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航空航天體系標(biāo)準(zhǔn)范文第1篇

虛擬現(xiàn)實(shí)（Virtual Reality， 簡(jiǎn)稱VR）， 這個(gè)名詞是由美國(guó)VPL公司創(chuàng)建人拉尼爾（Jaron Lanier） 在1989年提出的， 也稱靈境技術(shù)或人工環(huán)境。它是以計(jì)算機(jī)技術(shù)為核心，生成逼真的三維虛擬環(huán)境，使人的視覺、聽覺、觸覺都仿佛置身于真實(shí)的環(huán)境之中，并能通過語言、手勢(shì)等方式，借助傳感頭盔、數(shù)據(jù)手套、數(shù)據(jù)衣等設(shè)備與之進(jìn)行實(shí)時(shí)交互，增強(qiáng)使用者的沉浸感與使用體驗(yàn)。VR技術(shù)主要利用傳感技術(shù)、三維技術(shù)、人工智能技術(shù)、仿真技術(shù)、并行處理技術(shù)、多傳感器技術(shù)等來實(shí)現(xiàn)虛擬場(chǎng)景的構(gòu)建。起初，VR技術(shù)主要應(yīng)用于軍事、航空航天等領(lǐng)域，目的是降低訓(xùn)練成本，避免潛在的意外傷害。而如今，在政府的政策支持和社會(huì)企業(yè)的大力投資下，VR產(chǎn)品逐漸走入教育領(lǐng)域，為廣大的學(xué)習(xí)者帶來福音。

VR技術(shù)在教學(xué)中的優(yōu)勢(shì)

VR的特征可以用“3I”來描述，即沉浸感（Immersion）、交互性（Interaction）、思維構(gòu)想性（Imagination）。沉浸感指學(xué)習(xí)者對(duì)虛擬環(huán)境的感受程度，虛擬環(huán)境的創(chuàng)設(shè)越接近現(xiàn)實(shí)，沉浸感越強(qiáng)。交互性指學(xué)習(xí)者可以對(duì)虛擬環(huán)境中的事物進(jìn)行操作，并能得到反饋，如身臨其境一般。思維構(gòu)想性指利用計(jì)算機(jī)技術(shù)建構(gòu)與現(xiàn)實(shí)一樣的環(huán)境，也可以建構(gòu)想象出來的空間，拓寬用戶的體驗(yàn)范圍，豐富體驗(yàn)種類。

1.激發(fā)學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)，增強(qiáng)知識(shí)建構(gòu)

VR技術(shù)通過構(gòu)建多感官刺激的交互環(huán)境，豐富了學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)體驗(yàn)，學(xué)習(xí)者在虛擬的教學(xué)環(huán)境中可以充當(dāng)各種角色，如在煤礦或核電站進(jìn)行搶修的維修工人、在醫(yī)院進(jìn)行手術(shù)的醫(yī)生、在太空探索的宇航員等。學(xué)習(xí)者在逼真的情境中充分參與教學(xué)過程，這就有效激發(fā)了學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)。建構(gòu)主義認(rèn)為，知識(shí)不是通過教師傳授得到，而是學(xué)習(xí)者在一定的情境即社會(huì)文化背景下，借助其他人的幫助，利用必要的學(xué)習(xí)資料，通過意義建構(gòu)的方式而獲得。在VR技術(shù)發(fā)展迅速的今天，教學(xué)情境和文化背景都可以通過VR技術(shù)來實(shí)現(xiàn)，學(xué)習(xí)者在VR環(huán)境中展開學(xué)習(xí)，對(duì)事物的性質(zhì)、規(guī)律以及該事物與其他事物之間的內(nèi)在聯(lián)系的理解能夠達(dá)到較深層次，能夠增強(qiáng)知識(shí)的建構(gòu)。

2.虛擬真實(shí)情境，提升創(chuàng)造能力

由于VR技術(shù)的特殊性，平時(shí)在現(xiàn)實(shí)中不敢嘗試的實(shí)驗(yàn)都可以在VR環(huán)境中體驗(yàn)，可以無限制地改變?cè)噭┑挠昧?，或是大膽嘗試將不同的反應(yīng)物進(jìn)行融合，只有想不到的，沒有做不到的，這種突破性的嘗試可以有效提高學(xué)習(xí)者的創(chuàng)造能力。

3.打破時(shí)空壁壘，體驗(yàn)身臨其境

在傳統(tǒng)教學(xué)中，教學(xué)的時(shí)間、地點(diǎn)是相對(duì)固定的，且對(duì)于比較抽象的知識(shí)點(diǎn)，教師只能通過口述或者多媒體來呈現(xiàn)其形象，而VR技術(shù)的出現(xiàn)打破了時(shí)空的界限，教學(xué)活動(dòng)可以隨時(shí)進(jìn)行。同時(shí)，VR教學(xué)可以把抽象的概念形象化、具體化，學(xué)習(xí)者可以在幾分鐘的教學(xué)時(shí)?g內(nèi)觀察生命成長(zhǎng)的軌跡，也可以形象直觀地觀察分子原子的構(gòu)成，甚至可以將宇宙天體掌握在自己手中，學(xué)習(xí)者能夠完全融入到VR技術(shù)所創(chuàng)設(shè)的情境中。

