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发布时间:2020-05-12 22:18:27

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作者:朱铁成

出版社:浙江大学出版社

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物理课程与教学论

物理课程与教学论试读:

内容提要

本书以现代物理课程与教学思想为指导,以现行的中学物理课程标准和中学物理教学实际为依据,系统论述中学物理课程与教学的基本理论问题。全书分12章,分别阐述了物理教学目的、物理课程标准、物理教学过程、物理教学方法、物理教学手段、物理实验教学、物理概念与规律教学、物理练习与复习的教学、物理教学设计、物理课外活动、物理教学评价、物理教学研究等问题。本书附有丰富的教学案例,每章後附有思考题。

本书针对高师物理教师教育的实际,注重新颖的理论与翔实的实践案例相结合,突出内容的先进性、适用性和针对性。本书是高师院校物理教育专业必修课程物理课程与教学论的教科书,也可作为大、中学物理教师,教育研究人员,研究生学习和研究的参考用书。

绪论

课程性质 物理课程与教学论是一门怎么样性质的学科?对这个问题的回答,需要考察它是怎样产生和发展的。在相当长的一段时期内,高师院校物理专业开设中学物理教学法课程,主要进行中学物理教材教法分析,教会师范生如何上好课。随着学科教学的发展,越来越多的人把教育学、心理学、教育技术学等理论融入学科教学法的研究中,对学科教学自身规律进行探索,并据此对教育学、心理学等揭示的一般规律进行补充和完善。物理教学法课程开始分化为“物理学科教学概论”、“物理教材教法分析”、“物理实验教学技能”及“教育见习与实习”等模块,而物理学科教学论是由物理学科教学概论模块发展而来。随着教育的发展,人们开始认识到课程及其研究的重要性。我国世纪之交开展的教育改革提出:课程改革是教育改革的核心内容,教育目标、价值主要通过课程来体现和实施。因此,人们又把学科教学论的研究扩展到学科课程与教学的范畴,物理课程与教学论应运而生。

可见,物理课程与教学论是研究如何使有关的一般课程与教学理论跟物理学科课程与教学相结合,来指导物理课程与教学的实践,并且在物理学科课程与教学实践的基础上研究有关的理论,对有关的一般课程与教学理论进行整合、补充、发展和完善,其核心是以物理课程与教学实践为目的的理论研究。

因此,可以说,物理课程与教学论是一门具有综合性和实践性特点的边缘性和理论性的学科。说其综合性,是因为它要综合运用物理科学、教育科学、心理学、教育评价学、现代教育技术等学科的知识和能力,来研究中学物理课程与教学的理论与实践;说其实践性,是因为它要密切联系中学物理教学的实践,参加中学物理教学的实践,才能有效地研究中学物理课程与教学的问题。

课程目的 开设物理课程与教学论课程,目的是使学生学习现代物理教育的基本理念和思想,掌握物理教学的一般规律和方法,进行教学技能的初步训练,为顺利从事中学物理教学和教学研究,成为合格的中学物理教师奠定坚实的基础。

课程的具体目标包括:

①领会物理课程理念和明确物理课程目标;

②研读物理标准和明确物理教学基本要求;

③认识物理教学过程的特点,能遵循物理教学原则开展教学;

④掌握中学物理教学的一般规律、教学方法和物理实验教学基本技能;

⑤能有效选择和运用各种物理教学手段,具有把现代信息技术与物理课程整合的初步能力;

⑥能分析和处理中学物理教材及选择教法,进行有效的物理教学设计;

⑦具有进行中学物理概念教学、规律教学、实验教学、练习教学、复习教学的初步能力;

⑧初步掌握教学评价的一般方法,能正确对学生物理学业及物理教学进行评价;

⑨具有初步组织开展物理课外活动和指导物理研究性学习的初步能力;

⑩具有从事物理教学研究以改进教学的意识,初步学习从事物理教学研究的一般方法;

(11)树立先进的教育信念和专业思想,具有从事物理教学敬业的态度和价值观。

课程内容 物理课程与教学论的研究要从理论和实践两个方面展开:一方面,要研究跟物理课程与教学有关的各种理论,结合物理课程与教学实际对各种理论进行汲取,把它们应用于物理课程与教学的实践;另一方面,对物理课程与教学的实践经验进行总结和理论概括,总结和概括出具有时代性、先进性、发展性的物理课程与教学的具体理论,不断地提升和完善课程与教学理论体系。

课程的内容主要依据我国基础教育课程改革的思想、物理课程标准,以及师范生从事物理教学的需要加以选编,有12个教学专题,分别是:物理教学目的、物理课程标准、物理教学过程、物理教学方法、物理教学手段、物理实验教学、物理概念与规律教学、物理练习与复习的教学、物理教学设计、物理课外活动、物理教学评价、中学物理教学研究等。

课程学习方法 学习物理课程与教学论,总体上要采用理论学习与实践反思相结合的方法。首先,思想上要认识并重视这门课程的重要性。作为未来的教师,要胜任中学物理教学的任务,达到好的教学效果,仅仅依靠物理专业知识是远远不够的。有关研究表明,如果两类教师都有专业知识,但其中一类教师有教学的条件性知识(主要是教育学、心理学、学科课程与教学等知识),而一类没有,则两类教师的教学成效有显著性差异,有教学条件性知识教师的教学成效较高。这说明:善教者学逸而功倍,不善教者学劳而功半。即使是经验丰富的教师,也要学习和研究课程与教学的理论。只有这样,才能克服教学经验的局限性和盲目性,把自已的实践经验上升为“实践性知识”或理论,从而有效地指导自已的教学。

其次,物理课程与教学论是一门综合性的学科,要学好它,不仅要学好物理学,而且要学好教育学、教育心理学、教育技术学、教育评价学等各门学科。在课程的学习中,要根据课程目的和目标,完成教师布置的学习任务和内容;同时,还要根据自身的需求和特点,有针对性地学习现代教育的新理论、新方法、新策略。只有把课程的统一学习要求与个人的个性化学习有机地结合起来,才能促进自身物理课程与教学的知识增长和更新。同时,要关心和汲取国内外的物理教学研究的成果。在学习这些理论时,要多与中学物理教学内容相联系。

