在物理科技活动中培养学生的科学素养

　　摘要：注重科学素养的培养是课程改革的重要理念.科学素养的核心内容包括科学知识，科学过程与方法，对科学本质的理解，科学态度、情感与价值观，科学、技术与社会的关系等.本文通过对“物理科技活动”校本课程的开发，从科学探究活动、实验拓展创新、物理学史教育、科技制作与小发明、STS教育等活动方式论述物理科技活动对培养学生科学素养有着极其重要的意义.

　　关键词：物理科技活动；科学素养

　　我国《普通高中物理课程标准（实验）》的课程基本理念，首要的一条就是“在课程目标上注重全体学生的科学素养”.历史和时代发展证明，公众的科学素养是国家兴旺之本.尽管对科学素养概念的内涵有不同理解，但科学素养的核心内容是基本一致的.科学素养应该包括科学知识，科学过程与方法，对科学本质的理解，科学态度、情感与价值观，科学、技术与社会的关系等.[1]在科学教育体系中，自然科学中最具代表性的物理教学对培养学生的科学素质有着独特的作用，开展物理科技活动是培养学生科学素质的有效途径.

　　1通过探究活动培养学生的科学素养

　　科學教育中的科学过程主要是指在一般的科学研究中，那些普遍适用的系统化的操作步骤，一般来说，包括提出问题、猜想与假设、实验验证、分析与论证等基本环节.事实上，“教学中的科学探究”与真实的科学探究，虽然二者经历的过程基本相同，但它们有着本质的区别：“教学中的科学探究”主要是面向人类已知的知识，强调的是过程，其目的是让学生领悟科学思想观念，领悟科学家探究自然界的方法从而获得知识；而真正的科学探究是面向未知的知识，它更重视结果，即发现新知识.所以，在科技活动中开展科学探究，其目的是让学生经历探究过程，掌握探究方法，更重要的是让学生形成对问题的探究习惯，更理性地看待问题.通过探究活动所形成的知识，更能让学生理解知识的本质.

　　在教学串并联电路之前，笔者设计了一个开放性探究问题：根据给足的电源、两个小灯泡、一只开关、若干导线等器材，请画出尽可能多的电路.学生经过充分的思考后，自发地将所画的电路展示在黑板上.教师提出要求，学生展开讨论.

　　要求1：把黑板上错误的电路图找出来，并说明理由.（因学生展示的电路设计有可能存在短路、断路等情况）

　　要求2：把形式不同但实质相同的电路合并后保留一个电路.

　　要求3：把余下的电路进行分类，并说明分类的理由.

　　在学生分类的基础上分析归纳出电路的两种基本连接方式——串联、并联.

　　活动结束时，笔者当堂进行检测，掌握串并联电路特点并能正确识别电路的串联、并联的学生达到86%.[2]

　　2通过实验创新培养学生的科学素养

　　实验不仅是物理教学的重要环节，一切自然科学和社会科学的理论最终都要以观测或实验的事实为准则，只是实验（试验）的手段和方法不同而已，所以实验（试验）的观点、方法和能力是科学素养的基本内容.

　　物理课本中设计了许多探究性实验，如果按照课本的固定模式，按部就班地进行，学生只是按单一方法进行，只达到会做的层面.由于学科教学的时间、任务的限制，往往也只能如此.科技活动的开放性为学生提供了实验的广阔空间.开放实验室，让学生针对一个主题，讨论可能的实验方案，让学生自己揣摩、探索，通过自己动手操作加以探究，最后选出你认为最好的实验方案进行实验.《研究匀变直线速运动》这个实验在课本中使用的是打点计时器和纸带.活动中，有同学提出用数码相机的连拍功能充当频闪照相机来研究的方案.本校实验室没有配备频闪照相机，访谈中得知，学生在此之前没有接触过频闪照相机，他仅凭数码相机的连拍功能和打点计时器都具有等时记录的特点想到这个方法，我们不得不由衷地感叹学生创造性.难能可贵的是，其他同学想到在路径后面上放上刻度尺就很容易解决了距离测量的问题.随后的讨论中有学生提出，在小车顶上靠刻度尺一侧固定一个指针，就可以减小因拍摄时视角引起的长度测量误差.