4.節(jié)約教學(xué)成本，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展

在傳統(tǒng)教學(xué)中，實(shí)驗(yàn)是一項(xiàng)消耗型的教學(xué)活動(dòng)，為了讓學(xué)習(xí)者更好地掌握反應(yīng)原理，大部分學(xué)校常常需要投入大量財(cái)力來購買實(shí)驗(yàn)用具和材料，實(shí)驗(yàn)的生成物又很難被再利用。VR技術(shù)出現(xiàn)后，可以大大緩解學(xué)校財(cái)力、物力的投入，學(xué)校只需引進(jìn)相應(yīng)的VR設(shè)備，并創(chuàng)設(shè)教學(xué)所需的虛擬環(huán)境和虛擬實(shí)驗(yàn)用品，學(xué)習(xí)者就可以進(jìn)入虛擬實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行學(xué)習(xí)，這種學(xué)習(xí)方式有效地節(jié)約了教學(xué)成本。從長(zhǎng)遠(yuǎn)來看，學(xué)校引進(jìn)的虛擬設(shè)備可以被各屆學(xué)習(xí)者反復(fù)使用，不存在傳統(tǒng)教學(xué)中的殘?jiān)鼜U料，真正實(shí)現(xiàn)了可持續(xù)發(fā)展。

5.規(guī)避潛在風(fēng)險(xiǎn)，保證教學(xué)安全

很多實(shí)踐課程由于課程的特殊性，并不能在實(shí)際中進(jìn)行操作，這時(shí)就可以利用VR技術(shù)。例如，講解核武器的實(shí)戰(zhàn)效果，教師可以利用VR技術(shù)模擬核爆炸的現(xiàn)場(chǎng)，學(xué)生通過身體傳感器感受核武器的爆炸威力，并通過視頻傳感器觀察核爆炸的特點(diǎn)。這樣通過VR技術(shù)建構(gòu)核爆炸現(xiàn)場(chǎng)，可以有效避免核武器給學(xué)生帶來的傷害，又可以讓學(xué)生很好地理解晦澀的知識(shí)點(diǎn)。當(dāng)然，也有很多實(shí)踐課程存在潛在的未知的風(fēng)險(xiǎn)，造成人身傷害，如應(yīng)急情況的演練、地理的勘探、船舶汽車的制造等，此類動(dòng)手操作要求很高，存在一定風(fēng)險(xiǎn)，學(xué)生在操作的過程中很容易受傷，為了避免這種情況的發(fā)生，教師同樣可以利用VR技術(shù)來進(jìn)行教學(xué)，進(jìn)而有效地保證教學(xué)安全。

6.豐富實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，彌補(bǔ)動(dòng)手能力不足

在傳統(tǒng)的操作類課程中，由于教學(xué)設(shè)備有限，通常是教師在設(shè)備前進(jìn)行操作，學(xué)習(xí)者圍繞在其周圍觀摩，然后再逐一或分組進(jìn)行實(shí)踐，而課堂時(shí)間有限，部分學(xué)習(xí)者還沒有操作就下課了，或者只操作了一遍，這樣就導(dǎo)致學(xué)習(xí)者只了解大致流程，并沒有真正掌握。在VR技術(shù)的支持下，每位學(xué)習(xí)者都可以充分發(fā)揮主觀能動(dòng)性，每個(gè)實(shí)踐技能都可以經(jīng)過反復(fù)的訓(xùn)練，每臺(tái)設(shè)備都可以用身體去感知、觸摸，這就彌補(bǔ)了傳統(tǒng)教學(xué)中動(dòng)手能力不足的缺憾。

7.資源共享，實(shí)時(shí)交互

交互性是VR技術(shù)的特征之一，它在教學(xué)中具有很明顯的優(yōu)勢(shì)。交互性包括師生交互、生生交互、單人-機(jī)交互、多人-機(jī)交互，在同一虛擬空間內(nèi)，教師和學(xué)習(xí)者可以同時(shí)進(jìn)入，并在其中進(jìn)行實(shí)時(shí)交流，學(xué)習(xí)者之間也可以進(jìn)行及時(shí)的討論，學(xué)習(xí)者使用輸入設(shè)備可以對(duì)虛擬的物體進(jìn)行操作，并通過輸出設(shè)備感受虛擬物體所發(fā)生的變化，如向空中拋出一個(gè)球，可以感受到球受重力的作用發(fā)生自由落體運(yùn)動(dòng)。這種實(shí)時(shí)交互的感官刺激可以帶給學(xué)習(xí)者真實(shí)的體驗(yàn)，提高學(xué)習(xí)的效率。另外，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在教育教學(xué)上還能夠?qū)崿F(xiàn)課程的數(shù)字化學(xué)習(xí)，可將課程學(xué)習(xí)內(nèi)容作為學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)資源，并與其他的相關(guān)資源一并提供給學(xué)習(xí)者，實(shí)現(xiàn)資源共享。

