一、学科竞赛和物理文化渗透教学

　　（一）科学研究与科学文化融洽的重要性

　　纵观科学发展历史，科学研究与科学文化是在不断的融洽中共同得到和谐的发展，科学研究是理性的，科学研究的理性思考产生了科学文化，而科学文化的产生又从更高的层面上促进了科学的发展。概括地说科学研究与科学文化的融洽可能起到如下几方面的重要作用：（1）科学文化为自然科学的研究提供宽阔的想象园地，哲学家们对于普遍性的问题的终级性思考，由于它们思路开阔，不受或少受具体问题的束缚，为科学家提供丰富的想象、广泛的联想，敏锐地洞察的很好的纽带，常常使科学家们在崎岖曲折的研究道路上看到解决问题的曙光，从而取得更大的成就；（2）科学文化为自然科学的研究提供方法论的引导科学文化中以方法做为研究对象的方法论从整体上考察人类认识世界和改造世界的经验，探讨各种方法和性质和作用以及方法之间的联系，概括出关于方法的规律性认识，对于科学研究具有很大的启发作用。例如哲学中有关局部与整体、现象与本质、特殊与一般、主要矛盾和次要矛盾等这些范畴和概念对物理学研究具有积极的指导意义；（3）科学研究的进展丰富了科学文化的内涵，科学文化规范了科学研究行为，科学文化给予科学家精神上、观念上支持，使科学家对科学研究的执着的追求，克服各种困难，有利于人们正确处理科学与自然、社会的关系。

　　（二）当今学科竞赛中出现严重的"武化"现象分析

　　国际和全国物理竞赛的目的是促进中学生提高学习物理的兴趣和主动性，改进学习方法，增强学习能力，促进学生开展多样化的物理课外活动，发现具有突出才能的青少年。组织物理竞赛活动的本意是：在物理竞赛活动中，通过创设类科学研究的情景，让少数尖子学生充到"小科学家"角逐"前沿科学"研究，在类科学研究中激发学生对物理学的内在兴趣，把握科学研究方法及思维方法，体验类科学中艰辛以及成功带来的喜悦，培养学生科学素养和科学精神，物理竞赛活动是培养学生创新精神和创新能力的一肥沃土壤。然而，当今全国物理竞赛活动中出现比较"武化"的不良现象。具体表现为：

　　1．在竞赛活动的目标上，目光短浅，短期行为，个人（教师和学生）单位（学校和教育主管部位）功利性太强，学生以保送名牌大学和高考加分做为竞赛活动的动力，教师以学生的竞赛成绩做为主要教学成果，学校以竞赛成绩做为办学成果的一重要指标。

　　2．在竞赛活动行为上，各校之间以各种方式争抢优秀学生，各学科竞赛教师之间也以各种手段争抢优秀学生，各学科竞赛教师间抢时间，陷入"题海战术"，高薪聘请专家辅导和集训，频繁地进行考前模拟训练，学生每天做难度较大的物理问题。

　　3．产生隐含的矛盾和后果。学生缺泛自我的选择性，思维狭隘，问题意识淡薄，约束了学生自主学习和个性发展，挫伤了学生学习的兴趣，严重影响学生的正常学习和身体健康，影响学校正常教学的秩序，打乱了教师的正常教学工作。有些参加竞赛活动的学生虽然得了一等奖，上了名牌大学，但事后用学科竞赛"没意思"、"劳命伤财"等词来描述学科竞赛活动，这说明如今有的学科竞赛活动为了眼前利益不利于学生的长远发展。所有这些都严重违背了物理竞赛总则中有关原则。

　　（三）物理竞赛中应注重渗透物理文化教学

　　个别学校、地（市）区学科竞赛中出现的严重的"武化"现象严重违背了全国学科竞赛总则的有关精神，考虑到学科竞赛活动是少数尖子学生进行"类科学前沿"的角逐的探索活动，应该模拟科学研究中科学与文化相融洽的过程，因而要走出当前科学竞赛中这个"怪圈"，笔者认为，很有必要在物理竞赛活动中，强化物理文化的渗透教学。在物理竞赛活动中渗透物理文化教学，有利于教师、学生构筑一种新的世界观念，不仅获得知识、激发了学生兴趣，培养了科学探究能力，同时从精神、科学素养、价值观等角度对学生进行系统的教学，有利了学生长远的可持续发展。

二、学科竞赛中物理文化内涵和要素分析

　　物理学研究中产生的物理文化内涵比较深奥，虽然我们不能给它一个比较确切的定义，但它包括精神性、人文性、科学素养、价值观念、世界观等重要要素。在具体物理学科竞赛中渗透物理文化教学，笔者认为应注意考虑两个以下两点：确定物理竞赛中物理文化的原则，分析物理竞赛中物理文化的具体要素。

