中学物理教育的内容思考.doc

中学物理教育的内容思考张吉胜河北省盐山中学，河北，061300在过去的二十年里，中学物理教育研究的焦点几度转移。在二十世纪八十年代，学生的物理思想和竞赛占据研究的主要地位；到了九十年代后，由于计算机的普及，很多兴趣被转移到计算机辅助教学和基于课件设计的物理课堂教育研究来。在今天的信息时代，我们应该进行怎样的物理教学，或者说，我们应该传授什么样的物理呢？随着高等教育在中国的的扩张，中学物理教育有必要也有可能从单纯的应试教育慢慢转移到让学生更感兴趣的物理内容上来。这一点在国外实际上也是有所体现的，例如在2004年举行的“物理教育国际研讨会(International Commission on Physics Education)”上,很多国家的教育专家提出如何改变物理教学内容吸引中学生兴趣，而不是仅仅为了学分而做物理实验。会议中讨论了不同国家和地区的实际教学内容和教学方式，结合笔者在教育中的实践经验，分为三个部分在本文中进行讨论。（一） 如何克服片断式教学传统的教育总是这样进行的，物理教师向学生灌输一个又一个的物理知识点。例如，讲完牛顿力学和能量守恒，接着讲理想气体状态方程，然后是库仑定律等等。很容易预见学生在这样的教学过程里是无法体会到各个分立的主题内部的联系，更无法看到物理本身的统一性，也就无从体会到物理的吸引力和乐趣。即使优秀的学生也只能做到轻松的解决各个主题下的习题，而对于物理这门科学，在心中变成了习题集。欧美的一些知名物理教育家例如Ruth Chabay 以及Bruce Sherwood已经在克服这个问题上走了很远，他们合作重新编著了与各国传统教材不同的新的体系的教科书。“他山之石，可以攻玉”我们也许可以从中学习到一些精华结合我们目前的实际情况，来对国内的片断式教学有所改善。在Ruth Chabay 和Bruce Sherwood编写的教科书里，第一章首先是对于力学和热力学的全景式概念图像。并分别对于微观现象和宏观现象给出了解释，并恰当的展现了经典物理和近代物理之间的联系，给了学生发展自己的空间。这更加激发学生去探索物理的基本原理而不是去解决特定的某些课后习题，并且鼓励了他们建立物理模型去解释一些复杂的物理现象。而一旦学生们更加深刻的理解了物理学本质和基本图像，反而更加容易的解决一些习题或者试题。从传统教学方式来看，俄亥俄州立大学的教育系专家Corinne Manogue和Kenneth Krane所做的改革更加令人吃惊。他们甚至不仅改变了传统的物理教学内容组织方式，连同传授方式也改变了。他们在中学的教学实验中进行了九个三周的周期性教学，并且很多的主题都是放在同一次课程中，实验证明由于课程内容的吸引，很多的中学生不仅出色的完成了教学任务，还极大的产生了浓厚物理学兴趣。（二） 模糊知识边界随着21世纪人类科学的飞速发展，产生了越来越多的交叉学科。为了学生今后的更好发展，有必要在中学就有意识的讨论一些交叉学科方面的内容，一方面开阔学生们的眼界，另一方面能够激发学生的学习热情。例如生物物理学，环境科学中的物理学，材料科学以及纳米科学等。实际科研工作中，其他领域的科学家更加倾向于和物理学家合作。这些新的领域给学生们提供了一个利用已经学到的物理基本图像、基本概念解决未知问题的机会。这同时也解决了我们传统课程中包含的全不是“老”物理的内容。学生在学习过程中，由于传统教学内容的封闭性和完善性，可能使学生产生物理问题已经得到解决的误解。实际上，物理学在信息时代正在与其他学科的交融中蓬勃发展。因此，就有必要在教学中模糊本来就不应存在的学科边界，让学生更加享受科学带来的激情和乐趣。当然，这也对教育者本身提出了要求，作为物理教育工作者，应该关注科技进展，理解科技趋势，这样才能够在教学工作中做到从容不迫，游刃有余。同时，如果我们想做到有效率的教学，就必须了解课堂上的学生的思维方式。根据物理教育研究者的工作报告，即使事先向学生进行了教育，在实际教学过程中，学生仍会有自己的关于物理世界如何运转的认识。而且很多的概念实际上是违背科学原理的。如果要得到学生学习的效果，物理教学过程中就必须提出对于此类的学生的帮助方案。例如著名物理教育家Lautence Viennot在教授棱镜时首先给出图a来帮助学生理解棱镜功能而不是直接给出传统的图b。（三） 智能培养实际物理教学过程中，学生经常抱怨物理教学给了他们看起来有用实际用不上的知识。目前来说这是真的。我们很多的教育是从书本到书本，很少传授学生解决实际问题的能力。也许某些物理教育工作者本身也不具备这种能力。我们要更加注意传授实际的技能和解决实际问题的能力。物理学首先是一门实验科学。但是，同时我们要告诉学生的是，物理学给予的更多的是思考方式。当然，作为人类对自然界认识的基本工具，物理不仅要给学生积累一些知识，而且特别要提倡智能和技能的培养。培养智能，主要是培养自学能力、思维能力、表达能力和组织能力。如果只注重知识的积累，那么即使在头脑中牢记了一大堆公式定理，也不会灵活运用，不会独立的主动的积累更多的新知识，更不会有所创新发展。总之， 作者认为， 成功的物理教学必须让学生理解物理内在的逻辑与联系，有一个统一的概念和图像。并且能够诱发学生主动的探索、产生新的问题。正象物理学家维斯可夫（V.F.Weisskopf）所描绘的：“我们的知识好比是海洋中的一个小岛。这个岛屿变得越大，它与未知海洋的接界也就扩展的越广。”【参考文献】1. R.Duit, Bibliography: Students and Teachers Conceptions and Science Education, Leibniz Institute for Science Education, Kiel, Germany (2004).2. E.F.Redish, J.S.Risley, eds., Proc. Conference on Computers in Physics Instruction, Addison-Wesley, Redwood City, CA (1990).3. D.J.Grayson, ed., What Physics Should We Teach? U.of South Africa Press, Pretoria, South Africa (2005).4. L.S.Shulman, Educ. Researcher, February 1986,P4.5. A.Arons, Phys.Teach.21,576 (1983).6. W.J.Gerace, Pr