四川省中小学教师“三新一德”全员培训考试辅导材料之《中学物理教学研究》

1《物理教育展望》学习提纲物理教育展望——朱鋐雄主编第一章物理教育——物理学的一门子学科第一节从物理教学到物理教育1.1狭义的物理教学和广义的物理教学1、物理学研究的是什么？是自然界的物质形态在不同层次上的结构特征和自然界各种不同形式的运动以及它们之间互相转换的规律。2、什么是物理教学？是为达到一定的教学目的和教育目标对物理学的基础知识和基本内容进行重新组织和系统归纳而成的一门学科教学。有两种分类方法：（1）按课程设置分有中学物理教学、大学物理教学。（2）按教育形式分有在职物理教师的各种进修和培训的物理教学和职前物理教学。①从狭义上讲，物理教学指的是中学阶段和大学阶段所进行的“教”物理和“学”物理的教学活动全过程；从广义上讲，物理教学过程不仅是传授知识的过程，而且是一个育人的过程。②物理教学的过程实质就是物理教育的过程。A必须遵循规律，讲科学。B言传身教，教书育人（思想、方法、精神）。C教学过程也是研究过程。1.2物理教育面临的新课题1、对中学物理教师的要求：①精通物理学的基本理论知识和实验技能；②掌握关于物理教学的基本理论知识；③具备在物理教学各环节中有效开展教学活动的实践能力；④教学研究能力。2、基础教育改革的步伐加快，力度加大3、高等师范院校存在的问题。1.3发挥物理教学的育人功能1、育人功能的重要性：随着教育改革的深入，发挥学科课程所具有的育人功能，包括提高学生的实践能力和创造能力摆在了学科教育的重要位置上，而物理学科具有不可替代的优势。（因为科学技术是一把双刃剑）2、未来物理教师的要求：①有扎实的物理知识基础，掌握物理学发展的前沿知识。②学会先进的教学技能和教学方法，能顺利地开展物理教学各主要环节上的教学活动。③把握和了解物理学、物理教育全过程的有关理论知识和教育功能。④初步具有开展教学研究的能力。23、物理教师需要做到三个“更新”：①教育理念的更新，特别需要学习先进的教育思想，教育教学理论。②物理知识的更新，特别是前沿知识和高新技术的应用。③教学手段和教学方法的更新，要掌握现代化的教育信息技术和网络技术。4、物理教学与物理教育的关系：物理教育是物理教学在理论功能、应用功能和教育功能方面的深入和延伸，物理教育是更高层次上的物理教学。第二节物理教育正在成为物理学的子学科2.1物理学对人类未来的进步起着关键作用1、物理发展早、成熟快、系统完整、成果丰富。2、是其它学科乃至新兴学科，交叉学科的形成和发展的基础。3、对社会的进步和人类的贡献大。2.2物理学是当代人类文化的重要组成部分1、物理学的价值：①物质价值——它的成果可以转化为推动科学发展的强大动力。②精神价值——它为人们展示出一幅大自然的美妙画卷，并深刻地影响着人类的科学思维方式。2、物理学对人类的影响2.3时代赋予物理教育基础性的新内涵1、为什么物理教育将体现时代性，并赋予新内涵？第一，物理教育课程要为人们在科学素质上的提高和将来的发展提供必要的，与时代进步和需要相适应的物理学基础知识。（1）对科学课程的要求：①应该是自成体系的，为学生提供一个基础，即终身学习的基础；一个准备，即在现代化社会中生活的准备。②结构必须明确把提高能力而设计的要素和作为对一个科学家在研究早期训练阶段而设计的课程要素区分开来。③必须开宗明义说明达成的课程目标，目标必须是现实的，可以达到的。④课程呈现的形式必须是清晰的、简单的，内容必须服从于目标。⑤应该探讨为提高学生能力而设置的内容，如何体现高新科学技术在各个领域中的应用。⑥应该向学生提供科学思想和科学方法的认识。⑦应该鼓励教师运用各种教学方法和进行教学探究。（2）对中学物理课程的要求：①密切联系日常生活，使学生对周围的事物能作出解释。②提供对科学方法进行实践的机会，使学生对周围的问题作出批判性的研究。③应该对学生世界观的形成和发展产生影响。④应该发展学生科学阅读和写作能力。3⑤应该发展学生的实验技能。⑥应该发展学生获取信息和交换信息的能力。