最後,物理课程与教学论也是一门实践性很强的学科,要真正掌握它,光是“纸上谈兵”或“纸上练兵”是不够的,除了学好“中学物理教材分析”、“中学物理教学技能”等实践性课程外,还需要积极地参与中学物理课程与教学的实践,包括见习、实习、调研等。要理解本课程的理论与价值,必须有一定物理教学体验,并在这种体验的基础上自我反思。要在中学物理实践的过程中,应用物理课程与教学理论,以研究者的眼光审视和分析物理教学中的各种问题,反思自已的教学实践。一般来说,掌握本课程的理论,需要一个理论学习与实践反思反复结合的过程。

另外,与传统的教学相比,正在实施中的中学物理课程在课程目标、课程结构、课程内容、课程实施、课程评价等方面都发生了深刻的变化。作为未来的教师,教学信念、教学思想、教学行为等都要与时俱进,不仅要认识教育的历史使命和时代意义,学习并秉持现代教育的先进理念和信念,树立起促进学生发展、提高国民素质、振兴中华的责任感和使命感,而且要关心基础教育课程与教学改革,投身到这场改革的洪流中,积极地参与,加深认识。这样才能学好并深刻理解本门课程的理论。

第一章 物理教学目的

物理课程的基本理念对物理课程与教学起着主导的作用。物理课程目标的取向、物理课程内容的确定、物理课程实施方式和评价方式的运用等都是在物理课程基本理念的指导下进行的。对物理学本质的认识是研制物理课程和进行物理教学的一个决定性因素。对物理学有怎么样的认识,就有怎么样的物理课程与物理教学。显然,对物理学本质的正确认识是物理课程和教学的一个重要指导思想。物理教学目的是在物理课程基本理念和对物理学本质认识的指导下并根据学生实际而制定出来的。物理教学目的既是物理教学过程的起点,也是整个物理教学过程的主导,又是物理教学过程的归宿。一个合格的物理教师必须学习物理课程的基本理念,理解物理学的本质,明确物理教学目的。

第一节 物理课程基本理念

物理课程的基本理念是对物理课程性质、课程目标、课程结构、课程实施和课程评价等形成的一些基本的思想。它们是在梳理国内外物理课程与教学经验的基础上总结出来的、对物理课程具有决定意义的思想,也是物理课程实施根本的指导思想。

一、核心理念:提高全体学生的科学素养

世界各国发展的历史经验表明,公民的科学素养(s cientific literacy)是社会进步和国家昌盛的关键因素。“在21世纪,无论社会还是个人要想成功地发展,全民及个人的科学素养至关重要。”①提高公民的科学素养是世界科学教育改革的热点议题,提高全体学生的科学素养成为世界科学教育的核心理念。

①Rutherford,F.James&Ahlgren,Andrew.Science for All Americans.Oxford University Press,1991.《美国科学教育标准》指出,“科学是面向所有学生的”,“所有学生,不问其年龄、性别、文化背景或族裔背景,不论他们有何残疾、有何志向,也不论他们对学科学怀有什么兴趣、受到了什么激励,都应该有机会接受科学教育,使自已具有高度民主的科学素养”①。我国《义务教育科学课程标准》指出,“无论学生存在着怎样的地区、民族、经济条件、文化背景的差异和性别、天资、兴趣等的差别,科学课程均为每一个学生提供公平的学习科学的机会”②。“科学为大众”、“科学教育为所有学生”成为现代各国科学教育的基本思想。③

提高全体学生的科学素养也是科学课程的总目标。什么是科学素养呢?对科学素养的内涵有不同的释义,它的内涵随着科学技术的发展而变化,也因国情不同而有差异。在20世纪80年代之前,一般认为,公民的科学素养至少包括两个方面:一是掌握科学术语和概念,二是掌握科学实验中的基本技能。20世纪90年代美国国际科学素养促进中心主任米勒(Miller)提出科学素质有三个方面:一是掌握科学术语和概念,二是理解科学处理现实问题中的过程和方法,三是理解科学、技术与社会的关系。当今,对于科学素养的内涵虽有不同看法,但其核心内容基本一致。一般认为,一个具有科学素养人,应当具备基本的科学知识与技能,掌握基本的科学过程与方法,具有基本的科学态度情感与价值观,能正确认识基本的科学技术与社会的关系。

物理课程属于科学领域的一门课程,其核心理念也是提高全体学生的科学素养。我国《全日制义务教育物理课程》指出,物理课程要让学生学习初步的物理知识与技能,经历基本的科学探究过程,受到科学态度和科学精神的熏陶;它是以提高全体学生的科学素质、促进学生的全面发展为主要目标的自然科学基础课程。④《普通高中物理课程标准》也指出,高中物理课程是普通高中科学学习领域的一门基础课程,与九年义务教育物理或科学课程相衔接,旨在进一步提高全体高中学生的科学素养。在高中物理阶段,学生将继续学习基本的物理知识与技能;体验科学探究过程,了解科学研究方法;增强创新意识和实践能力,发展探索自然、理解自然的兴趣与热情;认识物理学对科技进步以及文化、经济和社会发展的影响;为终身发展,形成科学世界观和科学价值观打下基础。①

①National Res earch Council. National Science Education Standards.Was hington,DC:National A-cademy Press,1996.

②教育部.义务教育(7-9年级)科学课程标准.北京:北京师范大学出版社,2001:3.

③Science Education for Contemporary Society:Problems, Issues and Dilemmas. Final Report of the International Works hop on the Reform in the Teaching of Science and Technology at Primary and Sec-ondary Level in Asia:Comparative References to Europe(Beijing, China, March 27-31,2000).

④教育部.全日制义务教育物理课程标准(实验).北京:北京师范大学出版社,2001:1.

