职业教育论文-实现科学教育与人文教育有机融合的探索.doc

职业教育论文-实现科学教育与人文教育有机融合的探索摘要：课程教材研究所物理课程教材研究开发中心组织编写的普通高中课程标准实验教科书物理（选修1-1），侧重物理学与社会科学和人文学科的融合，强调物理学对人类文明的影响。在挖掘物理学的人文教育价值方面实现一些突破。教材突出人文教育的特色，力求较完美地实现科学教育与人文教育的有机融合，向学生提供正确的人文导向，引导学生确立正确的人生观和价值观。关键词：人文；教育；物理；物理学史在普通高中课程标准实验教科书物理（选修1-1）的编写中，我们在精要地展示物理学核心内容的同时，注意突出物理学深刻的文化内涵。使学生经历从观察、认识形式多样的电磁现象到构建统一的电磁理论的探究过程；了解这些物理知识产生的背景及由此引发的人类思维、生产方式、生活方式的变革；认识科学技术和社会发展的互动关系；体会科学家不畏艰辛、勇于探索和创新的精神。1教材着眼于学生的终身发展，努力向学生提供正确的人文导向，力求较完美地实现科学教育与人文教育的有机融合。一、展现科学文化与人文文化的相互影响著名科学家拉比曾经说到：“只有把自然科学和人文科学融为一体，我们才能期望达到与我们的时代和我们这一代人相称的智慧的顶点。”2物理学是自然科学的重要分支，在把自然科学和人文学科融合的新教育理念上，承担着其他学科不可替代的重要任务。在这本物理教材中，我们展示了物理学的发展与人文文化的相互影响，使学生感受科学文化与人文文化的相互促进作用。教材在致同学们中从人类社会发展的大背景中，展示了科学技术的发展对人类文化的影响：“远古荒蛮的文明之初，投掷、尖劈、杠杆等知识帮助原始人群度过了漫长的旧石器时代。由于改造自然的能力的低下，人类创造了听命于自然的图腾文化。弓箭、钻木取火的发明，是最早的技术革命，它催生了畜牧业以及制陶和冶金技术。金属农具的普遍使用，使人类进入到农业社会，产生了具有田园意趣、以自然启示人格和艺术的人文文化。从近代欧洲的文艺复兴开始，科学实验开辟了科学革命的道路，理性精神强力地渗透到文化当中，把人类推进到科学文化的时代。”我们在展示物理知识的过程中，也注意介绍科学文化与人文文化的相互影响。例如，第一章第一节是通过讲故事的方式引出人类对电的认识过程的：“电闪雷鸣是常见的自然现象蒙昧时期的人们认为雷电是“天神之火”，在很长的历史时期内对它充满畏惧。欧洲的文艺复兴使得科学精神得到解放。活跃的科学思想和对自然现象丰富多彩的认识，鼓舞着人们摆脱传统观念和进行独立思考的勇气18世纪中叶，欧洲街头盛行像演杂技那样的静电表演。1746年，富兰克林在欧洲看到了这样的表演，新奇的现象激发了他极大的兴趣，就此开始了他的实验研究”又如，在教材第一章第四节用“众僧齐跃”的漫画和生动的叙述引出了最早的电容器“莱顿瓶”。这些小故事展现了人们对神奇的电的威力的好奇。我们通过列举大量史实，说明人类关于电现象的研究是在好奇心的引导下，从研究神奇的静电现象开始的。人们对电的认识经历了从天上到人间、从定性到定量的历程，使人类对电现象的认识从神学发展到科学。而这些与欧洲文艺复兴时期人们思想解放的大背景有关。在普通高中课程标准实验教科书物理（选修1-1）的编写中，我们注意自始至终贯穿这种教育理念。例如，第二章“司南”的章首图，第二章第一节中的“郑和下西洋”，散布在教材各处的与物理学发展相关的“邮票”等，都试图潜移默化地对学生树立科学文化观起到积极的作用。