VR技術(shù)在教學(xué)中的劣勢(shì)

1.虛擬與現(xiàn)實(shí)之間存在落差，對(duì)學(xué)習(xí)者心態(tài)產(chǎn)生消極影響

由于虛擬環(huán)境帶給學(xué)習(xí)者沉浸性體驗(yàn)，逼真的三維立體環(huán)境會(huì)深深地吸引學(xué)習(xí)者，當(dāng)課程結(jié)束時(shí)，學(xué)習(xí)者可能還會(huì)沉浸在情境中，回到現(xiàn)實(shí)中時(shí)會(huì)產(chǎn)生一定的落差，這種落差可能是負(fù)面的，學(xué)習(xí)者可能更渴望回到虛擬的世界中，沉迷于虛擬情境，如基于VR技術(shù)的游戲化教學(xué)，這會(huì)對(duì)學(xué)習(xí)者的心態(tài)產(chǎn)生消極的影響，不利于學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)。

2.VR技?g在教學(xué)中沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，無法完全保證教學(xué)質(zhì)量

2016年被稱為是“VR元年”，所謂“元年”是指事物開端之年，對(duì)于VR領(lǐng)域來說，“元年”意味著各大主流生產(chǎn)商相繼推出面向普通消費(fèi)者的VR產(chǎn)品，全球科技公司紛紛布局民用VR產(chǎn)業(yè)。隨著VR技術(shù)由高端化向平民化轉(zhuǎn)型，VR技術(shù)在教育領(lǐng)域的應(yīng)用也更加廣泛，目前很多知名的科技公司開發(fā)了用于教育領(lǐng)域的VR產(chǎn)品，國(guó)內(nèi)也有部分高校成立了VR實(shí)驗(yàn)室。VR技術(shù)如雨后春筍一般在教育領(lǐng)域生根發(fā)芽，但是目前仍沒有一個(gè)VR應(yīng)用于教學(xué)的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，各知名企業(yè)和各大高校很難將自己的VR產(chǎn)品與其他VR產(chǎn)品進(jìn)行聯(lián)通，這就降低了VR產(chǎn)品的兼容性。

目前，我國(guó)VR行業(yè)仍處于起步階段，供應(yīng)鏈及配套產(chǎn)品還不成熟，硬件設(shè)備、軟件工具、內(nèi)容生產(chǎn)等各層面標(biāo)準(zhǔn)的制訂迫在眉睫。

3.在教育教學(xué)中盲目推廣VR技術(shù)

VR技術(shù)在教學(xué)中的應(yīng)用為媒體教學(xué)提供了新的途徑和教學(xué)方法，然而這并不代表VR技術(shù)在教學(xué)中可以泛用。開發(fā)一套VR教學(xué)設(shè)備和教學(xué)內(nèi)容需要花費(fèi)巨大的人力、物力、財(cái)力，而且還有一些教學(xué)內(nèi)容不適合用VR技術(shù)來進(jìn)行教學(xué)，如小學(xué)階段一些偏識(shí)記的知識(shí)點(diǎn)。另外，還存在一些使用VR技術(shù)不能達(dá)到顯著效果的科研類課程，此類課程若非要用VR教學(xué)媒體那就是畫蛇添足，并會(huì)造成不必要的浪費(fèi)。所以，在教育教學(xué)中，教師要根據(jù)課程的教學(xué)目標(biāo)和課程特點(diǎn)來選擇合適的教學(xué)方式，要避免為了追求科技上的高精尖而盲目地推廣VR技術(shù)。

4.VR設(shè)備仍無法做到無線連接，阻礙教學(xué)體驗(yàn)

VR技術(shù)在教學(xué)中的應(yīng)用能夠?yàn)閷W(xué)習(xí)者帶來前所未有的體驗(yàn)，但仍然擺脫不了空間的約束。到目前為止，我們所熟悉的VR設(shè)備仍需有線連接，且要多個(gè)設(shè)備協(xié)同工作。例如，現(xiàn)在大家比較認(rèn)可的Oculus Rift、HTC Vive VR頭顯，它們大體由主體頭戴顯示器一只、2.5mm線纜一根、MiniUSB一根、攝像頭一個(gè)（自帶支架）、短焦透鏡2個(gè)、各個(gè)國(guó)家不同制式插頭4個(gè)、帶國(guó)標(biāo)插頭的電源一個(gè)等組成。若要實(shí)現(xiàn)更多的感官刺激還要連接更多的線纜，學(xué)習(xí)者在體驗(yàn)的過程中要時(shí)刻注意線的連接，不能隨心所欲地移動(dòng)，降低了體驗(yàn)的滿意度。

