物理教学进行素质教育的有效途径

浅谈物理教学进行素质教育的有效途径

【摘要】高中物理是一门以观察、实验为基础的学科。物理知识在现代社会生活、生产、科学技术中有广泛的应用，是培养学生学科学、爱科学、用科学的重要学科，在素质教育中占有独特的优势。【关键词】物理教学；素质教育；途径

物理学是探测物质结构和物质的最基本的运动科学，是人类在漫长的生产劳动和探索自然中所再现的智慧、精神的积累与结晶。物理学是一门观察、实验和物理思维相结合的科学；是一门严谨的理论科学；是一门精密的科学；是一门基础的科学；还是一门带有方法论性质的科学。在素质教育中占有独特的优势，是实施素质教育的有效途径之一。物理学对进行素质教育有效途径概括起来主要有如下几点：

1.实验性与实践性途径

从物理学发展的历史看，物理实验是物理学理论的基础，也是物理学发展的基本动力。在经典物理发展中，伽利略的斜面实验、胡克的弹性实验、玻意尔的空气压缩实验等都为经典力学提供了实验事实，并在这基础上建立了新规律。在电学方面，库仑定律、欧姆定律、法拉第电解定律和电磁感应定律等的建立，无一不是在大量实验中做出来的。在光学方面，光的干涉、衍射、偏振等现象都是首先在实验中发现。在19世纪和20世纪之交，正当人们纷纷认为物理学已发展到顶点的时候，也正是x射线、放射性和电子等发现，打破了沉闷的空气，揭示了经典物理的不足，从而开拓了新的领域，

诞生了现代物理学。这一切都说明了实验是物理学的基础[4]。

不仅是物理学的发展过程，学生在学习物理学的过程中，充分重视实验是学好物理的最基本的条件之一，现代心理学认为，人的心理过程由认知过程、情感过程和意志过程所构成，而认知过程又分感知、记忆、想象和思维。感知是认识过程的第一步，没有很好的感知，不可能有真正的认识。物理实验可以使学生对物理知识的认知从物理感觉到物理知觉，然后从物理知觉到物理表象，最后完成了从形象思维到抽象思维的飞跃。下面我们通过“喷气小艇”实验来分析这一过程的实现。

取一只大鸭蛋，在其一端有铁钉开一个小孔，设法让蛋清和蛋黄流出，然后用水冲洗，使蛋壳内洁净。再取一小块白色硬发泡材料，用小刀削成一艘小汽艇，并在艇上挖一个凹坑，心容纳盛酒精的胶木圆盖。用两段镀锌铁丝的端头插入发泡材料小艇上，使蛋壳下部距胶木盖约0.5厘米。再用薄铝片或塑料片在小艇尾部做一舵。

置一棉球于胶木盖中，并倒入少量酒精。在蛋壳内注入2/5窖的清水。将小汽艇浮在浴盆中，用火柴点燃酒精棉球。片刻后。火焰将蛋壳内水烧开，产生大量水蒸汽，当蒸汽从蛋壳喷射出来时，小艇便宜向前运动了。只要调整舵位，小艇会自动沿轴线航行。

学生亲自做这个实验，通过实验现象（小艇利用从蛋壳高速喷射出的气体的反问运动获得向前的运动的动力）所反映出物理本质，形成了正确的物理概念，建立了正确的物理规律，即物体间力的作用是相互的（遵守牛顿第三定律），那么学生就可以利用做这个实

验以后所尝到的物理概念和规律解决具体的物理问题。可见，在物理学教育中坚持实验性与实践性的过程既是认识物理规律的过程，也是培养学生积极探索、尊重事实的科学态度的过程。

2.各种物理方法培养创新意识和抽象思维的途径

物理学在长期的发展过程中，形成了一整套问题和解决问题的方法，诸如理想化法、类比归纳法、物理实验法、反证法、统计概率法、逻辑演绎推理法，还有各种具有创新性的教学方法等等，都是物理学的重要学习手段和教学手段，它为教学提供了培养学生抽象思维的过程，也是培养学生创造能力和创造意识的重要过程。下面以物理教学过程中的悖论教学法为例子来分析这些方法的重要意义；

