———浅谈在中学物理教学中科学素养的培养
毕传平
在平时的听课学习中发现，有很多教师甚至包括一些老教师，对物理教学的科学性、严谨性、逻辑性不甚了解，或者是要求不够严格，导致在教学中出现很多问题，如出现科学性错误、结论表述不够严谨、过程分析思维混乱没有逻辑性，学生越听越乱，学习教学效率低下，长此以往导致学生养成脱离实际、浮躁范立欣
不求甚解、生搬硬套的习惯，这对学生毕业以后走上工作岗位解决实际问题也是非常不利的、对学生的终生发展也是不利的。如果大多数教师在平时教学中不能认真钻研教材、认真备课、提供科学严谨逻辑性强的优化方案，除了对学生个人的发展不利，也将影响整个国家的发展。因为中学物理学科的特点，作为我们物理教师培养学生科学素养的责任尤其重大，我们应当担当起这个责任。下面就分别阐述物理教学的科学性、严谨性、逻辑性，并结合具体事例分析。 一、科学性是指表述的内容是否符合客观实际，是否反映出事物的本质和内在规律，即概念
、定义、论点是否正确，论据是否充分，实验材料、实验数据、实验结果是否可靠等。物理学是一门自然科学，在进行中学物理教学时，首先应当注重教学的科学性。无论是对物理现象、物理概念和物理规律的描述与表达，还是实验与习题的内容、数据等，都应当正确无误符合科学性。当然,不是说要一次就把某个问题讲深、讲透、讲全,而是要求不论在内容上和方法中都不应有科学性的错误。关于物理教学中的科学性典型错误有很多，下面所举的例题都很简单但又是不经意间常犯的错误。
【例1】、在一次公开课上，有一位老师分析下例：如图1所示，在光滑的绝缘水平面上固定两个同种正电荷P、Q，在PQ连线上的M点，由静止释放一带正电滑块，则滑块由静止开始一直向右运动到PQ连线上的N点时速度为零。关于此过程中下列说法正确的是（ ） A．滑块受到的电场力一定是先减小后增大
B．滑块的电势能一直减小
C．PM间距一定小于QN间距
D．滑块此后将在MN间做往复简谐运动
分析：根据等量同种电荷电场线的分布规律，可知在PQ连线的中点处场强为零，从P、Q到中点场强逐渐减小，故选项A正确；滑块电势能变化由电场力做功决定，可知选项B错误；由滑块的受力可知：滑块先做加速度减小的加速运动，到MN中点时加速度为零，速度最大，然后向右做加速度增大的减速运动，到N点速度为零、加速度向左最大，再返回做对称的运动，因此可作出滑块的速度—时间图像如图2所示，与弹簧振子的运动情况完全相似，所以滑块也做简谐运动，如取MN连线中点为平衡位置O、向右为位移正方向，可作出滑块的位移—时间图像如图3所示。故选项AD正确。
【问题提出】
物体是否做简谐运动如何判断？能否象上题一样通过图像定性分析确定?
【问题研究】
根据简谐运动定义，如果物体做简谐运动，则其回复力和振动位移应满足下列两个方程：F回= —Kx；x=Asin(ωt+φ0)
证法一：
对上题小滑块受力分析可知，如其偏离平衡位置O正向位移为x，且令OP=OQ=L，正电荷P、Q带电量为Q，滑块带电量为q ，则其回复力大小为：
，
所以小滑块所受回复力大小与振动位移大小不成正比，故小滑块不是做简谐运动。
井冈山大学学报
证法二：
先假设小滑块是做简谐运动，则其振动位移应满足下式：
，
测量几组数据代入上式，可以发现与上式不符，故小滑块不是做简谐运动。
【问题解决】
物体是否做简谐运动的正确判断方法是：用公式F回= —Kx或x=Asin(ωt+φ0)定量计算证明，而不能通过定性分析后就想当然的判断，否则这种不求甚解的做法将会给学生的终身发展带来不良影响。又如一位老师在讲简谐运动中的能量随时间变化的规律时，把能量随时间变化的图像想当然地画成如图4、图5中虚线所示的，由一半一半的正弦图像组成。
事实上根据势能和动能公式：
； ，
可作出正确的E— t图像如图6、图7中虚线所示，其变化周期为振动位移周期的一半，虽然图像也和正弦图像相似，但实际并不是正弦图像。
JAPONENSIS 19HAD
当然关于简谐运动动能和势能的公式与图像，对学生没有必要讲清楚，但是作为授课教师自已必须搞清楚，这样才能更好地进行物理教学。
二、严谨性是物理教学的又一特点。它要求物理结论的叙述必须精练、准确，而对结论的推理论证和系统安排都要求既严格，又周密。不过，对这些现象应当有一个正确的分析。一方面应当认识到，由于年龄特点，学生对严谨性要求确实有不适应之处，而另一方面也必须看到，出现这些现象往往是教师教学中缺乏基本训练的结果。由于传统的教材和教法侧重于机械记忆加模仿，学生当然会养成不求甚解、不问原威海卫生365由的习惯。大量实验证明，经过一定的训练以后，学生对严谨性的要求，是可以逐步适应的。并且倘若要求合理，教法
得当，适应过程可以大大缩短。如果不注意物理教学的严谨性必然带来科学性错误。请看下例分析：
【例2】、如图甲所示，一物块放在粗糙斜面上，在平行斜面向上的外力F作用下斜面和物块始终处于静止状态，当F按图乙所示规律变化时，物块与斜面间的摩擦力大小变化规律可能是下图中的 （ ）
【分析比对】：
甲老师作如下分析：设F最大值为F0 则有:
（1）若F0 =，则t=0时Ff =0，（能抓住临界点分析思路比较清晰。）在F从开始逐渐减小到零的过程，根据平衡方程F +Ff =得Ff 从零逐渐增加到后保持不变。所以摩擦力随时间变化的图像为“D”图。
（2）若F0 ＜，则t=0时Ff = -F0，同上分析得摩擦力随时间变化的图像为“E”图。
（3）若F0 ＞，则t=0时Ff方向沿斜面向下，大小Ff = F0 -，在F从F0 开始逐渐减小到过程，根据平衡方程F =Ff +得：Ff 从(F0 -)逐渐减小到零。所以摩擦力随时间变化的图像为“G”图。通过以上方分析本题只有“D”图正确。
乙老师其它分析和甲老师基本相同，但是在（3）中乙老师强调习题要求分析的是摩擦力大小随时间变化的规律，所以应将“G”图变为“H”图，由于一个学生提出F0 与的大小关系不确定，如F0抑菌 可能等于、也可能等于、，导致则t=0时Ff可能大于、可能等于、也可能小于，所以老师又把“H”图变为“M”图.
