念，開創科學的新紀元。如伽里略否定了亞里士多德的“重的物體比輕的物體落得快”的錯誤觀點，提出勻速運動和勻加速度等概念，奠定了力學的基礎。第二，創造性地綜合已有理論，集科學之大成，建立完整的科學體系。如牛頓在伽里略、開普勒等人的基礎上，對力學理論進行創造性的綜合，提出著名的萬有引力定律，牛頓運動三定律，完成物理學的第一次大綜合。第三，在科學實驗中的重要發現。在科學發展的關鍵時期，一些重要的實驗往往能深化人類的認識，將物理學推向一個新的發展時期。如1895年倫琴發現X射線，1896年貝克勒耳發現放射性，1897年湯姆生發現電子，正是這三大實驗發現揭開了現代物理的序幕。第四，突破前人的思想方法，創立新的科學思想。物理學的每一項重大突破都需要新的思想方法的指導。例如玻耳茲曼和吉布斯在麥克斯韋之后將統計方法徹底地引入物理學，突破了牛頓等人的因果決定論思想。第五，提出著名假說，構建新理論。如在解釋黑體輻射問題時，普郎克提出能量量子化假說，為量子力學的創立作出重要貢獻。再如愛因斯坦提出光速不變原理和相對性原理，并在此基礎上創立狹義相對論。第六，進行重要的驗證性實驗。如赫茲實驗證實了麥克斯韋電磁學理論，并使之很快得到應用。再如華裔物理學家吳健雄用鉆60做實驗，證實楊振寧、李政道提出的弱相互作用下宇宙不守恒的著名假說。

　　杰出物理學家能夠對物理學發展作出不可磨滅的貢獻，除了他們非凡的智力和優秀的性格特征外，還與他們處在物理學發展的關鍵時期有關，同時他們還受益于前輩科學家已有的成果和經驗。

　　物理教育活動中教師要適時地介紹物理學家奮斗和創造的歷史事實，激發學生學習物理學家的科學精神和心理品質。優秀物理學家有許多值得我們學習的東西，歸納起來主要有以下幾點：

　　強烈的求知欲和好奇心；

　　熱衷于科學研究；

　　喜歡并有能力長時間地艱苦工作；

　　良好的獨立思考習慣和創新精神；

　　堅持真理，敢于為科學獻身。

　　學習物理學家的優秀品質和創新精神，同時也要樹立這樣一個觀念：物理學家是人，而不是生而知之的圣賢；物理學是人創造的，因而有局限性，還需要發展；既要尊重科學，又不盲目崇拜書本；學習物理學家永無止境的探索精神、創新精神，敢于糾正錯誤，堅持真理。

　　三、大力培養學生的創造思維能力

　　要培養學生創造思維能力，首先要認識創造性物理教育的意義。概括地說，實施創造性物理教育有助于改變以知識為中心的物理教育觀，開發學生的創造思維潛能。愛因斯坦曾經指出：“一個由沒有個人獨創和個人志愿的規格統一的個人所組成的社會，將是一個沒有發展可能的不幸的社會。”我國要實現四個現代化，不僅需要提高民族的整體素質，而且還需要培養大批的創造型人才。在物理教育中有意識地培養學生的創造思維能力，有助于開發學生的創造潛能，有助于學生舉一反三，觸類旁通，利用已有知識創造性地解決問題。

　　創造性的物理教育是在物理教育過程中，使學生掌握物理知識和物理方法，樹立創造意識和志向，提高創造思維能力。進行科學創造需要掌握深厚的物理學知識，需要產生各種聯想、想象和設想，更需要加強物理方法的學習。因此，教師應幫助學生認識融匯在教材中的方法論思想，逐步建立理想模型，設計理想實驗，掌握分析、綜合、比較、分類、類比等方法，學會進行科學假設和建立簡單數學模型。同時還要學會物理實驗中的科學方法。方法是活的知識，它能夠為學生進行科學探索提供啟示。創造思維的核心是發散思維和聚合思維。發散思維是從給定的信息中產生信息，從同一來源中產生各種各樣的輸出。即是說在思維過程中從某一具體的對象出發，充分發揮想象力，通過知識、觀念的重新組合，找出更多、更新可能的答案。物理教學過程中可以利用典型習題進行發散討論，以訓練發散思維能力。打破習題本身原有條件的局限，讓學生以原題為基礎，充分發揮想象力，設計出盡可能多的問題進行解答。

　　聚合思維是從不同的角度把思維指向中心以達到目的。怎樣提高學生的聚合思維能力呢？可以利用“智力激勵法”對物理問題進行討論。

　　“智力激勵”的原理是：眾人圍繞一個確定的問題提出自己的設想，問題成為刺激人們思考的因素，它引發出各種不同的設想，而每一個設想又成為新的刺激人們思考的因素。如此循環，推動人們更廣泛、更深刻、更具體地思考，于是產生出眾多解決問題的方法。物理教學中通常可以讓學生分組討論一些沒有統一答案的問題，如“請你以物理知識為基礎，設計一個家用防盜系統”。這個問題會引發出學生的眾多設想，有利于學生創造性地應用物理知識，達到訓練思維能力的目的。

