物理教育在培育科學素質的價值

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一、什么是科學素質

科學素質主要是指“科學思維能力”、“科學研究方法與技巧”、“對客觀世界的認知能力”、“求真務實、嚴謹踏實的工作作風”、“不迷信權威、勇于創新的精神”等。對于高校的大學生，特別是理工專業的學生，科學素質教育是重要的培養目標之一，只有具備了深厚科學素質的人才才能更好的適應未來的工作、學習和生活，這樣的人才可能做出重大創新和開創性工作，才有潛力成為各行各業的領軍人物。

二、高校非物理專業大學物理開設現狀

近年來，隨著大學的擴招和畢業生就業壓力的增大，很多高校為了適應這些變化，紛紛進行了一系列課程改革。由于過分強調技能型和應用型人才的培養，改革的結果是專業課、技能課課時不斷增加，基礎理論課課時(如大學物理等課程)不斷減少，有些高校的大學物理課只有40學時，甚至有些高校干脆取消了大學物理這門課。擔任這門課的教師被邊緣化，大學物理教育被弱化。許多人認為大學物理課就是為專業課服務的，因此只需講與專業課相關的內容，從而忽視了大學物理在培養學生科學素質方面的重要作用。擔任這門課程的教師普遍反映，大學物理學內容多、學時少，教材無法滿足科學素質教育的要求;學生普遍反映大學物理難學難懂，學習興趣不高。教師為了趕進度，在教學中就出現了重知識、輕方法、重結論、輕過程的不良現象，嚴重地影響了大學物理學的教學質量，使大學物理學這門課程難以發揮它的科學素質教育重要功能。

三、大學物理在培養學生科學素質

方面的地位與作用物理學是自然科學的核心，是新技術的源泉。人類歷史上的三次工業革命就是在物理學發展的一定階段產生的重大發明而發生的，它既是基礎學科又是帶頭學科。大學物理知識不僅是理工科學生學習后續專業課所必備，而且在培養學生科學素質方面具有不可替代的作用。在歐美等許多發達國家，大學物理作為非物理學專業的公共基礎課，為大學一、二年級的學生開設，旨在培養學生的科學素質，是全面的文理基礎教育課程之一。

(一)要充分認識大學物理課程的基礎地位物理學是一門最基礎的自然科學，隨著物理學的發展，它的許多分支已分別形成獨立的學科，如“生物物理”、“天體物理”、“半導體物理”等。物理學在整個自然科學的發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的許多領域，應用于生產技術的各個部門。一方面，物理學是研究物質的基本結構和運動規律的科學，它所建立的基本概念，它所發現的規律是物質世界的基本規律，是普適的，是相對穩定的;另一方面，物理學所采用的思維方法和研究方法也被其他學科所吸收，科學的思維方法和研究方法對于其他學科領域的研究發展具有借鑒作用。［3］經典力學、熱力學的發展導致了蒸汽機的發明，從而使人類進入到機器化時代，引發了第一次工業革命;電磁學理論的建立，導致了發電機、電動機的發明，從而使人類進入到電氣化時代，引發了第二次工業革命;相對論、量子力學等現代物理學的建立，導致了原子能、半導體、電子計算機、激光、光纖通訊等現代高技術的出現，使人類進入到信息化社會，引發了第三次工業革命，極大地促進了人類社會文明的進步。我國著名科學家錢學森曾經說過:“現代科學技術，說到底，是靠兩門學問:—是物理，二是數學”。學生是否擁有牢固而堅實的物理基礎，不僅影響他們對后續專業課程的理解和掌握，而且影響他們未來的職業發展空間。大學物理課在培養學生現代科學的自然觀、培養學生的探索精神、創新精神，培養學生的科學思維能力、掌握科學方法等方面都具有重要作用。［4］因此，物理課不僅是學生學習專業知識的基礎課，也是培養學生科學素質的一門重要基礎課。

(二)大學物理對培養學生科學精神的作用所謂科學精神，就狹義而言，是指科學家從事科學研究所表現的精神和態度，主要是指求真務實、勇于實踐、不迷信權威、百折不撓、敢于創新、堅持真理的精神。在物理學相關理論的建立、發展與完善過程中，有無數實例無不體現了科學家們所具有的上述科學精神和科學態度。如法拉第電磁感應定律的發現，就是法拉第這位偉大的科學家歷經十多年的無數次實驗失敗，百折不撓，堅持探索才取得成功的;又如“X射線”的發現過程，體現了科學家倫琴不放過實驗中的任何疑點，求真求實，勇于探索的科學精神;普朗克在利用經典物理學理論無法圓滿解釋黑體輻射問題時，突破經典物理學理論框架的束縛，大膽地提出了量子假說，成功地揭示了黑體輻射的規律，找到了打開現代物理學的大門鑰匙。這些對學生建立科學的思想，塑造不怕失敗、勇于探索、大膽創新的精神會有潛移默化的影響。［5］在講述這些理論的時候，適當介紹一下科學家們發現物理規律的曲折過程，講一講他們面對失敗、壓力甚至生命受到威脅時所表現出來的為科學獻身的精神，將科學精神教育滲透到教學中，可使學生受到前輩物理學家們科學精神的感染，對培養學生的科學素質和形成良好的科學品德起到重要作用。

