摘 要:物理學科德育不僅僅是愛國主義和理想主義教育,要弘揚科學理性以形成培養(yǎng)學生的世界觀,探尋方法論與審美價值對學生成長的意義。
關鍵詞:學科德育;世界觀;審美教育
中圖分類號:G633.7 文獻標識碼:A 文章編號:1003-6148(2015)10-0008-4
物理學科與德育如何實現融合與創(chuàng)新,是物理教師踐行“立德樹人”使命所必須面臨的課題。筆者以為,構建學科德育體系,準確探尋物理教學內容的德育生長點,以課堂作為實施學科德育的主要文化場,讓課堂教學不僅僅是傳授知識、培養(yǎng)能力,而且能彰顯學科德育的親和力與感染力,將社會主義核心價值觀融入到教學之中,引導學生樹立科學的世界觀、人生觀、價值觀。這樣,一定會增強物理學科德育教學的針對性和實效性,從教學藝術視角來看也是潤物無聲,渾然天成。
1 在物理教學中進行愛國主義與理想主義教育
1.1 發(fā)掘古代中國在物理學上的杰出貢獻,增強學生民族自尊心和自豪感
作為世界文明發(fā)祥地之一,我國古代在物理學理論和實踐上的輝煌成就是有目共睹的。著作類《墨經》《考工記》《天工開物》《論衡》《夢溪筆談》《齊民要術》《太平廣記》中有關科學技術的論述,在當時的世界處于遙遙領先的地位。實踐上看,從春秋時期的“立表測影”的天文授時到東漢張衡《渾天儀圖》,從《墨經》中的“光的直線傳播、小孔成像”到明代方以智《物理小識》中的“色散現象”,從東漢王充《論衡》中的“頓牟掇芥”到宋代沈括的《夢溪筆談》中測定地磁偏角……在物理科技方面,還有圭表、漏刻、渾天儀、候風地動儀、孔明燈、火箭、船閘、石拱橋等等,在當時都是遙遙領先世界各國。英國著名科學史家李約瑟博士,在他的《中國科學技術史》一書中,曾列舉了中國向西方傳播機械和其他技術達26項之多。教學中結合教材相關教學模塊穿插學習這些內容,不僅可以激發(fā)學生學習物理的興趣,還能使學生了解祖國燦爛輝煌的文化,樹立民族自信心和自豪感。
1.2 探尋現代中國科學技術的飛速發(fā)展,激發(fā)學生愛國的榮譽感和尊嚴感
應當承認,在近代中國,科技確實遠遠落后于西方發(fā)達國家,但中國矢志砥礪,發(fā)奮圖強,幾十年來科技發(fā)展迅速。例如,人造衛(wèi)星的發(fā)射與回收,原子彈、氫彈、洲際導彈的實驗成功,正負電子對撞機的建成,三峽水電事業(yè)、核能的和平利用等,都曾為世界矚目。僅以2013年為例,中國科學標志性工作有:一是“神舟十號”飛船和“天宮一號”交會對接;二是“嫦娥三號”攜帶的“玉兔”月球車順利登陸月球,標志著中國首次在地球外軟著陸成功,這也是人類時隔37年再次在月球表面展開探測工作;三是清華大學薛其坤院士領銜的團隊成功觀測到諾獎級的科研成果的“量子反?;魻栃?;四是中科大青年物理學家潘建偉院士的團隊測出量子糾纏的速度下限,其比光速高四個數量級;五是中科大史保森教授領導的研究小組在國際上首次實現了攜帶軌道角動量、具有空間結構的單光子脈沖在冷原子系綜中的存儲與釋放,邁出了基于高維量子中繼器實現遠距離大信息量量子信息傳輸的關鍵一步;六是復旦大學微電子學院張衛(wèi)教授團隊研發(fā)出世界第一個半浮柵晶體管(SFGT),標志我國微電子器件領域首次領跑世界。教師如果把現代科學家工作成就融于物理學科教學中,既增強學生的現代科技意識,也引導學生熱愛祖國,忠于理想,激發(fā)獻身于科學研究的崇高感情。
