物理教育在培育科學(xué)素質(zhì)的價(jià)值
時(shí)間:2022-08-18 02:55:56
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一、什么是科學(xué)素質(zhì)
科學(xué)素質(zhì)主要是指“科學(xué)思維能力”、“科學(xué)研究方法與技巧”、“對(duì)客觀世界的認(rèn)知能力”、“求真務(wù)實(shí)、嚴(yán)謹(jǐn)踏實(shí)的工作作風(fēng)”、“不迷信權(quán)威、勇于創(chuàng)新的精神”等。對(duì)于高校的大學(xué)生,特別是理工專業(yè)的學(xué)生,科學(xué)素質(zhì)教育是重要的培養(yǎng)目標(biāo)之一,只有具備了深厚科學(xué)素質(zhì)的人才才能更好的適應(yīng)未來的工作、學(xué)習(xí)和生活,這樣的人才可能做出重大創(chuàng)新和開創(chuàng)性工作,才有潛力成為各行各業(yè)的領(lǐng)軍人物。
二、高校非物理專業(yè)大學(xué)物理開設(shè)現(xiàn)狀
近年來,隨著大學(xué)的擴(kuò)招和畢業(yè)生就業(yè)壓力的增大,很多高校為了適應(yīng)這些變化,紛紛進(jìn)行了一系列課程改革。由于過分強(qiáng)調(diào)技能型和應(yīng)用型人才的培養(yǎng),改革的結(jié)果是專業(yè)課、技能課課時(shí)不斷增加,基礎(chǔ)理論課課時(shí)(如大學(xué)物理等課程)不斷減少,有些高校的大學(xué)物理課只有40學(xué)時(shí),甚至有些高校干脆取消了大學(xué)物理這門課。擔(dān)任這門課的教師被邊緣化,大學(xué)物理教育被弱化。許多人認(rèn)為大學(xué)物理課就是為專業(yè)課服務(wù)的,因此只需講與專業(yè)課相關(guān)的內(nèi)容,從而忽視了大學(xué)物理在培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素質(zhì)方面的重要作用。擔(dān)任這門課程的教師普遍反映,大學(xué)物理學(xué)內(nèi)容多、學(xué)時(shí)少,教材無法滿足科學(xué)素質(zhì)教育的要求;學(xué)生普遍反映大學(xué)物理難學(xué)難懂,學(xué)習(xí)興趣不高。教師為了趕進(jìn)度,在教學(xué)中就出現(xiàn)了重知識(shí)、輕方法、重結(jié)論、輕過程的不良現(xiàn)象,嚴(yán)重地影響了大學(xué)物理學(xué)的教學(xué)質(zhì)量,使大學(xué)物理學(xué)這門課程難以發(fā)揮它的科學(xué)素質(zhì)教育重要功能。
三、大學(xué)物理在培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素質(zhì)
方面的地位與作用物理學(xué)是自然科學(xué)的核心,是新技術(shù)的源泉。人類歷史上的三次工業(yè)革命就是在物理學(xué)發(fā)展的一定階段產(chǎn)生的重大發(fā)明而發(fā)生的,它既是基礎(chǔ)學(xué)科又是帶頭學(xué)科。大學(xué)物理知識(shí)不僅是理工科學(xué)生學(xué)習(xí)后續(xù)專業(yè)課所必備,而且在培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素質(zhì)方面具有不可替代的作用。在歐美等許多發(fā)達(dá)國(guó)家,大學(xué)物理作為非物理學(xué)專業(yè)的公共基礎(chǔ)課,為大學(xué)一、二年級(jí)的學(xué)生開設(shè),旨在培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素質(zhì),是全面的文理基礎(chǔ)教育課程之一。
