物理學(xué)論文-中學(xué)物理與素質(zhì)教育——兼談物理教材為加強(qiáng)素質(zhì)教育所作的努力 .doc

物理學(xué)論文-中學(xué)物理與素質(zhì)教育兼談物理教材為加強(qiáng)素質(zhì)教育所作的努力在有關(guān)素質(zhì)和素質(zhì)教育的眾多文章和議論中，這兩個概念的含義不盡相同。本文所談的素質(zhì)，主要指社會文化素質(zhì)，即指人的價值觀、道德品質(zhì)和行為規(guī)范、科學(xué)信念和科學(xué)精神、文化科學(xué)知識、勞動生活技能、審美觀和審美能力等。社會文化素質(zhì)是人通過環(huán)境和教育在后天形成的。本文所談的素質(zhì)教育，指的則是以全面提高學(xué)生的身體素質(zhì)、心理素質(zhì)、社會文化素質(zhì)為目標(biāo)的教育。一、兩種物理教育觀中學(xué)物理教育的目標(biāo)是什么？盡管建國以來歷次教學(xué)計(jì)劃和教學(xué)大綱的說法不盡相同，其基本目標(biāo)都是要與其他學(xué)科和其他學(xué)?；顒右黄穑芭囵B(yǎng)有理想，有道德，有文化，有紀(jì)律的社會主義公民”（全日制中學(xué)物理教學(xué)大綱，1990年4月第二版）。但是，在實(shí)際工作中，兩種不同的實(shí)踐反映出來的卻是兩種不同的物理教育觀。多數(shù)人的作法實(shí)際是在努力把學(xué)生培養(yǎng)成為物理專業(yè)工作者，另一種則是力圖使物理課程在培養(yǎng)高素質(zhì)公民的過程中作出貢獻(xiàn)。1.兩種教育觀對重點(diǎn)知識的不同認(rèn)識中學(xué)物理的教學(xué)內(nèi)容分為重點(diǎn)知識、重要知識和一般常識。什么是重點(diǎn)知識？舉例來說，一般認(rèn)為牛頓第二定律是重點(diǎn)知識。1990年教學(xué)大綱(修訂本)在高一和高三兩次安排了牛頓第二定律的教學(xué)。按照現(xiàn)行高中課本，包括必修和選修兩部分內(nèi)容，牛頓第二定律和為這個定律做鋪墊及隨后鞏固的教學(xué)約達(dá)七、八課時，若考慮到其后在學(xué)習(xí)牛頓第三定律及力學(xué)單位制時肯定要出現(xiàn)的有關(guān)第二定律的練習(xí)，所占課時數(shù)還會大得多。關(guān)于運(yùn)動學(xué)的三個公式的教學(xué)也有類似的情況。如果把這部分內(nèi)容所需的預(yù)備性知識，例如力的分析，所用的教學(xué)時間也包括在內(nèi)，所占課時會更多。至于高三總復(fù)習(xí)，這部分內(nèi)容所用時間的比例就更大了。高素質(zhì)公民的一個重要標(biāo)志是能夠適應(yīng)未來技術(shù)化的社會生活，但在實(shí)際生活中，很難想象在什么場合會用到“連接體”等高中物理中這類典型問題。即使將來從事科技工作，如果不是去作大、中學(xué)的物理教師，恐怕也很少需要在這樣的層次上去應(yīng)用牛頓第二定律。產(chǎn)生上述問題的原因，是因?yàn)檫@些同志們認(rèn)為，在中學(xué)的有限課時內(nèi)，應(yīng)該多學(xué)一些“主干知識”。所謂主干知識，則是那些在物理學(xué)中影響全局的，掌握不好就無法進(jìn)一步學(xué)習(xí)的，也就是說，考慮得較多的是物理學(xué)科本身，而非公民素質(zhì)的需要。不適當(dāng)?shù)貜?qiáng)調(diào)本學(xué)科的主干知識，占用了較多的教學(xué)時間，使得我國物理教學(xué)內(nèi)容過窄、過舊，不利于學(xué)生科學(xué)素質(zhì)的提高。