二、课程结构:注重基础,关注差异

传统的物理课程存在目标定位不准,课程结构过度统一,课程内容要求过高,学习方式单一等问题。实践证明,这样的物理课程不能满足学生多样化的个性化需求,不利于学生的发展,也不能满足社会对人才的多样化需求。越来越多的有识之士呼吁,物理课程要摒弃忽略学生需求的差异性,过度强调统一性的做法,要从学生发展和需求出发,构建基础性和差异性相和谐统一的课程结构。

物理课程结构注重基础,关注差异,是当代物理课程的基本理念之一。它是在对物理课程与教学正反经验的总结、反思的基础上,在提高全体学生科学素养的总目标的要求下,对物理课程结构提出的必然要求。

物理课程的总目标是提高全体学生科学素养,在促进学生全面和个性化发展的基础上,为社会培养所需人才。为达到这一目标,物理课程要考虑社会需求人才的基本素质要求,又要考虑所需人才是多层次和多规格的,同时要尊重学生个性差异和满足学生发展的多样化需求。这就要求物理课程要有一个统一的共同基础,使全体学生在经过物理教育後达到一定的科学素养水准。这就要研究和编订具有统一基准的旨在提高学生科学素养的课程或课程模块。另一方面,物理课程又要有差异性,它要尊重和满足学生个性差异、学生发展需求的多样性以及社会所需人才多规格的要求。这就要设置多样化的可供选择的物理课程或课程模块,以适应不同地区和不同学生发展的需求。

物理课程注重基础,关注差异,也要求课程形态的多样化。物理课程要有国家课程,也要有地方课程,还要有校本课程;要有学科类课程,也要有经验类课程;要有分科课程,也要有综合课程;要有必修课程,也要有选修课程。

物理课程注重基础,要把对学生发展最有价值的内容组织到课程中,要加强与学生生活、现代社会及科技发展的联系,反映当代科学技术发展的重要成果和新的科学思想,关注科学技术应用所带来的社会热点问题,注重培养学生的科学情感、态度与价值观及社会责任感。物理课程注重差异,一方面允许学生能够根据自身情况,独立地、自主地选择各具特色、风格各异的物理课程进行学习;另一方面,即使在必修课程的学习中,也允许学生对学习内容有一定的选择性,以满足和适合学生学习物理的差异性需求。

①教育部.普通高中物理课程标准(实验).北京:人民教育出版社,2003:1.

三、科学探究:重要的学习内容和学习方式

传统的物理课程过度倚重知识的传授,漠视科学探究是物理课程的重要内容;学生多用接受性的方式学习、记忆、理解科学知识,忽略用探究方式学习科学。杜威(Dewey,1909)曾在全美科学进步联合会上对传统科学教育提出批评。他认为,科学教育不仅仅是要让学生学习大量的知识,更重要的是要学习科学研究的过程或方法。在20世纪50年代美国“教育现代化运动”中,布鲁纳(Bruner)提出:“在提出一个学科的基本结构时,可以保留一些令人兴奋的部分,引导学生自已去发现它。”并主张重视科学知识的结构,用“发现法”学习。施瓦布(Schwab,1961)在哈佛大学作题为“作为探究的科学教学”的演讲时,明确提出了“探究学习”(enquiry learning)的术语。他认为,教师应该用探究的方法呈现科学知识,学生则应当用探究方法学习科学内容。他建议教师要到实验室去,让学生体验科学实验的过程,而不是在教室中照本宣科地教授科学。如今科学探究已经成为世界各国科学课程的重要学习内容,探究学习已成为世界各国科学教育中主流的学习方式。

我国的科学课程标准和物理课程标准都把科学探究作为“内容标准”中的第一学习内容,并明确规定了各项“科学探究”内容标准。这突显了科学探究在科学教育中的重要地位。我国《义务教育科学课程标准》指出,发展学生的科学素养离不开科学的学习过程。科学的核心是探究,教育的重要目标是促进学生的发展,科学课程应当体现这两者的结合,突出科学探究的学习方式。科学课程应给学生提供充分的科学探究机会,让学生通过手脑并用的探究活动,体验探究过程的曲折和乐趣,学习科学方法,发展科学探究所需要的能力并增进对科学探究的理解。①《全日制义务教育物理课程标准》指出,物理课程应改变过分强调知识传承的倾向,让学生经历科学探究过程,学习科学研究方法,培养学生的探索精神、实践能力以及创新意识。②《普通高中物理课程标准》指出,高中阶段的物理课,应该在初中课程的学习的基础上,更加关注学生在科学探究过程中的学习质量,进一步加深对科学探究的理解,提高科学探究的能力。③可以毫不夸张地说,探究教学不仅是物理课程教学重要的方式,科学探究也是重要的物理课程内容,学会科学探究和用探究学习物理也是物理课程的基本理念和精神。

①教育部.义务教育(7-9年级)科学课程标准.北京:北京师范大学出版社,2001:3.

②教育部.全日制义务教育物理课程标准(实验).北京:北京师范大学出版社,2001:2.

③教育部.普通高中物理课程标准(实验).北京:人民教育出版社,2003:49.

四、课程评价:转变功能,促进发展

传统的物理课程评价过度运用评价的甄别与选拔的功能,忽略了其促进学生发展的作用;过于倚重学业成绩,尤其是学科知识,特别是书本知识,忽视了对科学过程与方法、科学情感态度与价值观的评价;过多强调评价的共性和统一性,忽略了学生个体差异和个性化发展的价值追求。实践证明,这样的物理课程评价不仅不利于激励学生学习物理,而且伤害到他们身心健康的发展。因此,改革物理课程评价并建立促进学生发展理念相一致的评价体系,成为当代物理课程改革的重要任务。物理课程评价要转变评价功能,促进学生发展,也成为物理课程的基本理念之一。

物理课程目标的实现,离不开正确思想指导的行之有效的物理课程评价体系。这样的课程评价体系,首先要体现以学生发展为本的核心价值,改变传统物理课程评价过分强调甄别与选拔的功能,发挥评价促进学生发展、教师提高和改进教学的功能。其次,应当全面地衡量学生的物理学习。要在物理知识与技能、科学过程与方法、科学态度情感与价值观等方面对学生进行全面的评价。评价要赞赏学生在科学素养方面的既有共同基础又有差异的发展,并了解学生在发展中的需求,发现和发展他们多方面的潜能。再次,评价主体应当多元化。物理课程评价主体应包括学校内部人员(校长、教师、学生等)和学校外部机构或人员(考试机构、教育团体、家长等)。特别要让学生参与到对自已的学习评价中来,让他们认识自我,建立自信,成为学习物理的成功者、积极参与者和自我反思者。教师要引导学生学会自我评价与评价他人,强调学生自我比较,淡化学生之间的相互比较,促进学生在已有水平上的充分发展。最後,评价要促进教师不断提高。物理课程评价倡导教师对自已教学行为的分析与反思,建立以教师自评为主,校长、教师、学生、家长共同参与的评价制度。物理教师要利用评价,多渠道地获得教学信息,反思教学得失,改进教学,不断提高自身的教师专业素养。

