中学物理教学中科学素养渗透_物理教学科学素养
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中学物理教学中科学素养渗透
摘要：文章结合我国目前公众科学素养的概况、中学物理教学对科学素养渗透的重要意义，以现代学习理论为指导，紧密结合中学物理教学实际，借鉴前人的研究成果，分析了科学素养培养与中学物理教学的关系以及对如何在中学物理教学过程中渗透科学素养提出六点建议:
1、提高教师自身的科学素养，发挥教师的主导作用；
2、重视加强实验教学，提高学生科学探究的能力；
3、重视渗透物理学史教育, 培养学生的科学态和科学的思维方法；
4、重视科学、技术和社会知识的教育帮助学生树立科学态度和价值观；
5、重视各学科间的联系与渗透；
6、学生的科学素养渗透是循序渐进的。
关键词：科学素养；中学物理；物理教师
1引言
在现代社会，公众的科学素养水平关系到一个国家的发展前途，最近中国科普研究所的一项调查结果显示，我国人口的科学素养与美国等发达国家相比：我国城市、农村人口的科学素养分别为1.6%、0.6%，而美国的全国人口科学素养平均为6.67%。我国公民的科学素养平均水平落后发达国家百年之多。
面对世界科技水平和生产力的突飞猛进，对学生进行科学素养的培养，便显得尤为重要。进行物理科学素养教学是现代物理学科的基本理念.学校教育是提高大众科学素质的重要阵地,也是提升学生科学素养的主战场 而物理学作为一门重要的基础学科，除了传授学生基本的学科知识以及学习方法和能力外，更重要的是进行科学精神和科学素养的培养。加强对学生在科学研究的兴趣、实验技能方面的技能，同时启发学生的创造性思维能力，加强学生的动手操作能力，从而完善学生的科学素养。我们都知道，探索是创新的前提，而创新是探索的价值取向。“创新是一个民族进步的灵魂，是一个国家兴旺发达的不竭动力”，所以要使我国在世界民族之林中立于不败之地，就需要培养大量富有创新精神和创新能力的新型人才。
2科学素养
2.1科学素养的内容
科学素养包括:数学、技术、自然科学、社会科学等诸多方面；也包括熟悉世界、尊重自然界的统一性,懂得科学、数学和技术相互依赖的一些重要方法,有科学思维的能力,认识到科学、数学和技术是人类共同的事业,认识到它们的长处和局限性。同时,还要能够运用科学知识和思维方法处理个人和社会问题。即科学素养主要指必要的科学知识、科学思维方式、对科学的理解、科学的态度与价值观,以及运用科学的知识、方法解决问题的意识和能力。科学素养的形成是长期的,早期的科学教学将对一个人的科学素养的形成具有决定性的作用。2.2科学素养的影响因素
教育是影响公民科学素养的主要因素，而经济是公民提高自身科学素养的驱动因素，政治因素则对公民科学素养的提高起引导性作用，文化体系也对公民科学素养有深刻影响，这些因素对公众科学素养有促进作用也有制约作用。
教育是影响我国公民科学素养的主要因素。建立和完善经济、社会发展的终身教育体系，需要大力发展社会教育，使学校教育、家庭教育和社会教育互相衔接，才能够有效的提升科学素养。
经济是提高公民自身科学素养的驱动因素。一方面，资金投入增加会为公民科学素养建设提供物质保障，另一方面，社会经济建设需要大批具备科学素养的劳动力，因此要求个人不断提升自身的科学素养以满足社会需求。
相关政策法规的制订、政府对公民科学素养建设的重视程度、各级领导干部的科学素养水平对我国公民整体科学素养影响很大，是提高我国公民科学素养的指导性因素。
2.3科学素养的重要意义
科学素养对政治、经济、文化等上层建筑有着深切而广泛的影响。第一：直接影响人们的世界观、价值观。科学素养的缺乏影响人们对客观世界的认知，更不具备掌握科学发展观的基本素养。第二：科学素养水平对上层建筑的政体结构、法律制度、政治水平等影响重大。政治体制与法律结构是否与社会体制相适应并不断促进社会生产力的发展，在很大程度上也取决于执政党的科学素养水平。第三:科学素养是文化素养的中心。先进文化体现的价值观是科学精神、科学态度的集中体现，也是科学思维、科学方法的表达。卡尔·萨根说过：“科学方法似乎毫无趣味、很难理解，但是它比科学上的发现要重要得多。”国际科普理论学者认为，科学方法是科学素养中最重要的内容，公众理解科学，最重要的[1]就是要理解科学方法并能够运用这些方法解决日常生活中的问题。
3科学素养的发展状况
3.1各国公众科学素养发展不均衡
