物理学前沿问题之我见

1、物理学前沿问题之我见科学技术正在迅速发展， 知识经济已初见端倪 谁掌握了 21世纪的教育， 谁就 在未来的信息社会及国际竞争中取得主动权 面对新形势， 实施素质教育， 尤其 是物理教学现代化已成了时代的要求 与这种现代化要求相伴随的是教师必须把 握物理学前沿的脉搏为了能与物理学前沿接轨，教师该怎么办呢?本人就这一问题谈一点浅见一、应补充新知识，提高自身的文化素养 目前绝大多数的中学物理教师是狭窄的专业模式中培养出 来的，教师在大学时代学习的知识很多已经陈旧、过时，如果试图靠吃老本，那 是绝对行不通的 现代社会青少年学生的知识信息来源非常广泛， 各种渠道的信 息扩大了学生的知识面， 但也给他们带

2、来了各种新问题， 他们希望从教师那里找 到正确答案“要想给学生一杯水，教师就得有一桶水” 当今学生这个“杯子” 越来越大了，如果教师还靠自己桶里原来那么点水，怎么能够学生舀的呢 ?更重 要的是，我们应有一桶流动的水，常言说，流水不腐，即我们的知识应该吐故纳 新，使我们具有一桶永远是新鲜、富有营养、受学生欢迎的高质量的水“中国的研究生兴趣太窄， 对物理学方面的兴趣太窄， 对一般的事物的兴趣也显得太窄 , 我觉得这是一个不好的普遍现象 ”这种 兴趣狭窄的普遍现象的造成， 不是一朝一夕形成的， 这当中也有因我们中学物理 教师的知识陈旧、知识面狭窄而应负的不可推卸的责任.随着“ 3+X ”高考模式 在

3、全国的普遍推广， 各学科之间相互联系、 相互渗透的趋势日益明显， 这就更要 求我们中学物理教师注意利用一切机会充实自己， 扩大自己的知识面， 提高自身 的文化素养， 在掌握精深的专业知识基础上， 广泛涉猎相关学科的知识， 如生命 科学、文史知识、教育理论知识等.无论社会如何发展，丰富的知识底蕴、广博 的信息含量始终是教师取得成功的基础之一.20 世纪的物理学已取得的成就是极其辉煌的.时至今日，物理学仍是一门 充满生机和活力的学科，它的创造性进展仍日新月异，整个物理学，在 21 世纪 将有一个更加辉煌的发展. 由于物理学研究对象的扩展， 从宏观到微观， 从传统 的物理过程到化学过程， 从无生命到

4、有生命， 以至很难用传统的眼光来界定什么 是物理学了. 正如国外物理学家风趣地说： “什么是物理学 ?物理学家所做的工作 就叫物理学. ”例如，1995 年在我国厦门召开的第十九届国际统计物理学大会， 有相当一部分论文的题目看起来不大像物理学，如“心率、蟑螂、曲折的河流、 文字的存储” 等.今天的物理学已代表着一套获得知识、 组织知识和运用知识的 有效步骤和方法，把这套方法运用到什么问题上，这问题就成了物理学. 2001 年3月2日，江泽民等党和国家领导人到北京展览馆参观了 “863”计划 15周年 成就展，在展区内陈列着 “世界上第一辆载入高温超导磁悬浮实验车” ，“长了人 耳的老鼠”，“种

5、在海水里的蔬菜” ，“高温气冷实验堆”等.这些成就均可划归到 物理学的范围内， 从这种发展趋势来看， 中学物理教师必须跟踪物理学的前沿进展，按照物理学发展的趋势，改变我们单一的知识结构，以适应新形势的要求.全国各地正在进行着轰轰烈烈的教育改革，即从传统的应试教育转变 到素质教育上来，但这种改革的步伐缓慢，实质性的进展不明显，究其原因是多 方面的，但教育思想严重滞后，对于传统的教育观念、教学内容、教学手段、教 学方法偏爱至深，形成了一种强大的传统惯性，以至难以转向，不能不说是主要 的原因之一目前世界各国的理科教育，特别是物理教育，明显的特征是：从强 调知识内容向获取知识的科学过程转变；从强调单纯

6、积累知识向探求知识转变； 从强调单科教学向注重不同学科相互渗透转变. 相比之下，我国的中学物理教学 忽视科学归纳，忽视发散思维、形象思维和创造性的直觉思维， 忽视主动获得信 息与信息交流的训练，忽视学生独立学习与思考的训练，忽视开发学生非智力因 素的训练.这些弊端由来已久.教师把知识组织得井井 有条，滴水不漏，对课程内容的每一个细节都作详尽的解说， 对学生可能出现的 问题一一予以告诫，久而久之，学生养成了唯书、唯师的学习习惯，缺乏创造的 热情和竞争的态势.同样，我国的中学物理教师长期在统一的教学大纲，统一的教材，统一的考纲，统一的考试下，已习惯于把自己的思想和兴趣局限于这统一 的框架内.教师的

7、创造性逐渐地被磨灭，多数教师不敢轻易地将有争议的尚未定 论的或正处于发展之中的科技新成就， 科学新思想介绍给学生，将物理学的前沿 知识排斥于教育之外.在这样的物理教育思想指导下，只让中学生了解物理学的 昨天，而不懂得重要的是应让中学生知道物理学的今天，更不会让他们去探索物理学的明天.出现这一系列现象的根源是陈旧的教育观念.教育部长陈至立最近强调：必须转变教育只为分数服务的目标观， 树立教育为提高人民素质，为社会 主义现代化服务的目标观.我们的中学物理教学一定要给学生日后接受各种新观 念、新思想作好铺垫，而不能将中学物理讲得太“绝对”，太“确定”，太“线性” 应 当让中学生体验到物理学是一门发展