英美的教育制度不像我們這樣整齊劃一，學(xué)生在高中階段可以自己決定是否學(xué)習(xí)物理課或者學(xué)習(xí)哪種類型的物理課。他們有若干物理教學(xué)大綱（或考試大綱）和很多種物理教科書，各具特色，側(cè)重點(diǎn)不同，可供師生選擇。以美國一本有名的CONCEPTUALPHYSICS為例，關(guān)于牛頓第二定律，書中只有一個由力和質(zhì)量直接計(jì)算加速度的例題，章后也只有一個這樣的計(jì)算性習(xí)題；但是這本書卻較為深入地分析了有空氣阻力時落體的運(yùn)動，包括降落傘的作用等實(shí)際問題，這類內(nèi)容在實(shí)際生活中有重要應(yīng)用，卻是我們的課本中所沒有的，原因是這類問題派生于牛頓定律，況且由于中學(xué)數(shù)學(xué)知識所限，不能進(jìn)行“深入的、定量的”研究。附帶說一下，英美也有一些旨在培養(yǎng)未來物理學(xué)家的中學(xué)物理課本，但是這些課本在牛頓第二定律、運(yùn)動學(xué)定律、力的分析等老問題中并沒有像我們這樣下功夫，他們用全新的現(xiàn)代物理的觀點(diǎn)研究物理學(xué)，其實(shí)這才是培養(yǎng)物理學(xué)家的道路。這個問題不在本文深入討論。2.對于應(yīng)用性知識在物理課程中的作用，兩種教育觀有不同的認(rèn)識物理學(xué)是一門應(yīng)用性極強(qiáng)的學(xué)科，沒有物理學(xué)就不會有我們今天的文明生活，這一點(diǎn)沒有爭議。拿我國90年代的課本和50年代的相比，可以看到聯(lián)系各種產(chǎn)業(yè)和日常生活的例子大大增加了。在九年義務(wù)教育物理教學(xué)大綱（1992年頒布）規(guī)定的教學(xué)目的中，物理知識的應(yīng)用和物理知識本身是同等重要的。這些都是很大的進(jìn)步。本文要談的問題是，在不同的教育觀的支配下，在課程、教材和教學(xué)中，對于物理課程中應(yīng)用性知識的處理是不同的?？茖W(xué)素質(zhì)，作為公民素質(zhì)的重要組成部分，不僅指較為豐富的科學(xué)知識，而且包括把這些知識應(yīng)用到日常生活和本職工作中的能力。教學(xué)中的應(yīng)用性實(shí)例有多種作用，第一，給學(xué)生指出，在實(shí)際生活中，什么地方用到了這些知識；第二，這些實(shí)例是一些示范，讓學(xué)生看到，怎樣使理論中的公式、條文和現(xiàn)實(shí)生活中的問題相互溝通；第三，向?qū)W生展示科學(xué)技術(shù)對于人類社會的意義。我們制定大綱、編寫課本和進(jìn)行教學(xué)的人，大多是物理專業(yè)出身，在工作中常常不自覺地要把學(xué)生復(fù)制成我們自己，因此，往往把應(yīng)用實(shí)例處理成詮譯理論的工具，好像在物理學(xué)中只有系統(tǒng)的理論才是最重要的，因而不能全面發(fā)揮教材中應(yīng)用性實(shí)例的作用。這種認(rèn)識和在它支配下的教育實(shí)踐是和素質(zhì)教育的精神相悖的。義務(wù)教育物理教學(xué)大綱把知識的應(yīng)用規(guī)定為教學(xué)目的之一，為了貫徹這一規(guī)定，進(jìn)一步體現(xiàn)素質(zhì)教育的精神，在九年義務(wù)教育初中物理課本中，編者嘗試了從兩個方向建立物理理論和實(shí)際應(yīng)用之間的聯(lián)系：過去的習(xí)慣是講過一段理論之后講一講理論的應(yīng)用，以說明理論的重要意義；現(xiàn)在在保留這種形式的同時，也從另一個方向上加強(qiáng)了理論和應(yīng)用之間的聯(lián)系，即抓住了一些場合，從實(shí)際問題出發(fā)，向?qū)W生介紹怎樣在實(shí)際問題中找出科學(xué)道理，以深化對于問題的認(rèn)識并進(jìn)一步解決問題。