　　（一）物理竞赛中确定物理文化要素的原则

　　1．一般性和特殊性相结合原则

　　在确定物理竞赛中物理文化内容时，应考虑到物理学研究中物理文化的一般性，同时又要考虑到中学生的年龄特征和认知水平，应注重两者合理结合，使物理竞赛活动中的物理文化既具有物理性又具有教育性。

　　2．历史和现代相结合原则

　　物理学研究中形成的物理文化往往具有较强的历史色彩，而我们现在是在21世纪进行中学物理竞赛活动，不能完全照搬物理学研究历史上的物理文化，而应该紧随时代步伐，吸纳现代科技、教育教学的最新成果，做到历史和现代的合理结合。

　　3．传统和创新相结合

　　在确定物理竞赛中物理文化内容时，我们既要继承物理学研究中一些传统的文化要素，但又要考虑时代的变迁（当今科技迅猛发展以及由此带来种社会问题）和认识主体的变化（由成年人、科学家变为表少年学生），应在传统物理文化的基础上根据学生物理学科竞赛特点和学校实际情况有所创新。

　　（二）物理竞赛中物理文化要素分析

　　1． 精神要素分析

　　在物理学研究中形成的物理文化中，精神要素是一种很重要的物理文化要素。中学物理学科竞赛中精神要素主要包括如下几种：

　　（1）顽强拚搏精神。在物理竞赛活动中要求学生在遇到困难时，不畏艰辛，通过不断尝试探索，经历多次的从失败到成功的探索过程，最后解决问题，取得成功。

　　（2）团结协作精神。要求学生在解决一个研究课题（包括理论问题和实验问题）时，具有相互交流、相互启示，相互配合的精神，通过协作交流来完成课题研究。

　　（3）进取创新精神。要求学生在解答理论问题和进行实验设计时，不满足于传统方法和常规方法，有意识地从更简单、更一般，多角度、深层次创新地解答理论问题、完成物理实验的设计。

　　（4）科学探索精神。探索求知的理性精神、实事求是的严谨精神、批判创新的进取精神，互助共进的协作精神、克已奉献的功利精神）。

　　2． 科学素养要素分析

　　科学素养教育能够帮助人们去发现科学文化中的共同倾向，可以促进一种新的科学文化的产生，科学素养应是科学文化的一重要内容。笔者认为，中学物理竞赛中科学素养要素主要包括以下几种情形：

　　（1）了解和把握物理学研究中一些重要思想和观点和奋斗目标

　　要求学生了解和学习前辈科学家在推动科学前进时是受什么思想支配的，他们为什么要研究这些问题？他们怎样看待这些问题？他们如何处理理论与实验之间分歧？他们如何分析事物的矛盾？他们奋斗的目标是什么？等等。

　　①在具体的物理竞赛活动中认识和把握物质世界对称性（镜像对称、旋转对称、平移对称等）和守恒性内在关系：时间平移对称性导致能量守恒，空间平移对称性导致动量守恒，空间转动对称性导致角动量守恒；

　　②通过物理学科知识的教学使学生认识到物质世界相似统一性，明确控制思想在物理实验设计中重要性。明确 寻求一般（普遍性的理论）、追求统一（各种理论的自洽和统一以及理论和实践的自洽和统一）是物理学家的祟高的追求目标。

　　（2）了解和把握物理学的一些重要研究方法和思维方法

　　要求学生通过物理学科竞赛活动从前辈科学、教师和其他同学那里了解和学到在科学探索过程中研究方法和解答具体问题过程中思维方法。例如，科学家是怎样抓住新课题，从而把握科学发展新动态，发现新现象新事实，揭示新规律；又如，科学家、教师、其他同学是如何借鉴前人总结历史经验教训，找到解剖问题和途径，如何对待矛盾，从矛盾的对立中找到突破口，如何设计新实验来取得判决性实验结果。

　　（a）能运用假设、类比、实验、图像等方法来探索物理新知识；

　　（b）能运用等效、对称、类比、特殊化、一般化、模型化、近似、微元、数学等方法来处理物理竞赛问题；

　　（c）能够运用实验、极限思维等方法来导致物理竞赛活动悖论，揭示原有知识和方法隐含的客观矛盾，并能提出新的问题，进行新的探索。

　　（d）能够运用控制、转化、替代、补偿、线性化、图象等实验设计思想方法来进行新实验的设计创新。

　　3．价值观要素分析

　　树立正确社会价值观和科学的价值观能使科学家明确科学研究的最高境界（造福于人类），确立较高功利精神（即把自已的科学研究成果纳入到全人类的进步中去），能够产生强大的精神动力，进行执着的科学探究活动，能够判断、评价科学研究成果的科学价值高底，明确科学研究的最终目标。

