谈STS教育和大学物理教学

[摘要]文章通过分析总结大学物理的教学现状和STS教育的内容,提出改革物理教学的方向和方法是渗透STS教育,利用课堂教学和课外学习,使学生认识到科学、技术、社会要协调发展,激发学习大学物理的兴趣。

[关键词]大学物理 STS教育

[作者简介]郑永春(1966- ),女,河北衡水人,衡水学院物理与电子信息系,副教授,研究方向为物理学;尹志会(1970- ),女,河北衡水人,衡水学院物理与电子信息系,副教授,硕士,研究方向为光学工程;张郡亮(1969- ),男,河北衡水人,衡水学院物理与电子信息系,副教授,硕士,研究方向为原子与分子物理。(河北 衡水 053000)

[课题项目]本文系衡水学院2008年教育教学改革课题“STS教育在非物理类理工科大学物理课堂教学中的渗透试验和研究”的研究成果。(课题编号:jg2008033)

[中图分类号]G642[文献标识码]A[文章编号]1004-3985(2010)08-0114-02

一、大学物理的教学现状

物理学是研究物质的基本结构、相互作用和物质最基本最普遍的运动形式及其相互转化规律的学科。物理学的研究对象是非常广泛的,它的基本理论渗透到自然科学的很多领域,应用于生产技术的各个部门,是自然科学和工程技术的基础。

大学物理课程作为大学理工科的专业基础课,大多在第二学期开设,是在学生掌握一些高等数学知识的基础上开设的课程,这有利于学生学习。但是,近年来大学物理的教学计划不断调整,教学时数从144学时减到72学时甚至54学时,课时的骤减给物理学的教学带来很大压力。从目前使用的物理学教材来看,经典物理内容比例较大,近代物理内容相对不足;物理学知识在社会生活中的应用作为简介内容,没有受到师生的重视;当代物理前沿及其在高科技中应用方面的内容就更为少见。从物理实验方面看,实验条件落后,实验器材陈旧简单,学生难以有机会进行近代物理的重要实验,大大影响了学生的实验积极性。总之,教学课时减少,课程难度加大,陈旧的教学内容和不合理的教材结构体系,使学生失去了学好物理的动力和信心;物理学作为专业基础课学生认为实用性不强,对掌握专业知识、专业技术帮助不大,所有这些就导致了大学物理教学受重视的程度大大降低。

二、物理教师的思考

为了提高大学生学习物理的兴趣,我们进行了一些探索和研究,对大学物理与高中物理的不同点进行讨论。

(一)学习方法不同

大学校园自由开放,图书馆、资料室藏书丰富,要引导学生充分利用课余时间和课外书,理解掌握所学概念和规律,搜索、体会物理知识与专业知识的结合;要引导学生学会用高等数学知识分析解决物理问题,深入理解其物理含义,不能停留在中学解题的基础上;要引导学生分析物理学知识的脉络结构,找出各部分知识间存在的关系。

(二)知识结构和重点不同

力学中质点力学的内容要精讲,引导学生从恒量到变量的处理方法的转变,重点是刚体力学、振动式和波动式的确定和叠加;热学内容从微观量到宏观量,从力学规律到统计规律;电磁学内容由一般适用的叠加方法到有对称性的简单积分;光学内容从几何光学到物理光学,重点是理解光的波粒二象性;增加近代物理知识,学习物体从低速运动到高速运动的相对论运动学和动力学,理解微观粒子的波粒二象性及所遵循的规律。

(三)学习目标不同

通过对大学物理的学习,使学生在掌握科学知识的同时,理解科学方法,理解科学与社会的关系、科学与人文的关系,培养学生的科学精神和创造能力,培养学生正确的人生观、价值观和世界观。这样的学习过程开拓了学生思维,使学生意识到学物理不只是学会几个概念和公式、会解一些习题就达到目的,要培养学生善于分析思考的能力,培养学生的科学素养和关注社会的意识,这正是STS教育所追求的目标。

三、STS教育的内容

STS是“科学、技术和社会”的英文缩写。STS教育是以强调科学技术在社会生产、生活和发展中的应用为指导思想而组织实施的科学教育,是以培养具有科学素养、能参与科学决策、全面发展的人才为目的,是一种新的教育观。STS教育的科学观、价值观体现在社会上,旨在协调自然与社会平衡的基础上建立科技、经济和社会协调发展的新的社会观,使社会获得可持续发展。

STS教育追求的目标是以促进每个学生的全面发展和全面提高其科学素养为核心,以理解科学技术与社会的关系为背景,以学习知识经济社会所需要的基础科学知识与技能为基础,以培养科学态度、情感与价值观为主导,以发展学生创新精神、形成独立思考和探索实践能力为重点,在开放的学习环境、自主的学习过程中养成科学的行为与习惯。

