新课程理念下的高中物理教学

新课程理念下的高中物理教学 北京教育学院 张维善 一、 课程改革的追求 1. 人才培养目标的发展与完善 ●从科学知识、科学过程和科学文化的三个维度进行教学，使学生把握科学的完整内涵，全面提高科学文化素质。 ●在上述基础上，发展个性，鼓励质疑，培养批判性思维，为造就一批又一批新知识的创造者，新技术的发明者、新学科的创立者打好基础，从而实现把中国建设成为创新型国家的宏伟目标。 2. 人才培养模式的发展与完善 ●不同的培养模式反映着不同的培养目标和价值取向，不同的培养模式决定着不同的培养目标和价值取向的实现。 例1． 中国的“四多”和美国的“四多”之比较 例2． 培养“考生”与培养“学生”的不同特征 ●在不否定启发式接受性学习的教学方式的同时，大力倡导学生的自主学习和科学探究的教学方式。这是人才培养模式发展与完善的重要表现。

二、 物理教学的变化 1．教学结构：必修与选修；模块式教科书与学分式教学 2．教学目标：从一维目标到三维目标的转变 ●三维目标的含义 ●三维目标下知识与技能的教学重在哪里？ ●把科学过程与方法引入物理教学的意义 ——使学生有身临其境之感，领略前辈大师的研究方法、科学思想、科学精神和科学态度。得其精髓，有所借鉴。 例：自由落体运动的教学要历史地展现伽利略的批判精神、逻辑推理的方法、猜想与假说的魄力和实验验证的科学作风。使学生认识到“伽利略之前的科学行走于泥途荒滩，因而千年徘徊。从伽利略开始，大师辈出，经典如云，近代科学大门从此打开”。 ——过程与方法重在感悟，而不应变为“知识条条”，让学生死记硬背。 ●情感、态度与价值观的教育从何入手？ ——科学改变社会科学改变生活 ——科学改变人类的自然观、世界观和思维方式 ——科学大师的感召力与青年人心中的楷模 ●教学目标中三个维度的关系及应该注意的问题 3．教学方式：从“教师教授、学生接受”向“倡导自主学习”、“重视科学探究”转变，实现教学方式多样化。 ●倡导自主学习的意义与作法 ●科学探究的理解与实践 ——过程与方法的一部分 ——两个重心的转移：从被动接受向主动获取；从继承向探究。 ——播种一种行为，收获一种习惯 ●多种教学方式互补 4．教学原则：从生活走向物理，从物理走向社会 ●理论联系实际原则的发展 ——引导学生从身边的自然和生活现象开始，探索和认识物理知识，研究方法以及科学观点，并以此联系实际，扩展视野，观察更广阔的自然与社会。就是“从生活走向物理，从物理走向社会”。 ——杨振宁说：“只有骨干的物理学是骷髅。物理学要有骨干，还要有血有肉。有血有肉的物理学才是活的物理学。”与生活、生产实践中的物理现象的联系，物理学与人类社会发展的联系，就是物理学的血肉。 ●从生活走到物理是“从生活走向物理”的应有之意 ——非科学的常识的科学化 ——知识的科学化伴随思维的科学化 ●“从生活走向物理，从物理走向社会”的一种模式举例 ——复杂问题简单化；简单问题理论化；理论问题具体化；具体问题形象化 ●科学与社会的关系：科学的价值 5．教学品味：融合科学文化与人文文化，培养追求真、善、美的健全人格 ●两种文化的关系及举例 ——科学文化以求真求实为特征，人文文化以求善求美为特征，但在深层底蕴和价值取向上是一致的，即追求真善美的统一。 ——有人把科学、人文和艺术比喻为三棱锥形高塔的三个侧面，认为“当人们站在他的不同侧面的底部时，他们之间相距很远，但爬到塔的高处时，他们之间的距离就近多了，并在最高点融合在一起。”可见，物理教学以往对两种文化的融合几近漠视，只是因为我们站得不高 ——日心说与人文文化 ——伽利略的命运说明了什么 ◆只讲科学不讲民主，从来没有成功的先例 ◆阻碍科学，就失去历史的光辉

三、高中物理教科书的编写意图举例 《第一章 运动的描述》 物体的运动 质点的运动 参考系 （坐标系）

位臵 时刻

时间 位移

例1、质点的概念在教学中应该关注的问题 〃为什么要建立质点这一理想模型？ ——源于描述实际物体运动状态的复杂性。 〃什么情况下，实际物体的运动才能看作质点的运动？ ——学者论质点：“牛顿三个运动定律中的物体，严格意义上说，应指质点。质点是宏观物体最简化的模型。 一个物体各个点部位的运动情况有可能完全相同，即每一时刻各点部位的速度，加速度等完全相同，位臵和轨道经平行移动后完全重合，这样的运动称为平动。物体平动时，各个点部位的运行可以用一个点的运动来表示，于是整个物体的运动可模型化为一个点的运动，将物体的质量赋予该点，便成质点。 一个物体各个点部位的运动情况也可能彼此不同，但如果考察的是物体某种大范围运动内容，运动线度远大于物体结构线度，那么可以略去点部位间运动差异，将物体运动处理成一个点的运动，物体又

