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  物理学是众多学科中一门最重视实践的基础科学。在日常教学中应该注意使学生掌握一些探索客观世界的方法,掌握探索未知事物的能力,把知识的传授和自然科学一般研究方法的训练很好的结合起来。目前在大学物理教学中或多或少地存在忽视对学生学习习惯和科学方法的培养,阻碍了学生创新思维的发展,不利于素质教育的实施。如何使学生掌握物理学的研究方法、树立正确的科学思想,提高学生的科学素质,已成为素质教育中必须解决的一个重要问题。大学物理教学要培养学生科学素质,笔者认为:主要应该注意从以下几个方面培养学生的科学能力和思维方法。

  1  培养科学的观察方法,提高洞察分析问题的能力
  物理学研究处理问题通常是先观察生活生产中的某些现象,根据观察到的现象总结出来某个结论或提出假设,至于结论或假设的正确与否,则要进一步通过实验进行验证,然后才能得到正确的结果,根据得到的结果,又提出新的更深入的理论,再进行验证。所以认真的观察事物的特性和物理现象是十分重要的。比如当年的牛顿力学就是从观察天体运动中总结出来的。时至今日,观察宇宙射线仍是研究高能粒子的重要方法。物理教学应该重视培养学生观察物理现象的兴趣。实际上学生在日常观察事物中积累了许多有关物理方面的问题,期待在物理课中找到答案。如果能及时给学生满意的解答,会有利于保持和发展学生的观察兴趣。即使不能立刻给予,也应该指导学生继续从哪些方面深入观察,作好纪录,鼓励他们多想、多问,这里往往孕育着青少年创造才能的萌芽。教师也可以要求学生平时观察一些跟讲到的知识有关的物理现象、技术设备等等。要引导学生把出于好奇的观察提高到有目的的观察,让学生懂得观察是人类研究客观世界规律的一种基本方法,学会在观察中注意分析、比较,寻找各有关因素之间的联系,从中提高学生科学的观察能力。同时必须指出“观察”有它本身的局限性:比如不能排除干扰因素;不能随意重复,不能人为控制现象发生的条件等等。所以要深入研究往往需要做实验。

  2  培养创新意识提高科学实验能力
  物理学是以实验为基础的一门自然科学,物理学的发展离不开实验。所谓“实验”是人们根据研究的对象和探究的目的,利用仪器、设备,人为地控制或模拟自然现象,排除干扰,突出主要因素,在有利的条件下研究自然规律。大学物理的实验通常分为演示实验和学生实验。目前我国大学物理教材编排中,数量最多的还是由教师演示的探索性实验。教师的演示对培养学生掌握正确实验方法,树立科学的实验态度起着示范作用。所以每一名大学物理老师都应该清醒的认识到这一点,在准备仪器,进行实验操作,观测、记录、处理数据,分析得出结论,每一步都必须严肃认真,一丝不苟,这样才能帮助学生正确对待物理实验,掌握科学的实验方法。重视提高学生的实验能力,不单单是要求学生会按照课本安排做几个实验,这并没有完全达到提高学生动手实践能力的目的。教师还应该加强设计性实验,加强课堂内外小实验,开展课题研究。在设计性实验中,适当启发学生对现成的实验方案提出质疑,引导他们找出其他更好的解决方法,拓展学生的思维,培养他们的创新精神。例如在进行伏安法测电阻的教学时,除了要学生理解实验设计思路、弄懂实验的原理并正确完成实验外,还可以提出这样一个问题:课本给的方法是用一个安培表和一个伏特表进行实验,那么能不能只用一个电流表(或电压表)来测量电阻呢?如果能,还需什么辅助器材?怎么样测量?让学生画出电路图并动手做一做。通过学生自己的思考,让学生组织实验方案设计和讨论,使学生不再局限于课本所提供的一两种方法,同时又能激发学生的创见和集体智慧。课堂课外小型实验,灵活多样,运用方便,有利于学生获取感性认识,通过自己的探究过程,有效培养学生的兴趣,拓宽学生的知识面和发展学生的特长。在课题研究中,教师设计一些新颖的、具有挑战性的定性实验课题,让学生自由选择,然后进行观察并自己提出问题进行研究,最后写出小型的实验报告和科研论文。这一些做法都有利于培养学生独立思考的习惯和创新意识,发挥了学生的主动性、自主性和创造性,提高学生的实验能力,促进学生的个性的发展。显然,实验在大学物理教学中有特殊的重要性。因此,在近年的会考、高考中,普遍加强了对学生实验能力的考查。目的在于考查学生的创新意识和科学实验的能力。只有真正认真做过实验,认真纪录、分析实验现象和数据的学生才能很好的完成实验题。