(一)要充分認(rèn)識(shí)大學(xué)物理課程的基礎(chǔ)地位物理學(xué)是一門最基礎(chǔ)的自然科學(xué),隨著物理學(xué)的發(fā)展,它的許多分支已分別形成獨(dú)立的學(xué)科,如“生物物理”、“天體物理”、“半導(dǎo)體物理”等。物理學(xué)在整個(gè)自然科學(xué)的發(fā)展中占有非常重要的地位,它的基本理論和基本方法滲透在自然科學(xué)的許多領(lǐng)域,應(yīng)用于生產(chǎn)技術(shù)的各個(gè)部門。一方面,物理學(xué)是研究物質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)規(guī)律的科學(xué),它所建立的基本概念,它所發(fā)現(xiàn)的規(guī)律是物質(zhì)世界的基本規(guī)律,是普適的,是相對(duì)穩(wěn)定的;另一方面,物理學(xué)所采用的思維方法和研究方法也被其他學(xué)科所吸收,科學(xué)的思維方法和研究方法對(duì)于其他學(xué)科領(lǐng)域的研究發(fā)展具有借鑒作用。[3]經(jīng)典力學(xué)、熱力學(xué)的發(fā)展導(dǎo)致了蒸汽機(jī)的發(fā)明,從而使人類進(jìn)入到機(jī)器化時(shí)代,引發(fā)了第一次工業(yè)革命;電磁學(xué)理論的建立,導(dǎo)致了發(fā)電機(jī)、電動(dòng)機(jī)的發(fā)明,從而使人類進(jìn)入到電氣化時(shí)代,引發(fā)了第二次工業(yè)革命;相對(duì)論、量子力學(xué)等現(xiàn)代物理學(xué)的建立,導(dǎo)致了原子能、半導(dǎo)體、電子計(jì)算機(jī)、激光、光纖通訊等現(xiàn)代高技術(shù)的出現(xiàn),使人類進(jìn)入到信息化社會(huì),引發(fā)了第三次工業(yè)革命,極大地促進(jìn)了人類社會(huì)文明的進(jìn)步。我國(guó)著名科學(xué)家錢學(xué)森曾經(jīng)說過:“現(xiàn)代科學(xué)技術(shù),說到底,是靠?jī)砷T學(xué)問:—是物理,二是數(shù)學(xué)”。學(xué)生是否擁有牢固而堅(jiān)實(shí)的物理基礎(chǔ),不僅影響他們對(duì)后續(xù)專業(yè)課程的理解和掌握,而且影響他們未來的職業(yè)發(fā)展空間。大學(xué)物理課在培養(yǎng)學(xué)生現(xiàn)代科學(xué)的自然觀、培養(yǎng)學(xué)生的探索精神、創(chuàng)新精神,培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維能力、掌握科學(xué)方法等方面都具有重要作用。[4]因此,物理課不僅是學(xué)生學(xué)習(xí)專業(yè)知識(shí)的基礎(chǔ)課,也是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素質(zhì)的一門重要基礎(chǔ)課。
(二)大學(xué)物理對(duì)培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)精神的作用所謂科學(xué)精神,就狹義而言,是指科學(xué)家從事科學(xué)研究所表現(xiàn)的精神和態(tài)度,主要是指求真務(wù)實(shí)、勇于實(shí)踐、不迷信權(quán)威、百折不撓、敢于創(chuàng)新、堅(jiān)持真理的精神。在物理學(xué)相關(guān)理論的建立、發(fā)展與完善過程中,有無數(shù)實(shí)例無不體現(xiàn)了科學(xué)家們所具有的上述科學(xué)精神和科學(xué)態(tài)度。如法拉第電磁感應(yīng)定律的發(fā)現(xiàn),就是法拉第這位偉大的科學(xué)家歷經(jīng)十多年的無數(shù)次實(shí)驗(yàn)失敗,百折不撓,堅(jiān)持探索才取得成功的;又如“X射線”的發(fā)現(xiàn)過程,體現(xiàn)了科學(xué)家倫琴不放過實(shí)驗(yàn)中的任何疑點(diǎn),求真求實(shí),勇于探索的科學(xué)精神;普朗克在利用經(jīng)典物理學(xué)理論無法圓滿解釋黑體輻射問題時(shí),突破經(jīng)典物理學(xué)理論框架的束縛,大膽地提出了量子假說,成功地揭示了黑體輻射的規(guī)律,找到了打開現(xiàn)代物理學(xué)的大門鑰匙。