物理教学重视培养学生科学素养的策略和思考，本文主要内容关键词为：培养学生论文,物理教学论文,重视论文,策略论文,科学素养论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
一、物理学科中科学素养的内涵理解
科学素养是指：“学生了解必要的科学知识，掌握基本的科学方法，树立科学思想，崇尚科学精神，认识科学技术与社会的相互作用，坚持科学发展观，并具有一定的应用它们来处理实际问题，参与公共事务的能力”。课程标准将它概括为：“从知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观三个方面培养学生”。
物理学科中的科学素养基本元素有：
（1）观察和实验。物理学的知识和规律是通过反复观察和实验的基础上形成的。观察就是充分利用人的各种感觉器官，对自然界现象的知觉过程。实验是在特定的人工控制条件下，呈现事物的现象和过程。实验是物理课程的基础，也是科学知识的源泉。
（2）思维和态度。思维是人们对客观世界的一种间接的、概括的反映，是将观察、实验所取得的感性材料进行科学的思维加工，最终上升为理性认识的过程。态度决定了人们对客观世界的认识倾向，影响人们对问题的认识过程和获得的结果。
（3）迁移和应用。迁移就是基本原理在其他条件下的运用，就是将所学知识、方法应用于社会实践中去。在物理教学过程中，体现了理论联系实际的应用价值。
二、物理课堂教学培养学生的科学素养环境得到改善
物理课堂教学的人文环境得到改善。新课程实施几年来，教育、教学环境大大改善，教育、教学的观念也有了较大改变，经过几年实践，教师掌握了更多的教学方法，学生也提高了自主学习和探究的能力，掌握了比较多的学习方式。
物理课堂教学的物理环境得到改善。新课标的文本教材和当今开放的网络环境，为在物理课堂教学中进行科学素养培养提供了强有力的物质支撑。近几年物理教材不断调整，从形式和内容都作了全方位的系统开发，教材的编写融入了更多的科学思想、科学方法和人文科学等内容，再加上有与物理学科相关的大量丰富的网络资源，在教学中我们可以更多地收集和挖掘与科学素养培养相关的素材。
三、物理课堂教学应有的特征
物理课堂应该是培养思维能力的场所。物理有着严密的逻辑体系。我们在物理课堂教学时，能够按照一定的思维程序对新问题进行合理的推理、分析和类比，培养学生的思维能力，提高学生的科学思维素养。
物理课堂应该是培养科学探究能力的场所。物理问题多数都能依据公式或定理按照一定的方法和逻辑关系进行分析解答，虽然解决问题的途径可能有多种，但结果往往是唯一的，如果能够较多的实施探究性教学，这样就能使学生对猜想的问题便于设计和操作，从而提高学生科学素养中最重要的探究能力。
物理课堂应该是有方法有思想的情感交流的场所。物理课程从它的早期萌芽到近代发展，都以它丰富的方法论和世界观等充满哲理的学科思想影响着人们的思想、观点和方法，影响着社会思潮和社会生活。通过方法的显性化教学可以深刻影响学生的思想、方法和情感，提升学生的科学人文素养。
四、物理课堂教学中进行学生科学素养培养的案例探究
案例：人教版物理必修1第四章第1节《牛顿第一定律》。
1.从实例引入，体现理论联系实际的应用价值
教师引入：现在我们让神舟飞船上天，飞船按照我们设定的轨道运动，那是控制运动，控制运动需要研究运动和力的关系。
2.根据教材特色，培养学生自学能力
