物理课程素质教育培养目标的设计及教学实施.docx
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物理课程素质教育培养目标的设计及教学实施
物理课程素质教育培养目标的
设计及教学实施
摘要:
物理课程教学和其他课程一样,也应该注重素质教育。
本文结合大学物理课程的教学,分析了物理专业教学的素质教育原则,提出了物理课程教学的素质原则和物理教育的人文、科学素质,设计了该课程素质教育培养的具体目标,并结合教学内容,提出了落实素质教育培养目标的细化要求,将知识学习与素质能力培养相结合,努力实现学生知识、能力、素质的全面协调发展。
关键词:
物理课程;素质教育;设计;教学实施
1993年中共中央、国务院发布的《中国教育改革和发展纲要》中指出,教育要“面向全体学生,全面提高学生的思想品德、文化水平、劳动技能和身体心理素质”,为素质教育指明了方向。
随着社会进步,科学发展,“科教兴国”已列为治国兴邦的一项基本决策。
科教兴国的成功与否,高素质人才的培养是一个关键。
什么样的教育才能培养出高素质的人才呢?
答案是十分清楚的,这就是,变应试教育、知识教育为素质教育。
然而,在学科教育中如何具体体现素质教育内容,这个问题远远没有解决好。
尤其是理科教育,在理解素质教育与执行素质教育上出现偏差,使得许多地区的理科教育在“素质教育”的旗号下仍在进行“应试教育”。
因此解决好理科教育中的素质塑造问题刻不容缓。
素质教育就是科学素质培养和人文素质教育的综合。
因此,作为理科教育之一的物理教育,既要抓科学素质的培养,又要重视人文素质的教育[1]。
物理教育应当注重是素质教育。
大学物理是理工类专业学生必修的公共基础课,也是工程技术人员必备的自然科学基础。
大学物理课程在向学生介绍基本物理现象和物理规律的同时,向学生提供了基本的科学素质训练,有利于培养学生树立科学的世界观,培养学生的科学探索精神和创新意识,增强分析问题和解决问题的能力,该课程对工程技术人才的科学素质培养具有十分重要的作用。
为充分发挥物理课程的育人功能,我们结合大学物理课程的教学,分析了物理课程教学的素质教育原则和人文、科学素质,设计了该课程素质教育培养的具体目标,并结合教学内容,提出了落实素质教育培养目标的细化要求,将知识学习与素质能力培养相结合,努力实现学生知识、能力、素质的全面协调发展。
1物理专业教学的素质教育原则
1.1前瞻性
学校教育,特别是基础学科教育的价值是体现在未来的。
教育能否真正为社会主义现代化建设服务。
主要是看学生毕业后,步入社会时所能发挥的社会功能的性质和水平。
这也就是说,教育是面对未来的。
邓小平同志在“三个面向”的指示中,着重强调教育要面向未来,这是对教育功能,特别是素质教育的重要概括。
各国的教育改革也都把这一点作为重要的指导思想,只有这样,我们在教育、教学过程中,才能不追求暂时的表面效果,而着眼于社会未来的需要和学生未来的发展。
1.2基础性
物理课程教育的任务就是使学生能够形成良好的基础素质。
这是每位教育者的责任,也是物理课程教育的任务。
要使学生在学校受教育阶段真正打好素质基础。
素质教育的基础性体现在教育内容上不要繁难,教育方法不要繁琐。
要注意使学生形成比较稳定的品德、智力、才干、体力的内在品质。
比较稳定的品质可能在他们一生中都起作用,相伴终生。
而稳定的品质是要通过科学的教育过程来实现的。
所以,素质教育必须高度重视教育过程,没有科学的过程,就没有科学的教育。
深刻领会物理课程教育的基础性特点,是全面理解素质教育的重要方面。
1.3主体性
素质教育还是主张唤起学生主体意识、发挥学生积极主动精神,调动和挖掘学生内在潜能,发展学生个性特长的教育。
按照马克思主义认识论的观点,内因是变化的根据,外因是变化的条件,外因要通过内因起作用。