第二节 物理学本质及其教育意义

物理学本质是指物理学本身所固有的、决定物理学性质、活动和发展的根本属性。物理学的性质有些是显性的,有些是隐性的。这些隐性的本质需要通过透过现象来加以认识。①认识物理学本质对物理课程与教学是十分重要的。因为课程编订者会以自已对物理学本质的认识来进行物理课程的编订,课程实施者也会以自已对物理学本质的认识来实施物理课程。本节通过对科学本质的再认识,来认识物理学的本质,并揭示其内涵对物理课程与教学的重要意义。

一、科学本质的再认识

人们认识科学的本质有一个渐进的过程。最初人们认为“科学”就是科学知识,如一般英文辞典把科学(science)解释为知识(knowledge)。我国《现代汉语词典》把“科学”解释为“反映自然、社会、思维等的客观规律的分科的知识体系”。由于科学知识一般都通过观察实验的论证,又能有效解释相应的科学现象和解决科学问题,人们便以为科学知识是对自然界本质的真实描述,是绝对的真理。在传统科学教育中长期占主导地位的就是这种基于逻辑实证主义和客观主义的科学知识观。

随着研究的日趋深入,许多学者认为,把科学仅仅解读为知识体系是一种静态的科学本质观,应该用动态的观点来解释科学,并逐步意识到科学是一个包含知识、方法和态度等多向度的活动。从多向度来认识科学本质有许多论述,比较有权威性的有美国科学促进会(AAAS,1990)对科学本质的论述,它将科学本质从“科学知识”、“科学探究”、“科学事业”三个方面来进行阐述:科学知识的本质——世界是可认识的,科学知识是可变的,科学并不能解决所有问题;科学探究的本质——科学讲究证据,科学是逻辑和想象的结合体,科学具有解释和预测的功能,科学试图确定和避免偏见,科学反对权威;科学事业的本质——科学是一种复杂的社会活动,科学分成专门领域并在不同情况下进行研究,科学必须考虑伦理的原则,科学家既作为专家又作为公民参与公众事务。②

美国《国家科学教育标准》(1996)也从科学教育层面阐述了科学本质的教育标准。如5-8年级的标准为:①科学家利用观察、实验、理论及数学的方法来形成及验证他们对自然界现象所提出来的解释。②科学知识是暂时性的、可以改变的,但大部分的科学知识是经过无数次的实验与观察所产生的,所以这些知识也不是很容易被推翻的。③科学家在面对与现存理论不符合的新证据时,会改变原先的想法。④不同的科学家对于同一个科学现象,可能会产生彼此冲突的实验结果,或是从相同的资料中导出不同的结论。面对此种状况时,科学家最好一起工作以解决他们当初不同的意见。⑤对已有的科学研究、实验、观察及理论模型等成果进行评价,也是科学探究的一部分。⑥与科学有关的争议问题可通过科学家之间的互动来解决。①

①朱铁成.物理课程与教学研究.杭州:浙江大学出版社,2008:36.

②American Association of the Advancement of Science. Science for all Americans. New York:Oxford University Press,1990.

总的来说,虽然哲学家、历史学家、教育家对科学本质的见解有差异,但在科学教育中引导学生认识科学本质的问题上,有一些共识:①科学知识是暂定性的,会改变,但是在一定时期会相对稳定;②科学知识基于(或至少部分基于)观察和实验的论证;③科学知识是具有主观性的和受到理论驱使的,个人的追求、信念、先前知识、训练、经验和期望等会影响科学研究;④科学知识涉及人的推测、想象和创造(涉及解释的构建);⑤科学是一定文化和社会背景中的人类事业。此外,学生应当理解两个重要的区别:观察与推测的区别、科学定律与科学理论的区别(Lederman,2007)。②

总之,对于科学本质的认识,经历了从客观知识观、科学探究观,发展到包括知识、方法和态度的本质观的过程。随着科学和教育的发展,人们逐渐认识到科学本质的丰富内涵,科学不仅仅是系统化的知识体系,也是一种方法论体系,而且也是包括科学态度与科学精神的价值观体系。

二、物理学本质

从教育的视角,物理学本质可以从“物理学是知识体系”、“物理学是探究”、“物理学是价值观体系”三个方面来认识。

(一)物理学是知识体系

物理学知识主要由物理事实、物理概念、物理学规律、物理学理论等构成。把物理学本质理解为知识体系,要从它的“建构性”、“实证性”、“相对性”等方面加以认识。

1.物理学知识是人们对物理事物的意义建构

人们在对物理事物探究的基础上,在一定的范围内和一定的条件下对物理事物的现象、过程等作出合乎逻辑的阐释而形成物理学知识。它在一定的范围内和一定的条件下是正确的,具有相对的确定性和稳定性。但这并不意味它是绝对客观的。因为物理学知识是基于人的“意义建构”,人们感知物理事物,并利用推测、想象、创造来达到物理事物的理性认识。正是由于这种“建构性”及其他一些因素,通过“意义建构”的物理学知识也包含一些错误的可能性;所认识到的物理学规律或所建构的理论也或多或少带有人的主观性。

①National Res earch Council. National Science Education Standards.Was hington,DC:National A-cademy Press,1996.

②Lederman,N.G..Nature of Science:Past,Present,and Future.In S.K.Abell&N.G.Lederman(Eds.),Handbook of Research on Science Education.London:Lawrence Erlbaum Associates Publishers,2007:pp.831-880.

