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学科教育论文-基础物理教学内容改革的设想.doc

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学科教育论文-基础物理教学内容改革的设想.doc

学科教育论文基础物理教学内容改革的设想当代科学技术的发展,在理论和思维方式上均取得了革命性进展,其显著特点是从绝对走向相对;从线性走向非线性;从精确走向模糊;从因果走向偶然;从确定走向不确定;从可逆走向不可逆;从定域论走向场论;从时空分离走向时空统一;从分析方法走向系统方法。所有这些,都在20世纪的物理学中有着不同程度的体现,使人类对客观世界的认识更加深化和全面,达到了一个崭新的阶段。我们的基础物理教育难道不应该在这些方面打下一点基础吗现在,在多数较发达国家中,中学物理教材包括了力学、刚体力学、热力学和分子物理学、振动和波、电荷和电尝电流和磁尝电磁波、量子物理、相对论和物质等内容。除第一、五、六部分外,我们与一些发达国家的差距都是很明显的。有些国家仅是以某一个中学的优秀学生组队参加国际奥林匹克学科竞赛,而我们则是在全国范围内选拔后再强化集训、补课后参加的。所以,尽管我们获得奖牌很多,但却不能认为我们就是教育强国了。而且,没有教育内容的现代化,就永远也不可能成为教育强国。十多年来,我国基础物理教育在教学领域中的改革是有成绩的。但其弱点往往只是局限于教材的删删减减、修修补补,以及教学方法与手段上的一些革新。说得苛刻一点,这不过是“删繁就简三秋树”,且有向阻力最小的方向前进之嫌。如果要做到“领异标新二月花”,恐怕就要动一点大手术,在内容现代化上“动土”了。诚然,教学内容的现代化不可能一蹴而就,没有十年功夫怕是不行的。惟其如此,我们才应该尽早认识并行动起来。等到下个世纪再搞,怕是太晚了。基础物理教学内容改革的探索受有关方面委托,在沈克琦先生的主持下,笔者正在参加为北京市重点学校编写高中物理教材的工作。实际上这是基础物理教学内容改革的一次探索。自然,教学内容现代化是这种探索的一个重要方面。因此,新编教材在内容的广度与深度上会有一定程度的扩展和提高。但这并不意味着教材内容的超常膨胀和不适当的“拔高”。我们力争做到的是教学内容的先进性与基础性的统一。为此,我们坚持编入高中学生能够掌握的物理学的核心内容,使他们能够学到比较有系统的、相互联系的、有生命力的知识。同时,对一些虽在高中阶段不宜展开或不能完全掌握的,但又是非常根本的、重要的,对开扩学生的科学视野、树立新的科学观念和思维方式极有好处的内容,也要开一个头,长一个芽。基于以上的一些考虑,拟议中的教材在内容上与现行教材(甲种本)就有了一些区别。1)在讲授经典物理学内容时不回避它的局限性。例如在讲牛顿力学时指出物体的质量是可变的,并给出相对论质量与运动速度的关系。在讲授惯性力时,也讲解引力与加速度的等效性。2)在热学中专辟一章“热力学定律”。其中讲授热力学第零定律,以便对温度和温标进行再讨论,使学生对温度和温标的概念科学化。也讲自然过程的方向和热力学第二定律,以使学生对不可逆现象及其重要性有所了解,对于热力学第二定律的微观解释及其统计意义和它所反映的偶然与必然、量变到质变的辩证唯物主义观点加深认识。这对于破除学生头脑中“决定论因果性”是唯一的因果律的观念,树立“统计意义上的因果性”的观念大有好处。又如,在讲授气体时,增加了一节“真实气体范德瓦耳斯方程”。这不仅能使学生认识真实气体与理想气体的区别,体会从理想气体模型到较真实的模型的一种修正方法,而且正是因为范德瓦耳斯方程是非线性的,因而气体的液化即相变才是可能的,而理想气体无相变可言。这也就为讲授物态变化“长了一个芽”。3)在波动光学中,增加了双缝干涉条纹的分布规律和夫琅和费单缝衍射条纹的分布规律的讨论,以使学生通过对实例的分析,体会一下分析光的波动现象的方法,而不是仅仅停留在现象的观察上。这也算是“开了一个头”。4)“狭义相对论初步”作为一章准备编入教材之中,其目的是使学生的时空观念有所发展,并对狭义相对论产生的物理背景、爱因斯坦的思考及其方法论内容有所了解和体会,帮助学生增加一点科学发现的“悟性”。5)在讲述微观物理学中专设“波和粒子”一章。在这一章中,不仅通过黑体辐射规律的分析提出能量量子化的概念和观点,通过光电效应和康普顿效应提出和证实光子的概念和观点,而且通过光的波粒二象性的分析引出德布罗意关于物质波的假设,使学生认识类比方法在科学探索中的作用。同时还在分析微观粒子可能显示波动性的条件后,以戴维逊一革末实验为例,介绍了物质波的实验验证,并顺带讨论一下“宏观物体是否也具有波动性”的问题。我以为这种讲述与讨论是非常基本的(应该指出,基本不等同于浅显),但又较以往的教材要先进些。6)拟议中的这套教材的最后一章是“基本粒子与宇宙”。如所周知,粒子物理学的研究对象是粒子,其尺度范围小于10的13次方厘米,质量小于10的-23次方克。天体物理学的研究对象是星体、星系乃至整个宇宙,其尺度范围大于10的19次方厘米,质量大于10的39次方克。然而,在今天这样两门研究对象迥异的学科却奇迹般地融为一体,成为物理科学体系中的一门新学科。简要介绍一下宇宙概观和宇宙的起源与演化,这对于处于花季般的青少年该是何等有益呀无庸讳言,这样的变化无疑会给教与学带来一些新的难度。事实上,任何现代化的事业都不可能是“轻松”的代名词。这是无法回避而只能知难而上的事情。更为重要的是,教学内容的改革绝对不仅是教材编写的技术性问题,它必然要涉及到教育思想与观念的转变和革新。拟议中的这套教材重视科学概念、科学思想和科学素质的培养,淡化题海式的大运动量的习题计算,这就要求师生乃至教育行政领导从“应试竞争”中解放出来。因此,可以说,教学内容的改革呼唤着教育思想、教育制度(如升学考试制度等)的整体改革的全面深化。这一改革的成功之日,就是教育强国的崛起之时。

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