因此,学生的学习过程,必然是主动获取、主动发展的过程,而不是被动地接受灌输和塑造的过程。
素质教育强调学生主体的主动发展。
2物理教育应注重人文素质和科学素质的培养
2.1物理教学中的人文素质教育
人文素质的内涵和外延深刻而广泛,它包括政治的、道德的、伦理的、文化的及身体的等方面。
它的主要目标是使学生获取扎实的政治理论和认知系统;形成对祖国、对民族的责任感;具有正确的人生观和价值观,养成健康文明的行为习惯;具有高尚的品德、社会公德和职业道德;获得厚实、广博的文、史、哲、地、音、美等基础人文知识,从而成为具有综合素质的人才。
人文素质教育是物理教育的一个重要环节。
教师必须以身作则,身教言教并重,为学生作出示范,并且建立良好的敬师爱生关系,才能使素质教育获得好的效果。
著名物理学家费米记述他会见罗马大学理学院院长、著名物理学家O.M.科宾诺时说:
“向他作自我介绍时,我感到非常紧张,但是在他以其亲切而有趣的方式跟我谈论我的研究时,这种紧张情绪就立即烟消云散了。
他热心,能以善意和诙谐的方式,甚至能把不愉快的事情表达得毫不损伤你的自尊,他完全真诚待人,以及他对科学和人类社会问题的真正关心,赢得了人们的爱戴和钦佩。
”从事天线理论研究,并对沿用百年之久的矢量场的微分算子理论进行了重大改进的美国工程科学院院士戴振铎,回忆他在清华大学物理系求学情况时说:
“……我在清华受的教育最宝贵的不是学问,而是几个老师对我的热情和他们高尚品德的示范。
对我影响最大莫过于叶企孙、吴有训和任之恭”[2]。
在北大、清华物理系,三四十年代培养的大批爱国科学家,几乎都是在祖国危难时期谢绝外国高薪聘留,奔返祖国,为抗日和新中国的尖端科技作出了巨大的贡献。
2.2科学素质培养是物理教育的核心
科学文化素质作为素质教育的重要组成部分,主要有五大要素,即:
科学知识、科学能力、科学方法、科学意志和科学品质。
科学知识是学生科学素质的基础,在科学素质教育的过程中,逐渐培养和发展学生的科学能力,使学生掌握科学方法,培养良好的科学品质,同时促使学生逐渐培养科学意识[2]。
物理教育应以提高和发展学生的科学素质为核心,它是培养学生建立科学思想、科学精神、科学态度和科学方法的主要途径。
将其贯串于整个物理教学中,是培养高素质人才的关键。
科学思想来源于人类对客观事物规律认识的探索。
在探索过程中,只有抛弃传统的思想观念,建立创新思想,才能对客观事物的认识发生革命性的转变,从而对社会发展和人类进步产生深远的影响。
著名物理学家爱因斯坦在1905年发表的几篇论著中,论题各不相同,但却反映了由爱因斯坦的科学品格得到的某些共同特点:
立志创新、谦虚坦率,所用数学方法简单明晰。
它以坚实的实验为基础,运用不调和的逻辑推理,从而获得了完全出人意料的结果,狭义相对论中的著名公式E=mc就是如此。
J.J.汤姆逊1898年在向蒙特利尔的麦尔大学推荐卢瑟福的信中说:
“我还没有过一个学生比卢瑟福先生对那些有独创精神的研究工作有更大的热情和能力。
我肯定,如果他入选,他将在蒙特利尔建立起一个杰出的物理学派。
”时隔十年,使1906年卢瑟福获诺贝尔奖,并在1911年用实验证实了现在仍然适用的原子模型,在X射线通过晶体时,发生衍射现象。
这一理论思想是由马克思·冯·劳厄提出的,而他并未做出实际发现,可仍然获得了诺贝尔奖。
原因就在于他的科学思想的重要性。
科学的态度来不得半点的虚伪和骄傲,它必须是认真、严谨、无利和实事求是的。
玻尔和薛定谔讨论有关问题时,玻尔反对和批评薛定谔量子力学理论对函数的解释。
他们之间进行了马拉松式的讨论,以致结束时弄得薛定谔筋疲力尽,终于病倒在玻尔家里,两人还在继续争论不休。
可是玻尔是个真诚善良热情有教养的人,在这个极其重要的物理问题面前,再也控制不住自已了。
经激烈的争论,玻尔对函数提出了令人震惊的新思想,即将一个力学问题结果给出了几率密度的解释。