悖论教学法的特点是；教师根据新的知识、方法、特点及学生已有认知结构，设计一个包含新知识、新方法、新思维的新问题情景，使学生在运用旧知识、旧方法、习惯思维解答新问题时产生悖论，教师引导学生分析悖论产生的原因，通过类科学探索，提出新知识、新方法、新思维、给出新结果，消除悖论。

例如在教师给学生介绍光的本性的认识过程的时候，可结合物理学史实[2]，按如下步骤进行介绍；

[原有认知]17世纪的科学巨匠牛顿，也是光学大师，关于光的本性，牛顿是这样认为的；光是由一颗颗小弹丸一样的机械粒所组成的粒子流，发光物体接连不断地向周围空间发射高速直线飞行的光粒子流，一旦这些粒子进入人的眼睛，冲击视网膜，就引起了视觉，

这就是光的微粒说。牛顿用微粒说轻而易举地解释了光的直进、反射和折射现象。由于微粒说通俗易懂，又能解释常见的一些光的现象，所以很快获得了人们的认可和支持。

[新的问题]人们在实践中发现，几束在空间交叉的光线能彼此互不干扰地独立前进；人们还发现，光线并不是永远走直线，而是可以绕过障碍物的边缘拐弯传播。

[导致导论]微粒说无法解释上述的新的问题

[探索创新]为了解释这些现象，和牛顿同时代的荷兰物理学家惠更斯，提出了与微粒说相对立的波动说。惠更斯认为光是一种机械波，由发光物体振动引起，依靠一种特殊的叫做“以太”的弹性媒质来传播的现象。波动说不但解释了几束光线在空中间相遇不发生干扰而独立传播，而且解释了光的反射和折射。

[新的问题]尽管波动说可以解释不少光学现象，但由于它解释不了人们最熟悉的直进和颜色的起源等问题，所以没有得到广泛支持。

[新的实验]1801年，托马斯.杨在暗室中做了一个举世闻名的光的干涉实验。我们知道，干涉现象是波动的一个特性，杨氏实验成功证明了光确实是一种波，它只有用波动说才能解释，微粒说对此一筹莫展。不久法国物理学家菲涅尔也设计了一个实验，成功地演示了明暗相间的衍射图样，在微粒说看来，光的衍射现象则是不可理解的。到19世纪80年代，赫兹通过实验证实了电磁波的存在，并证明电磁波确实同光一样，能够产生反射、折射、干涉、衍射等

现象。利用光的电磁说，对于以前发现的各种光学现象，都可以做出圆满解释。这一切使波动说锦上添花，使它在同微粒说的论战中取得了无可争辩的胜利。

[新的问题]正当波动说欢庆胜利的时候，意外的事情发生了；以太存在的否定和光电效应的发现，这些新的实验事实又一次置波动说于死地。

波动说认为，光是依靠充满于整个空间的连续媒质-以太做弹性机械传播的。为了难以太的存在，1887年，美国物理学家迈克尔逊和莫雷使用当时最精密的仪器，设计了一个精巧的实验。结果证明，地球周围根本不存在什么机械以太。没有以太，光波和电磁波是怎么样传播呢？面对这一波动说难以克服的困难，微粒说跃跃欲试。光电效应的发现，微粒说再次“复辟登基”。所谓光电效应，就是指金属在光的照射下，从金属表面释放电子的现象，所释放的电子叫光电子。大量的实验证明，光电效应是绝对无法理解的。

[探索创新]微粒说和波动说的争论持续了200多年，光的本性是什么？仍然没有得到一个全面正确的认识。然而，爱因斯坦独具慧眼，看出了光的本性。他不偏不倚，用朴素的辩证法思想，“调停”了这声旷日持久的论战，促使“冤家”变成兄弟，两学说握手言和，合二为一。1905年，他创立了光量子理论，这一理论虽然在新的意义上复活了微粒说，但它并没有抛弃波动说，而是把二者巧妙地结合在一起。爱因斯坦辩证地指出；“光-同时是波又是微粒，同时又是不连续的。自然界喜欢矛盾……”这一思想充分体现在他的光量