根据教材特点，对便于学生自学内容的，由学生阅读课本，回答教师提供的课堂自主学习工作单上的问题，再小组或全班交流讨论。工作单上的问题（I）:亚里士多德的错误观点为什么能延续两千多年？笔者在两个教学班中试验，学生通过自学回答出第①点，“符合人们的一些直觉和经验，说明直觉不一定是可靠的”，占学生数96%。回答出第②点，“因迷信权威，缺乏敢于质疑精神”，占学生数的32%。第③点“没有科学有效的‘侦察’方法，缺少有效的科学分析方法”，占学生数的14%。为便于课堂及时反馈和课后教师分析学生课堂学习状态，在工作单上，学生自学获得的观点用黑笔书写，通过师生之间交流重新获得的观点用红笔书写。学生通过阅读进一步思考工作单上的问题（Ⅱ）：伽利略用了什么科学方法呢？伽利略通过研究得到了什么结论？其意义如何？学生通过自学回答出第①点，“所用的方法是理想实验法”，占学生人数的71%。第②点，“结论是水平面上没有摩擦力作用，物体将保持速度不变永远运动下去，力不是维持物体运动的原因”，占学生数80%。第③点，“其意义是得到了正确的运动和力的关系”，占学生数的50%。“找到了实验和科学思维相结合的研究方法”，占学生数的13%。“为牛顿定律建立奠定了基础”，占学生数的28%。“挑战权威敢于质疑”，占学生数的12%。从上述数据我们可以看出，学生对大部分文本知识的理解是能够自主完成的，但大部分学生对方法的掌握和科学思想的领会需要外界的帮助。
3.根据学生特征，进行教师引导下的建构式学习
教师给出课堂思考题，人们在研究运动和力是什么关系时，是什么将人们引入歧途呢？教师做演示实验，手轻推木块，木块运动，停止用力，木块停止。亚里士多德的观点有时似乎还是符合一些日常现象的。教师演示实验，如果用力推，如果是小车轮向上倒放的小车，小车运动一小段距离停止，用同样的力推车轮向下正常放置的小车，运动的距离变长，设想放在冰上，会更远。一位学生主动举手说，有项体育比赛，冰壶在冰面上运动时，距离很远，应该是摩擦力的原因。教师告知学生，这位同学的观点最早是由伽利略提出的，伽利略首先提出将人们引入歧途的是摩擦力，伽利略进一步提出，水平面上运动的物体，如果没有摩擦力将永远运动下去。教师提出问题，在科技高度发达的今天，我们可以用实验验证吗？教师利用气垫导轨做演示实验，学生观察滑块在气垫导轨上运动后，提出问题，滑块在气垫导轨上的运动是匀速吗？学生定性观察时，都回答是匀速直线运动。然后利用光电门计时，记录的时间是越来越长的，说明滑块速度是变小的，因为摩擦是不可避免的。教师叙述，在科技高度发展的今天，人们都无法保证做到绝对无阻力，伽利略是如何让当时的人们认同自己的观点呢？
4.回顾科学家的研究历程，体会科学家的思想和方法
（1）伽利略的理性思考：伽利略在斜面实验中，发现小球从斜面下落，高度下降，速度增大，到另一侧向上运动，高度上升，速度减小，依此推理，如果在平面上应该不增也不减。实际观察到由于阻力原因总是减小的，伽利略推断：水平面上如果没有阻力，速度应该不变，永远运动下去。
（2）理想实验：通过实验演示，让小球沿一个斜面从静止向下运动时，到达另一个斜面，如果在阻力大的斜面上运动，小球到达另一侧达不到原来的高度，如果小球在阻力小的斜面上运动，小球到达另一侧会更接近原来的高度。再经过理想抽象推理：如果在没有阻力的轨道上运动，小球将上升到原来的高度。减小倾角，小球仍到原来的高度，但运动的路程变长。如果将轨道面放平，小球永远达不到原来的高度，将保持速度不变永远运动下去。
（3）课堂教师提出问题，为什么叫理想实验？学生回答：第一，不可能做到无阻力，平面不能做到光滑；第二，平面不可能做到无限长。教师追问，理想实验是一种怎样的科学方法？学生回答：可靠的实验事实+理想化的方法+合理的推理，伽利略第一次将实验和思维结合起来，开创了物理研究的新天地。
（4）学生阅读课本，回答自主学习工作单上的问题，再小组或全班交流补充回答。自主学习工作单上的问题（Ⅲ）：笛卡尔对伽利略的观点作了哪些补充和完善？学生通过自学回答出第①点“不受力时，物体速度不变，还将在一条直线上运动，方向也不变”，占学生数的100%。第②点“将范围拓展了，从大小到方向，从水平面拓展到任意方向”，占学生数的15%。
5.教师组织下的基于问题教学，全面提高学生科学素养