　　四、幫助學生建立有效的學習策略

　　學生要學好物理，必須具有良好的心理狀態，建立良好的知識結構，擺脫死記硬背的傾向，增強學習的主動性和探索性。

　　強烈的學習動機是有效學習的推動力量，所以物理教師應結合物理教學增強學生的學習動機。第一，激發好奇心，培養濃厚的學習興趣。物理學研究的內容很廣，大到天體，小到基本粒子，各種電器、無線電裝置都與物理知識有關，這會給學生產生一種自發的好奇心和學習興趣，光憑這點還是不夠的，教師還要常常用物理學史中精彩片斷、高質量的演示實驗（教師自制的演示實驗更好）、物理學的新進展、物理學在其它領域中的應用等材料和手段吸引學生，提高他們的學習興趣。第二，爭取保持學習的良性循環。學習動機是學習的原因，又是學習的結果。增強學生學習動機的有效方法之一是讓學生學懂，學生從成功的學習開始，可以增強和保持強烈的學習動機。如果學習的壓力過大，學生心理上就難以承受，就得不到學習成功的愉快體驗，從而減弱學習動機。第三，讓學生參與學習過程，對學生的進步給予及時的鼓勵。學習過程中盡量讓學生動口、動手、動腦。

　　人的認知結構的形成是一個長期和復雜的過程。從認知心理學的角度看，物理學習過程是用物理學的理論去同化、改造原有的認知結構，并形成新的認知結構。

　　物理學的基本概念、基本規律以及它們之間的聯系，構成一幅完整的物理圖象。這幅圖象就是物理學的基本結構。要學好物理學，必須要理解物理學的基本結構，而不只是了解一些孤立的、零碎的物理知識。要理解物理學的基本結構，不單靠背誦和記憶基本概念、公式。而要在記憶的基本上，搞清物理概念、定律、公式的來龍去脈，以及它們是怎樣構成一個嚴密、和諧的知識體系的。

　　有效的學習，學生不是被動地接受，機械地記憶，而是在教師的啟發下，積極地思考，認真地探究。探究式學習是讓學生通過主動的觀察和實驗去認識物理現象，糾正錯誤的前概念，形成科學的概念。探究式學習往往通過尋找概念、定律之間的聯系，加深對知識的理解和記憶。

　　五、有效地控制物理教學過程

　　物理教學是由教師、學生、教學媒體組成的復雜系統。為了學習目的而組成的物理教學系統，必須使學生了解以前所不知道的東西，即獲取信息，而教師給學生傳遞的信息是否已被學生接收，這就需要學生反饋信息，反饋信息是聯接教學雙方的紐帶。

　　教師根據自己的計劃進行教學，常常需要調節和修改計劃，對自己的教學進行控制。教學過程是人與人之間的活動，可能出現許多偶發事件，教學信息的交流不像電報、書信那樣簡單，只要輸出端發出信息，輸入端就能接收到。教師向學生發出信息，有的學生完全接收了，有的只是部分接收，有的完全沒有接收。成熟的教師常常通過學生的回答性語言、情緒變化、細微動作接收到學生的反饋信息，以不斷調整自己的教學，取得好的教學效果。而那些無視學生反饋信息，只按自己既定計劃單向輸出信息，其輸出信息常常是低效的，不能收到好的教學效果。物理教師課堂教學的自我調節控制可以從以下幾個方面進行：

　　第一，控制信息量。教師的教學必須使學生獲得某些信息，如果一次課教師所教的內容過于簡單，信息量就少，完全重復學生已學過的內容，學生就會感到無興趣。反之，如果一次課信息量過大，學生會感到疲勞，接收困難。怎樣了解信息量是否適當呢？可以通過學生在課堂上的面部表情、課堂氣氛、回答問題等非語言和語言反饋信息進行判斷，從而對信息量進行控制。

　　第二，控制信息輸出速率。在一節課的45分鐘內，學生所能接收的信息是有限的，而接收的速率也并非均勻。例如，開始上課和臨下課的幾分鐘學生的精力都可能不太集中。因此教師要善于創造良好的課堂氣氛，集中學生的注意力，并將大量新信息集中在學生最佳吸叫狀態時傳遞。學生的情緒、注意力受多種因素的影響成熟的教師應多幫幾手準備，通過雙向信息交流，靈活地變換信息輸出主式，以提高字生的接收率。

　　學生的學習是一個復雜的過程，要取得好的學習效果，離不于教師的正確控制。教師可以通過以下方式對學生進行控制：

　　第一，評價控制。學生知道自己的學習結果將對他們的學習態度產生深刻的影響，所以，教師應充分發揮評價對教學的控制作和。教師對學生的評價，可以是習題對、錯判斷、評語，可以是回答提問時的評語，也可以是測驗分數的其他評優、獎勵等。

　　第二，目標控制。教師在教學中應根據總的培養目標，制定基本知識目標，能力目標，對學生的學習活動進行定向，并根據學生的學習目標是否達到，來調節、控制學生的學習。

　　第三，學習方式控制。教師設計各種學習方式，引導學生有效地學習。對學習方式的控制，應考慮到教學內容、學生素質和教學藝術等因素。總之要有變化，能調動學生學習積極性，使學習過程處于最佳狀態。

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