丙老师其它分析和乙老师基本相同，但是在（3）中丙老师认为摩擦力大小随时间变化的规律的图像为“N”图。
【点评】：从以上几位老师的分析中我们可以看出，一些老师的物理教学是多么的随意，多么的不严谨，带来的后果是多么的严峻。其中甲老师画的 “G” 图不能正确反映摩擦力大小随时间变化；乙老师画的 “M” 图把定值变为可变；丙老师画的 “N” 图又改变了F—t图的斜率。这些都是犯了科学性错误的。实际上在F0 ＞条件下摩擦力大小随时间变化的正确图像应该是“P”图。
三、在物理教学中只注意科学性、严谨性，对培养学生的科学素养还不够，还要发展学生的逻辑思维能力，这也是物理高考要求的能力之一。逻辑性思维是指在感性认识的基础上，运用概念、判断、推理等形式对客观世界间接的、概括的反映。科学抽象、比较、分类和类比、分析和综合、归纳和演绎。是最常见的一种科学方法。而逻辑性，就是从定义概念，到作出判断，到推理出一结论的过程，整个过程像一条线，就是我们说所的条理。每个人说话时都必须有逻辑性。说话有逻辑性，也是说话有条理，接收者才能很清晰的提炼出你所要传达的几点意思，便于交流，又不会产生误解。
物理教材中许多表达物理概念、定理、定律等的语言逻辑性都是很强的，常常是少一个字不行，多一个不好，前后颠倒也不行。例如光的反射定律中“反射光线在入射光线和法线所决定的平面内；反射光线和入射光线在法线的两侧；反射角等于入射角。” 就不能将“所”漏掉，也无须在“平面”之前加什么修饰，不能把“反射光线”和“入射光线”位置互换，更不能说“入射角等于反射角”，特别是反射定律三句话的顺序更不能乱，这是因为第一句话确定了“反射光线”在无限大空间里的哪一个平面内、第二句话确定了“反射光线”在这个平面内哪一侧，第三句话确定了“反射光线”在这个平面内唯一确定的位置。从空间到平面、再从平面到具体的“线”位置，可以说反射定律的表述是物理语言严谨性和逻辑性较高要求的典范
之一。
作为物理教师更应达到教学语言有条理、逻辑性强，否则同样一个习题一位老师有条理地讲了之后，学生很轻松地接受。而另一位老师思维混乱讲了之后学生会一头雾水，思维乱七八糟，只能死记硬背生搬硬套。通过对比两位老师对“例3”题的分析过程，可以明显看出。
【例3】、一辆长为L1=5m的汽车以V1=15m/s的速度在公路上匀速行驶，在离铁路与公车交叉点S1=175m处，汽车司机突然发现离交叉点S2=200m处有一列长L2=300m的列车以V2=20m/s的速度行驶过来，为避免交通事故，汽车司机立刻减速，让火车通过交叉点，求汽车减速的加速度至少多大？（不计汽车司机的反应时间）
【分析比对】：
头版头条甲老师作如下分析：对直线运动中的追击相遇问题，我们讲过是如何处理的？学生答：利用“一图三式” 关系，列出方程求解。老师总结：回答的很好，“一图”就是要画出轨迹图，“三式”就是位移S、速度V、时间T之间的关系式。特别要注意临界条件：速度相等时刻，二者间距离最大或者最小，也可判断后者能否追上前者。
本题中列车通过交叉点用时t =（L2+S2）/V2=25s
若汽车在25 s内位移 S1=175m
则 ，解得a=0.64m/s2
此时汽车速度V=V1-at ，V= - 1 m/s，说明汽车又返回与火车相撞，不合题意。
所以要使汽车安全减速，必须在小于25s的时间内汽车速度减少为零，这样才能使它的位移小于175m,
则有V12 =2aS1, a =9/14m/s2 =0.643m/s2
火车减速的加速度至少为0.643m/s2.
（讲台下很多学生一脸茫然，无奈叹息，想提出疑问又没有勇气，因为这和标准答案是一样的，此时老师已开始评讲下一题。）
【点评】：这位老师先回顾了追击相遇问题的处理方法，似乎在帮助学生温故知新，构建解题的模型，但是这些根本不适合本题情境，反而对学生解题的思维产生了负迁移。长期这样强化会导致学生只能生搬硬套，不能具体问题具体分析、不能灵活运用物理规律解决实际问题，使学生的解题能力不仅不会提高反而会逐渐下降。差生是老师教出来的，有时候这个说法看来也是正确的。再看同年级另一位老师的分析。
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