2.物理学知识需要观察或实验的论证

人们对物理事物的意义建构,要成为物理学知识,必须要经过观察实验或实践的检验。评判某个物理学知识是否科学,不在于它的理论有多高深,而在于它依据的观察资料有多真实,它经受实验检验有多高的重复性。某个物理学理论可以经过许多次的观察或实验的论证被认为是正确的,但仍然难以排除其或然性。因为只要有一次观察或实验与之不符,这个理论就可能要修改甚至被推翻。观察实验和实践是检验物理学知识的唯一标准。

3.物理学知识具有相对真理的性质

人们对物理学世界的认识是一个逐步深入的过程。由于人的想象、推断等主观因素,各种客观条件如仪器、技术条件的限制,使得物理学知识只能是在一定的范围内或一定的条件下对客观真理的一种逼近,具有相对的真理性。如牛顿三大运动定律在宏观和低速的条件下是经过无数次的实验和观察等客观证据的检验,被认为是与客观事实相符合的正确的知识。但在微观或高速的条件下,它就不再正确。也就是说,物理学知识不是绝对客观的真理,可能会有偏见或谬误,随着时代发展,它会不断地发展。

(二)物理学是探究

物理学本质上是一种探究活动。把物理学本质诠释为探究,至少要从“探究的普遍性”、“探究的各要素”、“创新知识的手段”等几方面加以认识。

1.物理学是一种探究,是每个正常人都可以做的探究活动

有些人认为物理学仅仅是物理学家从事的探究活动,并非是其他人所能从事的,而物理学家则是那些神奇的怪人。这种观点从教育意义上讲是不正确的。探究是人类普遍存在的生活样式之一,学生对自已未知的物理学现象的解释,对未知的物理学问题的解决,虽然与物理学家对未知事物的探究有一定的区别,但它们本质上何尝不是一种探究呢?只有确立物理学探究是每个人都可以做的信念,学生才有可能积极主动地投入物理学探究的学习中。

2.物理学探究需要质疑、观察、提出问题、假说、设计、实验、推理、评价、交流等活动

美国《国家科学教育标准》指出,科学探究的过程主要包括:进行观察,提出问题,查阅书籍和其他信息资源来寻找已有知识,利用各种工具搜集、分析并解释数据,作出答案、解释或预言,以及交流结果。①我国物理课程标准指出,进行探究的方式是多种多样的。一般来说,其基本过程具有七个要素:提出问题;进行猜想和假设;制订计划,设计实验;观察与实验,获取事实与证据;分析与论证;检验与评价;表达与交流。也就是说,在教学中,物理学探究活动由上述七个要素组成。学生的物理学探究能力正是通过这些部分探究要素和完整要素的活动而形成和发展的。

①National Res earch Council. National Science Education Standards. Was hington, DC:National Academy Press,1996.

3.物理学探究是发现已有物理学知识的局限性甚至谬误、创新知识的必需手段

纵观物理学史,通过探究发现已有理论的缺陷并创生知识的例子比比皆是。如伽利略对亚里士多德关于物体运动与力关系理论的质疑和探究,得出物体运动与力关系的正确认识。人们对“热是什么”问题的探究,产生“热质说”;对“热质说”进一步探究,发现热不是什么“热质”,而是物体内部的一种能量等等。物理学探究是知识创新的必需手段,没有探究,就没有物理学。

(三)物理学是价值观体系

科学价值观是指人们从事科学探究、科学应用等活动的基本价值取向、态度、精神等。它主要表明人们“相信什么样的精神追求”、“坚持什么样的态度”来从事科学活动。物理学是一门重要的基础科学,它的价值观体系,主要从“怀疑”、“求真”、“求实”、“创新”等基本的科学态度和科学精神去认识。

科学怀疑是物理学研究的起点。在物理学研究中,人们对已有学说的怀疑,发掘了新的问题,开拓了新的研究领域。如卢瑟福发现原子核式模型以後,通过科学怀疑萌发许多问题:原子核是什么?原子核是由什么构成?原子核能不能再分裂?科学家对这些问题的探究,发现了质子、中子以及其他的基本粒子。之後,怀疑并未终止,而是产生更多的问题:这些基本粒子是不是最基本的?它们的规律是什么?如何测定基本粒子的各个特徵量?如何开发基本粒子在生活和生产中的运用新领域?等等。可以毫不夸张地说,没有科学怀疑,就没有问题;没有问题,也就没有科学的探究和发展。

科学求真是物理学研究的根本追求。物理学要认识物理事物的规律,并把这种认识转化为促进社会发展的生产力,这就要求物理理论的“真”:在一定的条件与范围内的客观真理,能经得起实验和实践的检验。因此,人们在正确认识物理事物的过程中要具备高度的求真的态度和精神。物理学正是通过这样的方式来寻求对物理界事物“真”的认识。

科学务实是物理学活动的基本态度。物理学研究要通过不畏困难和实事求是的探究活动,认识物理事物的本来面目,要防止诸如个人的偏见、宗教或社会因素、权威的观点等等的影响和干扰。要基于实证和科学推理,不崇拜任何权威,不轻信,不盲从,更不迷信无根据的学说。从问题的发掘、观察、计划、实验、资料的搜集、分析、推理到最终得出结论,都要严谨认真,在没有获得充分的证据之前绝不能随意作判断或下结论。要能够倾听、尊重、宽容他人的不同观点,能接受他人的正确观点,察觉并修正自已的观点。

科学创新是物理学活动的基本价值取向。科学创新是指在已有知识的基础上,对未知的探索,而不是对已有知识的简单再认识。无论是物理学新现象的发现和新事物的揭示,还是物理学新概念和新论点的提出,无论是物理学研究新方法创造,还是物理学研究新手段的发明,无论是对已有理论的批判,还是新理论的构建等等,无不反映出物理学具有永无止境地探索未知、追求真理、拓展新知的特徵。

此外,在以“怀疑”、“求真”、“务实”、“创新”为基本特徵的物理学探究活动中也有“真”、“善”、“美”的人文价值。如理性精神与求真意识,批判精神与怀疑意识,创新精神与创造意识,自由精神与独立意识,追求崇高、真诚奉献,崇尚正义、完美人格,公平精神与宽容意识,强烈的社会责任感,欣赏科学之美和科学造福人类之信念。物理学本身是具有人文价值的,而且物理学教育的人文价值是人文学科的人文价值所不可替代的。

三、物理学本质的教育意义

准确地把握物理学的本质,有着十分重要的教育意义。它能揭示物理教育的基本内涵,指明有效学习物理学的基本途径。同时它也是物理课程与教学目标研制的一个理论基础。

(一)物理学本质揭示了物理教育的基本内涵

美国科学教育家Martin指出,科学教育应有三个方面的内涵:科学知识(science knowledge)、科学过程能力(science process skill)和科学态度(science attitude):①其中科学知识包括事实、概念、原理和理论。科学过程能力包括基本能力和综合能力。基本能力有观察、分类、交流、测量、估计、预测和推理;综合能力有明确问题、控制变量、给出操作定义、假设、实验、图形化、解释、模型化和研究。科学态度包括情感态度和智力态度。情感态度指人们在学习和获得新经验时对自然的好奇心,它分为强烈的好奇心、毅力、对待失败的正确态度、开放的思维和与他人合作的精神。智力态度指在积极学习经验时所表现出来的与智力有关的态度,它包括对可靠信息源的期望、怀疑态度、当证据有限时避免一般化、能容忍其他的观点和解释、在所有证据被发现之前不轻易进行判断、拒绝迷信和未经证实的观点、善于根据新证据改变自已的观点以及接受对自已观点提出的疑问。Martin的论述比较全面地阐述了科学教育的基本内容。

①Martin, Ralph E. Teaching Science for All Children.ASIN:Allyn&Bacon,1996:14-19.