（1）学生阅读后，教师提问得出牛顿第一定律的内容：一切物体总保持匀速运动状态或静止状态，除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态。
（2）学生阅读课本，回答教师提供的课堂自主学习工作单上的问题，工作单问题（Ⅳ）：为什么说牛顿第一定律是牛顿物理学的基石，如何理解它的意义和作用。学生回答出第①点，“建立了惯性的概念”，占学生数的82%。第②点“建立了力的概念”，占学生数的32%。第③点，“牛顿第一定律是其他运动定律的基础”，占学生数的30%。第④点，“正确地揭示了运动和力的关系”，占学生数的16%。第⑤点，“牛顿第一定律虽不能用实验验证，但它推出来的结论是正确的，检验帮助我们理解许多现象”，占学生数的28%。第⑥点，“在科学体系构建、科学研究的态度和方法，以及人与自然的关系方面，成为科学研究的示范”，占学生数的10%。通过讨论交流，学生能完全掌握上述观点，学生不但掌握了牛顿第一定律的内容，还掌握了牛顿定律的深层意义，更多地在情感上受到感化。
（3）让学生举出生活中利用惯性和防止惯性的例子，设想物体如果没有惯性将如何？
一位学生回答：利用惯性的例子有，跳远的助跑。防止惯性的例子有，驾驶汽车系上安全带。另一位学生回答：如果没有惯性，停止的汽车会突然运动，滑翔的飞机会停止，世界变得无序了。
（4）教师给出课堂讨论题：有人说速度越大的物体，越难以停下来，这是否就说明速度越大，惯性越大，你如何理解？一位同学这样回答：速度越大的物体惯性越大，用推理的方法发现是有问题的，反过来想，速度越小、惯性越小，速度为零，惯性为零，显然不对了。同学们露出敬佩目光，教师大为赞赏，全班同学情不自禁的鼓起掌来。另一位同学补充说，速度大的物体停下来是速度变化大，而不一定是运动状态改变快，运动状态改变的快慢可能是不变的，惯性是保持原来运动状态的能力，或者理解为反抗物体运动状态改变的本领。此时很多学生露出不理解的表情。教师举例启发：例如，某个物体在一定的外力作用下，它的运动状态改变的快慢将怎样？学生回答：运动状态改变的快慢是相同的。如果物体以5m/s速度运动时，1s钟停下来，当以20m/s速度运动，多长时间停下？学生回答：应该是4秒钟。虽然时间长了，但每秒钟减小的速度均是5m/s，运动状态改变快慢相同，物体保持运动状态的能力一样，惯性是一样大的。通过上述问题的探究和应用，学生对运动和力的认识理解深刻，从本题回答情况看，学生的学科知识和分析能力得到了明显提高，课后和学生座谈交流时，都认为这节课的教学安排很好，在知识、方法上收获很大，在态度、情感上感悟很多。
五、培养学生科学素养的途径和策略的思考
通过课题研究的积累和教学案例的总结，结合上述牛顿第一定律的教学案例说明，物理课堂教学着力培养学生的科学素养，教师需要根据课程目标和学生特点提供给学生恰当的自主学习问题，将科学方法和思想教育显性化，以恰当的问题为有效载体引导学生学习，结合科学史教育综合提高学生科学素养。
（1）采用课堂自主学习工作单，着眼于学生的现有水平，有效提高学生科学素养中的观察实验、阅读理解力。课堂学习工作单，能够真正做到以学论教，学生的课堂学习有两个发展水平，第一是现有的发展水平，表现为学生能独立完成教师提出的要求。第二是潜在的发展水平，表现为学生不能独立完成任务，须在教师的帮助下，在集体活动中，通过自身努力才能完成目标，这两个水平之间的距离称之为最近发展区。根据学生工作单反馈，教师能准确的预设和判断学生现有水平，更多的关注在“外界帮助下的努力”，这样我们会从根本上改变课堂教学设计的逻辑结构，从过去以学科体系为线索，变成以学生学习为线索，突出学生在学习过程中的主体地位，从学生的学习效能出发，从根本上转变了教学方式，有效地提高学生的科学素养。