正由于玻尔的这种科学态度,才使他在物理上取得了辉煌的成就。
科学方法是取得科学研究成功的主要手段,合理的逻辑推理、正确的形象思维,灵感与直觉,理论与实验相结合以及系统方法是作为科学方法的主要内容。
爱因斯坦在它的相对论研究中,凭自已强有力的逻辑推理,用一种运算法仔细分析了时间和空间的概念,使得他的思维方法无可辩驳。
卢瑟福用他那非凡的直觉,曾系统地阐述过一个又一个假设,玻尔在核研究中他的直觉产生了一些简单又具有创造性的模型。
他们采用实验事实,证实了各种假设和模型的正确性。
3物理课程的素质教育培养目标
大学物理课程教学的各个环节中,应深入贯彻落实教育部非物理类专业物理基础课程教学指导委员会制定的《非物理类理工学科大学物理课程教学基本要求》[3],注重从以下几方面,培养学生的基本素质和能力:
3.1传授基础知识提高科学素质
通过物理教育,能使学生比较系统地掌握学习现代科学技术和从事社会主义建设所必须的物理基础知识,并了解这些知识的实际应用。
结合目前常用的科研思想和方法,培养学生的科研意识和动手能力,初步了解科研工作过程和方法。
物理学是一门基础科学,自从建立以来,已形成许多分支,涉及到许多领域,大学物理的教学主要传授力学、热学、电磁学、光学和原子物理学的初步知识,以及现代物理学的基本观点,并要了解这些知识在物理实验、工农业生产、日常生活和社会生活所常见的实际问题中的应用。
3.2发展基本能力提高专业素质
通过物理教育,要培养学生的物理观察能力、物理实验能力、物理逻辑思维能力、物理创造思维能力和自学能力。
培养能力、发展学生的智力的重要性是不言而喻的。
现代科学技术的发展,知识总量在急剧地增长,知识的更新率也在不断提高,只靠学得的一些知识远远不能满足时代发展的要求,只有不断地提高学生的能力,发展他们的智力才能适应科技进步的要求,才能更有利于学生学习和掌握新知识。
祖国的现代化建设也急需具有善于发现、善于发明,善于创造和善于开拓的专业人才。
因此物理教育不但要重视知识的传授,更要突出专业方法教育和专业能力培养。
3.3形成优良品格提高创新素质
通过物理教育要激发学习物理的兴趣,养成良好的科学态度,掌握物理学研究方法,培养独立思考能力,增强创造意识。
兴趣是人要求获得新知识的一种积极的心理表现,是一种内部驱动因素,具有浓厚的兴趣是学生学好物理的重要条件。
培养学生的科学态度主要是相信科学、实事求是;尊重事实、严肃认真地按科学办事的态度。
在物理教育中还要培养学生的创造精神和创新意识,使学生成为能够不断开拓创新的合格人才。
3.4加强实践能力提高创业素质
《中共中央国务院关于深化教改推进素质教育的决定》中明确指出:
高等教育要重视培养大学生的创新能力、实践能力和创业精神,普遍提高大学生的人文素养和科学素质。
社会对人才需求发生了许多变化,提高实践能力,增强创业精神,是对大学生提出的新的要求,是适应时代发展的需要。
在专业教学中要针对社会需求,扩展知识覆盖,增强实践训练,使学生在学校内得到初步的实践工作经验,培养学生动手能力,提高他们的创业素质。
3.5树立正确观点提高思想道德素质
物理课程教育在形成学生正确的人生观、价值观和世界观上有重要作用。
通过物理教育可培养学生的爱国主义精神,通过学生对我国古代科学技术的卓越贡献、我国社会主义建设成就和发展远景、以及对我国现代科学新技术成就的了解,增强民族自豪感、树立民族自信心和自尊心,树立报效祖国的远大志向和为社会主义现代化建设努力学习的责任感;在物理教育中要树立学生辩证唯物主义的世界观和方法论,能正确地认识世界、利用世界和改造世界;以人的综合全面发展为目标,在思想道德素质、文化科学素质、身体心理素质和劳动技能素质等各方面都能得到全面、和谐、充分地发展,成为一个合格的社会主义现代化事业的建设者和接班人。
3.6获取知识和分析问题及解决问题的能力
逐步掌握科学的学习方法,提高自我学习、研究性学习的能力。