二、加强“科学技术社会”的教育我们在本教材中，编写大量“科学技术社会”的内容，进行科学价值观的教育。人类在这个世界上，主要是通过对自然的认识和利用，求得自身的生存和发展。人类认识自然、利用自然的历史，是人类历史的一条主线。教材在绪言中叙述了以物理学理论和相关技术突破为先导的近代三次技术革命的发生及其对社会进步的巨大作用。这样，就把物理学的发展放到整个社会发展的大背景中，使学生认识物理学的重大进步在人类的认识和生产力发展中产生的震撼人心的冲击和推动。在科学技术高度发展的今天，科学技术影响到社会生活的方方面面。科学技术已经赋予了人类强大的能力。我们的教育要使学生具有这样的素质：可以不了解某些科学技术的细节问题，但应当了解如何掌握科学技术的应用方向，以有益而非有害的方式使用这种力量。我们在教材编写上以充分的材料，在能源、资源、生态、环境等关系社会可持续发展的热点问题上，揭示科学技术的“双刃剑效能”，以确立正确的对科学技术功能的社会评价观念，增强学生的社会责任感，使学生“学会关心”：关心人类的命运，关心社会的可持续发展，关心科学技术的正确应用，促进形成正确的科学价值观。教材注意体现科学、技术、社会的相互关系，例如，在第四章“电磁波及其应用”中，我们先介绍麦克斯韦在理论上预言了电磁波，再介绍赫兹在实验上证实了电磁波的存在，然后介绍电磁波在现代社会生活中的应用，最后一节“信息化社会”，把学生的视野扩展到科学技术给社会生活带来的巨大变化上。这样，我们以具体的历史发展的时间为线索，展示科学带来技术的发展，促进社会生活的变化。我们还用漫画“互联网改变了我们的生活和工作方式”形象地展示了这种变化，通过“大家谈”的栏目让学生从正反两方面谈科学技术对社会生活的影响。为了进一步展现科学技术与社会的相互关系，我们注意强调人、社会与自然生态共荣，和谐发展。例如，我们谈到太阳辐射时写道：“眼睛把太阳在最强辐射区的辐射作为自己的接收对象，这样就能看到最多的东西，获得最丰富的信息。读到这里，你是否又一次感到了自然万物的绝妙与和谐？这是巧合呢，还是人类进化的结果？”在“寻找地外文明”一文中，我们呼吁：“时至今日，人们还没有找到地外文明。现在人类发现，文明星球目前只有一个地球。生活在地球上的人们应该更加爱护自己的地球母亲。”三、发掘物理学史在科学思想和方法上的教育功能现有的物理学知识都是人类从与自然界的长期对话中，经过无数的曲折与反复，进行抽象概括而获得的。3对现有知识的历史考察，可以把发现过程放在更真实的背景下，让学生了解科学问题是如何提出的，它的自然原型和理想模型是什么，问题是如何解决的，相应的概念和定律是如何萌生、提炼和发展的，从而达到对知识本质的深入理解。在本教材中，我们精选了一些史料，运用历史与逻辑结合的方法，帮助学生理解相关知识的本质和内涵，并得到物理思想上的升华。培养崇尚科学的信念，即树立对科学理性的坚定信仰，是培育科学精神的基石。在教材中，从科学定律神奇的预测和辨识功能中，引导学生体验科学的巨大威力，激发他们崇尚科学的情结，并提高他们抵御伪科学的免疫力。例如在电磁学内容中，从奥斯特、法拉第的发现到电机的研制和电动力的广泛应用，从麦克斯韦电磁场理论到对电磁波的预言和电通信事业的辉煌发展，都展示出科学理论的这种功能，教材给予明确的揭示和热情的颂扬。独立思考和独立判断的能力，首先表现为怀疑和批判的精神。批判的头脑，怀疑的目光，是激励创新的先导。