物理科学方法显化教育的理论和实践研究

物理科学方法教育理论还有很多问题没有解决,比如科学方法的分类问题、科学方法教育地位问题等,我国在前人研究的基础,再经过多年的研究逐渐形成了新型的物理知识―方法结构理论,在该理论中,科学方法占主导,科学现象要想转换为科学理论,则需要通过科学方法,此种结构图明确了科学方法教育的地位。另外,我国学者依据智力―技能―认知结构理论,将科学方法分为了硬能力与软能力。

1.物理科学方法教育理论研究进展

学术界一直在为科学方法教育与知识教育两者之间的关系进行争论,其争论的焦点就是科学方法教育所处的地位。长久以来,科学教育领域对此问题一直都没有停止过研究,现已经形成了完整的观念体系,即知识中心教育观。国外某学者认为物理学中无论是哪一方面的内容,通过分解之后,都与3个因素有着直接的关系,这3个要素分别为事实、逻辑或者方法论、表述形式等。其中事实需要实验来进行验证,而逻辑与方法论实际上就是物理思想,而表述形式实际上就是指数学。这一结构模式不仅促进了物理学科整体的发展,同时也会与物理相关学科的发展提供了思路,也会物理教学提供了途径。前苏联某学者通过研究将物理学科结构进行了更为详细的划分,更为真实的反映出物理知识与物理方法直接的关系。其物理知识与方法结构如图1所示。

通过图1,可以知道该学者将物理学科划分为五个部分,并且对科学方法、科学知识、数学等3者之间的关系进行了界定。这一结构模型还有很多不完善之处,有待进一步研究。一些学者在上述结构模型的启发下,提出了更为合理的知识―方法结构图,如图2。

图2中,学者也将物理知识与方法分为5个部分,而科学方法处于中心位置,与其他4项内容都有着密切的联系。不同部分之间要想有效联系,都需要通过科学方法,因此科学方法在其中起到的是纽带作用,沟通者其余四个部分。科学发现认识论学者,科学根源就是现象,学者在科学研究期间,现象与理论之间并没有产生直接联系,科学现象只有经过科学方法的论证之后,才有可能成为科学理论。同理,科学理论也不能直接应用,只有通过科学方法,才能够应用到现实中,并且在现实中进一步延伸。此原理同样适用于科学教育。两个将结构图相比,笔者认为图2更加的合理。

2.物理科学方法显化教育的内容研究进展

现阶段科学方法分类还未有统一的定论,因此其也是学科界研究的重点内容。只有对科学方法进行正确的分类,科学方法中很多难以解决的问题才能得到有效的解决,很多学者通过长时间的研究实验,已经形成了系统理论,即智力―技能―认知结构理论。

站在能力因素的角度来考量这一问题,我们可以将其分为两大类,一类是硬能力,智力与技能都属于硬能力,因为这需要他通过人类的大脑才能实现;另一类是软能力,也就是认知结构理论,因为知识结构理论是通过人类的后天学习而形成,其就类似于人类的软件。

在能力结构中区分“硬能力”与“软能力”有着重要的意义。因为根据这种区分,我们不仅清楚了能力因素中的智力、技能、知识和科学方法的不同属性,更为重要的是,我们进一步明确了在能力因素中,智力的提高和技能的形成主要是靠训练而达成的,而能力因素中的知识和科学方法则可以通过传授、探究或发现使学生掌握。从这种基本思想出发,我们把科学方法分为了思维方法和学科方法。前者是主观的,是大脑的功能,需要训练才能使学生形成与掌握,后者是客观的,不是大脑的功能,需要传授才能使学生习得与掌握。这样一种分类方式,不仅来源清晰,而且与教育方式在逻辑上是自洽的。

3.物理科学方法教

育的实践进展

在物理科学方法教育显化研究中,我们认为,科学方法与知识不同,它所涉及的不是物质世界本身,而是人们认识物质世界的途径与方式,是高度抽象的。如果只从隐性教育角度进行教学,学生也可能从中学到一些科学方法,但只能是零星的、不连贯的,收效甚微。但若脱离具体物理知识去传授科学方法,则更不可取。这样,就形成了一种科学方法教育途径的两难处境。因此,我们尝试寻找一种恰当的教育方式,在显化科学方法的同时,进行科学方法教育途径的创新,使学生对科学方法的了解切中要害。我们认为,这就是结合科学方法的物理概念与规律教学。

概念与规律既是物理教学的核心,又是学生物理学习的起点。从核心着手贴近教学本质,从起点出发符合认知顺序。事实上,物理知识与科学方法本来就是一种水乳交融的关系,每一个概念与规律的得出,都自始至终贯穿着科学方法。如果把物理学喻为珍珠项链,那么物理知识是珍珠,而科学方法就是串起珍珠的那根“线”。因此,我们认为:只有通过结合科学方法的物理概念、规律教学,只有使学生在每一个物理概念、规律得出过程中真切体会科学方法的作用,学生头脑中的科学方法才能显示出其内涵、色彩和格调,才能显示出其内在的理由、作用和功能,学生学习过的科学方法才能真正活起来。正是在这个意义上,我们认为结合科学方法的物理概念、规律教学,是科学方法显化教育途径的创新。

4.结语

综上所述,可知对物理科学方法显化教育的理论与实践进行研究很有必要,因为物理科学方法显化教育理论作为一种先进的理论,历来是学术界争论的焦点,但是现实生活中很多人对这一理论并没有深刻的理解,甚至全然不知。本文介绍了我国学者最新的研究成果,对物理学科的发展起到了积极的作用,同时对物理教育规律的掌握也有重要的意义。

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