长期以来,我国的物理课程以学科和知识本位来编订,物理教学把传授和掌握系统的物理知识放在中心位置。从物理学本质的内涵来看,这只是反映了物理学本质的一个方面,并没有反映物理学的全貌。物理学本质是包含物理学知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观三向度的内容。物理教育不仅要让学生获得系统的物理知识,更重要的是让学生学会和掌握认识物理世界的科学方法,并养成科学的态度与价值观。因此,物理课程与教学要从知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观等三个方面的内容来构建。这是物理学本质所揭示的物理教育的基本内涵。

(二)科学探究是学习和领悟物理学的基本途径

当今世界各国的科学教育积极倡导以科学探究的课程编订和实施方式。“提高科学探究的质量,关注科学探究学习目标的达成”①也是我国物理课程实施的基本要求之一。那么,为什么在物理课程与教学中要如此强调科学探究的重要性呢?这是因为,在物理课程与教学中进行科学探究的学习活动,一方面可以培养学生的科学探究能力,这种探究能力是科学素养的一个重要成分;另一方面,物理学本质内涵指出,物理学不仅仅是系统的知识体系和价值观体系,也是一种探究。利用探究来学习物理学,是物理学本质的要求;同时通过探究能更好地学习物理学知识和探究方法,也能更有效地领悟物理学的价值观。

因此,物理课程与教学要让学生领悟和掌握科学探究的过程、方法及性质。

1.把“人人都能做探究”理念贯穿在物理课程编订和实施中

科学探究是物理课程学习的重要内容,也是物理课程学习重要的方法。要有效地让学生参与到科学探究中来,就要破除“科学探究仅仅是科学家做的事”的陈旧观念,树立起“物理学是每个学生都可以从事的探究活动”的新理念。无论在物理课程编订中还是在教学中,都要提供机会让学生观察现象和提出问题,对问题解决提出猜想和形成假设,制订研究的计划并进行实验设计,进行实验和收集信息和处理信息,对问题解决的数据和结果进行科学解释和评价、表达和交流等。要让学生体会到科学探究并不是高不可攀的,而是他们能够独立进行的一种活动,以激发他们积极主动地参与到物理探究学习中来。

2.让学生掌握科学探究的方法与过程

一般来说,科学探究有质疑、观察、提出问题、假设、计划、设计、实验、推理、评价、交流等要素。在物理课程及其实施中,要根据学生的实际和教学的实际,让学生循序渐进地经历部分或全部科学探究的要素,并要求学生理解这些要素的意义、方法、过程,从而让学生掌握科学探究的方法,理解科学探究方法与过程的本质。

①教育部.普通高中物理课程标准(实验).北京:人民教育出版社,2003:49.

3.在“创新知识”中领悟物理学知识本质

物理课程与教学要以一种“创新知识”形态来构建。所谓“创新知识”,是指学生通过相对独立的探究,获得自已先前未知的知识。要有意识地渗透一些利用“探究发现已有知识的局限和谬误并拓展新知识”的学习内容和活动。通过“创新知识”方式来编订课程和教学,有助于学生学习并掌握探究一般过程与方法,形成创新的意识、态度、情感和价值观。这种“创新知识”课程与教学方式有利于学生领悟物理知识“建构性”、“相对真理性”、“发展性”的本质。

(三)物理学本质是物理课程与教学目标的理论基础

对物理学本质不同的认识,就会产生不同的物理课程与教学。如果认为物理学本质主要是反映物理事物的客观规律的知识,那么物理课程与教学就会以知识为中心来构建;如果认为物理学本质是探究物理事物的过程,那么物理课程与教学就会围绕探究来构建;如果认为物理学本质不仅仅是知识体系,也是探究过程,更是价值观体系,那么物理课程与教学就会以“知识”、“探究”、“价值观”三向度来构建。可见,对物理学本质的不同认识会导致物理课程与教学实践的差异。

我国目前的物理课程总目标是从物理学的“知识与技能”、“过程与方法”、“情感态度与价值观”三个向度来论述的,它与“物理学是知识体系”、“物理学是探究”、“物理学是价值观体系”的物理学本质内涵是吻合的。事实上,人们是依据时代的要求、学生发展需求、物理学本质等因素来研制物理课程与教学的目标的。换言之,人们对于物理学本质的认识,是制定物理课程与教学目标的一个重要的理论基础。

第三节 物理教育目的

物理教育目的对物理课程的编订、物理课程内容选择与组织、物理课程实施与评价都有方向性的指导作用。物理教育目的也是物理教学出发点、开展物理教学活动的指南、物理教学活动的归宿。物理教育目的是物理课程与教学最为重要的指导思想之一。现代社会、科学和教育的迅猛发展,以及学生发展的需求变化,对未来社会所需的人才提出新的挑战。物理课程与教学为适应这种发展变化,要研究当今物理教育的目的是什么的问题。

一、确定物理学教育目的的依据

确定物理学的教育目的,一般要综合考虑物理学本身的性质与特点、社会对人才的物理素养的要求、学习者的需求等因素来决定。

(一)物理学的性质

物理学是研究物质最基本、最普遍的运动形态和物质的基本结构、相互作用及其运动基本规律的科学。物理学研究的这种最基本、最普遍的运动形态存在于一切高级的运动形态之中,因而物理学揭示的规律和研究方法就具有很大的普遍性,从而使物理学有重要的技术价值、经济价值、应用价值和教育价值。