在以往的教学中，强调培养学生分析问题和解决问题的能力，我们认为在培养探究精神上，更应该强调提出问题的能力。因为，创造性活动总是起始于对困难或问题的认识，是围绕着解决问题展开的。我们在教材中注意揭示物理学探索过程中问题背景的演化，阐明重大物理学问题产生的历史条件和所导致的重大发现，培育学生善于提出科学问题的灵性和聪慧。例如，奥斯特从对电磁分立的怀疑开始，导致了电流磁效应的发现；麦克斯韦从对已知的电磁学规律的矛盾开始，提出“变化的电场产生磁场”的假说而完成了电磁场理论的创立，等等。在物理知识的探求中，物理学家们铸造和采用了一些有效的方法。如观察实验方法（库仑发现电力作用定律，富兰克林发现电荷守恒，奥斯特和法拉第的重要发现，赫兹检验电磁波，等等）；综合归纳方法（麦克斯韦创立电磁场理论）；科学假设方法；类比推理方法；等等。几乎在每一项重要的发现中，都有生动鲜活的研究方法的使用。我们在教材内容的阐述中，在知识和结论的讲述上，注意揭示科学发现的方法论因素，期待科学大师们采用巧妙的方法作出科学发现的案例和经验，能在学生的记忆中长期保留下去，并从中受到熏陶和感悟，产生科学思维训练的长效作用。在传统的物理教材和教学中，向学生讲述的多是科学中理性的、逻辑的方法。而在实际的科学发现中，科学家们的创造工作却常常带有浓厚的非理性、非逻辑的色彩。当一个科学家致力于解决某个问题时，对他的自由创造很少有意识地规定什么限制。科学发现虽然可以通过不同的途径获得，但本质上都是一种为解决科学问题而进行的试探性的猜测，必须依赖于以对经验的共鸣的理解为依据的直觉。直觉、灵感、顿悟、大胆猜测、科学想象，都是非逻辑的创造思维形式。高中物理选修第1系列的教材，改变传统教材的做法，通过展示科学发现中的大量事例，反映了科学创造的这种非理性、非逻辑的特质。科学想象力和大胆猜测，是创造性思维的重要特征，也是科学研究中的实在因素。对于培养创造性人才的目标来说，进行这种非逻辑的思维训练，是不容忽视的。教材介绍了法拉第关于电场线、磁场线的直观想象，引导他创立了“场”的新概念。科学家的科学信念，实际上也是直觉思维和科学洞察力的一种表现形式。教材还介绍了奥斯特一直坚持各种自然力的统一性，法拉第本能地相信电磁作用的对称性以及超距作用的可疑，使他们执著地走向最后的成功。正因为许多重要的概念和假设，本身就不是从已有的理论中逻辑地推演出来的，如果在教学中以纯粹的逻辑方法来讲授，当然也是不可能的。例如，法拉第研究磁与电的相互关联与转换时，一批不同国家的科学家也在同时进行同一领域的研究，但大多都没有成功。原因看来十分简单，他们都把磁生电想象成是与电生磁相同的“稳态”效应。只有法拉第在大量实验中悟出电磁感应现象产生的关键在于它是一种“瞬态”效应。第三章第一节中的“遗憾出自哪里”介绍了科拉顿实验，说明就是因为未能在“瞬态效应”这一重要观念上有所突破而错失了发现机遇。在本章教材中，编者注意引用科学史实中的失败案例来阐述物理观念变革重要性，这有助于提升学生的思维品质，学会一些有用的科学思想方法，也使他们体会到物理知识形成过程的鲜活、可信，增进了学习物理的兴趣。四、探究方法不仅限于实验探究，更注意培养学生的探究精神以学生为学习主体的高中物理选修第1系列教材，在内容的处理上，尽量回避繁难的数学公式的应用和计算，多采用定性或半定量的方法讲述，以适应学生的能力水平。不在物理学的计算难度上下工夫，而注重引导学生在科学探究过程中建立大的科学观和研究方法是本书的特点。