1.3 理解科學家的創(chuàng)造價值及人格魅力,形成求真求是的人生觀與世界觀
源遠流長的物理長河中,蘊藏著許多精彩動人的物理問題和追求真理的感人事跡。通過課堂教學巧妙設計,會強烈誘導出學生學習物理的興趣。譬如,伽利略與比薩斜塔實驗,牛頓與蘋果落地的傳說,愛因斯坦與追光理想實驗等,恰似一座座神秘的迷宮,將會強烈地吸引同學們去探索物理世界的奧妙。開普勒為天文觀測的8'誤差對天空立法,傅科擺實驗與地球自轉、英國皇家學會懸賞征文與惠更斯的碰撞理論,永動機與能的轉化和守恒定律,泊松亮斑與菲涅耳的光的衍射理論的戲劇效果故事……不僅使同學們增長了知識,更能激發(fā)他們的學習興趣。而近代我國物理學家錢三強,“兩彈元勛”鄧稼先與愛國科家錢學森,他們都是放棄國外優(yōu)越的生活和工作條件,毅然返回祖國,為我國核工業(yè)的發(fā)展做出了巨大的貢獻。優(yōu)秀光學家蔣筑英、蔡祖泉,為發(fā)展我國光學事業(yè),填補電光源空白而艱苦創(chuàng)業(yè)的事跡,以及近年來從“神舟” 系列宇宙飛船的發(fā)射成功,從“嫦娥1號”到“天宮一號”,航天員王亞偉“太空授課”,無疑將激勵同學們奮發(fā)學習,樹立振興中華、開創(chuàng)未來的崇高理想和為真理奮斗的偉大志向。
2 在物理教學中進行辨證唯物主義教育
中學物理中的每一個概念、原理、定律、公式等,無不包含著辯證唯物主義思想的世界觀和方法論,充分利用教材的這一特點,加以滲透,使學生初步了解和掌握一些辯證唯物主義觀點,不僅能使學生形成辯證唯物主義世界觀和方法論,而且也對解決物理問題增進了認識,提供了方法。
2.1 運動發(fā)展的觀點
中學物理學科教學中的物理概念,其形成、判斷、推理都有自身的矛盾,也是運動和發(fā)展的。如標量與矢量,勻速與變速,直線和曲線,粒子和波等處于矛盾的形態(tài)中,而這種矛盾恰為解決矛盾,提供了一個過渡和橋梁作用。從另一角度來說,人類對客觀物質世界的認識也是一個運動和發(fā)展的過程,如對光的本性探求過程,先是從牛頓的微粒說到惠更斯的波動說,直到麥克斯韋波的電磁說的偉大構想為赫茲實驗所證實,忽又被光電效應實驗證實光具有粒子性,光的波動性和粒子性的和諧統(tǒng)一更豐富了人類對物質的認識。
2.2 對立統(tǒng)一的特點
中學教學中的對立統(tǒng)一關系處處可見,如“常量與變量”“合成與分解”“運動和靜止”“轉化與守恒”“有限和無限”“動態(tài)和靜態(tài)”等。在解釋單個光子行為時表現為光的粒子性,而大量光子的行為則表現為光的波動性;在解釋交流電的熱效應和做功問題時,交流電的有效值是等同于直流電來考慮的;在處理熱運動的動態(tài)平衡問題時,是把每一過程都當成準靜態(tài)過程來處理;在求解曲線問題平拋運動時,往往是把它分解為兩個方向上的直線運動來處理,這些方法都是對立統(tǒng)一的觀點在物理中具體運用。
2.3 普遍聯(lián)系觀點
任何一個物理實際問題內部的諸因素都是相互聯(lián)系的。例如,在機械能守恒定律中動能和勢能是可以相互轉化的;物體的運動軌跡是由物體的受力情況和初始狀態(tài)共同決定的;物體是否做圓周運動中的合外力與向心力是相互牽制的;分子無規(guī)則熱運動中的引力和斥力是同時存在的;奧斯特的電流的磁效應實驗和法拉第電磁感應實驗說明電和磁是相互聯(lián)系的,而相互轉化又需要一定條件的,等等。都毫無例外地說明了事物是普遍聯(lián)系而又相互制約的。