STS教育的基本特点是重视科学知识在社会生产和生活中的应用;强调基本理论的实用性和社会价值;强调教学内容要现代化、社会化,注意学生从实际问题出发进行学习。

四、STS教育在大学物理中的渗透

(一)在课堂教学思想中渗透

不同专业、不同课时有不同的教学计划,教学内容、教学难度可以不同,但培养学生的探究能力、培养学生的科学精神、培养学生的理论联系实际的能力是相同的,这就需要教师在把握教学内容和教学方法的同时,引导学生的学习过程,培养学生的逻辑思维能力,不主观臆断,使学生认识到所获得的知识的科学性。还要引导学生知道科学知识应用体现的技术领域,使科学知识转变为生产力,如从质点运动规律到航天技术,从电磁规律到发电技术、加热技术、探测技术,从热力学规律到动力传动、制冷技术,从光学规律到光纤、全息技术,从粒子规律到核能技术等。对于科学技术服务于社会,学生们都深有体会,如通信卫星、气象卫星为大家提供及时服务,微波炉、电磁灶就在我们身边,全息防伪随处可见,新能源的开发利用与环境保护更是热议话题。所以只要教师注意搜集整理资料,把死板的书面内容和鲜活的现实生活有机联系起来,学生对抽象的物理规律的学习有了明确的方向,大学物理课堂教学氛围和效果将有很大提高。

因此,大学物理课中渗透STS教育思想是很自然的,这些内容的加入与课时缩减的矛盾可通过知识点拨、章节总结提高、专题视频等方式合理插入,起到提高学生学习兴趣,又很少占用课上时间的目的。在一年多的教学试验中,部分学生体会到物理课的乐趣,课程结束后总有意犹未尽的感觉。

(二)在课余学习活动中渗透

大学生课余时间充余,自由发展空间大,可组建STS教育兴趣小组,开展物理学家、物理学技术史、物理科技前沿、物理与生活相关科普等方面知识的搜集整理,针对学生感兴趣的问题深入讨论、调查分析,写出调查报告或科技小论文,使学生对物理学的过去和当今科技有了充分了解,对科技服务于社会有了清醒认识。这是课堂教学的延伸,也是提高学生素质、培养学生创新能力的渠道。

这项工作是耗时费力的工作,尤其在开展初期,教师要对这一小组给予必要的支持帮助和引导,要制订切实可靠的活动计划,包括活动目的、活动形式、活动内容、活动时间、活动评价等。为了体现鼓励学生创新发展,学校也要大力支持,提供场地、设备、资料,对学生综合测评时要考虑此项成绩。

(三)在课外学习氛围中渗透

充分利用校园开设大学物理STS教育网络空间,师生共同交流积累物理学中STS教育的相关内容,培养学生的社会责任感,激发学生学习大学物理的欲望。针对不同知识点,将与STS教育的相关内容整理成读物,主要内容有航天技术、信息技术、能源技术、新材料技术、医疗技术、探测技术、制冷技术等几方面。

以航天技术为例,整理的相关内容有:卫星的早期发射史和卫星的发射回收过程;卫星的种类及作用,介绍通信卫星、地球资源卫星、气象卫星、导航卫星、侦察卫星、预警卫星等;载人航天探测和试验,使我国成为继俄罗斯和美国之后,依靠本国实力将人类送入太空的第三个国家,通过探测和试验制成了新型材料,奠定了我国科技强国的地位;空间探测器,使人类离开地球到新的天体去开拓不再是梦想;空间技术的发展前景,可建立卫星发电站,利用同步卫星收集到的太阳能变为电能,利用微波技术发射传输接收电能,解决能源危机和环境破坏问题。正是这些科学技术的应用,才使我们的生活丰富多彩,使人类规避了许多风险,更为人类的发展开辟了新的道路。

(四)在选修课中渗透

物理学是自然科学的基础,学生对物理知识并不陌生,可物理课程学习难度大是多数学生公认的。在开设物理学类选修课时,学生不是不想学而是怕学不会。考虑到现代的办学理念是发展交叉学科,提倡文理渗透,培养复合型人才,所以我们准备开设大学物理STS教育公共选修课。

课程的主要内容有:第一,什么是STS教育,阐述科学、技术和社会的相互关系,使自然科学与社会科学交叉兼容。第二,从大学物理每一部分内容著名的科学家讲起,到科学理论体系的形成,再经过漫长的实践转变为科学技术,最终生产出有形或无形产品为社会为人类使用。通过开设一个个专题,使学生意识到每一项发明创造、每一条规律的发现都体现了科学家的智慧和毅力,从而培养学生的科学素养和创新精神。第三,物理科技前沿介绍,引起学生关注物理学的发展,关注社会的和谐平衡发展。因为广大学生对当今社会的飞速发展关注度并不高,只是高科技产品的日新月异对大学生有足够的吸引,结合这种实际情况展开人生观、价值观教育,提高社会的参与意识和决策能力。

大学物理是自然科学的基础,也是科学的代表,它有两大重要功能:一是促进技术、经济和社会的发展;二是使人们确立正确的宇宙观和人生观。物理教师在教学时,头脑里除了各物理分支中的具体知识点之外,要始终牢记这两大功能。大学物理作为基础课学习的伸缩性很大,教师要营造学习的氛围,要引导学习的方向,要激发学生的学习兴趣。将大学物理教学改革与STS教育相结合具有广阔的前景,这是提高大学物理学习兴趣的有效途径。在大学物理课程中渗透STS教育的内容、体系、方式方法,还有待广大物理教育工作者进一步探索和研究。可首先作为选修课开展,作为大学物理的第二课堂以弥补课时的不足,这需要物理教师要有强烈的责任感和奉献精神,共同探索大学物理中STS教育的内容,为大学物理教学改革尽自己的一份力量。

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