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浙江师范大学教育硕士学位论文开题报告

减小字体 增大字体 作者:佚名  来源:本站整理  发布时间:2017-05-25 16:19:12

浙江师范大学教育硕士学位论文开题报告
现代物理学渗透于高中物理教学的研究

    物理学的不断发展为高中物理教学提供了更为广阔的发展空间,同时也不可避免地促使高中物理教学内容的重组。随着我国新世纪基础教育课程改革的逐步推进,高中阶段现代物理学的教学化已正式提上日程。将现代物理学的新知识、新观念和新方法引入高中物理教学,是新时代高中物理新课程的必然趋势。
  (一)问题的提出
    美国的吉尔伯特·罗兹曼(Gilbert Rozman)说:“我们把现代化看作是一个在科学和技术革命影响下,社会已经或正在发生的变化的过程。”①因为“现代化是影响社会各个方面的一个过程”②,科学和科学教育作为现代化进程的决定性因素,自身必须实现现代化。科学教育现代化的问题,首先是从传统的科学教育单指一种静态的科学知识体系的传授转变至广义的科学,不仅是一种知识体系,还指一种观念、一种方法、一种态度、一种文化、一种事业等,包括科学态度和科学精神,尤其是运用现代科学的观点去看物理世界,运用现代科学的方法去研究物理问题。除此以外,与这种现代化的要求相伴随的便是现代科学知识如何教学化的问题。
1.物理学发展对高中物理教学的新要求
    以19世纪末、20世纪初X射线、放射性与电子的发现为先导,以相对论与量子力学这两个物理理论的创立为标志,物理学由经典走向现代,发生了革命性的变更,步入了一个崭新的阶段。特别是第二次世界大战以后的半个多世纪中,许多分支学科像雨后春笋般地纷纷问世,如原子核物理、量子统计、量子场论、凝聚态物理、等离子体物理、现代宇宙学、非平衡态热力学和非线性动力学等等;而原来的各分支学科又都有了自己新的前沿,例如在光学领域就出现了量子光学、非线性光学、激光光谱学等。另一方面,随着整个自然科学技术的发展,物理学与其他学科之间的相互渗透,又形成了一系列边缘、交叉学科,它们都不断地取得长足的发展,诸如化学物理、生物物理、大气物理、海洋物理、地球物理、天体物理等等。此外,物理学的发展,还为技术进步不断开辟出新的方向,导致了一系列现代高新技术的产生。信息技术、新材料技术、新光源技术、新能源技术、空间技术、分子工程技术、遗传工程技术等等的形成与发展都在不同程度上与现代物理学息息相关。③物理学的一些概念、理论、实验手段与精密测试方法,已成为其它许多学科,如天文学、化学、生物学、地学和医学的重要组成部分。甚至一些物理概念,诸如场、嫡、混沌和耗散结构等也为社会科学所引用。如今,物理学发展和由其带动的实验技术和精密观测工具的产生,使人们对自然的认识范围,在微观与宏观世界都得到了拓展。宇宙间各种事物的时标跨越了4344个数量级,物理学从微观和宏观两个层次揭示了自然界的奥秘,展示了自然界的本质和规律。
    物理学的现代进展,提供给我们一个全新的视角审视物理教学改革;使我们站在物理学现代前沿思考物理教学的思想、观念与方法;使我们以物理学所取得的最新成果反思传统的物理教学和人才培养的模式;使物理教师站在物理学发展的高度,去认识中学物理的概念、规律、理论。一方面,物理学本身在20世纪取得了巨大成就,并催生了一系列新技术、促进了其它相关学科的长足发展;另一方面,我国新世纪的基础教育课程改革也要求用物理学研究的新成果重新组织高中物理的课程内容,并要求紧密联系现代科技和社会问题。与物理教学内容现代化伴随而至的即是物理学现代进展的教学化,对此引发的深入思考,已是到了最需要也是最合适的时机了。
2.基础教育课程改革对高中物理教学的新规定
    世界各国从上世纪SO年代末就已着手对科学教育,尤其是物理学教育,在课程和教学等方面进行了大量的改革尝试。教学内容现代化是其中的一个主题。美国物理教师协会(AAPT)在1988年发表的《中学物理课程内容》报告中指出:“应当让中学生体验到物理学是一门发展中的科学,是现代前沿科学中最为激动人心的学科之一。”①我国新一轮的基础教育课程改革正在逐步推进之中,《基础教育课程改革纲要(试行))}(以下简称《纲要》)对基础教育的课程结构、课程内容、课程实施及课程评价等方面的改革都提出了具体的要求。其中在课程内容的改革方面,强调课程内容要体现时代性,加强与学生生活以及现代社会和科技发展的联系。根据《纲要》的精神,《普通高中物理课程标准解读(实验)})(以下简称《解读》也分别从课程目标、课程结构、课程内容、课程实施以及课程评价等方面提出了高中物理课程的基本理念。其中在课程内容上要求课程内容上体现时代性、基础性和选择性,具体要求为“高中物理课程内容需要加强与社会进步、科技发展的联系,而且还应反映科技进步带来的如环保、可持续发展等社会热点问题,体现课程的时代性。另外,还应注重课程内容的基础性,注重让学生学习对其终身发展有用的基础知识与技能,学习基本的研究方法和科学思想,养成一定科学态度与科学精神。课程内容也应体现选择性,给予学生一定的自由空间,让其选择学习自己感兴趣的物理内容。”②这些新课程内容的明确要求体现了现代物理学渗透于高中物理教学的重要性和迫切性。