⑦应该发展学生用数学方法解决问题的能力。第二，物理课程是一种适应终身学习的基础知识，基本能力和基本方法。应该把物理学家认识世界的模式和科学思想方法贯穿在教学过程中，使学生学习前人所创造积累的知识基础上能创造性地去开拓前人没有涉及的知识领域。（1）物理学家认知模式和方法的特点：①物理学家具有高度组织化的，在解决问题过程中行之有效的广泛知识。②物理学家的知识结构是一个分层次的“金字塔”式的组织在塔的顶端是物理学家所从事的领域中的主要原理和概念，而辅助的概念，相关的事实和等式则处于塔的中层和下层。③一个专家和一个新手解决问题的方式是完全不同的。（2）学习知识的过程就是使知识结构化的过程，使知识结构化是一个终身和持久努力的过程。（3）“超认识的策略”可以改进学生的迁移能力，可以使学生作为学习者更加了解他们自己，通过自我调整来检查理解能力，在适当的时机做出计划，检查学习的进展和纠正学习上的错误，为高水平的学习行为所作的充分准备工作做出自我评价。反思自己的学习行为是“超认识”的一个主要组成部分。2.4加强基础性与体现现代性1、基础性不仅是指物理学科知识上的基础，而更重要的是指物理教育要为学生全面提高科学素质提供一个发展的基础。2、物理教育应着眼于提高学生的四种基本学习能力：①学知，掌握认识世界的工具。②学做，学会在一定的环境下工作。③学会共同生活，培养在人类活动中的参与与合作精神。④学会发展，以适应和改造自己的环境。3、基础性和现代性是一个既相对稳定又不断发展的动态概念。4、现代性不仅是指经典物理学的内容和方法的现代性——指新内容和新方法对原有内容和方法的替代和更新；而且指对经典物理学的内容的现代理解和认识。2.5适应社会需求性与尊重学生选择性1、“学科中心”课程观——①物理教育的内容体系以物理学科的内容体系为主干。②物理学科研究的是指物质的基本结构和它们的运动规律。③物理教学内容的安排是从宏观到微观，从静力学到动力学，从静电、静磁到动电、动磁。④以最有逻辑、最经济、最实用、最真实以及最易消化的形式来阐述知识。2、“学科中心”的弊端：重知识，轻能力；重接受，轻创造；重智力，轻情感；重共性，轻个性。3、杜威的“学习者中心”课程观——主张课程应该在学习者的一系列活动中。教师的任4务不再是系统的传授知识，而是发现学生的兴趣和指导学生的活动。在内容上不以学科内容体系组织教学，而是以学生的兴趣、需要为出发点展开教育活动。4、“问题设计中心”课程观——它把人类生活和生产需要解决的重大问题放在课程的核心地位，把学科内容置于具体的情景之中，把内容的整合作为教材呈现的主要形式，S-T-S（科学——技术——社会）课程是一个突出的代表。5、物理教育应该为培养三个方面的人才打好基础：①物理学以及与物理学相关的高新技术的后备人才队伍。②社会和经济建设需要的人才大军。③职前和在职教育各个阶段需要的物理学科师资。6、物理课程按功能可分为：基础性课程、拓展性课程、研究性课程。①基础性课程——突出生活和自然界丰富多彩的物理现象，学习物理学的基本概念、规律、原理和理论等。②拓展性课程——突出物理学的概念、规律、原理和理论体系，强化物理知识的形成过程和设计应用过程以及渗透在课程内容中的科学精神和科学方法教育，重视物理学与人文科学和其他科学技术知识的交叉和拓宽。③研究性课程——从生活、生产和自然界中的学习和问题出发，加深对科学、技术、社会三者之间关系的认识，突出物理学思想、方法在物理研究中的实际应用。2.6保持必要的系统性与发军学生的创新性1、物理学是一门系统性逻辑性非常严密的学科。①在学科体系和结构上，依据运动的形式由低级到高级，由简单到复杂，从宏观到微观的主线，有系统的逐步展开。②在定律的定理的表述上，遵循从条件到结果，从现象到本质，从分析到综合的逻辑表达方式，语言简练明确，自洽完备。③在科学的方法上，从发现问题，提出问题到研究和解决问题，在发展中形成了新的物理学方法。2、创新是科学发展的必然，也是科学本身所具备的基本品质。