  3  培养科学思维方法,学会利用类比、假说和理想化模型
  类比思维的认识依据是事物之间具有相似性,根据两个或两类事物的一些相同或相似的属性,从已知一类的属性,猜想另一类的属性也可能相同或相似的一种思维方法。如高中物理中把电场拿来跟重力场类比,再拿磁场和电场类比;由机械振动类比电磁振荡;由弹簧振子振动类比单摆振动;由动能、功、动能定理类比动量、冲量、动量定理;由万有引力定律类比为库仑定律等等。类比的方法其优点是有助于知识的理解和记忆,在解决物理问题的活动中,起着一种启发思路、提供线索的作用。借助于类比,常能创造性地解决一些十分陌生、十分困难的问题。如卢瑟福根据α散射实验分析发现,原子核和核外电子之间的相互作用与太阳和行星之间的相互作用很相似而提出了原子结构的“太阳系模型”的假说,因此,可以说类比是提出问题并作出新发现的主要源泉,是科学研究最具普遍性的方法。然而,物体都有各自的个性,因此类比的同时,更要注意事物之间的差异,避免学生在学习中对知识产生负迁移现象。例如,高中物理课本在对比着电场讲磁场,对比着直流电讲交流电时,都注意强调了其差异。

  假说是自然科学研究的一种广泛应用的方法。它是根据已知的科学原理和科学事实,进行逻辑论证,对未知的事物所做的假定性的说法。假说是有一定的推测性质,它正确与否有待实践检验。但它的主要部分和基本思想是根据科学事实推想出来的,它要跟当时公认的理论一致,能说明当时已知的科学事实并预测存在着未知的事实。比如牛顿第一定律是在伽利略假设的理想实验的基础上,经过抽象思维归纳出来的;麦克斯韦的电磁场理论,预言了电磁波的存在,并计算出电磁波在真空中的传播速度等于光速;安培的分子电流假说,解释了磁现象,解释了磁现象的本质。在教学过程中,要注意强调物理假说都是以客观事实和所观察的自然现象为基础依据,分析事物和现象的矛盾内在关系及其辨证统一的本质属性,得出物理规律的预言,从中渗透辨证唯物主义认识论的思想方法,使学生逐步形成科学世界观。理想化模型也是物理学研究中常用的方法。
物理模型方法是指通过建立和研究客观对象的简化模型来揭示对象的本质特征和规律的一种方法。它不仅是处理物理理论问题的一种经典方法,而且有着极其重要的方法论意义。物理模型方法不仅有利于揭示事物系统的内在规律,而且抓住了事物系统在思维结构上的共同点,有助于培养学生统一观点,达到认识上的概括化。理想化有三种形式:如质点、点电荷、点光源、光滑平面,理想气体、平面镜、薄透镜等,是根据讨论问题的性质和需要把客观实体理想化。动量守恒系统,绝热系统等,是忽略其他物体对系统的影响,把系统理想化。匀速直线运动、匀变速直线动动、匀速圆周运动、自由落体运动、简谐运动、光的直线传播等,是忽略次要因素,只保留运动过程中的主要因素,把过程理想化。物理模型的形成过程有助于增强学生运用物理知识的能力,培养学生思维的深刻性,形成抽象意识。物理模型的抽象性的有助于把握事物的动态变化,预测发展趋势,有利于探索开拓,打破常规,步入新的创造境地,形成学生的创新意识。
  总而言之,在大学物理教学中实施素质教育,培养学生的观察方法是基础,培养创新意识是关键和核心,培养科学思维方法,提高综合能力是素质教育的目的。现代化建设及市场经济发展对人才的根本要求,是需要具有综合素质和实践创新能力人才,正因为如此,国家才大力提倡全面实施素质教育。随着新一轮课程改革的开始,我们的教学应该是:从把注意力放在对学生进行知识的传授上,转移到把注意力放在培养学生对科学知识、科学观念和科学探究方法的了解和运用上,在大学物理教学中要不断探索新的教学方法,改进教学方式,深入研究物理学科内容的丰富科学内涵及其创新思维素质与素养,把培养学生的科学素质放到教学的重要位置上来。