人类对光的本性的认识历程能很好的说明这一点：牛顿的微粒学说(实物粒子)惠更斯的波动学说(机械波)麦克斯韦的电磁波说爱因斯坦的光子(场粒子)德布罗意的物质波动学说玻恩提出的波粒二象性的几率解释建立了波动性和微粒性的之间联系，从而将原本对立的波动性和微粒性统一起来，使人们认识到光具有波粒二象性—几率波和场粒子。在此之中充满的支持两派学说的科学家对彼此观点的质疑和否定，在此过程中客观地推动了认知的发展，让人的认知与真理更接近。

人们对原子结构的认识，也体现了事物是在不断的否定中得到发展的。原子在古希腊文里的意思是“不可分割”1897年汤姆逊发现了电子，说明原子是可以再分的建立了原子的“枣糕”模型，这是对原子不可分割的否定1910年前后以卢瑟福为首的科学家进行了α粒子散射实验，用原子的“枣糕”模型不能解释相应的实验现象，原子的“枣糕”模型被否定在此基础上建立了原子的核式结构模型玻尔发现原子的核式结构模型不能解释氢原子光谱，且与当时获得成功的电磁理论不符，原子的核式结构模型又被修正在此基础上建立了原子的量子结构模型。当然后面的原子模型并不是彻底否定前面的原子模型，而是对前辈建立的原子模型的继承和发展。

　　把科学发展史上科学家在研究当时的所想、所感呈现在学生面前，让学生体会科学发展的艰辛历程，让学生体会科学家的喜怒哀乐和坚持，在此过程中给学生以熏陶，让学生增长见识，培养他们的人文素质和科学素养。全部物理学史告诉我们，新的物理概念和物理观念的确立是人类认识史上的一个飞跃，只有冲破旧的传统观念的束缚才能得以问世。例如，普朗克的能量子假设是在突破了“能量连续变化”的传统观念的基础上建立的。同样，狭义相对论也是爱因斯坦在突破了传统的时空观念束缚的基础上建立的。这个思想发展的历程并不是一帆风顺的，而是经过不少思想上的质疑、困惑、疑虑、矛盾、斗争，有时甚至动摇退却。在现有的物理教材中一般只把这一认识的结果，又是经过后人多次消化了的材料介绍给学生，使学生较难体会到科学工作者正确的科学观与世界观、质疑精神对科学发展的重要作用。教师要努力于揭示物理学家这一心路历程，使学生从科学家们的成功与失败的经验教训中获得启示与鉴戒。

　　人类对自然事物的认识是在否定中不断发展的，生活也不例外，挫折、质疑、否定、徘徊是生命成长过程的自然现象，因为人也是自然的组成部分，要学会泰然处之。能明白这一点不失为科学素养的体现。

　　我们要在科学的课堂上潜移默化的培养学生的科学素养，就必须交代物理概念及规律的发展历程，用其中的科学态度、科学精神来熏陶学生。而这些素材恰恰是物理学科考试中的非重点部分，但又恰恰是培养科学素养的关键部分。所以学生科学素养的培养关键在教师，教师要改变只为考试而教的迂腐观念，要树立为培养学生科学素养而教的新观念。

　　二、科学知识体系的建立……知识与技能 科学概念的建立——为什么要引入?如何引入? 物理学概念形成的过程中曾经有过曲折与反复、分歧与斗争、停滞与突破。把这些过程介绍给学生，可使学生有身临其境的参与感，而且从正反两方面的对比中更能加深对概念的理解。

　　物理学，作为科学的一个分支学科，开始于对某些现象的观察。为了对这些观察作思考，并将这些思考所得与别人进行交流，就有必要形成某些概念。其中有些概念是基本的，它们是从我们的经验中形成起来的，例如与运动有关的物理量的建立过程，首先就是把空间和时间持续的概念看做是“基本的”，即它们不但为人类所“理解”，而且也同样为动物所“理解”。从昼夜、满月和季节的更替等现象中，人形成了时间的概念，并很快发现了大自然的经验规律：一年有大约365又1/4天。让我们回过头去看一看伽利略以前的时期。人们从空间和时间的基本概念中确立了运动的概念、运动快慢的概念。科学家想的则是怎样来描述运动和运动的快慢。于是就诞生了运动的定义：物体在空间中相对其它物体位置的变化。描述运动的物理量——位移：初位置指向末位置的有向线段。然后建立了比较物体运动快慢的方法：相同时间比位移;相同位移比时间。科学家从中找到了比较快慢方法的共性：位移与时间的比值。为了便于描述和交流，就建立了速度的概念，并将它定义为位移与时间的比值。伽利略在研究自由落体运动时意识到物体运动速度的变化有快慢之分，为描述速度变化的快慢，就建立了加速度的概念：速度变化量与发生该变化所用时间之比。物理学上很多物理概念都是这样引入的：因简化描述、便于交流而引入，需要什么就引入什么。正如普朗克所说：“当我们进入新领域时，常常需要新的概念。”象力学中的功、冲量、动能，电磁学中的电场强度、电势、磁感强度，热学中的温度等等都是这样引入的。

　　当然有的物理概念又是从大量生活经验的基础上总结归纳而逐步形成的。如力、质量、动量、能量等概念都是经过很长时间的发展才逐步形成今天的定义。

　　对物理概念的教学要求，应该包括物理概念引入的必要性，它是怎样在物理现象中抽象出来的，要掌握概念的来龙去脉，要有典型的表象作为建立概念的基础，这样做的更有利于培养学生的科学素养——理解科学概念。

　　2、科学知识体系的建立——对科学的系统理解

　　物理之所以有成为一门完整意义上的科学，与它自身完整的体系密不可分。高中物理是按经典物理(力学、热学、电磁学、光学、原子物理)的内容来编排，每一部分都有它的知识体系。知识体系就是对物理知识、规律之间关系的整体认知，将科学知识组合成一棵枝叶繁茂的“大树”。

如力学的核心就是研究力与运动的关系。牛顿第一定律就定性的揭示了力与运动的关系：力是使物体产生加速度的原因。牛顿第二定律又定量地揭示了力与运动的关系。在能量中，牛顿第二定律变脸为动能定理;在动量中变脸为动量定理力学知识结构如图1.

　　图1

　　电磁学的知识实际就是围绕着电与磁的关系展开，知识结构如图2：

图2

　　原子部分的知识结构如图3：

　　只有将知识结构化、系统化，明白知识之间内在的逻辑联系，把知识用一条线串联起来，才谈得上真正理解科学知识，也只有这样的知识才谈得上牢固掌握。具备了科学知识的结构，也就具备了科学素养的一方面。 学生的认知体系的建立——细心观察，形成辩证唯物主义的认知观和实事求是的精神。 观察是学习物理知识的主要方法之一，观察 图3

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