8、中的科学， 是现代前沿科学中最为激励人心 的学科之一.这就要求我们每个中学物理教师不盲从权威， 不迷信教条，敢于大 胆想象，大胆创新.同时，我们必须要对物理学现代进展的各个前沿领域，如超 导技术、同步辐射、遥感技术、核磁共振、可燃冰、新材料、纳米技术等，有一 概括的清晰的了解.中学物理教师应树立全新的教育理念.教育是凭借一定的媒体与相应的教学方法与手段才能进 行的活动.我国传统的教学方法与手段以传授知识为主，强调以课本、课堂、教 师为中心，运用灌输式、一言堂的教学方法，使用黑板加粉笔的教学手段，这种 现象对目前教学改革的进一步深化将成为 “瓶颈”因素，严重地制约与阻碍了教 学改革的深入.现代教

9、育技术的发展，特别是多媒体教学、远程教育、网络教育 的发展，突破了时间与空间的限制，极大地方便了中学物理教学，使中学物理知 识与现代物理学的前沿知识更能有机地联系起来.如用微机来模拟宇宙大爆炸， 使学生了解宇宙初始阶段的物理过程： 从宇宙大爆炸开始， 宇宙经历了一个由热 到冷、由密到稀的演化史，经历了漫长的年代，弥漫的气体凝聚为气体星云，气 体星云再慢慢地收缩成星系和恒星， 逐渐成为今天我们所观测到的宇宙， 这就为 学生将来进一步探索宇宙起源和演化的奥秘， 揭开暗物质之迷， 建立新的时空观 埋下了伏笔，从而为学生提供了广阔的视野综合利用各种 仪器进行学习， 并极大地丰富了教学内容， 可使学生在

10、有限的时间里获取更多的 知识，提高了教学效益现代教育技术可以达到形声并茂，色彩逼真，表现手法 灵活多样，寓教于乐，寓教于美，对学生掌握知识、形成技能、发展能力、提高 素质都具有显著的促进作用现代教育技术的多种功能，优化了教育教学过程， 现代教育技术的发展，必然引起教育思想、教育观念、教育体制以至教学内容、 教材形式、教学手段、教学方法、教学模式等方面的变革现代教育技术绝不是强加在传统教育体系上的一堆仪器， 也不是传统 程序上的增添或扩大一些什么东西， 只有当教育技术真正统一到整个教育体系中 去的时候， 只有当教育技术促使我们重新考虑和革新这个体系的时候， 现代教育 技术才具有价值， 否则现代教

11、育技术将无用武之地 诚然， 现代教育技术能否成 功地为中学物理教育服务， 关键在于教师要学会对媒体的使用， 并熟练运用现代 教育技术的理论和方法指导教学活动及整个学习过程进行优化设计， 促成有效学 习发生在每个学生身上， 这对中学物理教师掌握信息技术的水平提出了新的要求， 为此，中学物理教师必须紧跟时代发展的步伐， 了解物理学近代发展的前沿领域必须进行教育科学研究， 物理学 的现代进展将为中学物理教师科学研究提供宽广的研究领域 用现代的观点来重 新审视中学物理的概念、原理、规律、观点是否过时，各规律的相对位置是否发 生了变化，在中学物理各部分内容的讲授中如何渗透现代物理知识等都是值得深 入研究

12、的 也许有的教师会认为现代物理学发展的前沿与我们相距遥远， 把它们 介绍给中学生更不现实， 但事实并非如此 物理学的近代发展或前沿领域， 是在 原有内容的基础上骤步发展起来的， 或者说，物理学的现代进展的根基仍然可以 在基础物理中找到 物理学最新的发展其实离我们并不遥远， 在中学物理教学过 程中，完全可以向现代物理学前沿开“窗口” ，也完全能够找到与现代物理学前 沿相衔接的“接口”著名物理学家杨振宁教授曾谈到：量子力学在 20 世纪 30 年代发展迅速， 那时他在中学图书馆读到有关量子力学的中译本， 尽管作为中学 生，他对这门新学科不全部了解， 但学科崭新的发展， 奇妙的知识使他产生了一 种向

13、往，这与他后来专攻物理学不无关系这就是一个很有说服力的典范 创新教育越来越为人们所关注 作为创新教育主 体的教师，对学习者有着表率作用，对学习者创造性的培养有着潜移默化的影 响心理学家托兰斯的研究发现： 教师在创造性动机测验中的成绩与学生的创造 性能力之间存在一定的正相关 这说明了教师创造性能力的高低对学生创造能力 的培养是至关重要的， 只有教师具有较高的创造能力， 才可能具有创新教育观念、 教学方法及人格力量， 也才可能发现、 鼓励具有创造能力的学习者， 才有可能激 发学习者的创造潜能，因此，时代更呼唤创造型教师，作为一个创造型的教师， 就必须跟踪学科发展的前沿物理教学理应走在创新教育的前列

14、， 这就要求我们 每一位中学物理教师都应该去抢占创新教育的先机和制高点 我们不能仅仅停留 在“传道，授业，解惑”这一层面上，更要善于“启疑” 正是由于 20 世纪初物 理学上空的 “两朵云”，才引发出相对论和量子论， 由此产生了整个 20 世纪的高 科技的迅猛发展整个物理学，在 21 世纪将有一个更加辉煌的发展，李政道教 授认为：“目前的情况与 20 世纪初很相似，同样面临两个疑问：其一，目前的物 理理论都是对称的， 而实验却发现了不少对称的破缺； 其二， 有一半基本粒子是 至今一点都独立不出来的 ”只有我们中学物理教师积极参与物理教育科学研究， 追踪物理学的现代前沿领域， 努力提高自身的学术水平， 才能对现代物理学知识 理解得越深刻，才有可能深入浅