VR技術(shù)在教學(xué)應(yīng)用中的機(jī)遇

1.國(guó)家政策的支持

2006年國(guó)務(wù)院頒布的《國(guó)家中長(zhǎng)期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要（2006―2020年）》中，VR技術(shù)被列為信息領(lǐng)域優(yōu)先發(fā)展的前沿技術(shù)之一。2016年4月9日在深圳市舉辦的第四屆中國(guó)電子信息博覽會(huì)“虛擬現(xiàn)實(shí)產(chǎn)業(yè)發(fā)展論壇”中，工業(yè)和信息化部電子工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化研究院了《虛擬現(xiàn)實(shí)產(chǎn)業(yè)發(fā)展白皮書》（以下稱《白皮書》）。《白皮書》提出“首先是提前謀劃布局做好頂層設(shè)計(jì)，加快制定產(chǎn)業(yè)發(fā)展路線圖，建立和完善相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)體系；其次是推進(jìn)產(chǎn)業(yè)化和行業(yè)應(yīng)用，通過財(cái)政專項(xiàng)支持虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)產(chǎn)業(yè)化，支持虛擬現(xiàn)實(shí)領(lǐng)域核心技術(shù)突破，加強(qiáng)重點(diǎn)領(lǐng)域應(yīng)用示范；最后是加強(qiáng)文化和品牌建設(shè)”。截至2016年，教育部已批準(zhǔn)300個(gè)國(guó)家虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心（教育部，2016）。在國(guó)家政策的支持和正確引導(dǎo)下，VR技術(shù)逐漸走向成熟，再加上我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速，更為VR技術(shù)在教學(xué)中的應(yīng)用提供了保障。

2.社會(huì)力量的加入

從上世紀(jì)90年代起，我國(guó)從開始重視VR技術(shù)的研究和應(yīng)用，由于技術(shù)和成本的限制，VR主要應(yīng)用的對(duì)象為軍用和高檔商用。近年來，隨著芯片、顯示、人機(jī)交互技術(shù)的發(fā)展，VR產(chǎn)品才逐步進(jìn)入市場(chǎng)并實(shí)現(xiàn)平民化。很多大型科技公司和各大高校也相繼將VR技術(shù)推向教育領(lǐng)域，如愛奇藝在2015年了一款非商用的VR應(yīng)用，黑晶科技推出了VR/AR超級(jí)實(shí)驗(yàn)室，百度教育事業(yè)部預(yù)計(jì)在2017年推出VR教育產(chǎn)品，HTC與美國(guó)Life liqe合作，打造VR教育啟蒙工具等。北京航空航天大學(xué)、清華大學(xué)、同濟(jì)大學(xué)建筑學(xué)院、山東大學(xué)、北京大學(xué)等高校也建立了VR實(shí)驗(yàn)室，這足以說明VR技術(shù)在教育領(lǐng)域具有巨大的潛力。

3.VR技術(shù)在技能培訓(xùn)中的需求日益增加

VR之父托馬斯?費(fèi)內(nèi)斯（Thomas Furness）說過：“VR改變社會(huì)，從教育開始！”VR技術(shù)作為一種新型的教學(xué)方式在教育技能培訓(xùn)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，如軍事教學(xué)、醫(yī)學(xué)實(shí)習(xí)、體育訓(xùn)練、仿真實(shí)驗(yàn)、特殊教育、工業(yè)實(shí)訓(xùn)、藝術(shù)創(chuàng)作、游戲教學(xué)等。傳統(tǒng)的技能培訓(xùn)是一項(xiàng)消耗型的教學(xué)活動(dòng)，教學(xué)成本很高，且伴有一定的風(fēng)險(xiǎn)，而隨著VR技術(shù)的逐漸成熟，可以有效緩解這一問題，VR技術(shù)善于創(chuàng)造三維立體的、逼真的教學(xué)環(huán)境，這就降低了高額的教學(xué)成本，又由于所有的教學(xué)內(nèi)容都是虛構(gòu)的，因而也有效地保證了學(xué)習(xí)者的安全。正是VR技術(shù)這種低投入、低風(fēng)險(xiǎn)的特點(diǎn)，在各種技能培訓(xùn)中，教師們?cè)絹碓絻A向使用基于VR技術(shù)的教學(xué)方法。

