王 柯 蘇作鵬

(河南大學物理與電子學院,河南 開封 475004)

社會的發(fā)展無數(shù)次證明人才培養(yǎng)是科技創(chuàng)新的根本,因此必須實施科教興國戰(zhàn)略,夯實科技創(chuàng)新的基礎。物理教育為人才培養(yǎng)奠定了必要的基礎,中學物理教育是培養(yǎng)學生科學思維和提升他們的核心素養(yǎng)的重要途徑。

科學思維是從物理學視角對客觀事物的本質屬性、內在規(guī)律及相互關系的認識方式;是基于經驗事實建構物理模型的抽象概括過程;是分析綜合、推理論證等方法在科學領域的具體運用;是基于事實證據(jù)和科學推理對不同觀點和結論提出質疑和批判,進行檢驗和修正,進而提出創(chuàng)造性見解的能力與品格?？茖W思維主要包括模型建構、科學推理、科學論證、質疑創(chuàng)新等要素。[1]學生獨立分析、解決問題離不開科學思維,科學思維是將知識轉化為能力的橋梁。良好的科學思維有助于提升學生的綜合能力,提高人才培養(yǎng)質量。有研究表明:高中生整體的科學思維能力偏低,大多數(shù)學生的物理學習停留在知識層面,缺乏對知識深度的思考。[2]高中階段是學生科學思維發(fā)展的重要時期,但迫于升學壓力,大部分教師偏重于知識的傳授,在培養(yǎng)學生的科學思維方面做得不夠到位。

馬克思主義哲學是關于自然、社會和人類思維發(fā)展一般規(guī)律的科學認識,運用馬克思主義哲學觀點指導教學能夠學生促進科學思維的發(fā)展。如將對立統(tǒng)一規(guī)律、現(xiàn)象和本質、實踐對認識的作用和否定之否定規(guī)律巧妙地融入到物理教學中,可有效培養(yǎng)學生的科學思維,其融入途徑如圖1所示。

圖1

1 模型建構與學生知識體系的建構

物理學研究的現(xiàn)象錯綜復雜,各種因素摻雜在一起,使人難以發(fā)現(xiàn)其本質規(guī)律。唯物辯證法強調看待問題時要抓住主要矛盾,突出問題本質,運用此方法可以使物理問題化繁為簡。而物理模型就凸顯了這種思維方式,比如質點、理想氣體等理想化模型。理想物理模型有助于簡化和分析復雜物理問題,在此基礎上發(fā)展新理論,從而建構理論大廈。模型建構還可以幫助學生完善知識體系結構,有助于學生習得學習方法和思維模式,不至于“只見樹木不見森林”。比如,高中物理的第一個理想化模型是質點,在質點的基礎上研究質點運動學和質點動力學,質點運動學主要討論質點位移、速度和加速度三者的關系,不涉及力的因素;而質點動力學涉及力與運動的關系,以及運動過程中的能量變化。運用牛頓運動定律可以把它們有機地整合起來,形成中學力學的主體架構(圖2)。

教師在講授知識的同時,根據(jù)學生的自身知識儲備和知識的內在聯(lián)系,幫助學生構建知識體系,有意識地培養(yǎng)學生的整體思維,讓學生建立知識框架,形成完整的物理知識體系,這將大大促進學生的物理學習。

2 科學推理與學生高階思維的培養(yǎng)

科學推理能力是學生學習物理必不可少的邏輯思維能力。唯物辯證法指出:看待問題要透過現(xiàn)象看本質,因為通過感官感知得到的認識只是感性認識,只有通過理性思維才能把握事物的本質。教師可以在解決物理問題的過程中有意識地培養(yǎng)學生的理性思維和高階思維。解決物理問題的核心是邏輯推理,學生通過觀察現(xiàn)象認識問題,將復雜過程分解為若干個簡單過程,分析各環(huán)節(jié)的邏輯關系,找到問題的本質,運用物理知識給出解答。如在解決力學問題時,我們首先要明確研究對象,然后進行運動分析和受力分析,根據(jù)已知條件靈活運用物理公式,最終解決問題。此外,在解題過程中教師可以啟發(fā)學生從多種角度去尋找解決問題的方法和途徑,打破僵化思維,靈活運用所學知識,通過一題多解等方法拓展學生的邏輯思維能力。如在求質點的速度時,我們可以運用加速度與力的關系求解,亦可以通過動能定理從功的角度求解。