(三)大學物理對培養學生科學思維能力的作用大學物理教育在培養學生科學思維能力、啟迪學生智慧方面也有獨特的作用?？茖W思維包括邏輯思維和非邏輯思維，人類在探索未知世界、創造發明的過程中，科學思維起著重要的作用?？茖W素質培養的核心是科學知識的自我獲取能力、科學思維能力和創新能力。物理學理論體系的建立，無處不閃現出科學思維的光芒，如理想模型是物理規律和物理理論賴以建立的基礎，像質點、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思想，使復雜問題簡單化，這是相當成功的科學抽象。惠更斯將光與聲波類比，提出了光的波動理論;德布羅意將粒子與光進行類比，提出了實物粒子也應具有二象性的著名論斷，預言了物質波的存在。這是物理學中用類比思維的成功范例。［1］“在物理學理論的創立、發展與完善過程中，物理學家們對各種物理模型、物理假說的構想、建立和完善;對不同物理現象本質的抽象概括等等所表現出來的非凡的想象力、嚴密的邏輯推理和歸納綜合能力等，無疑對培養學生分析問題、解決問題的思維能力有著積極而重要的影響?！蔽锢碇R本身是重要的，但在物理知識建立過程中科學家們為此而體現出的科學思想、科學方法、科學精神更為重要，它是我們人類探索、認知一切未知領域的精神食糧和有力武器。

四、以培養學生的科學素質為中心，改革大學物理教育

(一)建立與教學培養目標相適應的課程體系開設大學物理課的首要目標應該是使學生掌握物理學的思想和方法，啟迪學生的智慧，培養學生的科學素質，而不僅僅是為了滿足相關專業課程對物理知識的需要。因此必須編寫與此目標相適應的大學物理教材。對非物理專業的學生而言，教材不應貪大求全，只追求知識體系的完整，論證過程的嚴密，而應注重物理學知識體系的發展過程;注重展現科學家探索未知世界、追求真理的科學精神;注重物理學解決問題的方法技巧;注重介紹物理學的發展如何導致了新學科、新技術、新發明的產生。這樣的教材既能夠滿足對非物理專業學生的物理知識的需要，又能消除學生對大學物理課程感到晦澀難學、高不可攀的畏懼心理，提高學生學學物理的興趣，發揮大學物理在學生科學素質培養方面的獨特作用。

(二)更新教學理念，改進教學方法要明確大學物理的基礎課地位，明確大學物理在培養學生的科學素質和創新能力方面的地位與作用。改變教師只注重知識的灌輸，過于強調物理知識的系統性、完整性，教學缺少互動，學生參與不夠的教學方式;要注重啟發引導學生，將觀察、實驗、假說、驗證等物理學的基本研究方法融入教學過程;將分析、綜合、抽象、概括、歸納、演繹、類比等物理學科中常用的思維方法靈活運用于教學實踐，培養提高學生的自學能力和知識運用能力?！叭绻處熌馨阎R的產生過程引入教學并與知識融為一體，就可以使學生了解所學物理知識的來龍去脈，加深對知識的理解與掌握，同時還能讓學生在此過程中切身體會到科學發展的艱難曲折、學習到物理學家們在紛繁復雜的科學實踐中發現問題、分析問題、解決問題的思維方式，就可以用這種方式去學習、研究物理知識，從而有利于發展學生的創造性思維?！?/p>

五、結束語

在當今的信息化社會，新知識、新技術層出不窮，日新月異，任何人想要在未來職場中謀求發展，立于不敗之地，就必須樹立終身學習的思想和具備自我學習、提高的能力。任何想通過大學幾年所學的專業知識享用終身的想法是極其幼稚的，必將被社會淘汰。因此，高校在制定學生培養目標時，應將科學素質的培養放在中心地位，而不應過分強調學生對專業技能、專業知識的掌握。綜上所述，大學物理教學不僅是對學生進行物理知識的傳授，它還是培養大學生科學素質的重要手段和重要途徑。高校非物理專業的大學物理教學不應被削弱，探索如何提高大學物理教育在培養大學生科學素質和創新能力方面的效果是每一個物理教育工作者義不容辭的責任。