物理學蘊含學科思想論文
時間:2022-07-24 03:17:00
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“每一個時代的理論思維,都是一種歷史產物,在不同的時代具有非常不同的形式,并因而具有不同的內容”。隨著新課程改革的推廣,培養學生的能力,特別是學生的創新能力,越來越引起教育工作者的高度重視。教學過程由原來的教師教什么,學生學什么,逐漸向自主、合作、探究的學習過程轉變,也就是說教學過程應該而且必須成為在教師的組織引導下,學生通過自主、合作、探究知識,發展潛能,形成科學的世界觀、人生觀和價值觀的過程。因此各門學科應該重視學科思想和方法的滲透,如果一個人具備了相應的學科思想,獲得了學科研究的方法,就會具備創新的能力和終身學習的動力。物理學究其發展而言,與數學、哲學、化學、藝術等有著密切的聯系,因而蘊含著豐富的學科思想和方法。
1、物理學中蘊含的哲學思想
物理學和哲學相互促進相互發展,物理學為哲學思想的建立提供了事實依據,哲學對物理學的發展具有指導作用。物理學的教學過程就是以觀察和試驗為基礎,進行科學的分析和抽象,歸納得到規律性的認識,然后再把規律運用到實踐中去,正是實踐——理論——再實踐的辯證唯物主義的認識論。
1.1、物理教學要使學生樹立辯證的思想,學會“一分為二”的看問題。但是物理學畢竟與哲學不同,教學中不能刻意去追求,應該蘊辯證法于教學過程中。如在教學《導體和絕緣體》一節時,教師一開始可以創設情景設置如下疑問:能否用塑料做導線的芯?然后指導學生圍繞這一問題進行實驗,研究那些物體容易導電,那些物體不容易導電。從而學生把物體分成兩類:導體和絕緣體。此時要提示學生課堂一開始提出的疑問,學生自然會明白塑料是絕緣體,不能做導線的芯。然后教師演示玻璃達到紅熾狀態導電的實驗,得出絕緣體和導體沒有絕對界限,條件改變了絕緣體就可以導電了,再問塑料能否做導線的芯?學生自然有了更深的認識。再介紹壓電陶瓷、導電塑料等新型的導電材料。這樣在潛移默化中滲透了辯證的思想,而且還能激發學生強烈熱求知欲,有助于學生創新思維的培養。
1.2、“對立統一規律”是宇宙中的根本規律,也必然存在于許多物理過程中,因此在中學物理教學過程中要注重滲透這一觀點。例如關于水的蒸發,其實質是水的液氣兩態的轉變過程,既存在著水轉變成水蒸氣的過程,又同時存在著水蒸氣轉變成水的過程,如果前者占優勢,則水轉變為水蒸氣,如果后者占優勢,則水蒸氣轉變成為水。如果兩種過程呈均衡之勢,則系統中水和水蒸氣共存,并且處于動態平衡之中。在再如作用力和反作用力,也體現著“對立統一規律”。如果學生具備了這一思想,就會正確認識力的作用是相互的。教學過程中如果只簡單的講授知識,而不去挖掘其蘊含的“對立統一規律”,就無法使學生領會到物理現象發展和變化的過程。忽略了過程只看結果,就違背了物理學的認知規律。
1.3、事物是普遍聯系的這一哲學思想,推動了物理學的研究與發展,哲學的思想對物理學的研究起著指導作用。例如:冥王星的發現就是基于萬有引力定律,定律認為力的作用是相互的,事物之間是普遍聯系的,當科學家們觀測到海王星的實際運行軌道與用萬有引力定律計算出的軌道不符時,大膽推測了太陽系還存在著第九顆星星。再如:能量守恒定律的學習,空中勻速下降的降落傘,豎直下落的乒乓球,最后都靜止在地面上,他們的機械能都消失了嗎?基于事物是普遍聯系的認識,才能知道能量可以相互轉化的規律。
2、物理學中的等效思想
等效即效果相等,它是理解物理概念和規律,解決物理問題的重要方法。
