对中学物理课程若干问题之我见.pdf

卷第期 泞年月 物理教学 几 撇黝暇举 翻 对中学物理课程若干问题之我见 赵凯华 人们喜欢谈教学 改革 我却觉得继承 恢复 传统和改革 创新同样是重要的 同时我也想指出 不是所有的 教学改革 总是好的 五八年的 大跃 进 和 文化革命 就是突出的反例 我国大学本科 和中学的物理教育水平本来都在世界上名列前茅 至少比美国好得多 这是美国的教授们普遍的看法 不过近年来我国物理教育质量在滑坡 也是有目 共 睹的 下面谈谈我对几个时髦话题的看法 优 但这不是所有人的看法 他们认为社会稳定是 最重要的 现行的高考不是没有引起太多的闹事吗 改不好也许会引起动乱 造成应试教育的根本原因不在学校 而是社会 在一定的社会条件下产生的应试教育 能否在一定 的条件下消灭我们谈这个问题谈了很多年川 现 在不想多谈了 二 素质教育 应试教育 以高考为指挥棒的应试教育 其特征可归纳为 几点升学考试中要考的才教 不考的不教 三年的课程两年讲完 用一年时间备考花少量 时间 讲原理 大量时间讲题 解题采取题海战 术训练学生条件反射式地解题将题目分成许 多类型 按类别给出解题窍门 这种训练方法是把 学生当作计算机 让他们按教师所编的程序去解题 而不必理解题意 更不需要学生运用基本原理独立 地想出解题的方法 所以人们说我们的学生 老师 教过再难的题也不难 老师没教过再容易的题也不 会 无论选拔人才还是检查教学效果 都不能役有 考试 有考试就应试 然而不一定有应试教育 除 了 文革 期间 从来就有高考 但 文革 前没有应 试教育 解放前更没有 年恢复高考后因为学 业的荒疏 只有补课 尚谈不上 应试教育 应试 教育是上世纪年代中期以后逐渐发展起来的 在一段时期内教育部出台的一些政策 如为高考设 定的大纲不断削减知识范围和限制运用知识的灵活 性 大大地助长了应试教育 于是应试教育愈演愈 烈 不可收拾 成为我国中等教育提高质量的主要矛 盾 长此以往 我国下一代的公民素质 实在令人堪 一般认为 应试教育的对立面是素质教育 曾 流行一种看法 语文 外语 数学 物理 化学 生物 学 历史 地理等是学科教育 政治课 音乐 美术 体 育 劳动 课外活动等 才是素质教育 其实 在学校 里进行素质的主要阵地在学科教育中 其中物理课 对学生科学素质教育所起的作用是无可替代的 不是说过去没有提倡 素质教育 在物理课中 就没有进行素质教育 教物理就在一定程度上包含 了素质教育 用应试教育的方法教物理除外 只不 过现在教师应该更自 觉地结合物理课加强素质教育 罢了 物理学是唯一的一门理论和实验高度结合的精 密科学 物理学中有一套最全面最有效的科学方 法 现在物理学的概念 原理和方法已被运用到化 学 生命科学 地学等所有自 然科学 甚至经济学 社 会学等社会科学 产生了十分积极的效果 物理学 是世纪以来最重要的高级技术的原动力 最重 要的科学素质包含在物理学的基本概念 基本原理 和基本方法之中 结合物理课加强素质教育 就是要 使学生很好地掌握物理学的基本概念 基本原理和 基本方法 许多成功的物理学家谈体会时都说 自 己能在遇到的问题时游刃有余 归功于过去受到物 理学的基本概念 基本原理和基本方法的训练 三 创新意识的培养 媒体访问我 问 怎样培养中学生的创新能 力 我回答说 教好物理学 为他们将来创新打好 基础 重大的创新是以一定的学识为基础的 这是 必要条件 诚然 一个人仅仅精通了科学上的各个 分支 掌握了各种各样的科学原理 不见得就有了很 强的创新能力 要创新 