VR技術(shù)在教學(xué)中的威脅

1.產(chǎn)品價(jià)格與產(chǎn)品性能不平衡

VR技術(shù)在教學(xué)中的應(yīng)用不斷向平民化發(fā)展，但VR設(shè)備的性能和價(jià)格仍然呈正相關(guān)，產(chǎn)品的性能越好價(jià)格越高，目前市面上的VR產(chǎn)品從十幾元到幾百萬不等，如CAVE（洞穴狀自動(dòng)虛擬系統(tǒng)）系統(tǒng)價(jià)格高達(dá)百萬以上，在軍事演練或航空航天專業(yè)領(lǐng)域，這個(gè)價(jià)格是可以承受的，但在基礎(chǔ)教育領(lǐng)域，價(jià)格不菲，這就在很大程度上制約了VR產(chǎn)品的平民化。雖然，也有價(jià)格便宜的VR產(chǎn)品，但是其設(shè)備內(nèi)部不具備陀螺儀，使用者暈眩感強(qiáng)烈，基本上不能使用。因此，VR產(chǎn)品性能和價(jià)格還存在悖論，VR產(chǎn)品是以學(xué)習(xí)者體驗(yàn)滿意度來進(jìn)行迭代更新的，不能以犧牲VR產(chǎn)品的性能來換取價(jià)格的降低，所以降低VR產(chǎn)品開發(fā)成本，提高VR產(chǎn)品的普及率是開發(fā)商和各高校VR實(shí)驗(yàn)室需要重點(diǎn)解決的問題。

2.不適感降低學(xué)習(xí)體驗(yàn)滿意度

目前，VR產(chǎn)品學(xué)習(xí)者體驗(yàn)的滿意度還有待進(jìn)一步提高，一方面是VR教學(xué)產(chǎn)品主要通過頭顯來觀察變換的環(huán)境，對(duì)畫面的質(zhì)量要求很高，至少要達(dá)到4k的畫質(zhì)，但目前大部分的VR產(chǎn)品分辨率很低，難以使學(xué)習(xí)者沉浸其中。另一方面是畫面延遲引起的暈眩癥、疲勞感。研究表明，產(chǎn)生眩暈癥的原因是眼睛看到的畫面和耳朵聽到的聲音信息位置不匹配，導(dǎo)致腦負(fù)擔(dān)過大，從而產(chǎn)生暈眩感。數(shù)據(jù)表明，延遲時(shí)間最多不能超過20ms，由于技術(shù)和設(shè)備上的限制，目前的VR設(shè)備還無法做到大面積地將延遲時(shí)間控制在20ms以內(nèi)，這也是目前VR設(shè)備的一個(gè)致命弱點(diǎn)。因此，為了提高學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)滿意度，縮短延遲時(shí)間和提高分辨率是亟待解決的問題。

總結(jié)

航空航天體系標(biāo)準(zhǔn)范文第2篇

【關(guān)鍵詞】科學(xué)素養(yǎng) 科學(xué)方法教育 物理學(xué)史 創(chuàng)造性思維

當(dāng)前新的物理課程改革主要是改變以往的“精英教育”模式，克服應(yīng)試教育的片面性，使之面向全體學(xué)生，立足學(xué)生的發(fā)展。新的課程目標(biāo)是培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，強(qiáng)調(diào)要改變以往的學(xué)科中心和知識(shí)本位的課程目標(biāo)，建立科學(xué)知識(shí)、科學(xué)過程、科學(xué)文化的統(tǒng)一的課程目標(biāo)。強(qiáng)調(diào)了對(duì)過程和方法的學(xué)習(xí)；強(qiáng)調(diào)了課程在情感態(tài)度與價(jià)值觀方面的教育功能；重視了科學(xué)探究的教育作用；要求學(xué)生對(duì)科學(xué)、技術(shù)與社會(huì)之間的關(guān)系有更多的認(rèn)識(shí)和理解。這就要求教師在物理教學(xué)中要著重培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，使學(xué)生不但具有廣泛的科學(xué)知識(shí)，還要掌握一定的科學(xué)方法，具有較高的科學(xué)覺悟和較強(qiáng)的科學(xué)精神。筆者認(rèn)為可以從以下方面著手培養(yǎng)。

一、科學(xué)方法教育

在物理學(xué)發(fā)展的漫長(zhǎng)歷程中，不僅積累了龐大的知識(shí)體系，而且形成了“觀察實(shí)驗(yàn)提出假設(shè)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證理論建立實(shí)踐檢驗(yàn)”科學(xué)的理論建立方法體系，此科學(xué)方法對(duì)于探索自然和其他科學(xué)領(lǐng)域的研究具有普遍適用的意義。教師在教學(xué)中要教育學(xué)生沿著此途徑去思考問題、去尋求解決問題的方法，這是學(xué)生一種很重要的能力。為此應(yīng)作以下努力：