這些對(duì)學(xué)生建立科學(xué)的思想,塑造不怕失敗、勇于探索、大膽創(chuàng)新的精神會(huì)有潛移默化的影響。[5]在講述這些理論的時(shí)候,適當(dāng)介紹一下科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)物理規(guī)律的曲折過程,講一講他們面對(duì)失敗、壓力甚至生命受到威脅時(shí)所表現(xiàn)出來的為科學(xué)獻(xiàn)身的精神,將科學(xué)精神教育滲透到教學(xué)中,可使學(xué)生受到前輩物理學(xué)家們科學(xué)精神的感染,對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素質(zhì)和形成良好的科學(xué)品德起到重要作用。
(三)大學(xué)物理對(duì)培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維能力的作用大學(xué)物理教育在培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維能力、啟迪學(xué)生智慧方面也有獨(dú)特的作用??茖W(xué)思維包括邏輯思維和非邏輯思維,人類在探索未知世界、創(chuàng)造發(fā)明的過程中,科學(xué)思維起著重要的作用。科學(xué)素質(zhì)培養(yǎng)的核心是科學(xué)知識(shí)的自我獲取能力、科學(xué)思維能力和創(chuàng)新能力。物理學(xué)理論體系的建立,無處不閃現(xiàn)出科學(xué)思維的光芒,如理想模型是物理規(guī)律和物理理論賴以建立的基礎(chǔ),像質(zhì)點(diǎn)、剛體、理想流體、黑體等物理模型均反映了抓住事物的主要矛盾,忽略次要矛盾的哲學(xué)思想,使復(fù)雜問題簡(jiǎn)單化,這是相當(dāng)成功的科學(xué)抽象?;莞箤⒐馀c聲波類比,提出了光的波動(dòng)理論;德布羅意將粒子與光進(jìn)行類比,提出了實(shí)物粒子也應(yīng)具有二象性的著名論斷,預(yù)言了物質(zhì)波的存在。這是物理學(xué)中用類比思維的成功范例。[1]“在物理學(xué)理論的創(chuàng)立、發(fā)展與完善過程中,物理學(xué)家們對(duì)各種物理模型、物理假說的構(gòu)想、建立和完善;對(duì)不同物理現(xiàn)象本質(zhì)的抽象概括等等所表現(xiàn)出來的非凡的想象力、嚴(yán)密的邏輯推理和歸納綜合能力等,無疑對(duì)培養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決問題的思維能力有著積極而重要的影響。”物理知識(shí)本身是重要的,但在物理知識(shí)建立過程中科學(xué)家們?yōu)榇硕w現(xiàn)出的科學(xué)思想、科學(xué)方法、科學(xué)精神更為重要,它是我們?nèi)祟愄剿?、認(rèn)知一切未知領(lǐng)域的精神食糧和有力武器。
四、以培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素質(zhì)為中心,改革大學(xué)物理教育