首先得具备创新意识 勇于 并善于发现前人没有发现的问题 并加以分析和解 决 过去在很长一段时期内 我国的教育中只倡导 提高分析间题和解决问题 的能力 这是远远不够 的 最重要的是发现问题和提出问题 爱因斯坦说 一个社会 如果缺少具备独立思 考和判断能力的人 那么它的向上发展将难以被期 待 如何培养创新意识首先得有宽松的社会环 境 社会要对 异端 有宽容的态度 这是我国长久 以来最不具备的条件 打个比方 过去是大家都坐 在按规定方向行驶的大蓬车里 后来则可以开有轨 电车了 但不是自 驾小汽车 思想 工作和生活没有 太多的选择余地 现在虽然好多了 但仍很不理想 在这样的社会环境里创新意识是受到压抑的 姑且 撇开这些不谈 谈谈物理课里如何培养创新意识 首先 结合课程内容多介绍一些名家发明创造 的过程 在学生心目中树立真正的光辉榜样 使他们 学习不只为了考上大学 而是具有远大的理想和追 求 其次 引导学生开阔视野 广泛的兴趣爱好是创 新的基础 把学习的注意力局限在高考题目上 是 不会有创新精神的 再者 科学上创新的动力不是 功利的 技术上的创新也不能急功近利 且创新过程 中不免会遇到各种艰难险阻 挫折和失败 创新者要 经受得起冷遇和打击 多介绍些科学家百折不挠的 范例会给学生很大的鼓舞 四物理学的研究方法 如前所述 物理学中有一套获得知识 组织知识 和运用知识的有效步骤和方法 通过物理课程介绍 一些物理学的研究方法 对科学素质的培养是有好 处的 物理学研究方法的要点可概括如下 提出命题 命题一般是从新的观测事实或实验事实中提炼 出来的 也可能是从实际目的或已有原理中推演出 来的 推测答案 答案可以有不同的层次 建立唯象的物理模型 用已知原理和推测对现象作定性的解释 根据现有 理论进行逻辑推理和数学演算 以便对现象作出定 量的解释 当新事实与旧理论不符时 提出新的假说 和原理去说明它 等等 理论预言 作为一个科学的论断 新的理论必须提出能够 为实验所证伪 皿 沂 的预言 这是真伪科学的分 野 为什么说 证伪 而不说 证实 因为多少个 正面的事例也不能保证今后不出现反例 但一个反 例就足以否定它 所以理论是不能完全被证实的 为什么要求能用实验来证伪假如有人宣称 在我 们中间存在着一种不可探知的外来生灵 你怎么驳 倒他对这种论断 你既不能说它正确 又不能说它 错误 我们只能说 因为它不能用实验来证伪 所以 不是科学命题 上帝的存在是既不能证实 也不能 证伪的 那也不是科学命题 那是信仰 实验检验 物理学是实验的科学 一切理论最终都要以观 测或实验的事实为准则 理论不是唯一的 一个理 论包含的假设愈少 愈简洁 同时与之符合的事实愈 多 愈普遍 它就愈是一个好的理论 修改理论 当一个理论与新的实验事实不符合 或不完全 符合时 它就面临着修改或被推翻 不过 那些经过 大量事实检验的理论是不大会被推翻的 只是部分 地被修改 或确定其成立范围 以上步骤循环往复 构成物理学发展模式化的 进程 但是物理学中的许多重大突破和发现 都不 是按照这个标准模式进行的 预感 直觉和顿悟往 往起很大作用 此外 且探且进的摸索 大胆的猜 测 偏离初衷的遭遇或巧合 也导致了不少的发现 顿悟是经验和思考的升华 而机遇偏爱有心人 平时 思想上有准备 就比较容易抓住稍纵即逝的机遇 所以科学上重大的发现不会是纯粹的侥幸 上面所说的每句话背后都有一大堆生动的事 例 在本文里没有可能展开 把这些材料搜集起来 都可作为科学素质教育很好的素材 五情感态度价值观 现在谈谈科学界 特别是物理学界的情感 