2.4 量變質變觀點
自然界一切事物發(fā)展變化的過程,都會經歷量變到質變的過程。例如,以“牛頓人造衛(wèi)星原理圖”講解為例,物體速度不太大水平拋出時,在平拋運動尺度范圍內,地面可以看作是水平面,重力加速度的方向始終垂直于水平面,而平拋初速度越來越大時,落地點則一次比一次遠。此時已不能看成是理想的平拋運動了,不僅如此,當速度足夠大時,物體就不會落到地球上來,而是繞地球旋轉,完成了量變到質變的積累,成為一顆繞地球運動的人造地球衛(wèi)星。由此延伸出對環(huán)繞速度、脫離速度與逃逸速度等概念的認識。物理學此類事例不勝枚舉,如物態(tài)變化的熔點、沸點,彈簧的彈性限度、最大靜摩擦力、光電效應中的極限頻率、核裂變中臨界質量與臨界體積,等等。無不說明物理變化中所蘊藏的量變質變規(guī)律,也辯證說明了量變與質變相互依存和相互滲透的聯(lián)系。
此外,物理的思想和方法也隨處閃耀著唯物主義辯證法。如在處理選擇題一般性問題時可用極限推理法,它就是將矛盾的普遍性寓于特殊性之中;在處理波的傳播周期性和雙向性問題時,它是一分為二思想的具體體現;而課堂教學中突出重點,突破難點,就是抓事物主要矛盾的主要方面等等。在物理思維方法上,分析與綜合,從一般到特殊的演繹和從特殊到一般的歸納,收斂思維與發(fā)散思維,動態(tài)思維與靜態(tài)思維,整體分析與隔離分析等,都是辯證法在物理問題中的具體體現。
3 在物理教學中進行品格意志磨煉的道德教育
物理首先是一門實事求是、講究實踐的實驗科學。學生在物理實驗中面對實踐問題要求與他人團結合作,講究與他人溝通的技巧,從而學會關心,學會合作,這是現代科技人才所必備的個性品質。同時,學生對實驗現象的分析,數據的分析和處理以及對結論的推理形成能力,會鑄成學生尊重科學、實事求是的科學作風。
物理其次是一門體系嚴謹、結構緊密的論證科學。其概念定義的嚴謹使人心悅誠服,規(guī)律定理的論證科學使人堅信不移,物理科學的真理性的探尋過程正展現了科學家的銳意進取和百折不撓的科學精神?,F代科學人生何嘗不是如此,真誠、正直、嚴謹、求實,正是我們立身處世的基石。即使細微到物理問題解題過程中的“大膽假設,小心求證”思想,也成為我們分析問題、解決問題的指導思想之指南。
物理再次是一門務實求真、精益求精的精密科學。在物理推理中,容不得粗心大意,在科學計算中,來不得半點馬虎。以學生分組物理實驗教學為例,刻苦實驗,培養(yǎng)的是勇于進取的科學作風、小組合作,形成的是協(xié)作研究的科學精神。即使如愛護儀器等細小之事,也是培養(yǎng)學生主人翁精神的具體表現。事實上,細致周到、認真負責是從事任何工作的成功者所必備的基本素質。
物理最后是一門循序漸進、邏輯性強的抽象科學。學習物理,攻克具有挑戰(zhàn)性的問題,會逐漸鑄就人們腳踏實地、頑強進取的探索精神,形成學生越挫越勇、百折不撓的堅強性格。焦耳30年400次實驗為能量守恒定律奠基,牛頓苦等22年月地距離天文數據后發(fā)表萬有引力定律??茖W家發(fā)現物理學原理的過程,推動物理學發(fā)展的歷史進程,尊重常識、遵循規(guī)律正是培養(yǎng)學生實事求是、嚴謹認真的科學態(tài)度,對學生未來人生觀和世界觀的形成有不可估量的教育作用。