(一)建立與教學(xué)培養(yǎng)目標(biāo)相適應(yīng)的課程體系開設(shè)大學(xué)物理課的首要目標(biāo)應(yīng)該是使學(xué)生掌握物理學(xué)的思想和方法,啟迪學(xué)生的智慧,培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素質(zhì),而不僅僅是為了滿足相關(guān)專業(yè)課程對(duì)物理知識(shí)的需要。因此必須編寫與此目標(biāo)相適應(yīng)的大學(xué)物理教材。對(duì)非物理專業(yè)的學(xué)生而言,教材不應(yīng)貪大求全,只追求知識(shí)體系的完整,論證過程的嚴(yán)密,而應(yīng)注重物理學(xué)知識(shí)體系的發(fā)展過程;注重展現(xiàn)科學(xué)家探索未知世界、追求真理的科學(xué)精神;注重物理學(xué)解決問題的方法技巧;注重介紹物理學(xué)的發(fā)展如何導(dǎo)致了新學(xué)科、新技術(shù)、新發(fā)明的產(chǎn)生。這樣的教材既能夠滿足對(duì)非物理專業(yè)學(xué)生的物理知識(shí)的需要,又能消除學(xué)生對(duì)大學(xué)物理課程感到晦澀難學(xué)、高不可攀的畏懼心理,提高學(xué)生學(xué)學(xué)物理的興趣,發(fā)揮大學(xué)物理在學(xué)生科學(xué)素質(zhì)培養(yǎng)方面的獨(dú)特作用。
(二)更新教學(xué)理念,改進(jìn)教學(xué)方法要明確大學(xué)物理的基礎(chǔ)課地位,明確大學(xué)物理在培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素質(zhì)和創(chuàng)新能力方面的地位與作用。改變教師只注重知識(shí)的灌輸,過于強(qiáng)調(diào)物理知識(shí)的系統(tǒng)性、完整性,教學(xué)缺少互動(dòng),學(xué)生參與不夠的教學(xué)方式;要注重啟發(fā)引導(dǎo)學(xué)生,將觀察、實(shí)驗(yàn)、假說、驗(yàn)證等物理學(xué)的基本研究方法融入教學(xué)過程;將分析、綜合、抽象、概括、歸納、演繹、類比等物理學(xué)科中常用的思維方法靈活運(yùn)用于教學(xué)實(shí)踐,培養(yǎng)提高學(xué)生的自學(xué)能力和知識(shí)運(yùn)用能力?!叭绻處熌馨阎R(shí)的產(chǎn)生過程引入教學(xué)并與知識(shí)融為一體,就可以使學(xué)生了解所學(xué)物理知識(shí)的來龍去脈,加深對(duì)知識(shí)的理解與掌握,同時(shí)還能讓學(xué)生在此過程中切身體會(huì)到科學(xué)發(fā)展的艱難曲折、學(xué)習(xí)到物理學(xué)家們?cè)诩姺睆?fù)雜的科學(xué)實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題的思維方式,就可以用這種方式去學(xué)習(xí)、研究物理知識(shí),從而有利于發(fā)展學(xué)生的創(chuàng)造性思維。”
五、結(jié)束語(yǔ)
在當(dāng)今的信息化社會(huì),新知識(shí)、新技術(shù)層出不窮,日新月異,任何人想要在未來職場(chǎng)中謀求發(fā)展,立于不敗之地,就必須樹立終身學(xué)習(xí)的思想和具備自我學(xué)習(xí)、提高的能力。任何想通過大學(xué)幾年所學(xué)的專業(yè)知識(shí)享用終身的想法是極其幼稚的,必將被社會(huì)淘汰。因此,高校在制定學(xué)生培養(yǎng)目標(biāo)時(shí),應(yīng)將科學(xué)素質(zhì)的培養(yǎng)放在中心地位,而不應(yīng)過分強(qiáng)調(diào)學(xué)生對(duì)專業(yè)技能、專業(yè)知識(shí)的掌握。綜上所述,大學(xué)物理教學(xué)不僅是對(duì)學(xué)生進(jìn)行物理知識(shí)的傳授,它還是培養(yǎng)大學(xué)生科學(xué)素質(zhì)的重要手段和重要途徑。高校非物理專業(yè)的大學(xué)物理教學(xué)不應(yīng)被削弱,探索如何提高大學(xué)物理教育在培養(yǎng)大學(xué)生科學(xué)素質(zhì)和創(chuàng)新能力方面的效果是每一個(gè)物理教育工作者義不容辭的責(zé)任。