能通过自学,理解和掌握物理教学内容;发展收集信息和处理信息的能力,学会通过图书馆和互联网,查阅、收集并研究相关科技文献,不断地拓展知识面,更新知识结构,增强独立思考的能力;能够写出条理清晰的读书笔记、小结、小论文或研究报告等。
树立问题意识,逐步学会通过科学观察研究对象,去发现问题和提出问题的方法及思路;在获取知识的同时,拓展创新思维,学会从多个角度看待问题,并对所涉问题有一定深度的理解。
掌握物理学中分析问题、解决问题的基本方法,增进对科学探究的理解,初步养成科学探究的习惯,培养理论探究和实验探究的能力。
能根据物理问题的特征、性质以及实际情况,用所学的物理理论和研究方法进行分析和研究,用物理语言进行描述,用数学方法进行处理;能从科学的角度,判断研究结果的合理性。
强化理论与实际的联系,提高知识应用的意识和能力,能用所学知识科学地分析和解释常见的自然现象,解决生活中遇到的一些实际问题,培养科学的生活态度和习惯;能提出物理知识应用的创新设想,并能清晰地表达自己的设想。
3.7科学美感和社会责任感
通过物理学的科学美,培养学生审美的能力、高尚的情操和奋发向上的精神。
引导学生认识物理学所具有的明快简洁、均衡对称、奇异相对、和谐统一等美学特征,培养学生科学的审美观,使学生学会用美学的观点欣赏和发掘科学的内在规律,逐步增强认识和掌握自然科学规律的自主能力。
引导学生关注物理与社会的联系,关注科学、技术对社会经济发展和生活方式的影响,养成与自然界和谐相处的生活态度;形成崇尚科学、反对迷信、以科学知识和科学态度解决现实问题的意识;形成将科学用于实际、构建和谐社会,为人类造福的社会责任感。
4物理课程素质教育培养目标的细化要求
物理课程的素质教育培养目标,应具体落实到物理教学内容的各个部分和相应的教学过程中。
以力学部分为例,力学是物理学的基础和重要分支,它与各种自然现象、工程技术和生产生活有着十分紧密的关系,在科技发展史上有着举足轻重的作用。
力学对一个人科学素质的发挥具有很大的影响,一个工程师、一个科技人员甚至艺术工作者,不论从事何种专业,力学素质都会对其专业有巨大的影响。
一个成功的设计和一个优美的造型,必定符合力学原理。
对工科学生来说,力学是各专业的基础,是必须具备的文化素质,如果力学素质不高,即使掌握了专业知识,也会使其专业发展受到制约。
对整个社会来说,力学知识的普及,力学素质的提高,将会产生巨大的经济效益和社会效益,避免很多工程事故和灾难。
力学部分素质教育的具体要求如下:
4.1学会把力学的研究对象抽象为理想模型(理想化物体模型、系统模型、结构模型、状态模型等),抓住主要矛盾,进行合理简化,建立相应的物理模型;学会结合实际,对理想化分析的结果进行修正[4]。
4.2理解运动叠加原理、力的叠加原理,掌握力的分解与合成、运动的分解与合成等力学处理方法,学会将复杂问题分解成简单问题来处理,掌握分析和解决复杂问题的科学思维方法。
4.3学会利用微元法,通过微积分来处理复杂力学问题的思路和方法,提高应用数学工具解决物理问题的能力。
4.4正确区分力学中的矢量与标量、过程量与状态量,加强对物理量的把握;通过对运动的绝对性与相对性、确定性与随机性等的了解,学会用辨证的观点去看待各类问题。
4.5通过对力与力矩、质量与转动惯量、牛顿运动定律与刚体转动定律、平动动能与转动动能、动能定理与转动动能定理、动量与角动量、动量定理与角动量定理、动量守恒定律与角动量守恒定律等有关质点与刚体的物理量和运动规律的相似与类比,了解自然规律的相似性和普遍联系,学习利用相似性探求和掌握客观世界规律的方法。
4.6了解物理原理、定理、定律的共性和特性,了解牛顿运动定律等力学定律的适用范围及机械能守恒、动量守恒、角动量守恒的条件,学会用科学的立场和观点看待问题。
4.7通过力学理论的具体应用分析,加强理论与实际的联系,尝试用所学知识去分析和解决实际问题,增强创新意识。