1.課堂上通過對(duì)物理學(xué)史和前輩科學(xué)家的介紹，使學(xué)生認(rèn)識(shí)到每個(gè)物理規(guī)律的得出并不是通過一兩個(gè)實(shí)驗(yàn)、收集三五組數(shù)據(jù)就可以的，它們都是經(jīng)前輩科學(xué)家使用眾多的科學(xué)方法，一代代不懈努力、艱難探索才有此收獲，課堂上用于歸納規(guī)律的典型實(shí)驗(yàn)只不過是對(duì)他們所做工作的濃縮。如萬有引力定律的發(fā)現(xiàn)：第谷三十多年精心觀察得到的寶貴資料開普勒經(jīng)過觀察和推算在近二十年的時(shí)間里陸續(xù)提出了三個(gè)定律開普勒三定律解決了行星的運(yùn)動(dòng)學(xué)問題，關(guān)于行星的動(dòng)力學(xué)問題科學(xué)界提出了各種猜想牛頓經(jīng)多年觀察計(jì)算提出萬有引力定律，并進(jìn)行了多次地月驗(yàn)證，直到十多年后才確立了萬有引力定律卡文迪許用經(jīng)典實(shí)驗(yàn)測(cè)出了G的值科學(xué)家用它作為理論依據(jù)，預(yù)見并發(fā)現(xiàn)了許多新的行星證實(shí)萬有引力定律的正確性。通過這些事例的學(xué)習(xí)使學(xué)生充分認(rèn)識(shí)和理解科學(xué)方法的重要性。

2.利用教材中“猜一猜”“思考與討論”等欄目，用猜想、直覺等非常規(guī)方法，將學(xué)生的經(jīng)驗(yàn)世界引入到教學(xué)中，調(diào)動(dòng)和發(fā)揮學(xué)生的創(chuàng)造性思維，引導(dǎo)學(xué)生提出假設(shè)，如在講解力時(shí)可先列舉學(xué)生日常熟悉的事例，讓學(xué)生猜想、分析有沒有力的作用、如何作用、怎樣表現(xiàn)出來的，然后師生共同總結(jié)出力的概念。講解摩擦力時(shí)，也是先舉出多個(gè)例子讓學(xué)生猜想、分析摩擦力的有無、大小及其變化與那些因素有關(guān)，最后總結(jié)出動(dòng)摩擦力的決定式F摩擦=μFN并可使學(xué)生深刻領(lǐng)會(huì)理解FN的意義；歸納出靜摩擦力的特點(diǎn)。從教學(xué)中的大量事例可看出學(xué)生已有知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)的引入常常是促進(jìn)新知識(shí)獲得的有效手段，教師在教學(xué)過程中，要充分利用學(xué)生的已有經(jīng)驗(yàn)，還要結(jié)合學(xué)生所處的環(huán)境狀況，將學(xué)生其他方面的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)作為學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)，充分發(fā)揮猜想、直覺對(duì)于科學(xué)發(fā)展的作用。

3.在物理教學(xué)中根據(jù)課程內(nèi)容，適時(shí)地向?qū)W生介紹一些普遍適用的研究方法，（1）觀察法：有意觀察（講開普勒三定律時(shí)向?qū)W生介紹丹麥天文學(xué)家弟谷的觀察才能和科學(xué)精神）、無意觀察（X射線就是倫琴憑無意觀察和敏銳的洞察力才發(fā)現(xiàn)的）、直接觀察、間接觀察等；（2）實(shí)驗(yàn)法：探索性實(shí)驗(yàn)、驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理方法、實(shí)驗(yàn)中常用的控制變量法等；（3）理想化方法：理想模型（質(zhì)點(diǎn)、單擺、光滑平面等）、理想實(shí)驗(yàn)；（4）歸納與演繹方法：簡(jiǎn)單枚舉歸納推理法、科學(xué)歸納推理法、演繹推理法；（5）分析與綜合方法：定性分析、定量分析、因果分析、綜合歸納等；（6）假說方法：科學(xué)的假說對(duì)科學(xué)發(fā)展起了重大作用；（7）類比方法：庫侖定律就是庫侖在做了大量的測(cè)定兩個(gè)帶電球體之間的相互作用的科學(xué)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，與牛頓萬有引力定律進(jìn)行類比提出的；（8）比較和分類方法：異中求同、同中求異、分類等；（9）模擬方法：等效替代法、近似處理法等；（10）數(shù)學(xué)方法：比值定義物理量（E=F/q、R=U/I、B=F/IL等）、表達(dá)物理規(guī)律的形式化語言、運(yùn)用圖象描述物理現(xiàn)象和規(guī)律等。這些方法在科學(xué)認(rèn)識(shí)過程中發(fā)揮著不同的作用，它們相得益彰。在一門課程中學(xué)到的知識(shí)是有限的，對(duì)于不以物理學(xué)為自己專業(yè)的學(xué)生而言，某些知識(shí)的細(xì)節(jié)可能以后也不會(huì)用到，但是通過學(xué)習(xí)所掌握的科學(xué)方法卻可以遷移到社會(huì)生活的方方面面，使學(xué)生終生收益。