可以這樣說,學生學習物理,即使他工作以后很可能由于長期不接觸物理,而把“物理知識都還給老師了”。但由于學習物理過程中領悟的物理精神、思想和方法,作為一種品格力量,卻一直發(fā)揮著作用,會一直伴隨學生一生,使其終生受益。從這個角度講,物理是世界觀也是方法論,更是一種人生態(tài)度。
4 在物理教學進行素質養(yǎng)成的審美教育
人的審美情趣是真與善、規(guī)律性與目的性的統(tǒng)一。物理之美是典型的科學之美。著名物理學家楊振寧認為,物理之美包括三個層級:現象之美,理論描述之美,理論架構之美。此語道出了由表面向深層逐漸認識物理之美的發(fā)展秩序。以落體運動規(guī)律為例,首先,落體運動是人人都可以觀察到的物理現象,忽略阻力情況下,同高落體皆同時落地,讓我們感受實驗現象之美;其次,對落體運動進行理論研究,竟然發(fā)現自由落體遵循速度隨時間均勻變化,且相等時間經過各段距離之比,等于從1開始的一系列奇數之比,這是更深一層的理論描述之美。任何學生第一次計算出這樣的結果以后,不可能沒有非常深刻的感受,這真的是妙不可言??墒莾H有這個還不夠,為什么會自由落體?為什么會有統(tǒng)一的加速度g?設問之后,學生通過牛頓定律來發(fā)掘其本質,探析其根源,則對物理規(guī)律有了更深層次的理解。這即是更高級的理論架構之美。
從另一方面來說,物理之美首先在于它的抽象邏輯美,在形形色色、紛繁復雜的表象下物理概念與規(guī)律抓住的是事物發(fā)展變化的本質規(guī)律,并用嚴謹、簡潔的形式( 概念、規(guī)律、公式等)表達出來,體現出令人折服的理性之美。物理的美還包括簡潔美(精煉準確的物理規(guī)律、嚴謹簡潔的物理公式)、奇異美(美輪美奐的物理模型、曲徑通幽的思維方法)、圖像美(線性和非線性、單調性與周期性的物理圖像)等。此外,物理內涵的對稱性(如單擺運動規(guī)律中周期變化對稱與時間反演對稱)、和諧性(如牛頓萬有引力定律證明天上地上規(guī)律適用相同)、統(tǒng)一性(如麥克斯韋電磁統(tǒng)一方程組,準確預言出電磁波存在)和新穎性(一個接一個物理學“悖論”的出現,如著名的“麥克斯韋小妖”“外祖母悖論”等)等無不閃爍著迷人的風采。如果在物理教學中教師再輔之以得體的著裝、瀟灑的教態(tài)、豐富的情感、幽默的語言、優(yōu)美的板書、迅速準確的演算、細致縝密的推理、先聲奪人的引入、懸念悠悠的收尾,一定能展現出物理的無窮魅力。
應當承認,物理不象人文學科那樣具有顯性的德育價值,但只要我們準確把握物理的學科特點、深入探究學生的認知規(guī)律、廣泛關注社會的發(fā)展動態(tài),以強烈的責任感、使命感及孜孜不倦的敬業(yè)精神去充分挖掘教材中蘊含的精神、態(tài)度、思想、方法,并隨時在教學中體現出來。此外,還可以根據課程標準制訂的德育目標,聯(lián)系物理教材內容和學生實際,從整體上把握知識結構,再根據德育目標來設計一個德育序列,形成一個較為完整、合理的德育架構,從宏觀上保證德育的基本內容,微觀上有計劃、有目的地通過物理知識的傳授,使學生受到世界觀和方法論的教育,這樣必定會實現物理學科德育融會貫通于日常課堂教學過程之中。
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(欄目編輯 趙保鋼)
物理教學探討2015年10期