在義務(wù)教育物理課本第二冊中較多地作了這種嘗試。在這些嘗試中，有的需要綜合運(yùn)用某些物理知識，如“生活用電”，有的要求講清原理，如“熱機(jī)原理”，有的要提及技術(shù)層次的某些考慮，如“能源和節(jié)能”。關(guān)于技術(shù)層次的討論，需要說明的是，自義務(wù)教育教材的編寫以來，編者力求改變長期以來流行的重科學(xué)、輕技術(shù)的傾向，在教材中努力體現(xiàn)這樣一種思想，即科學(xué)發(fā)現(xiàn)和技術(shù)發(fā)明對人類社會的發(fā)展同樣重要。例如在討論燃料的有效利用時，對比了煤塊、煤粉和煤粒在鍋爐中的燃燒效率；在講到直流電動機(jī)時比較詳細(xì)地討論了換向器的作用。這些問題不涉及新的物理原理，但正是當(dāng)年的這些“技術(shù)決竅”，推動了科學(xué)成果向生產(chǎn)力的轉(zhuǎn)化。學(xué)生應(yīng)用物理知識能力的提高必須有足夠數(shù)量的實(shí)例作基礎(chǔ)。和現(xiàn)行高中教材相比，在用于兩省一市的高中試驗(yàn)教材中應(yīng)用性實(shí)例大大增加，在前四冊的16篇閱讀材料中，9篇是有關(guān)實(shí)際應(yīng)用的。此外，還有為數(shù)不少的練習(xí)和習(xí)題介紹了物理知識在各種產(chǎn)業(yè)和日常生活中的應(yīng)用，這點(diǎn)和過去的教材有很大不同。希望老師們了解教材編者的初衷，充分利用這些閱讀材料和題目，讓它們在提高學(xué)生科學(xué)素質(zhì)方面發(fā)揮作用。十分遺憾的是，在市面上眾多的復(fù)習(xí)資料和習(xí)題集中，訓(xùn)練學(xué)生把物理知識用于日常生活和各種產(chǎn)業(yè)的題目幾乎沒有，它們很難在這方面提高學(xué)生的科學(xué)素質(zhì)。此外，目前的各種考試，命題時也不大考慮它們對素質(zhì)教育會起到什么作用。在作者手頭的7個省市近年的15份高中會考試卷中，沒有一個實(shí)際應(yīng)用的題目，這使得這些考試在提高學(xué)生科學(xué)素質(zhì)方面難以進(jìn)行正確的導(dǎo)向。值得一提的是，每年三月在全國范圍內(nèi)進(jìn)行的初中物理知識競賽，其命題一直強(qiáng)調(diào)物理知識的應(yīng)用，這個導(dǎo)向是正確的。3.物理課程與其他科學(xué)課程的關(guān)系生活在社會中的人對科學(xué)知識的需求是綜合的，人們?yōu)榱私虒W(xué)的方便把它們分成了物理、化學(xué)、生物等幾門課程，在按照素質(zhì)教育的要求考慮課程、教材和教學(xué)時，不能認(rèn)為這種課程設(shè)置和內(nèi)容劃分以及課時分配比例是理所當(dāng)然的和一成不變的。物理學(xué)是研究物質(zhì)結(jié)構(gòu)和運(yùn)動規(guī)律的科學(xué)，在幾門基礎(chǔ)學(xué)科中，它的研究對象最廣泛，它研究的規(guī)律最基本。物理學(xué)的研究對象可以是無生命的，但是，生命活動卻絕對不會違背物理規(guī)律?，F(xiàn)在人們常說，21世紀(jì)是這門學(xué)科的世紀(jì)、那門學(xué)科的世紀(jì)，這是從某學(xué)科的發(fā)展前景來講的。這里可以肯定地說，出現(xiàn)了躍進(jìn)式發(fā)展的學(xué)科，必然廣泛地應(yīng)用了物理學(xué)的研究成果和研究方法。