算通过物理思想实验培养中学生科学素养途径探索

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1、算通过物理思想实验培养中学生科学素养途径探索【摘要】新课程标准强调在中学物理教学中应注重提高全体学生的科学素养，这同时也是我国高中物理课程的目的和培养目标。如何培养学生的科学素养也一直是一个值得研究的问题，本文试图结合物理学发展过程中有关思想实验史料，探讨思想实验对于培养中学生科学素养的途径。【关键词】思想实验科学素养利用科学发展史知识对于培养学生的科学素养具有重要的意义，如何利用科学史中的有关思想实验史料来培养学生的科学素养是个值得研究的问题，对于思想实验，有些老师往往只重视了思想实验的知识功能，对于其丰富的思想内涵则较少进行挖掘，特别是

2、它对于培养学生科学素养的意义。本文试图对此进行探讨。1什么是思想实验根据中国大百科全书可知，思想实验（thought10experiment）是一种按照实验程序设计的并在思维中进行的特殊论证方法。它既不同于真实实验，也有别于形式逻辑的推理。是按照假想的实验手段和步骤，进行思维推理，得出合乎逻辑的结果。在物理学发展的历史过程中伽利略、爱因斯坦等许多科学大师都曾经借助思想实验延伸其理论的触角。从科学思想实验发展的历史，我们可以看到思想实验主要特点。1.1可操作性。思想实验不是实际进行的实验，但是它是按照实验的格式展开的，是可操作的。1.2严密的

3、逻辑性。思想实验的操作过程，既是想象自由展开的过程，又是逻辑运动的过程。在这中间，逻辑起着主导作用，它引导、控制着想象，保证想象既是丰富的．又不是胡思乱想。1.3高度的创造性。科学家做思想实验的目的，是为了揭示事物内部的规律性。因此其探索是前无先例的，带有高度的创造性。2什么是科学素养科学素养（scientificliteracy）概念的形成与发展经历了长期的演进过程，并且随着科学技术的发展和变革，概念的含义也将不断变化。本文采用以下观点。科学素养的基本要素包括以下几个方面。一是科学知识与技能，是人们在科学实践中获得的关于客观世界的各种事物

4、的本质及规律性的认识程度和实际操作本领。10二是科学方法与能力，是人们在认识和改造客观世界的实践中总结出来的，并能在实践中正确运用的思维和行为方式，以及把握事物本质的策略与熟练程度。三是科学行为与习惯。科学习惯是长期积累和科学行为的定型。四是科学精神、态度与价值观。科学精神是指人所具有的科学的意识、思维活动和一般心理状态，其中以推动并指引一个人采取决定和行动的科学的原则、信念和标准组成的科学价值观为核心。科学态度则指个体在科学价值观的支配下，对某一对象所持的评论和行为倾向。我国在制定中学”科学”标准时，认为科学素养还应该涉及科学、技术与社会

5、的关系方面。这些都是科学素养所包含的重要内容。3利用思想实验培养学生的科学素养的途径思想实验可以对所研究的过程设想出真实实验暂时不可能或原则上不可能达到的实验条件，进行逻辑论证。在这个过程中，不仅包含有丰富的科学知识与技能，体现了物理学研究事物的方式与方法，而且也蕴含着人类认识事物，研究事物时所伴随的丰富的科学精神和人文精神。这些对于提高学生的科学素养都是具有重要意义的，都是值得挖掘与充分利用的。3.1挖掘科学史中思想实验提高学生科学素养10伽利略是第一位思想实验大师，他重视实验对理论的检验作用，但由于外部环境的恶劣、实验条件的简陋以及哲学

6、思想的影响，因此思想实验是一个常用的方法，并依此获得许多重要的发现与结论。重力作用下的落体运动在伽利略的力学中占据着中心位置，他在关于落体运动的讨论中仍然运用了他早先提出的”落体佯谬”，对亚里士多德的落体定律提出诘难，然后逐步显示出他的研究的全部丰富内容，在这个思想实验中，他已把早先所说的密度相同而大小不同的物体改变成重量不同的物体。对话是这样进行的：“如果让两块石头（其中之一的重量十倍于另一块的重量）同时从比如说100腕尺高处落下，那么这两块石头下落的速率便会不同，那较重的石块落到地面时，另一块石头只不过下落了10腕尺。”“如果我们取天然

7、速率不同的两个物体，显而易见，如果把那两个物体连接在一起，速率较大的那个物体将会因受到速率较小物体的影响其速率要减慢一些，而速率较小的物体将因受到速率较大的物体的影响其速率要快一些。……但是，如果这是对的话，并假定一块大石头以8的速率运动，而一块较小的石块以4的速率运动，那么把二者连在一起，这两块石头将以小于8的速率运动；但两块连在一起的石头当然比先前以8的速率运动的更重。可见，较重的物体反而比较轻的物体运动的慢，而这个效应同你的设想是相反的。”10这个佯谬不仅揭示了亚里士多德理论的破绽和逻辑混乱，同时也表明了，运用这种思想实验的推理法，比

8、起永远可能被人挑剔的真实实验，有时会更有说服力的推翻一个包含着错误的理论。在这个过程中，不仅说明了重力作用下的落体运动规律，而且体现了物理学研究问题的方法，如认真观察现象，提出要