（2）通过科学方法教学的显性化，有效构建学生科学素养中的方法体系。在物理学科教学过程中，将问题解决的方法进行总结，并将其显性化，让学生能直观感受，并进行迁移应用，通过具体问题的解决来理解理想实验法如何进行逻辑推理，控制变量法如何操作。从工作单和课堂教学及时反馈情况看，学生对科学方法的理解和掌握要比对知识的理解和掌握困难得多，教师除了关注科学方法本身的教学外，还应引导学生理解更高层次的哲学方法，如物质守恒、电荷守恒、能量守恒的守恒思想，物质运动的相对性、对立统一思想等。在理科方法体系中，还蕴藏着许多美学原理，例如定理的简约性、和谐性、守恒性、对称性。简单有序有神秘幽深之美，和谐统一有本质趋同之美，变化守恒有变中求稳之美，对称互补有协调融洽之美，让学生体会物理学科中蕴藏的美。物理课堂教学中我们应追求从“教”达到“不教”，怎样让学生从“学会”到“会学”，这是新世纪对教育工作者提出的一个更高目标。普通教师是向学生奉献真理，其结果使学生只能成为知识的容器，这样培养的学生只能再现知识，继承知识，而不能发现知识。而一个优秀的教师应该教会学生发现真理的方法，这样，培养的学生才会具有很高的科学素养，成为知识的探究者。
（3）基于问题的教学是培养学生科学素养的最直接的途径。在课堂教学活动中，通过师生交流与课堂及时反馈，在解决问题的动态过程中，经常产生创新的思维方式，形成创造性解决问题的方案，这种创新思维和方案的产生对学生科学素养中的思维能力、探究能力的提高将产生重要的作用。着力提高科学素养的物理课堂，应积极引导学生主动思考、表达对问题的看法，尽可能把目标转向培养学生获得问题信息的潜能上来，课堂实施的过程中利用问题反馈或者继续追问的方式来确认学生对问题的不同理解状态，引发学生互相交流和质疑，引导学生丰富、调整自己的理解，通过师生课堂交流互动，扩展对概念、规律的理解应用，使学生形成对问题的科学认识，制定问题解决的合理策略，提高学生科学素养中的迁移和应用能力，以提高学生处理个人与社会、自然关系的能力。所以通过问题研究是培养学生科学素养的最直接的方法，以学生在课堂上对问题研究为载体，将学生科学素养的培养落到实处。
（4）在物理课堂渗透科学史教育，提高学生科学人文素养。通过伽利略、牛顿等科学家研究科学问题的过程，不但能展示科学知识的形成过程，而且还展现出了科学家们在探求真理的过程中的人格魅力，这必将使学生从前辈经历中受到启发和教益，科学家们献身科学的精神、坚忍不拔的毅力、严格规范操作、实事求是的科学态度，必然让学生深受感悟，继而陶冶情操，提升学生科学人文素养。
总之，教师具有精深的对科学素养本质的理解与进行科学素养培养的教学意向，是培养学生科学素养的两个必要条件。但理解学科的科学素养本质与教师乐于培养学生科学素养不是教师有效进行科学素养培养的充分条件，还需要教师将其科学素养培养的意识转化成显性的对学生进行科学素养培养的教学行为，所以学生的科学素养培养需要在物理课堂教学中形成一定的培养策略并且有切切实实的行为跟进。
案例附件：牛顿第一定律课堂自主学习工作单
同学们从本章开始将研究运动和力的关系，你在初中对这个问题有了初步的认识，通过课堂文本阅读你一定还会有新的认识，现在请你回答问题（I），亚里士多德的错误观点为什么能延续两千多年？
伽利略使人们认识到了亚里士多德的观点是错误的，他是怎样让人们认同他的观点呢？请回答问题（Ⅱ），伽利略用了什么科学方法呢？伽利略通过研究得到了什么结论？其意义如何？
一个完整而全面规律的形成往往需要许多科学家坚持不懈的努力，笛卡尔进一步研究运动和力的关系，取得了新的突破。你能回答下面问题（Ⅲ）吗？笛卡尔对伽利略的观点作了哪些补充和完善？
显然是伟大的科学家牛顿将运动和力关系的研究推至更为完美的境界，他谦虚地认为，之所以他看得更远是因为站在了巨人肩上，你应该有所体会，相信你能较好的回答问题（Ⅳ），为什么说牛顿第一定律是牛顿物理学的基石，如何理解它的意义和作用？
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