回顾学科历程,明确学科要求
2022-12-26周志杰
○周志杰
物理学是近代科学的源头之一,是自然科学领域的基础学科,也是高校人才培养体系中理工类等诸多专业的基础性学科。学好物理,领悟科学内涵,能为今后的学习和深造提供有力支撑。
近代科学的发展与物理学科的内涵
近代科学的建立及其发展与社会发展紧密关联,科学技术的发展过程,既是人类不断探索科学真理的过程,也是社会发展的过程。
中世纪以来,以地心说理论为重要精神支柱的神学世界观长期占领欧洲。到14世纪,随着社会生产的发展,旨在反对中世纪的神学世界观、摆脱教会对人们思想束缚的文艺复兴开始兴起。文艺复兴的思想解放运动为打破地心说理论提供了思想动力和精神基础。
16 世纪,波兰天文学家哥白尼在分析地心体系的基础上,经过几十年的研究,建立了一个崭新的宇宙体系——日心体系。此后,开普勒受哥白尼“日心说”的影响,在整理、计算天文观测的大量数据基础上,总结出行星运动规律(开普勒三定律)。伽利略则在对天体观测的基础上,出版了《关于托勒密和哥白尼两大世界体系的对话》一书,支持“日心说”;之后,他在进一步研究斜面运动和自由落体运动的基础上,于1638年总结出版了《两门新科学》一书,这标志着近代科学正式拉开序幕。
此后不久,牛顿在开普勒、伽利略等人研究的启发下进行了深入研究,并于1687年发表了一部划时代的巨著《自然哲学的数学原理》,它是天文学、数学和力学发展的产物,是人类掌握的第一个完整的科学理论体系。其影响所及,遍布经典自然科学的诸多领域。此外,就人类文明发展而言,这部著作促成了英国工业革命,并在法国引发了启蒙运动和大革命,在推动社会生产力和改革社会制度等方面都有巨大影响。
19 世纪,在平方反比定律等的启发下,库仑定律、电磁感应现象等电磁学理论和伏打电堆、交流发电机(电动机)等发明相继问世,第二次工业革命兴起,人类由此进入电气时代。
20 世纪,随着物理学研究的领域不断拓展,原子核理论、航天技术、计算机等新理论、新技术的问世,第三次工业革命兴起,人类由此进入信息化时代。
进入21 世纪以来,以量子信息技术、人工智能、虚拟现实、清洁能源等新一代技术为代表的新一轮产业革命逐步兴起,智能化时代正逐步向我们走来。
从17 世纪近代科学建立以来的300 余年时间,放在人类文明发展史的时间维度看很短,但就在这短短300余年时间里,以物理学为基础的科学技术的不断革新,为人类文明带来了前所未有的进步。
物理学的发展是在观察和实验的基础上得出规律,并不断在新的实验(实践)中进行挖掘和完善的。作为近代科学的基础学科,物理学仍在不断拓展人类对物质世界认知的深度和广度,始终在探索物质世界及其运动规律。
物理学发展或者说科学发展的过程,就是人类不断克服困难、向真理不断迈进的过程。在这个过程中,只有那些善于继承又勇于创新的人才有可能抓住机遇。他们身上具备的勤奋和创新精神,也是同学们未来从事科学研究或其他工作所必须具备的。
抓住学科特点,掌握核心素养
物理学主要研究自然界物质基本结构、相互作用和运动规律。物理学不仅含有探索大自然的知识成果,还含有科学思想、科学方法、科学态度和科学精神等。
初中物理注重实验,注重与生产生活实际及时代发展联系,目的是提高同学们的科学素养和学习兴趣。
高中物理则是为了进一步提升同学们的物理学科核心素养,为同学们的终身发展奠定基础,促进人类科学事业的传承与社会的发展。
高中物理课程注重体现基础性、选择性、时代性和物理学科本质,关注科技进步和社会发展,培养同学们物理学科核心素养。课程要求同学们经历科学探究过程、体会科学研究方法、养成科学思维习惯、增强创新意识和实践能力,掌握科学本质,形成科学态度、科学世界观和正确的价值观。
学科核心素养是同学们通过学科学习而逐步形成的正确价值观、必备品格和关键能力。高中物理课程标准中要求,物理的学习和评价都要紧紧围绕物理学科核心素养来展开,要贯穿于物理的学习、评价全过程,因此,物理学科核心素养是同学们学习物理的出发点和落脚点。
高中物理学科核心素养有四个方面的内容:一是物理观念,主要包括物质观念、运动与相互作用观念、能量观念等要素。这一素养的达成需要同学们牢记物理基础知识、基本概念和基本规律,掌握物理学基本内容。二是科学思维,主要包括模型建构、科学推理、科学论证、质疑创新等要素。这一素养的达成,需要同学们充分运用物理、数学等学科知识和方法,学会将实际问题转化为物理模型并进行分析求解。三是科学探究,主要包括问题、证据、解释、交流等要素。这一素养的达成,需要同学们重视物理实验,在实际操作中培养科学探究能力。四是科学态度与责任,主要包括科学本质、科学态度、社会责任等要素。这一素养的达成,需要同学们在日常的学习中,结合物理学史、最新科技动态等,掌握科学本质,认识科技进步与社会发展的关系,并形成学习自然科学的内在动力和严谨认真的科学态度等。
高中阶段是更深入的学习阶段,是同学们成长成才的关键时期,同学们要努力在这一时期锤炼好学习能力和核心素养,为今后的学习和工作打下基础。
在新时代呼唤时代新人的要求下,同学们要努力培养好以物理学科为基础的自然科学的学习兴趣和学习能力,这是同学们成为科技创新人才的基础,也是我们走向科技自立自强,实现科技强国的时代需要。