4.8了解常见体育运动项目中包含的力学原理,通过碰撞类问题的案例分析,进行公共安全和道德教育。
5物理课程素质教育培养目标的教学实施
5.1素质教育点的确立
在大学物理课程教学中,改变以往过分偏重知识传授的倾向,将素质教育目标纳入教学规划、引入课堂、渗入学生头脑。
针对物理课程素质教育目标和细化要求,从拓展素质教育的角度,重新审视学科教学内容,通过系统梳理,提炼出各教学模块中有利于拓展素质教育的知识点和教学结合点。
5.2素质教育素材库的构建
围绕素质教育点,广泛收集素质教育素材,充实素质教育内容。
如物理学家的生平事迹,物理发明的形成过程,物理学在生产、生活中应用的典型案例,物理原理在其他领域内的应用案例,物理学中所包含的创新思维与创新方法,物理学的最新进展等,素质教育素材最好为图片、视频等多媒体形式,通过不断积累,构成物理课程素质教育信息化多媒体素材库,便于在教师教学过程中有针对性的选用。
5.3素质教育的教学实施
课堂教学中,在传授知识的同时,以知识为载体,在素质教育点上自然而恰当地融入素质教育素材,展开素质教育,使教学内容与素质教育有机结合,既避免喧宾夺主,又避免简单说教,增强说服力。
素质教育是从现代教育理论出发,针对应试教育存在的问题提出的一种新的教育思想和理论,要求从知识、能力、思想品德和身心健康方面使学生得到较全面的发展。
也就是让学生在人文素质和科学素质方面得到全面发展。
而物理教育现代化就是抛弃传统落后的物理教育思想、教学内容和教学方法,采用新的物理教育思想和理论,现代化的教学方法和手段来体现素质教育的基本思想和要求,从而建立和健全新的物理教育新体系。
使用多媒体网络进行教学,能把班级教学和个别化教学有机地结合起来,既可以做到面向全体学生,又可以按照每一个学生的接受能力灵活地安排学习进度,达到因材施教,因人施教的目的,促进了学生的全面发展,达到优化教学的目的。
例如,我们可以在网上设计许多层次、难易适度、多样化的练习(为成绩中下等的学生设计一些弥补知识欠缺的练习,为优秀的学生设计一些难度较大的综合题、智力题、趣味题)学生在机上可以先任选一组适合自己的题目,使每个学生都有可能在自己知识及能力所及的范围内得到最优化的发展。
此外,教师还可以通过网络了解每个学生的学习情况和学习进度,并对他们进行辅导等等。
有利于发挥学生的主体作用。
多媒体网络教学有利于实现以学生为主体的学习,使学生能在积极的心态下,充分调动已有知识和经验去尝试解决新问题,进行创造性学习。
向学生提供有利于素质教育的各类物理辅助教学资源,将素质教育拓展到学生课外学习的过程中,在较为广泛的教育资源背景下,指导学生开展自主、开放、探究式的学习,增强学生自我学习、自我提高的能力。
通过网络,还可以克服宏观、微观、时间、空间的限制,使学生获得更广泛的信息拓展知识面,实现课堂教学的大容量、多信息、多趣味和高效率,最大限度地优化教学过程。
例如,让学生在计算机上进行绘画、写作、解题,或通过从网上查阅有关方面的情况,撰写一个调查报告,并及时对此报告进行分析等等。
使学生拓宽思路,充分展示个人的聪明才智,培养学生的创新精神和实践能力,促进学生个性品质的发展。
在物理课程的实践性教学环节中,利用现代化教学手段,进行实验方法和实验思想的教育,将个别实验的目的、内容和要求交给学生,让他们用现代化技术,在现有的仪器设备及经费的许可下,自行设计,自行测试,将实验结果与理论计算值进行比较,然后改进实验方法,提高实验结果精度,使实验值尽可能地接近理论值,采用这种理论与实践相结合的方法,不但可以提高学生的动手、操作测试能力,而且还能提高学生对实验的开发和创新思想。