2001年，中国科学技术协会的调查结果显示我国具备公民科学素质的比例是1.44%，2003年是1.98%，2005年是1.60%，2007年是2.25%，2010年则为3.27%，中国公民科学素养水平（3.27%）相当于日本（1991年为3%）、加拿大（1989年为4%）和欧盟（1992年为5%）等主要发达国家和地区在20世纪80年代末的水平。在公民了解必要的科学知识、掌握基本的科学方法、崇尚科学精神的程度这三个测量维度中，“公民了解必要的科学知识”与国外的差距较大。在“掌握基本的科学方法”上，公民的科学素养提升缓慢。2005年为7.4%，2007年为6.9%，[2]2010年仅达到9.8%。各类数据均表明我国公众科学素养的平均水平与发达国家相距甚远，任重而道远。
3.2学校是青少年科学素养培养的主战场 3.2.1国外积极完善学校教育体系
目前各国都十分重视科学教育，提高学生的科学素养成为科学教育的核心目标。美国政府的科普工作把提高公众特别是青少年的科学素养放在第一位，美国政府很担忧学校中青少年科学素养的缺乏，因为这关系到国家以后发展的持续竞争力。所以美国科普政策的首要目标就是要加强学生的科学教育，提高学校学生和尽可能多数大众的科学素养。
英国在1988年出台的《英国1988教育改革法》，让学生更多的掌握科学精神，科学思想和科学技术，成为学校教学的一个主要目标。英国各研究理事会把科普工作的重点都放在支持中小学校的科学教育上，各自设立面向学校的科普计划。由研究人员利用最新的科技成果，开发新奇的、富于启发性的科学教材和教学方法，供学校的教师使用。
日本1947年3月颁布的《教育基本法》第二条提出，“在一切场合、时间，都必须实现教育目的”。其他涉及少儿校外教育的法律法规如《图书馆法》、《博物馆法》、《儿童福利法》等，都为少年儿童享受应有的社会权利、保证其健康成长提供了法律依据。这些法律规定国家及地方公共团体，应通过设立图书馆、博物馆、公民馆等设施和利用学校的设施以及其他适当方法实现青少年科普教育目的。[3]
3.2.2我国转变传统教育模式
青少年一直是我国的重点培养对象。2001年科技部、教育部、中宣部、中国科协和共青团联合颁布了《2001-2005年中国青少年科学技术普及活动指导纲要》从中小学的教育抓起，借鉴国外优秀的教育经验。将教育的重点从传统的科学知识的简单灌输，转到在科学观念的培养上。使学生知道，世界万物和社会发展具有自身的规律，无论是看待或是从事某件事情都必须遵循规律，从小培养起规律意识和理性精神。
4科学素养在物理教学中的发展 4.1物理学习的重要性
物理学讲解实证，以观测和实验为基础，通过观测和实验来揭示问题的本质。通过物理学习，对于自然的了解便由表面现象引申到实际生活，同时能激发我们的求知欲望，渴望对各种现象和规律进一步去研究、研究和思考。更重要的是通过物理学习，会增强我们用理性眼光看问题的能力，真正学习到物理学中认真、求实和创新，并且是他成为我们看待问题的准则。[4] 4.2我国的物理课程改革
4.2.1物理课标着重强调科学素养的培养
我国从小学开始就开设《科学》课程，到初中则细分为物理、化学、地理、生物。而物理的学科特点决定它将成为完成这一使命的主要动力。《物理新课程标准》明确指出：义务教育阶段的物理课程要让学生学习初步的物理知识与技能，经历基本的科学探究过程，受到科学态度和科学精神的熏陶；它是以提高全体学生的科学素质、促进学生的全面发展为主要目标的自然科学基础课程。4.2.2我国中学物理教材的变化
由于学校正规科学教育和社会科普工作互动不足、衔接不够等问题的存在，不能保证在校学生以不同的方式、从不同的角度接触科学。我国现行的中学物理教材基本上都是力、热、光、电部分中的经典内容，原子物理部分也只停留在对原子结构及能级等初级及简单的知识讲解上。这样的经典物理内容教学由于经典物理本身的“机械性”、“绝对性”，不利于培养学生的发散思维。而近代物理以“相对性”、“黑洞”等全新知识有利于培养学生的发散性思维，加强学生对抽象微观物理知识的认知。新课改后的教材加入了近几十年的物理前沿知识，更有利于对学生的科学素养的培养。[5]
5如何在中学物理教学中渗透科学素养
5.1提高教师自身的科学素养，发挥教师的主导作用
新课程改革是教育领域的一次极其深刻的变革。初中物理新课程标准在课程目标、结构、内容及评价体系等方面都比原有课程有了重大革新和突破,充分彰显了“以学生发展为本”的课程理念。高中新制定的物理课程标准则是“旨在进一步提高学生的科学素养，从知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观三个