态 度 价值观 科学实验的结果 远非尽如人愿 不管你喜欢 不喜欢 实事求是的作风 老老实实的科学态度是绝 对必要的 在科学研究中 一厢情愿的如意算盘是 行不通的 弄虚作假迟早会暴露 失误任何人都难 以避免 一旦发现 最聪明的办法是勇于及时承认 年年轻的苏联数学家弗里德曼发表了动态宇 宙模型的论文 遭到爱因斯坦的批评 次年 爱因斯 坦在读了弗里德曼诚恳的申辩信之后 公开声明自 己被说服了 据伽莫夫回忆 爱因斯坦说 这是他一 生中最大的疏忽 伟大科学家这种坦荡的襟怀 是 所有人的楷模 基础科学研究的信息资源是共享的 不像武侠 小说渲染的那样 这里没有秘不可及的玄机和诀要 根据公开发表的文献 人人可以自己判断 独立思 考 所以 在科学的王国里 真理面前人人平等 这 里最少对偶像的迷信和对权威的屈从 实践是检 验真理的惟一标准 这一信条 在自然科学的领域 里贯彻得最坚决 实践不是个别的实验结果 因为 那会有假象 重大的实验事实必须经多人重复印证 才被确认 自然科学的主要任务是探索未知的领域 很多 事情是难以预料的 实验的结果验证了理论 固然 可喜 与理论不符合可能预示着重大的突破 更加令 人兴奋 世界上建造了许多加速器 每个加速器都 是针对某类现象而设计的 四十多年的历史表明 除了反核子和中间玻色子外 粒子物理中的所有重 大发现都不是当初建造那个加速器的理由 高能物 理学界把这看作正常现象 年在实验室中发 现了弱电统一理论所预言的中间玻色子后 曾一度 较少发现出乎理论预料的实验结果 人们反而说 现在最令人惊讶的 是没有出现令人惊讶的事 这 便是物理学界极富进取精神的得失观 因为在自然科学中物理学最直接触及自然界的 基本规律 物理学家对事物是最好穷本极源的 他 们在研究的过程中不断地思考着 凡事总喜欢问个 为什么 理论物理学家不能仅仅埋首于公式的 推演 应该询问其物理实质 从中构想出鲜明的物理 图像来 实验物理学家不应满足于现象和数据的记 录 或某种先进的指标 而要追究其中的物理机理 因为在自然科学中物理学研究的是自然界最普 遍的规律 物理学家不应总把自己的目光和兴趣局 限于狭窄的本门学科 而要放眼于更广阔的天地 人们公认 当今最有生命力的是不同学科杂交的领 域 有志的年轻物理学工作者在那里是大有作为的 把与上述有关的具体材料搜集起来 更是科学 素质教育的精彩素材 六 探究式学习 学校教育的任务是把人类几千年来创造的文 化 知识 精神财富传递给下一代 在较短的时间内 要教那么多东西 学校教育只能以课堂教学为主 以 老师讲授为主 当然讲授不是 填鸭式的 应具有 启发性 过去和现在好的老师讲课从来不是 填鸭 式的 在教学环节中注意培养学生自主学习 独 立思考的能力 素质教育主要应渗透在讲授内容和 各个教学环节中 而不要过多地撇开课程另外进行 近年来提倡 探究式教学 这是进行素质教育 的一个方面 要在学生已经具备必要知识基础的前 提下进行 探究的题目不一定是课外的 对于理论 课来说 主要应结合课程的基本内容来进行 这些 内容对人类来说虽然不都是新的 但对学生来说是 新的 可以 探究 需要 探究 通过探究可以加深 对课程基本内容的理解 最近看到有人以伽里略自 由落体定律为主题 通过不同真空度下空气阻力 对落体的影响 研究落体下落的快慢 使学生在探究 中体会到理想化条件的重要性 这是很好的探究式 教学的设计 由此我还想到 在我和张维善编的 新概念高中物理读本 里曾提到 历史上达 芬奇 和伽里略对落体等时间隔下降距离比 例有过不同的 猜测 最后是伽里