设计有利于培养学生素质、能力的环节,通过实验探究、课程作业、论文、调研报告、应用物理知识的创新设想、发明设计等,检验素质教育的成果;将发现问题、提出问题作为物理课程的一项常规作业;将学生提出问题的数量和质量、提出设想的数量和质量、回答别人问题的数量和质量、参与讨论的数量和质量等,作为评价学生学习能力的一项依据;设计考试环节中的素质考核内容;开展学生综合素质的跟踪调查和可持续培养研究等,为进一步有效开展物理课程的素质教育积累经验[5]。
5.4多种方式并举做到教学方法现代化
以“教师为主导,学生为主体”教学理念,随着社会的发展越来越深入人心。
科学的方法能实现我们的培养学生素质的目标,这个目标以一门课程的教授为切入点。
在物理学教学中,我们力争做到“启发式、讨论式、研究式、交谈式”等科学方法。
5.4.1启发式与讨论式并举
启发式这种方式主要用在课堂理论课讲授中。
启发式的运用可以是设疑式,以提出疑问,承上启下,培养学生的科学思维能力和分析问题能力。
在理论的应用或习题课上就可以用讨论式,变“一人堂”为“众人堂”,可以各抒己见,培养学生表达能力,互相说服能力,也反映出学生对知识的理解和吸收。
5.4.2指导式与研究式并举
物理学课程一般是在大一下学期开的课,为了尽早培养学生的主动获取知识能力、研究能力、创新能力,各门课程设置了课程论文使学生在大学低年级就结合本课程撰写论文,开展研究性学习。
而这个训练在以往的教学计划中到大四下学期才开展。
在这个环节需要教师加强指导,学生加强研究,通过这个环节学生除了对所学的知识进一步领会,更主要在教师指导下,懂得如何开展研究性学习,通过学生自己查阅文献资料、调查研究、选题、撰写提纲、撰写课程论文等研究环节,能培养学生独立工作能力、探究问题能力、创新能力。
在此基础上再开展毕业论文,能大大提高毕业论文的质量。
5.4.3质疑式与交谈式并举
为了及时了解和掌握学生的学习情况,我们开展了课后的质疑。
质疑中做到三定和三不定。
三定就是:
定时,定地,定人。
我们每周安排一次质疑,每次质疑都安排了时间,地点和人员。
三不定就是没有规定的时间,地点,人员。
也就是随时,随地,任何学生都可以找老师询问任何问题。
老师和学生采用交谈式进行问题的提出和回答。
体现了师生的亲和力,培养了学生良好的人际关系和交谈能力。
5.4.4验证性实验与设计性实验并举
普通物理实验都是一门重要的基础课程,备受重视,也是高校水平评价的重点抽检课程。
物理实验在物理教学中起着重要的作用,肩负着对学生动手能力、思维能力、创新能力培养,科学实验方法、先进实验手段传授等重任。
在电磁学的实验教学率先开展了设计性实验,电磁学实验课时36学时,实验理论课时比为36:
75。
占理论课学时比近1:
2。
实验由验证性逐渐向设计性过渡。
现已能开放4个设计性实验,占实验总学时的1:
3[6]。
大大提高了学生的动手能力和创造力。
购置于较早的年代的实验设备,一些先进的实验手段都没法被运用其中,使用操作起来不够方便,实验现象不易被观察,视场范围小。
这些弊端都影响到物理实验作用的正常发挥,也不利于物理实验教学的进行,所以需要进行现代化改进。
结合多年的实验教学经验,及对实验设备改进后的教学效果,介绍一种比较成功的物理实验改进方法。
综上所述,物理课程素质教育培养目标的确立和在教学过程中的具体落实,有利于将素质教育与大学课程的教学紧密结合,充分发挥物理课程对学生综合素质的培养功能,体现大学课程对高素质创新人才培养的重要性,实现知识学习和素质、能力培养的双重目标,有效推进课程改革,形成与时俱进、特色鲜明的物理教学模式。
参考文献:
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[4]杨明智.如何在物理教育中渗透素质教育[J].陕西教育学院学报,1998.10
[5]李国彬.物理教育与科学素质教育[J].高等函数学报,2005.10
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