二、科學(xué)覺悟啟發(fā)

學(xué)生對(duì)科學(xué)技術(shù)在人類社會(huì)進(jìn)步中所起作用的認(rèn)識(shí)，學(xué)生對(duì)科技成果的親近感是學(xué)生科學(xué)覺悟的主要體現(xiàn)。教師在物理教學(xué)中要根據(jù)教材內(nèi)容不斷地對(duì)學(xué)生的科學(xué)覺悟進(jìn)行啟發(fā)。首先，在教學(xué)過程中加強(qiáng)科學(xué)技術(shù)的作用教育，充分利用教材內(nèi)容和閱讀材料，適時(shí)補(bǔ)充有關(guān)科學(xué)、社會(huì)的知識(shí)，把一些與生活密切相關(guān)而又十分有趣的知識(shí)介紹給學(xué)生，這樣不但可以說明科學(xué)技術(shù)對(duì)社會(huì)進(jìn)步的推動(dòng)作用，還可以使教學(xué)內(nèi)容進(jìn)入學(xué)生生活，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣。其次，要通過教學(xué)使學(xué)生對(duì)于科技成果有親近感，所謂親近感并不要求人們對(duì)新科技有深入的理解，但是愿意接近它了解它，并在可能的情況下應(yīng)用它。要求教師在教學(xué)中不能過分強(qiáng)調(diào)物理學(xué)科的主干知識(shí)和重點(diǎn)知識(shí)，不能使物理學(xué)科老是以嚴(yán)厲冷峻的面孔出現(xiàn)在學(xué)生面前，應(yīng)根據(jù)學(xué)生的具體情況因材施教，貼近生活，使學(xué)生感到物理知識(shí)的學(xué)習(xí)并非枯燥無味、難以學(xué)懂學(xué)會(huì)，克服學(xué)生疏遠(yuǎn)物理學(xué)進(jìn)而疏遠(yuǎn)科學(xué)技術(shù)的弊端。如（1）現(xiàn)代物理科學(xué)技術(shù)的新發(fā)展、新成果、新成就。如新型電池、半導(dǎo)體、超導(dǎo)體、激光技術(shù)、磁懸浮技術(shù)、現(xiàn)代航空航天技術(shù)、現(xiàn)代信息技術(shù)等。（2）與工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)密切相關(guān)的知識(shí)和技能。如太陽能的綜合利用、浮力與打撈沉船、低溫的獲得及應(yīng)用、電能的開發(fā)和利用、微觀粒子射線的應(yīng)用等。（3）與家庭、社會(huì)生活密切相關(guān)的知識(shí)和技能。如制冷設(shè)備、安全用電、安裝照明電路、各種家用電器知識(shí)、自動(dòng)控制和檢測(cè)等。（4）一些重大社會(huì)問題。如環(huán)境保護(hù)、能源危機(jī)、噪聲污染、光污染等。通過以上學(xué)習(xí)，可以使學(xué)生關(guān)注物理科學(xué)與技術(shù)、社會(huì)的關(guān)系，即用學(xué)到的物理知識(shí)和科學(xué)方法來認(rèn)知、解釋、分析和解決科學(xué)技術(shù)及社會(huì)生活中的重大問題。使科學(xué)方法教育更為貼近生活、貼近社會(huì)、貼近科技發(fā)展前沿，有利于不同學(xué)科之間知識(shí)和方法的整合。

三、科學(xué)精神陶冶

作為物理教師不只是單純地傳授知識(shí)，而是要引導(dǎo)學(xué)生體驗(yàn)科學(xué)真理，繼承科學(xué)精神。通過教學(xué)逐漸改進(jìn)和彌補(bǔ)學(xué)生受傳統(tǒng)文化太深太廣，許多場(chǎng)合用道德思維代替科學(xué)思維，重人情道德而輕邏輯規(guī)則這一科學(xué)精神上的缺欠。為此，在教學(xué)中應(yīng)加強(qiáng)以下精神的熏陶：（1）培養(yǎng)學(xué)生的批判精神，使學(xué)生不唯書不唯上，不受傳統(tǒng)觀念的左右，把實(shí)踐作為檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)，這是極為重要而基本的科學(xué)精神。通過介紹、學(xué)習(xí)解放了人們思想的哥白尼《天體運(yùn)動(dòng)論》、標(biāo)志著物理學(xué)真正開端的伽利略的《兩種新科學(xué)的對(duì)話》、光的波粒二象性的研究過程、量子理論的建立等事例，用各位物理先輩大師在創(chuàng)立新理論、轉(zhuǎn)變舊觀念時(shí)的痛苦經(jīng)歷和百折不撓的精神對(duì)學(xué)生進(jìn)行教育。（2）相信科學(xué)技術(shù)的偉大力量，是又一種科學(xué)精神，在工業(yè)化社會(huì)中，龐大企業(yè)和復(fù)雜社會(huì)的管理都需要包括符號(hào)使用技術(shù)在內(nèi)的管理技術(shù)，它是產(chǎn)業(yè)技術(shù)的延伸；企業(yè)與社會(huì)的法制化管理，則是科學(xué)公理化的延伸。以上技術(shù)和方法都需要學(xué)生了解。（3）注意培養(yǎng)學(xué)生質(zhì)疑和獨(dú)立思考的科學(xué)精神，教學(xué)中要引導(dǎo)學(xué)生從“理所當(dāng)然”的想法中、習(xí)以為常的現(xiàn)象中找出疑問、揭示矛盾，進(jìn)而展開課題，探討研究，總結(jié)規(guī)律，決不能讓學(xué)生養(yǎng)成死記硬背、人云亦云的不良習(xí)慣。教師要對(duì)愛提問題的學(xué)生多鼓勵(lì)、多幫助，即使學(xué)生提出的問題是錯(cuò)誤的或是非常簡(jiǎn)單的，也要耐心解釋，錯(cuò)誤也是一種教育資源，千萬不要挖苦批評(píng)，要讓學(xué)生從教師的語言態(tài)度上感受到老師對(duì)他這種行為的贊賞和肯定，使學(xué)生的質(zhì)疑和思考精神逐漸培養(yǎng)起來，不致扼殺在萌芽中。

