运用马克思主义哲学观点提升学生的科学思维①

王 柯 苏作鹏

(河南大学物理与电子学院,河南 开封 475004)

社会的发展无数次证明人才培养是科技创新的根本,因此必须实施科教兴国战略,夯实科技创新的基础。物理教育为人才培养奠定了必要的基础,中学物理教育是培养学生科学思维和提升他们的核心素养的重要途径。

科学思维是从物理学视角对客观事物的本质属性、内在规律及相互关系的认识方式;是基于经验事实建构物理模型的抽象概括过程;是分析综合、推理论证等方法在科学领域的具体运用;是基于事实证据和科学推理对不同观点和结论提出质疑和批判,进行检验和修正,进而提出创造性见解的能力与品格。科学思维主要包括模型建构、科学推理、科学论证、质疑创新等要素。[1]学生独立分析、解决问题离不开科学思维,科学思维是将知识转化为能力的桥梁。良好的科学思维有助于提升学生的综合能力,提高人才培养质量。有研究表明:高中生整体的科学思维能力偏低,大多数学生的物理学习停留在知识层面,缺乏对知识深度的思考。[2]高中阶段是学生科学思维发展的重要时期,但迫于升学压力,大部分教师偏重于知识的传授,在培养学生的科学思维方面做得不够到位。

马克思主义哲学是关于自然、社会和人类思维发展一般规律的科学认识,运用马克思主义哲学观点指导教学能够学生促进科学思维的发展。如将对立统一规律、现象和本质、实践对认识的作用和否定之否定规律巧妙地融入到物理教学中,可有效培养学生的科学思维,其融入途径如图1所示。

图1

1 模型建构与学生知识体系的建构

物理学研究的现象错综复杂,各种因素掺杂在一起,使人难以发现其本质规律。唯物辩证法强调看待问题时要抓住主要矛盾,突出问题本质,运用此方法可以使物理问题化繁为简。而物理模型就凸显了这种思维方式,比如质点、理想气体等理想化模型。理想物理模型有助于简化和分析复杂物理问题,在此基础上发展新理论,从而建构理论大厦。模型建构还可以帮助学生完善知识体系结构,有助于学生习得学习方法和思维模式,不至于“只见树木不见森林”。比如,高中物理的第一个理想化模型是质点,在质点的基础上研究质点运动学和质点动力学,质点运动学主要讨论质点位移、速度和加速度三者的关系,不涉及力的因素;而质点动力学涉及力与运动的关系,以及运动过程中的能量变化。运用牛顿运动定律可以把它们有机地整合起来,形成中学力学的主体架构(图2)。

教师在讲授知识的同时,根据学生的自身知识储备和知识的内在联系,帮助学生构建知识体系,有意识地培养学生的整体思维,让学生建立知识框架,形成完整的物理知识体系,这将大大促进学生的物理学习。

2 科学推理与学生高阶思维的培养

科学推理能力是学生学习物理必不可少的逻辑思维能力。唯物辩证法指出:看待问题要透过现象看本质,因为通过感官感知得到的认识只是感性认识,只有通过理性思维才能把握事物的本质。教师可以在解决物理问题的过程中有意识地培养学生的理性思维和高阶思维。解决物理问题的核心是逻辑推理,学生通过观察现象认识问题,将复杂过程分解为若干个简单过程,分析各环节的逻辑关系,找到问题的本质,运用物理知识给出解答。如在解决力学问题时,我们首先要明确研究对象,然后进行运动分析和受力分析,根据已知条件灵活运用物理公式,最终解决问题。此外,在解题过程中教师可以启发学生从多种角度去寻找解决问题的方法和途径,打破僵化思维,灵活运用所学知识,通过一题多解等方法拓展学生的逻辑思维能力。如在求质点的速度时,我们可以运用加速度与力的关系求解,亦可以通过动能定理从功的角度求解。

“授人以鱼不如授人以渔”,教师传授知识固然重要,教会学生如何运用知识解决问题才是教学的重要目的。教师传授知识的同时注重培养学生的逻辑思维能力,可以使学生跳出“题海”,帮助学生提升自己的科学推理能力,灵活运用物理知识解决问题。

3 科学论证与学生探索精神的养成

马克思主义认为:实践是检验真理的唯一标准。物理学是以实验为基础的自然科学,是人们在探索自然的过程中建立起来的,物理的学科性质要求学生要养成求真、求实的探索精神。

实验可以验证物理理论,也可以加深学生对物理知识的理解,除了课堂实验外,教师还可以布置实践性作业,如布置学生开发小实验、进行小制作,以增强学生的动手能力。如在讲授动量守恒时,运用牛顿摆作为教具演示并验证动量、动能守恒,如图3所示,从左侧拉起一定数量的小球,使之与其他静止的小球发生碰撞,在右侧会弹起相同数量的小球。引入类似的趣味实验,让学生思考背后的原理,进行科学论证,在深刻理解知识的同时,还活跃了课堂氛围,有助于学生深层次理解物理知识。

图3

教师通过实验验证物理规律,并鼓励学生探寻生活中的物理原理,可以激发学生对物理的兴趣,使思维过程具体化。学生可以通过实践活动进行深度学习,增强实践意识,养成探索精神。

4 质疑创新与学生创造性思维的培养

科技是第一生产力,而创新是科学的生命力,是国家可持续性发展的原动力。创新精神一直是近年来国家大力倡导的时代精神,要求新时代中学生具备质疑精神和创新能力。唯物辩证法的否定之否定规律指出:事物发展过程中存在着肯定因素和否定因素,新事物孕育于旧事物,新旧事物是通过否定环节联系起来的。教师在传授知识的同时,向学生展示与知识相关的科学发展历史和科技前沿,不仅能够培养学生的质疑创新能力,也有利于思政教育的开展。如在落体运动的探究中,伽利略对亚里士多德“重的物体下落得快”的观点提出了质疑,并提出创新观点:“重的物体和轻的物体下落得同样快”。“学史可以明智,知古方能鉴今”,物理学史的引入有助于学生质疑精神的培养。

教师在授课时还可以将物理知识与相关的科技前沿联系起来,如讲解动量时,为学生展现我国“北斗”卫星发射中动量定理的运用、“北斗”卫星导航系统研发的艰辛历程和取得的伟大成就,既能拓展学生的视野,还能潜移默化地培养学生的爱国精神和创新精神,增强学生的民族自信。

5 结语

运用马克思主义哲学观点指导中学物理教学,有利于学生科学思维的提高,促进学生建构完善的知识体系,提高高阶思维能力。教师应努力利用实践活动提升学生物理学习的兴趣和探索精神,通过讲授科学史培养学生的质疑创新精神,通过联系科技前沿激发学生的爱国情怀。这样,学生能更好地掌握物理知识,理解科学原理,发展科学思维,提高自身的核心素养。