“授人以魚不如授人以漁”,教師傳授知識固然重要,教會學生如何運用知識解決問題才是教學的重要目的。教師傳授知識的同時注重培養(yǎng)學生的邏輯思維能力,可以使學生跳出“題?！?幫助學生提升自己的科學推理能力,靈活運用物理知識解決問題。

3 科學論證與學生探索精神的養(yǎng)成

馬克思主義認為:實踐是檢驗真理的唯一標準。物理學是以實驗為基礎的自然科學,是人們在探索自然的過程中建立起來的,物理的學科性質要求學生要養(yǎng)成求真、求實的探索精神。

實驗可以驗證物理理論,也可以加深學生對物理知識的理解,除了課堂實驗外,教師還可以布置實踐性作業(yè),如布置學生開發(fā)小實驗、進行小制作,以增強學生的動手能力。如在講授動量守恒時,運用牛頓擺作為教具演示并驗證動量、動能守恒,如圖3所示,從左側拉起一定數(shù)量的小球,使之與其他靜止的小球發(fā)生碰撞,在右側會彈起相同數(shù)量的小球。引入類似的趣味實驗,讓學生思考背后的原理,進行科學論證,在深刻理解知識的同時,還活躍了課堂氛圍,有助于學生深層次理解物理知識。

圖3

教師通過實驗驗證物理規(guī)律,并鼓勵學生探尋生活中的物理原理,可以激發(fā)學生對物理的興趣,使思維過程具體化。學生可以通過實踐活動進行深度學習,增強實踐意識,養(yǎng)成探索精神。

4 質疑創(chuàng)新與學生創(chuàng)造性思維的培養(yǎng)

科技是第一生產力,而創(chuàng)新是科學的生命力,是國家可持續(xù)性發(fā)展的原動力。創(chuàng)新精神一直是近年來國家大力倡導的時代精神,要求新時代中學生具備質疑精神和創(chuàng)新能力。唯物辯證法的否定之否定規(guī)律指出:事物發(fā)展過程中存在著肯定因素和否定因素,新事物孕育于舊事物,新舊事物是通過否定環(huán)節(jié)聯(lián)系起來的。教師在傳授知識的同時,向學生展示與知識相關的科學發(fā)展歷史和科技前沿,不僅能夠培養(yǎng)學生的質疑創(chuàng)新能力,也有利于思政教育的開展。如在落體運動的探究中,伽利略對亞里士多德“重的物體下落得快”的觀點提出了質疑,并提出創(chuàng)新觀點:“重的物體和輕的物體下落得同樣快”?！皩W史可以明智,知古方能鑒今”,物理學史的引入有助于學生質疑精神的培養(yǎng)。

教師在授課時還可以將物理知識與相關的科技前沿聯(lián)系起來,如講解動量時,為學生展現(xiàn)我國“北斗”衛(wèi)星發(fā)射中動量定理的運用、“北斗”衛(wèi)星導航系統(tǒng)研發(fā)的艱辛歷程和取得的偉大成就,既能拓展學生的視野,還能潛移默化地培養(yǎng)學生的愛國精神和創(chuàng)新精神,增強學生的民族自信。

5 結語

運用馬克思主義哲學觀點指導中學物理教學,有利于學生科學思維的提高,促進學生建構完善的知識體系,提高高階思維能力。教師應努力利用實踐活動提升學生物理學習的興趣和探索精神,通過講授科學史培養(yǎng)學生的質疑創(chuàng)新精神,通過聯(lián)系科技前沿激發(fā)學生的愛國情懷。這樣,學生能更好地掌握物理知識,理解科學原理,發(fā)展科學思維,提高自身的核心素養(yǎng)。