物理学具有重要的技术价值和经济价值,它是自然科学的基础科学,也是生产技术的理论基础。物理学的基础理论的重大突破,往往推动着生产技术的发展和变革,促进新的技术科学的兴起。以蒸汽机为动力标志的第一次工业革命,以应用电能为标志的第二次工业革命,以及现代科学技术进入原子能、电子计算机、自动化、空间技术、生物材料、基因技术等领域而正经历一场新的工业革命,都是与物理学的理论创立和发展密切相关的。物理学有重要的应用价值,无论在生产中还是在生活中它都有广泛的应用,人们在生产和生活中离不开物理学。物理学有重要的教育价值,物理学的知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观对人的发展和生存具有重要的意义和作用。物理学的这些性质决定了物理学教育重要性,也从一个角度说明了物理学教育的内容。

(二)物理素养人才的社会性需求

教育的社会性表现为国家或学校根据政治、经济、社会的需要制定教育的方针和政策,以及社会各行业根据社会需求和这些方针和政策,对教育提出一系列要求。在物理学教育中,这种教育的社会性表现为社会对物理素养人才的需求。

对物理素养人才的需求是随着社会、科技、教育的发展而不断变化的。以往对物理素养人才需求更多是从掌握一定的物理知识和技能来要求的,要求物理学教育重视基本的物理知识与技能。後来发现,仅仅掌握基本的物理知识与技能的人才不能适应当今社会的发展。特别是发生于20世纪中叶的信息化,到目前形成了席卷全球的日益迅猛的信息化浪潮,使得不仅是信息产业甚至是传统产业,包括农业、加工业等,都要实现信息化。信息化加剧了“知识爆炸”,加快了“知识更新”。这就要求培养的人才应具有宽厚扎实的知识基础和较强的自学能力、创新能力、应变能力。另一方面,在现代生活中,由新技术、新材料、新工艺制造的各种更新换代的产品大量涌进各行各业甚至家庭,改变着人们的衣、食、住、行。这种科技的渗透性,对人的物理素养提出新的要求,从而对具备合适物理素养的人才的社会性需求产生影响。而这种物理素养的社会性需求又结合物理学的性质与特点,制约物理学教育的目的、内容和属性。

(三)物理学习者的发展需求

物理学习者的发展需求是制定物理教育目的要考虑的重要因素之一。物理学习者主要是青少年。这一时期他们的生理和心理发展处于可塑性高、变化大而趋于成熟的阶段。他们的求知欲旺盛,学习精力充沛,渴望成才,希望为社会多作贡献。而物理教育是帮助他们实现自身发展需求的有效途径之一。这是因为物理学不仅是物理科学知识的集合,也是科学探究和创新的过程,而且也充满着丰富的物理学思想和价值观。因此,物理学教育不仅可以让学生学习和掌握物理知识与技能,而且也能让学生学到并运用物理学研究过程与方法,培养他们的科学研究能力。尤为重要的是,物理学教育还能把科学态度、情感、价值观的教育融入其中,帮助学生树立科学的基本观点,培养学生严肃认真、实事求是的科学态度,增强学生的学习自信心、社会的责任感;物理学教育中涉及大量的优美和谐的物理现象,简单明了的物理公式和实验等等都会使学生产生美的情感,激起对美的探索;物理学教育中对物理事物的探究和对物理问题的解决过程,可以培养物理学习者的科学怀疑、科学求真、科学求实、科学创新的态度和价值观。

物理学教育的目的确定,必须依据青少年的发展需求,要符合他们的生理和心理发展的特点。无论是物理知识的教学、物理能力的培养,还是情感态度和价值观的培养,都要切合青少年的发展需求,适合青少年的心理水平和可持续发展的规律。

二、物理教育基本目的

确定物理教育的目的要结合物理学的性质、物理素养的社会性需求、物理学习者的发展需求等因素,综合加以考虑。一般而论,对不同发展阶段的人,因为他们的发展需求及社会性需求都会有所不同,物理教育目的也会有所差异。但物理教育作为教育的一种,其目的也有其共性的一面,这里把物理教育目的共性的方面用“物理教育基本目的”来表示。物理教育基本目的主要表现在以下两个方面:①

(一)为社会培养具备合格的物理素养的人才

从教育的社会性来看,教育总是要给社会培养多样化的合格人才。物理学教育也是这样,它要为社会培养具备合格的物理素养的人才。这种具备合格的物理素养的人才应当是多层次、多规格的。显然,这种物理人才的多层次和多规格的要求,是由社会需求和青少年需求的多样性决定的。

①乔际平.物理学科教育学.北京:首都师范大学出版社,1999:10.

1.社会需要有创新精神的基本功扎实的物理学研究的人才

由于物理学研究对象的广泛性和普遍性,物理学成为科学技术最重要的基础学科之一。它带动并结合其他学科产生新的边缘科学,促进工程技术和生产的发展。一系列与物理学相关的交叉学科方兴未艾,如化学物理、生物物理、大气物理、地球物理、海洋物理、材料物理等等,这些新兴学科正向科学的前沿发展。另一方面,物理学理论的发展和突破引发的工程技术变革层出不穷,如激光在短短几十年里就从实验室走进工程、医院、舞台、家庭。现代物理学的进展及其研究,如超导、高能粒子、凝聚态等的研究,推动着其他科学技术的发展,对社会生产力和国民经济的发展,起着重要的作用。而这些物理前沿及其应用研究,要求物理学教育提供有创新精神的基本功扎实的物理研究的後备力量。

2.社会各行各业对具备基本物理素养人才的需求

社会、科学、技术和教育的迅速发展,极大地改变了工农业生产方式和结构。低技术和低效率的生产和管理正逐渐被高技术型的生产和管理所取代;乡镇企业、综合技术、多种经营正改变着数千年的农村经济;各行各业工作的知识、技术成分越来越大。因此,在现代社会中,一个人必须具备一定的科技知识、能力和素质,否则是难以适应现代社会生活的。即使将来从事的工作与物理学联系较少,在日常生活中也总要遇到许多现代化设备,总要处理类似“能源”、“交通”、“环境污染”等社会关心的问题。缺乏基本的物理学素养,就不可能正确使用这些设备和解决这些问题。因此,物理学教育要培养具有基本科技素质的各行各业人员。