從這個意義上講，物理學(xué)科在提高公民的科學(xué)素質(zhì)方面具有其他學(xué)科不可替代的作用。但是，學(xué)科的重要性不能等同于學(xué)校中課程的重要性。這里要回到我們的出發(fā)點(diǎn)：中學(xué)物理課程不是為培養(yǎng)物理專業(yè)工作者而設(shè)立的，它應(yīng)該和其他學(xué)科有機(jī)地結(jié)合在一起，為提高學(xué)生素質(zhì)這一總的目標(biāo)作出貢獻(xiàn)。一個有趣的事實(shí)是，我們在談到中學(xué)的三門科學(xué)課程時，總是按照物理、化學(xué)、生物這樣的順序，而英美的教育工作者則相反，說起來總是生物、化學(xué)、物理。在問到為什么把生物課程放到這樣重要的位置時，他們說，（按照西方人的觀點(diǎn)）人最關(guān)心的是自已的生活，而人的身體醫(yī)學(xué)，人的食物農(nóng)業(yè)，都是和生物學(xué)密切相關(guān)的，所以社會輿論對于學(xué)校中的生物課程十分重視。他們的說法給我們一個啟發(fā)：今天的中學(xué)生，包括能夠考上理工科大學(xué)的那部分高中學(xué)生，他們之中將來從事物理、化學(xué)、生物學(xué)的基礎(chǔ)研究的人所占比例微乎其微，對于居民中絕大多數(shù)的工人、農(nóng)民、一般工程技術(shù)人員和其他許多從業(yè)人員來說，到了下一個世紀(jì)哪門科學(xué)領(lǐng)先并不十分重要，重要的是能夠懂得周圍的科技環(huán)境，適應(yīng)技術(shù)化社會的日常生活，能夠應(yīng)付本職工作中不斷進(jìn)步的技術(shù)要求，有能力對于與科學(xué)技術(shù)相關(guān)的社會問題發(fā)表意見。素質(zhì)教育要求我們把培養(yǎng)學(xué)生成為某學(xué)科專家的潛意識轉(zhuǎn)變一下，更多地考慮未來的普通公民切身的實(shí)際需要，那么學(xué)科的重要性、課時分配等難題也就容易解決了。二、物理課程應(yīng)該加寬知識面物理學(xué)發(fā)展到今天，已經(jīng)深入到各種產(chǎn)業(yè)和日常生活的各個方面?？梢哉f，在生活中到處都能碰到物理問題。在這種形勢下，過窄的物理學(xué)知識面不利于學(xué)生適應(yīng)未來的社會生活，也不利于實(shí)現(xiàn)物理課程的其他教育功能。許多與日常生活息息相關(guān)的物理知識，在中學(xué)物理課本中卻難以找到，即使有，也往往作為選講處理，多數(shù)老師不講。相對濕度是一個常用的物理概念，夏天，人們對于溫度的感覺在很大程度上受相對濕度的影響，在技術(shù)上，許多儀器設(shè)備對相對濕度都有一定的要求，但它在現(xiàn)行課本中只是一個選講內(nèi)容。現(xiàn)在，天氣預(yù)報常講降水概率，但是，作為應(yīng)該具有較高素質(zhì)的公民，有幾個高中畢業(yè)生能夠比較準(zhǔn)確地說出概率的含義呢？現(xiàn)實(shí)生活中，有的人看問題片面，以偏蓋全，究其認(rèn)識論上的原因，也和缺少概率與統(tǒng)計(jì)的觀念有關(guān)。其實(shí)，作為物理學(xué)的重要概念（當(dāng)然也是數(shù)學(xué)中的重要概念），在熱學(xué)和原子物理學(xué)中，關(guān)于概率與統(tǒng)計(jì)的問題本應(yīng)多作一些文章的。其他一些物理知識，如角動量守恒、多普勒效應(yīng)、絕熱過程，以及流體動力學(xué)的初步知識等，較高素質(zhì)的公民是應(yīng)該有所了解的，但是由于種種原因都不能包括在普通高級中學(xué)物理教學(xué)大綱（供實(shí)驗(yàn)用）中?