    此外,《解读》还确立高中阶段物理课程的最低基准,这一最低基准应该符合一定时期对公民科学素质的基本要求。新物理课程的最低基准,在“知识深度”要求方面要适当降低,而在“知识广度”要求方面还需要进一步拓宽,以体现“广、浅、精”这一当代学科基础课程发展的特点;在体验、认识、运用科学方法和知识实际应用方面的要求也应有不同层次的提高,如此构建基础型物理课程,向所有学生提供包括生活物理、概念物理和应用物理在内的必需的物理知识。①
(二)研究的意义
    科学课程内容特别是物理学内容现代化的问题,自上世纪下半叶开始的国际科学课程的第一次改革中被提出之后,一直处于整个改革的重要地位。我国新世纪的基础教育课程改革,也明确要求高中物理课程内容加强与科技发展及其社会影响的联系。本研究针对课程改革的这一必然趋势,具有一定的理论和实践意义。
1.理论意义
    现代物理学渗透于高中物理教学是时代的要求,是新世纪基础教育课程改革的必然,是教育要面向现代化的需要。20世纪的物理学取得了辉煌的成就。时至今日,物理学仍是一门充满生机和活力的科学,它的创造性进展日新月异。生活在现代物理学诱发的高新技术应用环境中的青少年学生,在现实生活中接触到了大量有关现代物理学的信息。这些激发他们对现代物理学基本发展、基础知识、基本原理了解的渴望。而在课改前的高中物理教学中,经典物理部分占绝对的优势。这种情形容易产生误导,使得学生认为物理学本身内容只是仅仅如此而已,使其对物理学的理解变得片面、机械甚至扭曲,而对整个物理学的认识也只是初步的。因此,现代物理学在高中阶段的教学化,有助于学生正确认识物理学,认识到物理学是不断发展的具有生命力的科学。更重要的是不仅要让学生了解物理学的昨天,还要让他们知道物理学的今天,积极探索物理学的明天。
    此外,以相对论和量子力学为支柱的现代物理学革命,将科学带入到一个新时代,由此,人类认知的触角伸向广裹的宇宙内部,伸向遥远的宇宙起源之初,伸向人类在此之前所无法探知的微观物质层面。现代物理学革命在以后的岁月里还引发了生命科学的革命。这一切都极大地改变了人类的物质观、时空观、生命观和宇宙观,现代物理学教学化,有助于培养学生正确的科学观。回顾整个20世纪的高科技的迅猛发展,可以充满信心地预言,21世纪物理学和与物理学相交叉结合的学科将会有更多的突破和更大的发展。我们跟踪物理学的现代进展。就是为了体会重大发现中激励人心的创造性,了解重大突破对物理学及其他学科的巨大影响,认识新概念、新规律的深刻智慧及力量。现代物理学教学化,还有利于提高学生学习的兴趣,激发内在学习动机;有利于激活学生思维,增强问题意识,激发探索热情;有利于学生建立现代物理思想和观念;有利于学生创新意识的萌发,批判精神的培养;有利于科学本质的教育等等。
2.实践意义
    新世纪的基础教育课程改革,将现代物理学在高中阶段的教学化提上议事日程。然而根据以往的国际科学课程改革的教训,笔者认为本次基础教育课程改革将现代物理学引入高中物理教学“前途是光明的,道路是曲折的”。为什么这样讲呢?众所周知,上世纪50, 60年代,以美国为首的世界范围内的科学教育改革的“第一次革命”所产生的深刻影响之一,便是“物理和化学内容的现代化。20世纪上半叶,物理和化学领域取得了巨大成就,通过课程改革,这些新的理论被纳入到物理和化学教材中,从而减少或删除中学科学课程中大量陈旧的教学内容。例如,物理课程不再强调基础热学、声学和静电学,而更加注重波。”①但是,这次改革总体上来讲是不太成功的。究其原因,主要在于课程内容现代化的过程中没有注意到与现实生活的联系问题,大量删减联系生活的知识使学生对理科失去了亲切感,降低了学习的兴趣和愿望。此外,对基础教育阶段学生的现代科学理论化要求过高、过于强调“纯”科学,也是此次科学课程改革未取得满意效果的一个重要原因。因此,“科学教育回归生活不能庸俗化,追求科学的内在价值不能抽象化,这是科学教育改革的永恒话题。”②
    现代物理学内容丰富,理论深奥,且对数学运用要求较高,但由于高中生的知识基础和认知能力的限制,高中阶段引入现代物理学的主要宗旨在于让高中学生知道物理学是一门发展中的学科,知道其基础性、应用性,了解现代物理学观念,体会现代物理学研究方法,为学生提供物理学完整的形象,激发他们学习物理的热情和积极性,并非要让他们掌握多少现代物理学的知识和理论。鉴于历史的教训,现代物理学内容在高中物理教学中渗透过程中有许多实施的实际问题需要解决。诸如现代物理学教学所遵循的教学原则,现代物理学教学内容的选择,以及课堂教学策略的选择和运用等等。本研究针对以上几个主要需要解决的几个问题,依据有关理论,在实践上做了有益的尝试。

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