方面培养学生，让学生受到科学方法训练，培养学生科学思维能力”。那么如何贯彻新的教学理念，把科学素养渗透到物理教学中，对于每位物理老师都是不可多得的机遇同时也对教师提出了更高的要求。教师是学习过程的引导者、组织者和参与者，在课堂物理教学中起着不可替代的作用，教学过程中教师的作用不应只是机械的给学生传授物理知识。更应该通过课堂、课外和校外来帮助学生树立正确的人生观、价值观。引导学生通过物理课程学习引申到对科学知识、科学思维方式、对科学的理解、科学的态度与价值观,并具备运用科学的知识、方法解决问题的意识和基本能力。
5.2重视加强实验教学，提高学生科学探究的能力 5.2.1物理实验教学的基本要求
物理实验是研究与发展物理科学的基本手段。它不是单纯的技术操作过程，其中包含了丰富的认识论和方法论内容。搞好物理实验教学不仅有利于培养学生的实验技能，更重要的是启发和培养学生的发散性思维和创造能力，激发学生科学研究兴趣、培养基本实验操作能力和提高综合素质（即动手能力、创造性思维能力、想象能力和解决问题的能力）。在物理学习中科学素养的教育要“从物到理”，“识物讲理”。[8，9]物理教学中物理实验的普遍性和实践性，决定了科学素养渗透的重要性。
5.2.2教师如何完成实验教学
教学中应重视演示实验。在演示实验中增加学生参与的力度。单纯的教师演示剥夺了学生独立思考的过程，而且一些演示学生根本看不清。在演示过程中可以适当运用多媒体，优化演示效果，帮助学生理解实验。5.2.3成立科学兴趣小组，开展基于项目的科学教学
通过学生自愿组队在教师的指导下，将我们课程中的一些实验项目交由学生自己验证，从实验信息的收集、实验的设计，项目的实施及最后的实验评价均有学生亲自完成，在合作学习的背景下,教师应当参与到不同的兴趣小组的学习活动中去与学生交流经验，当小组的合作学习遇到困难时, 教师应当及时地加以点拨和指导, 提供必要的帮助，最后由各小组并开展示团队的成果，并交流心得。在此过程中让学生亲历知识被发现的过程。不仅可以让所有同学都参与到活动中去，亲身去体验物理现象，进行思考，得出规律；还可以促进学生之间的沟通合作，而合作精神也是科学素养的重要内容之一。
5.3重视渗透物理学史教育, 培养学生的科学态和科学的思维方法
物理学发展到现在大约有400年的历史，物理学史是人类对自然界各种物理现象的一步宏伟的认识史，物理学史集中地体现了人类如何在与自然斗争并逐步了解物理世界的现象、结构、特征、规律和实质的过程。它蕴含了认识论和方法论的因素，蕴含着的物理思想和观念的转变，是物理学家智慧的结晶。没有一蹴而就的科学成就，所有的物理成果其过程都是循序渐进，充满挑战与未知。正如我们所熟知的“居里夫妇礌的发现”、“爱因斯坦相对论的创立”、“牛顿定律的提出”等等都是出了巨大的代价才取得的。这样的物理学史教育有利于学生科学价值观和科学精神的形成，同时继承前人的永不言弃、善于发现总结的可贵品质。而科学价值观、科学精神与科学态度则是科学素养的重要组成。
5.4重视科学、技术和社会知识的教育帮助学生树立科学态度和价值观 5.4.1加强学生的情感体验
科学素养教学强调学生的情感体验，即关注学生的学习过程和方法，以及伴随这一过程而产生的积极情感体验和正确的价值观，促进学生健康发展。在这种
理念指导下的物理教学必须立足于学生的经验和生活，提倡教学向社会生活的回归，把各种知识和技能与生活实践结合起来，引导学生在生活中发现问题、提出问题，并利用所学解决问题，培养学生将物理知识应用于社会实践的意识。使学生在学习过程中获得知识、能力和情感的全面和谐地发展。5.4.2从生活走向物理，从物理走向社会
物理教育应该走出课堂、走向社会，这也是素质教育的直观体现。将物理教学素材由单一的教材和课辅扩展到科技馆、博物馆、建筑展览。但一定要选择有利于学生发展又能够让学生接受的方式，而不是简单的为完成任务而“走马观花，具有针对性的让物理知识在相关领域得到应用。同时帮助学生拓宽终身学习的可持续性发展渠道，使学生学到有用的、必需的物理知识并掌握生存、生活的基本
[10]能力。这也是青少年应具备基本的科学素养的重要环节。5.5重视各学科间的联系与渗透