2.1、運用等效法可以加強對物理概念和規律的理解。合力的概念是一個力的作用效果與幾個力的作用效果相等,那么這個力就是這幾個力的合力。這是最具代表性的等效,因此在教學時只要引導學生用等效的思想去理解合力及力的合成,就會收到意想不到的效果。從而對后面學習的浮力——等效于壓力差,也就會迎刃而解了。另外,質點和剛體也是等效思想在物理學中的具體體現。可見等效在物理學中是非常重要的一種思想和方法。
2.2、等效的方法可以將復雜的問題簡單化。在電學中就可以用等效電阻將復雜的混聯電路簡化。例如下圖:已知R1=8ΩR2=2ΩR3=2ΩR4=4Ω;求總電阻。
我們就可以用等效的想法求出最后R=4Ω。
再如,下面這道物理競賽試題:在一個半徑為R,密度為ρ的均勻的薄鐵片上,挖去一個半徑為r的圓,并且小圓與大圓相內切,請找出剩余部分的中心的位置。此題看上去無從著手,但是用等效的方法,就可以做到化繁為簡。
我們可以連接兩個圓的連心線,一定經過公切點A,并交大圓于P。
那么如果以大圓的圓心O2作為支點,就可以把此題等效為
杠桿的平衡問題。如果設剩余部分的質量為M,重心在C處。
小圓部分質量為M1,重心必然在圓心O1處。則有
M1gO1O2=MgO2C
問題迎刃而解。
3、觀察和實驗是研究物理學的基本方法
物理學是一門以實驗為基礎的學科。觀察和實驗是獲得
感性材料,探索物理規律,認識物理世界的基本手段,也是檢驗物理理論真理性的唯一標準。
3.1、觀察,主要是指人們對于物理現象在自然發生的條件下或者有目的的實驗下,進行考察分析的一種方法。伽利略在觀察教堂里的掛燈,隨風擺動的等時性而發明了鐘擺;牛頓因為觀察自由落體,而發現了萬有引力;居里夫人鍥而不舍的觀察實驗,而發現了鐳的放射性。觀察不應該是無目的的,而應該是有意識的、長久的、借助儀器和工具進行的。觀察中還應該排除干擾,發現現象后面的本質的規律。
3.2、觀察有了收獲就應該用實驗去驗證。實驗就是借助科學儀器和設備,甚至自己制造儀器,設法控制或者模擬物理現象或者過程,在有利的條件下研究物理規律的方法。而物理實驗中最常用的思維和研究方法就是控制變量法。所謂控制變量法就是在研究一個因素與多個變量之間的關系時,有意控制其中一些變量固定不變,研究其中一個變量與因素的關系,例如在研究影響電阻大小的因素時,電阻與導體的材料、粗細、和長度有關,如果我們研究電阻與材料的關系,就可以有意識的控制導線的粗細和長度。即可以取相同粗細、同樣長度的銅線和鎳鉻合金線來進行實驗。如果學生掌握了這種基本的方法,對于提高實驗操作能力,有很大的幫助和促進作用。
另外,觀察和實驗還應該注重培養學生嚴謹的科學態度和科學精神,使之實事求是。因此實驗是應該讓學生養成尊重實驗事實、尊重科學的習慣。教師要告訴學生每一個物理規律的發現都不是一帆風順的,科學家們不知道做了多少次實驗,品嘗過多少次失敗。失敗乃成功之母。學生養成了良好的實驗習慣和一絲不茍的工作作風,也許會在將來的某一次實驗中因為不放過一個不同的數據而有重大的發現吶!
誠然,物理學中還蘊涵著很多學科思想。每一種學科思想都對應著一種方法,只有在教與學的過程中滲透這些思想和方法,對學生進行潛移默化的教育作用,就能收到意想不到的效果。學生具備了這些思想和方法,才真正學會學習。他們會用這些方法指導自己的學習,進行科學研究。
同志說過:“創新是一個民族進步的靈魂,是一個國家興旺發達的不竭動力”,滲透學科思想和方法是當今素質教育的要求,是教育理念的轉變,是時代的呼喚!
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