　　（1）社会价值观要素

　　①要求学生明确物理竞赛活动的最大价值是了解物理探究的重要意义，激发自已对物理学的兴趣，锤炼自己的思维能力，为今后从事科学研究打下知识基础、方法、能力基础。

　　②通过物理科学竞赛活动，了解并体会物理学对经济、社会发展的贡献，关注并思考与物理学相关的热点问题。关心国内外科技现状与发展趋势，产生有将科学服务于人类的意识，有为校争光、为国争光的使命使命感与责任感，并立志于献身于科学研究事业的心向。

　　（2）科学价值观

　　物理科学竞赛中科学价值观表现为：学生了解评价科学理论和方法的有关标准，并能根据科学评价标准评价高中物理中有关理论、规律的科学价值。

　　①能分析、判断两种理论和方法的正确与否，能对物理解题中出现的悖论作出正确合理的判断，并能提出假设，消除悖论，发现新的理论和方法。

　　②能分析判断两种理论和方法的的科学价值的高低。要求学生明确：某种科学理论和方法的概括水平越高、适用范围越广、简洁、经济，则它的科学价值就越高。

三、学科竞赛中渗透物理文化教学的途径、策略探索

　　（一）在知识拓展创新教学中进行物理文化渗透教学

　　1．结合物理学史介绍物理学家在探索物理规律过程体现出来的探索精神和研究方法

　　在传统教学物理竞赛知识教学中，教师往往通过灌输和强化的方式传授这些知识，而往往忽视了在这些知识拓展教学中有关物理文化的渗透。笔者认为，在这些知识拓展教学中，教师应注重介绍这些知识产生的文化背景，可以结合物理学史，渗透物理文化教学。例如，关于原子结构的教学，笔者结合原子结构发现的研究历史，向学生展示：汤姆逊发现电子→汤姆逊原子模型困难→卢瑟福原子核式结构模型不稳定→氢原子光谱实验→巴尔未光谱公式启示→普郎克能量子理论→爱因期坦光量子理论→玻尔原子模型建立等研究过程，向学生展示科学家运用α粒子散射实验、光谱实验等揭示汤姆逊模型和核式结构模型隐的矛盾，并运用这些实验验证假设的求实的科学精神，玻尔的怀疑、批判意识和勇于探索的科学精神，玻尔运用移植方法成功地把能量子理论和光量子理论应用到原子领域中。最后使学生认识到，玻尔原子模型的建立也体现了科学研究中传统与创新、团结协作的重要性。

　　2． 创设悖论教学情景，让学生在类科学探索中体验到物理文化的价值

　　物理竞赛中所用到的部分知识已超出高中物理教学大纲要求，有些是对高中物理知识的拓展（从定性到定量，从特殊到一般等）。在进行这些新知识教学时，教师可以通过创设悖论教学情景引导学生揭示物理知识产生的本源，展示物理知识产生、发展、进化的认识过程，向学生揭示高中原有知识的局限性和适用范围，激发学生探索新知识的动机，引导学生探索概括水平更高的新知识，真正实施物理知识的拓展创新，培养学生的科学素养和求真创新能力。让学生经历科学探究过程，在探究过程中使物理文化的渗透教学得到内化，让学生在类科学探究中体验到物理学研究方法、思维方法的价值，让学生深刻体会到探究过程中团结协作、顽强拚博的重要性。

　　（二）在物理实验设计活动中进行物理文化的渗透教学

　　1．创设奇异实验教学情景，培养学生实事求是严谨精神和勇于探索的科学精神

　　科学研究的历史表明，科学探索创新始于对问题的研究，发现和提出科学问题是步入科学探索至关重要的第一步，问题的特点是差异、是矛盾，发现和提出科学问题既需要有产生问题的问题背景（自然、社会、人文环境），又需要科学家对问题背景进行理性的分析思考。科学研究中出现"异常"现象（自然、生活、社会、实验中出现的与人们原有认知相悖或新的奇异物理现象）常成为科学家发现和提出问题的源泉，这些"异常"现象极大地激发了科学家的探索兴趣，科学家通过对这些"异常"现象的分析思考发现和提出科学问题，伴随着对科学问题的探索研究导致科学理论的发现和科学技术的发明。中学物理竞赛堲a鈡a亙�$s,P+餲�3*鎙�@蓁�QN�5搕泞u�夋�%1n擴G袁嶒�! �Q>�(鳠�蕠=�!R:鵳4l�n朻��庙g%�簸笣塺aDH�3�<��vf^�暓$�P脡z�!嬈遊3D崓冬咹絮腍sI隅═o "iH疍�$�2萔A!べ]③矹4;�K�f鐆躰勫�<霵`y�鬭棄C筻U�6苂\q 恌僰�獦�p-挠e蛏
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