平均速度 瞬时速度 速度时间图象 速度的测量 平均加速度 瞬时加速度 模型化为质点。例如考察地球绕太阳运动时，因地球半径远小于地球到太阳的距离，可以略去地球各部位的运动差异，将地球模型化为位于地球中心的质点。” ——结论之一：能否把物体看成质点，取决于所研究物体的运动特性，平动的刚体可以模型化为质点。其具体意义在于，尽管刚体的形状，大小不能忽略，但由于刚体内各点的运动情况相同，因而可用其上任一点的运动来描述该刚体的运动。 ——结论之二：能否把物体看成质点，还取决于物体的形状，大小对于所研究的问题是否可以忽略。其具体意义在于可将其视为一个物质点。 〃质点概念的重要性 ——质点概念的重要性还在于它的建立揭示了“理想模型”在物理学中的必要性，并给出了建立“理想模型”的一般原则。 ——建立理想化的物理模型，是进行科学抽象的一种重要形式，也是一种深刻的科学思想方法。 ——“理想模型”是一种抽象的理想客体，原则上只能在思维中才能实现。但没有它，科学将无法面对错综复杂的现实世界。一句话，没有理想模型，就没有科学。 ——物理学科学方法的精髓在于：用模型描述自然，用数学表达模型；用实验检验模型。 《第二章 匀变速直线运动的研究》

一个教学中的实验 一个历史上的实验 例1、教学思路的一种转变：在探究中学习知识，在学习知识中感悟研究方法 〃不是根据平均加速度的定义tVVat0，再假定a不变的情况下，从公式变形得出atVVt0 〃研究一种实际运动：小车在重物牵引下的运动 -测量在一系列时刻t的一系列速度v，作出v-t图 -发现v-t图为斜直线 -从v-t图求a，发现a不随t而变，从而定义匀变速直线运动 -求斜直线方程，得出atVVt0 〃不是从tVx出发，得出x=v0t+ at2(此法有逻辑倒臵之嫌)而从匀速直线运动中的x=vt相当于v-t图线下的“面积”获得启发，遵循“化整为零，以恒代变；积零为整，再取极限”的方法，求得202

1attVx。

伽 利 略 对 落 体 运 动 的 研 究

处理变量问题方法 匀速直线运 动的位移 匀变速直线

运动的位移

1 2 1

2

自由落体运动 匀变速直线运动 atuut0

速度时间图像

2002

1attuxx

)(20202xxauut 〃此种教学思路的特点 ——本质上是一种科学探究 ——即有过程又有方法，既有行为又有思维。实验观察能力与逻辑思维能力的培养融于一个科学问题的解决之中。 ——提供了一种处理变量问题的典型的科学思想方法：“化整为零，以恒代变；积零为整，再取极限”。 ——物理教学的与时俱进也要解决思想，破除一些思想障碍。例如上述处理变量问题的思想方法就是微积分的思想方法。都说微积分难，但世界上绝大多数国家的高中都教微积分；都说相对论难，但世界上绝大多数国家的高中都教相对论。为什么会这样？这就是一个值得思考的问题，一个解放思想的问题。 微积分的思想并非深奥莫测。微商就是变化率，是自变量变化很小时的函数的变化率，积分就是无限多项的无限小量的求和。高中学生是可以认识和理解的。 新教科书中的做法，就是让学生感悟一个求知的过程，一种思想方法，一种用“已知”求解“未知”的精妙，让学生领悟和欣赏物理学家怎样看待自然界中的事物，怎样在说明自然界如何运行时，能够采取的“意料之外”又在“情理之中”的思维方式和研究方法，诸如现在的“以恒代变”，以后的“以圆代曲”等等。这对学生的情感、态度和价值观也会产生潜移默化的影响。（《秦伯益文》）。 例2、自由落体运动的教学注重什么？ 〃培养“考生”：把有问题的教得没有问题 把自由落体运动当作匀变速直线运动的一个特例来教，就是把三个问题： ——什么叫自由落体运动？ ——自由落体运动的规律是什么？ ——自由落体的加速度是多少？它随着地球的纬度怎样变化？教得没有问题了。 〃培养“学生”：把没有问题的教得有问题 ——杨福家：成功的教学必须诱发问题：听了课、读了书、只感到“听得舒服，读来都懂”是不够的，真正的收获还应该反映在有没有产生新的问题。知识的增长必然孕育着新问题的产生。让同学们在年轻的心灵中留下或产生一些新问题，准备在今后的岁月里去寻求答案。这是有益的。 ——把自由落体运动的研究当作开启近代科学大门的划时代贡献来教，就应该而且可以诱发许多新的、有意义的科学问题，例如： 落体运动司空见惯，何以成为物理学的源头之一？ 智慧博学如亚氏者，何以铸成大错，且一错近二千年。可悲的是谁？可怕的是什么？ —伽利略的高明之处是什么？ 自由落体运动的研究可以迁移到其他天体上吗？g值的不同可能导致何种现象？ 如果g值在白天和黑夜不一样，会有什么后果？ g值为什么随着纬度不同而不同？