　　3通过物理学史培养学生的科学素养

　　再现知识产生的社会、文化、历史背景和物理学家们为获取物理知识所做出的真实而令人兴奋的探索历程，有利于培养学生的科学态度、情感与价值观.物理学作为一个完整的科学知识体系，含有静态知识体系──科学规律、成果；动态知识体系──科学研究的过程.前者给人以知识，而后者给人以创新的智慧.离开了历史背景的单纯的物理知识只能使学生觉得枯燥和深奥.若能通过具体、生动、可靠的历史事实来说话，让学生感受到物理大师们用有效的方法一步一步地揭示物理奥秘时那种科学创造的快感与激动，接受科学态度和优良品质的熏陶.

　　人教版物理教材中大量的“科学足迹”栏目提供了丰富的物理学史资源.此外，在科技活动中，开设了《“偶然”的科学发现和发明》讲座，让学生感悟到灵感的美和科学探究中美的灵感来源于问题本质的深刻理解和对自然、生活的敏锐观察.《擦肩而过的发现》让学生为科学家痛失重大成果而惋惜，同时也为他们的不懈追求精神而感动，理解他们在科学探究中“失败”的价值.在教学托马斯·杨的双缝干涉实验后，介绍物理史上“十大最美实验”让学生感悟实验的魅力.《量子力学的“英雄时代”——一张震撼的合影照》的讲座，让学生了解二十世纪初科学发展“井喷”时代科学巨匠们的卓越贡献……让学生在科学史的海洋中，感悟科学的美，培养对科学探究的情感，形成科学探究的价值追求.

　　4通过小制作、小发明培养学生的科学素养

　　学校的活动课蕴含着丰富的科技教育内容，是培养学生创新精神和实践能力、提高学生科学素养的有效途径.鼓励和指导学生在科技活动中做一些观察和小实验，而小制作、小发明活动本身就是一个创新的过程，它们不仅可以使学生学到各方面的专门知识，更重要的是培养学生的各种技能.同时学生通过小制作、小发明活动，能够充分认识理论知识的重要性，提高学习兴趣和积极性，培养运用理论知识解决实际问题的能力.结合与科技教育紧密相连的活动，如全国科普日，科技活动周、每年的全国、省、市科技创新大赛，广泛开展的课外科技兴趣小组活动，如机器人、航模，科学小发明、小制作、小论文等都是科技活动非常有效的活动方式.

　　科技发明小组的潘胜勇同学观察到日常生活中，拔取移动插线板上的插头时，往往要用双手，有时很不方便，经过仔细琢磨发明了“可单手拔取插头的插线板”，此项发明荣获重庆市少年儿童发明金奖，并获国家知识产权局授权的实用新型发明专利.

　　5通过STS教育培养学生的科学素养

　　STS教育本身是以科学素养为出发点，正确理解和处理科学、技术和社会的相互关系，强调科学、技术和社会的协调、和谐，突出了对科学的文化解读和价值判断.所以，在物理科技活动中，开展STS教育是培养学生科学素养的有效途径.

　　充分利用课本资源开展STS教育.让学生理解在物理的发展过程中，科技对物理学的发展起到了重要的作用，反过来物理学的发展又推动了科技的发展.在学习必修2第6章《万有引力与航天》一节时，教师就可以在讲解时，将这样的观点渗入到教学中.让学生知道，没有望远镜的发明与改造，人类就无法观看到遥远的天体，将大大限制物理学家对科学的研究；另一方面，万有引力的发现和引力常数的测定，使得人们能够计算出天体的质量，发现未知的天体.在学习中，让学生充分思考，去感知科学和科技的互相推动的关系.在第5节《宇宙航行》后，教材给出了《航天事业改变人类的生活》材料.这份材料重点介绍了航天在不知不觉中改变我们的生活，包括卫星通信、卫星广播给人类带来的改变，航天育种对农业产生的促进作用.在材料的最后，编者介绍了近年来，有的国家试图在大气层外部署武器，遭到国际社会的反对.要求学生通过报刊、网络等途径查阅这方面的资料，了解我国政府的立场，写出综述，并阐述自己的观点，与同学们交流.教师应该积极地引导学生去关注，让学生了解航天事业的发展，培养学生探索宇宙的兴趣和投身航天事业的激情.

　　开展物理科技活动只是一种手段，而不是最终目的，要把着眼点放在对学生进行科技教育、提高学生整体的科学素养方面.

　　参考文献： 

　　[1]蔡铁权 基础教育课程改革视野下的中学物理教学[M].科学出版社2005：3 

　　[2]张鸿 串并联电路教学设计案例分析[J]. 物理教学.2005（12）：22 

    作者：张鸿