3、未来物理教育改革的发展趋势——实现两个“最优化”。①怎样在适合不同年龄学生认知规律的基础上对科学内容和严密的逻辑进行简化，达到教育内容和学生认知水平之间的最优化。②怎样在学生学习接受传统的物理思维方法和进行物理创新思维、实践活动之间到最优化。4、从物理教育课程发展的趋势看，构建物理教育课程有三个原则：①物理教育的内容既要具有扎实的基础性，又要体现明显的现代性。②物理教育的内容既要适应社会发展的需要，又要尊重学生学习的选择。③物理教育的内容既要保持必要的系统性，又要着力发挥学生的创新性。5第二章重视科学思想和科学方法的教育第一节进行科学思想、科学方法的教育是物理教育的重要功能1、物理学是由物理学科的知识和物理学的方法论组成的，物理学思想和方法论是伴随着物理学的发展而建立起来的，而物理学的知识和体系则是体现和学习物理学思想和方法论的最好载体。2、渗透在物理学内容中并在物理学中体现出来的科学思想的方法就是物理学思想和物理学方法。3、为什么说物理学是自然科学的基础学科？物理学提供了人们对物质结构和物质运动形式及其相互转化的最基本认识，用文字和公式表现的基本定理、定律，集中反映了人类对自然界不断深化的认识，对物质世界的基本观念和理解，反映的是人类对自然界图景的描绘方式和领悟，体现了一种深刻的物理学思想。4、推进本质教育的途径——加强物理学思想，物理学方法和科学探索创新精神的教育。第二节物理教育要贯串对“时空”和“物质”的基本认识一、物理学的时空观（一）时间和空间是物理学中的最基本的思想概念1、什么是时间？时间是物质运动持续性和顺序性的表现。2、什么是空间？空间是物质存在广延性和伸张性的表现。3、时间和空间在物理学和物理教学中有着重要的地位，时间和空间是物质存在的两种基本形式。4、不同的时空表征的维度不同（如：二维、三维、四维）。如：物体作直线运动（路程——时间）——二维。物体在平面内运动（横坐标—纵坐标——时间）——三维物体在空间运动（空间坐标x、y、z、t）——四维5、人们认识时空的基本途径——物理测量（二）时间和空间的相对性和统一性是爱因斯坦狭义相对论的核心思想1、绝对——指无条件的、不变的、普遍的含义。在物理学中表现为物质及其运动的不灭性和不变性。与不灭性相联系的物理量为“守恒量”，与不变性相联系的物理量为“绝对量”。2、相对——指有条件的、可变的、特殊的含义。3、牛顿的绝对时空观——时间和空间是绝对的，它们既与物质无关，与运动无关，也是相互独立的和不相干的。（是经典物理学的基础）4、爱因斯坦的相对时空观——时间和空间不存在绝对的、孤立的。（是相对论的基础）（三）重力和加速度之间的等效原理是广义相对论的基础1、爱因斯坦认为：重力和加速度是等效的。他证明这个等效原理的实验是思维实验——电梯里的球同时落地。2、广义相对论与狭义相对论：狭义相对论以相对时空观取代了牛顿的绝对时空观，认为时空是平直的；广义相对论认为6时空是弯曲的，四维时空不仅弯曲，还可以伸长或缩短。二、物理学的物质观（一）对物质本质的认识追溯（二）物质观的可分原子结构模型1、汤姆孙发现电子，并提出原子结构模型。①汤姆孙实验——研究稀薄气体玻璃管的高压放电。②原子结构模型——原子由带负电的电子和带正电的离子所构成，离子的半径和原子的大小大体相等，而电子是被吸引在离子内部。（葡萄干蛋糕模型）2、卢瑟福的原子结构模型①实验——X粒子对金箔的散射实验。②原子结构模型——原子的中心存在一个大小约为3×10-13cm的带正电的核（原子核），而电子绕原子核旋转，其半径约为10-8cm。（太阳系模型）③卢瑟福的发现有三点价值：A、从根本上改革了旧的物质观，打破了原子不可分，不能变化的旧观念。B、给出了简便而又精确的物质分类方法。C、发现了质子。（三）不连续物质观的形成从揭示原子结构开始建立的物质观构成了一种不连续的物质观，认为物质结构的链条是从夸克轻子→强子→核→原子→分子→各态物质。（四）从不连续的物质观到连续的物质观。（五）从连续的物质走向连续与不连续统一的物质观。1