四、科學(xué)美的欣賞

審美教育是培養(yǎng)高素質(zhì)公民的重要環(huán)節(jié)。美育并不是藝術(shù)課程的“專利”，物理課程同樣負(fù)有美育的責(zé)任。物理學(xué)在理論、實(shí)驗(yàn)等方面表現(xiàn)出的和諧奇異美、對(duì)稱破缺美、簡(jiǎn)單統(tǒng)一美等，都能在學(xué)生的心靈深處激起美的震撼。教師在教學(xué)中要注意引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行從藝術(shù)美到科學(xué)美的類比和聯(lián)想，如電學(xué)和磁學(xué)的對(duì)稱和不完全對(duì)稱的對(duì)稱破缺美；各種守恒的對(duì)稱破缺美；光的反射、折射定律的簡(jiǎn)單統(tǒng)一美；物質(zhì)波的簡(jiǎn)單統(tǒng)一美；光的波粒二象性的和諧奇異美；微觀粒子和宏觀世界的和諧奇異美等等。物理科學(xué)美有從微觀粒子到宏觀宇宙的多種運(yùn)動(dòng)形式的豐富內(nèi)容，教師在教學(xué)中要潛心挖掘，啟發(fā)講解，教給學(xué)生發(fā)現(xiàn)美、欣賞美的方法和手段，使學(xué)生在學(xué)習(xí)科學(xué)規(guī)律的同時(shí)，逐漸總結(jié)出科學(xué)美的內(nèi)涵，把科學(xué)內(nèi)容和科學(xué)形式有機(jī)地結(jié)合在一起。

五、加強(qiáng)科學(xué)探究

學(xué)生科學(xué)方法與技能的訓(xùn)練，科學(xué)能力的培養(yǎng)，以及科學(xué)情感、態(tài)度與價(jià)值觀即科學(xué)覺悟和科學(xué)精神的養(yǎng)成，是不可能通過簡(jiǎn)單的記憶、模仿和操練而達(dá)到的，它必須通過親歷某些科學(xué)探究活動(dòng)，在參與的過程中去體驗(yàn)、感悟、最終內(nèi)化。而學(xué)生通過自主的科學(xué)探究活動(dòng)，可以更好地理解科學(xué)過程和科學(xué)方法的整體性，從而使學(xué)生更好地理解科學(xué)的本質(zhì)。教師可經(jīng)常給學(xué)生提出一些課題，也可讓學(xué)生尋找課題，進(jìn)行探究性學(xué)習(xí)。教師在學(xué)生的學(xué)習(xí)過程中不必過多干涉學(xué)生的探究活動(dòng)，除非學(xué)生的活動(dòng)完全偏離了學(xué)習(xí)的方向；要記下學(xué)生在討論中發(fā)現(xiàn)的新問題、新概念，給予學(xué)生必要的支持和幫助；對(duì)于膽小、害羞的學(xué)生要有意識(shí)地鼓勵(lì)引導(dǎo)他們；活動(dòng)結(jié)束后，要引導(dǎo)學(xué)生用自己的語言做出總結(jié)?；顒?dòng)中教師要多看、多聽、多感受而少說話，要鼓勵(lì)學(xué)生相互間多交流、多探討、多發(fā)表意見?？茖W(xué)的核心在于探究，而教育的目標(biāo)在于促進(jìn)人的發(fā)展，突出科學(xué)探究的過程正體現(xiàn)了科學(xué)的本質(zhì)和教育的本質(zhì)的結(jié)合。

【參考文獻(xiàn)】