例如，第三章第一节“电磁感应现象”，教材注意以当时科学家探究电磁感应现象的线索对内容作适当安排，并增加一些可读性较强的科学史料栏目，以突出对相关知识形成的“过程与方法”的展示。本节教材的整体设计是以探究的思路展开的，教材的内容结构概括如下图。“电磁感应”是电磁学的核心内容，尽管教材依据普通高中物理课程标准（实验）的规定，已大大地降低了难度和要求，所涉及的知识均属于“了解”层次，但如何使学生能够比较清楚地了解电磁感应现象，识别产生感应电流的前提条件，仍是教学中的难点，需要循序渐进的概念构建，做较多的实验演示和探究讨论。这无疑给教学上带来一个两难局面：一方面要通过这一重要的物理概念规律的教学，给学生进行必要的科学素养训练和知识储备；另一方面，“电磁感应现象”的发现过程本身体现丰富的科学思想与文化底蕴，应作重点展示，以突出物理教育的人文价值。为解决这一教学疑难，教材不拘泥于传统教学所关心的“知识点”，注意以发现“电磁感应现象”的认识程序和逻辑环节为主线，适当梳理相关知识脉络，并在学生对物理观念和图景已有所领悟的基础上，尽可能按这部分知识形成的本来面目，把这一探索过程的科学思想方法展现给学生，使学生在体验科学家对未知世界的探究过程中，学习科学探究的方法。在发展创新精神的今天，科学探究是非常值得提倡的学习活动。但这里应该强调，物理教学中的探究类型不应仅限于实验探究，探究的方式也不应局限于固定的操作程式。具体到高中物理，特别是物理选修第1系列的教学，其科学探究活动更应不拘一格。除了初中阶段学生就已熟悉的实验探究，我们还设计了一些不全是实验或完全没有实验的探究，例如，文献检索研讨类探究，社会调查分析型探究以及包括“理想实验”在内的理性思辨性探究，等等。事实上，只要能够围绕某一科学课题，让学生通过自主的问题解决过程，变未知为已知，提升科学素养，就是好的科学探究课。我们在教材的第三章和第四章都设计了课题研究这类的探究活动。例如，第三章的第七节“课题研究：电在我家中”是根据普通高中物理课程标准（实验）关于扩展学生自主学习和独立探索能力要求而设置的物理研修专题。为突出选修1模块的人文特点，课本选择了更偏重物理与技术、社会发展互动的家庭用电课题，相信会引起学生的研究兴趣。本节的课题比较注重调查研究和查阅资料方法在课题研究中的作用，从课题的提出、研究形式与方法、研究的内容、研究成果的表现形式给出提示，并给出一些参考资料。这对于学生（文科）而言，无疑更有现实意义。五、进行正确的思想教育物理学是探讨物质结构和运动规律的学科，它着重于物质世界普遍而基本的规律的探讨，与哲学的关系是十分紧密的。从对物理学发展史上的大量发现个例的分析中不难看出，哲学在诸多物理发现中，特别在一些具有划时代意义的发现中，具有不可忽视的启迪作用。科学发现无论如何也离不开正确的哲学观点的指导，正如爱因斯坦所说：“如果把哲学理解为在最普通和最广泛的形式中对知识的追求，那么显然，哲学就可以被认为是全部科学研究之母。”4我们在“场的物质性”“能的物质性”“电磁世界图景”以及“近距作用与超距作用的对立”的介绍中，都力求贯彻辩证唯物主义哲学观点的教育。科学理论的真理性与其表现形式的简单、对称、和谐统一是互为表里的。美学的直觉和高超的审美鉴赏力，引导着科学家叩开科学真理的大门。这本教材，结合知识的讲授，引导学生去认识自然界质朴的统一，认识科学理论内在的美，从而潜移默化地培养他们的科学鉴赏力。除此以外，我们还注