尽管物理学科是科学的主要部分。但科学包含的内容很广，包括科学的方法、技能，不同的学科领域（数学、物理、化学、生物、地理等）以及科学与社会之间的关系。为了更好的培养学生的科学素养，提升学生的综合素质就要求教育工作者以科学的方法去融合与连结各学科之间的基本概念、原理和方法，帮助学生建立起各个学科之间的知识网络体系，进而逐步完善科学知识体系。帮助学生 应用综合的科学知识和科学方法去认识大自然的普遍联系和相互作用。培养学生的科学素养是摆在当前物理教学者面前的一座大山，需要付出时间和经历去解决问题。不同的科学领域所涵盖的学科知识是不同的但又是紧密联系的，不可割裂。所以提高学生的科学素养必须依靠多学科的整合[11，12]。5.6学生的科学素养渗透是循序渐进的作为一名新时代的教师我们在完成教学目标的同时，还要注重对学生思维的培养，同时渗透科学素养，抓住每一个锻炼学生思维的机会，使学生真正成为学习的主人。给学生营造一个轻松、愉快的学习氛围，有利于促进师生之间的交流与沟通，有利于学生顺利的完成对知识的理解。尊重学生的人格，提供全面自主的成长环境，让学生在学习过程中不断完善自己的综合品质。
在物理教学中构建和谐统一的师生关系，提倡民主教学。使学生自主、自觉、自为的个性得到充分的体现，增强学生对于物理学习的兴趣，同时学习到科学的思维方法、科学价值观，完善自我。物理学习中科学素养的渗透是一个长期的过程，需要教师不断总结反思教学过程和教学方法，真正将科学素养渗透到物理教学过程中，使学生真正成为能担负起祖国复兴的神圣使命。
6结论
学校是为国家输送人才的主阵地，负有培养学生科学素养的使命。我国从小学开始就开设《科学》课程，到初中分为物理、化学、地理、生物。物理课程要让学生学习初步的物理知识与技能，经历基本的科学探究过程，受到科学态度和科学精神的熏陶；它是以提高全体学生的科学素质、促进学生的全面发展为主要目标的自然科学基础课程。通过教育实习我发现大多数学生通过学习，只是了解了一些物理概念，掌握了几个公式，解决了几道题目而已。完全背离了物理教学的初衷。究其原因，一方面，受应试教育毒害严重；另一方面，教学理念、模式、方法也存在严重的滞后。为此我结合现代学习理论，紧密结合中学物理教学实际，借鉴前人的研究成果，提出了如何在中学物理教学中渗透科学素养的六点建议：
1、提高教师自身的科学素养，发挥教师的主导作用；
2、重视加强实验
教学，提高学生科学探究的能力；
3、重视渗透物理学史教育, 培养学生的科学态和科学的思维方法；
4、重视科学、技术和社会知识的教育帮助学生树立科学态度和价值观；
5、重视各学科间的联系与渗透；
6、学生的科学素养渗透是循序渐进的。希望能为教学工作者提供一定的帮助。
主要参考资料：
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In high school physics teaching scientific literacy Abstract: combining the general situation of public scientific literacy in our country at present, the high school physics teaching the importance of permeability to scientific literacy, with modern learning theory as guidance, closely combining the reality of secondary school physics teaching, draw leons from forefathers' research results, analysis of the relationship between scientific literacy cultivation and high school physics teaching as well as to how to permeate scientific literacy in high school physics teaching proce puts forward several Suggestions, hope to provide certain help for teaching workers.Key words: Scientific literacy;High school physics;Physics teachers