；谝陨嫌懻?，正在兩省一市試用的新編高中物理課本（必修）在教學(xué)內(nèi)容的選擇上做了一定的努力。在盡力限定那些與實(shí)際生活距離較遠(yuǎn)的內(nèi)容的同時，在可能的情況下以不同形式增加或加強(qiáng)了例如多普勒效應(yīng)、電話磁卡、電話IC卡、高空氣溫為什么低、怎樣測定古物的年代等與生活常識關(guān)系密切的內(nèi)容。課本的編寫必須遵照教學(xué)大綱。由于在降低“主干知識”的要求方面無法加大力度，所以增加的內(nèi)容也十分有限。目前我國中學(xué)生的課業(yè)負(fù)擔(dān)過重，物理課尤其被認(rèn)為“深、難、重”，在這種情況下能否進(jìn)一步擴(kuò)大物理課程的知識面呢？解決這個問題的前提就在于能否在正確的物理教育觀的指導(dǎo)下較大幅度地降低“重點(diǎn)知識”的要求，不再在這些知識點(diǎn)上“深挖洞”。只有這樣才能解決物理課程“深、難、重”的問題，也才能擴(kuò)大學(xué)生的知識面，使物理課程更好地為提高學(xué)生的科學(xué)素質(zhì)服務(wù)。三、必須加強(qiáng)科學(xué)方法、科學(xué)覺悟和科學(xué)精神的教育如上所述，公民的科學(xué)素質(zhì)首先表現(xiàn)為具有較多的科學(xué)知識，此外，還表現(xiàn)為掌握一定的科學(xué)方法、具有較高的科學(xué)覺悟和較強(qiáng)的科學(xué)精神。1.科學(xué)方法物理學(xué)理論的建立遵循著這樣的途徑：觀察實(shí)驗(yàn)（廣義的）假設(shè)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證假設(shè)理論通過廣泛的實(shí)踐驗(yàn)證理論在其他領(lǐng)域，大至科學(xué)理論的建立，小至自行車、臺燈故障的排除，基本途徑都是相似的，有意識地沿著這樣的途徑去思考問題，尋求解決的方法，是一種重要的能力。我國的物理課程一直對學(xué)生進(jìn)行“物理學(xué)是從實(shí)踐中來，到實(shí)踐中去”這樣的教育，這次新編高中試驗(yàn)教材在堅(jiān)持這個優(yōu)良傳統(tǒng)的同時又作了以下努力。首先、注意不給學(xué)生造成這樣的錯誤印象，好像通過課堂上的一兩個實(shí)驗(yàn)，收集三五組數(shù)據(jù)就可以得出一個物理規(guī)律。要讓學(xué)生認(rèn)識到，課堂上用于歸納物理規(guī)律的實(shí)驗(yàn)不過是科學(xué)方法的一種演示。這一點(diǎn)，在新教材中多次做了特別的說明。第二、重視“猜測”在科學(xué)發(fā)展中的作用。我們一直重視從事實(shí)歸納科學(xué)規(guī)律，而后用演繹的方法利用這些規(guī)律去解決問題。這樣作是正確的，但有兩點(diǎn)常被忽略。其一，單純的演繹不能得到新的認(rèn)識；其二，單純的歸納得出的規(guī)律只適用于與原型相同的場合，不能成為普遍規(guī)律。這兩點(diǎn)都告訴我們：創(chuàng)造性思維需要猜想。在新編高中試用教材中，編者多次正面提到“猜一猜”、“可能”這樣的詞語，這在過去是十分忌諱的。最后，在新編高中試用教材以及九年義務(wù)教育初中物理教材中，多次應(yīng)用并正面介紹了某些普遍適用的科學(xué)方法，例如控制變量法、用比值定義物理量的方法。新教材中還滲透了使用儀器設(shè)備時把它們視為“黑箱”的思想方法。在使用多用電表和使用示波器的教學(xué)中，教材有意識地把它們作為“黑箱”處理，即