3.社会对从事物理学教育人才的需求

社会、科技、教育发展的同时,也对从事教育的合格人才提出更高的要求。它要求从事教育的人具有先进的正确的教育思想,精通教育科学和专业知识,能胜任教育为社会培养各种合格人才的重任。因此,物理学教育还需要培养一批从事物理学教育的专门人才。

综上所述,物理学教育为社会培养的人才可以归纳为三个层次:

①从事物理学研究事业,富有创新精神的,基本功扎实,能力高超的後备人员。

②为各级教育提供既精通物理科学,又精通教育科学的物理教师和物理学教育研究人员。

③为参加社会建设具有基本物理素质的各行各业的人员。

根据目前我国社会的需求,这三个层次的人才分布目前应当是金字塔式分布,培养物理研究的後备人才占受教育者总体的比例是极小的,各级物理教师和物理学教育研究人员所占的比例次之,各行各业人员所占的比例为最大。

物理学教育这一基本目的揭示了物理课程与教学应当为培养社会需要的人才服务。这种人才是多层次、多规格的,其比例应符合社会需求。因此,物理课程与教学的单一性是不可能满足这一目的的。如何让全体学生在自身的基础上,学有所得,学有所成,都尽可能发展,是物理课程编订与物理教学的重要研究课题。显然,物理课程的多样化与物理教学的多样化是基本途径之一。而多样化的物理课程和教学又有自身课程与教学目标,以适合学生发展的不同需求。

(二)促进物理学习者的发展

物理学教育要促进物理学习者的发展,这一目的是由学习者发展和物理学的性质和特点所决定的。学习者有不同的发展需求,物理学具有知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观的教育价值与功能。利用物理学多维度的教育价值与功能,不同需求的学习者可以在他们原来的基础上得到尽可能的发展。

物理学教育作为一门科学文化知识的教育,它要求学生掌握物理基础知识并学习它们的实际应用。物理学教育通过引导学生对物质世界的感性材料的感知和思维,达到对物质世界的理性认识,形成以物理概念为基础、物理规律及有关理论为中心的知识体系,并通过实践过程不断扩展和优化这个知识体系。

物理学教育不仅仅是科学文化知识的教育,而且是培养学生能力和科学方法的一门课程。物理学教育要培养学生的能力是多方面的,其主要方面应当是培养学生的实验能力、思维能力、探究能力和创新能力。物理学教育以观察和实验为基础,以探究物理事物为基本过程,它一方面培养学生的观察和实验能力,另一方面通过对研究问题的发现、问题的解决的设计、实验的设计、实验数据的处理、结论的归纳与演绎等等,培养学生的问题意识、思维能力、实验能力、探究能力和创新能力。

物理学教育的内容含有丰富的科学观点和思想,有科学情感态度和价值观教育的丰富素材。物理学的内容本身揭示世界的物质性、物质的运动性、运动规律的可知性,物理学应用揭示了运用物理知识改造自然并与自然和谐共处的能动性。物理学的实验、概念、规律处处体现了科学的本质。物理学史中有科学家的爱国主义情操、优秀事迹的丰富素材。物理学教育要在知识的教学中寓以情感态度与价值观的教育,培养学生尊重科学、实事求是的科学作风,以及克服困难和严谨认真的工作态度,激发他们热爱科学勇于探究的科学情怀,树立起科学质疑、追求真理的、科学造福人类的基本价值观。

物理学教育这一目的揭示了物理学教育要促进学习者发展的功能。物理课程与教学促进学生的发展是全面性的、主体性的发展,学生在主动参与学习基本物理知识和基本技能过程中,培养起多方面的能力,养成科学情感态度和价值观。因此,要构建有利于学生潜能发展的物理课程与教学。物理课程的学习内容、学习方式和评价方式要适合不同学习的需求。一方面物理课程应当既有统一基本要求的必修内容,也要有不同发展需求的学生自主决定的选修内容;另一方面,物理学习方式既要有接受性学习的方式,又要有探究性学习的方式;同时,物理学习的评价要立足于欣赏学生学习的进步和促进学生潜力的发展。只有这样,物理课程与教学才能适应学生不同的发展需求,才能促进学生全面的发展、主体性的发展、个性化的发展。

第四节 中学物理教学目的

物理课程目标是通过物理课程的实施来实现的,物理课程目标也是物理教师从事物理教学所要达到教学目的。教育部2001年颁布的《全日制义务教育物理课程标准(实验稿)》对初中物理课程目标作了明确的规定;2003年颁布的《普通高中物理课程标准(实验)》对高中物理课程目标作了明确的规定。它们都先阐述课程总目标,然後从“知识与技能”、“过程与方法”、“情感态度与价值观”三个方面阐明课程的分目标。本节将阐述初中和高中物理课程目标的含义、基本要求和实现这些目标的主要途径。

一、中学物理教学目的

(一)初中物理课程目标

初中物理课程总目标是:

①保持对自然界的好奇,发展对科学的探索兴趣,在了解和认识自然的过程中有满足感及兴奋感;

②学习一定的物理基础知识,养成良好的思维习惯,在解决问题或作决定时能尝试运用科学原理和科学研究方法;

③经历基本的科学探究过程,具有初步的科学探究能力,乐于参与与科学技术有关的社会活动,在实践中有依靠自已的科学素养提高工作效率的意识;

④具有创新意识,能独立思考,勇于有根据的怀疑,养成尊重事实、大胆想象的科学态度和科学精神;

⑤关心科学发展前沿,具有可持续发展的意识,树立正确的科学观,有振兴中华、将科学服务于人类的使命感与责任感。①

(二)高中物理课程目标

高中物理课程总目标是:

①学习终身发展必备的物理基础知识和技能,了解这些知识与技能在生活、生产中的应用,关注科学技术的现状及发展趋势;

②学习科学探究方法,发展自主学习能力,养成良好的思维习惯,能运用物理知识和科学探究方法解决一些问题;

③保持好奇心与求知欲,发展科学探索兴趣,有坚持真理、勇于创新、实事求是的科学态度与科学精神,有振兴中华、将科学服务于人类的社会责任感;

④了解科学与技术、经济和社会的互动作用,认识人与自然、社会的关系,有可持续发展意识和全球观念。②

以上是物理课程目标的总体阐述。要实现物理课程总目标,就要落实到“知识与技能”、“过程与方法”、“情感态度与价值观”三个维度的具体目标上。

二、知识与技能目标

(一)初中物理知识与技能目标

初中物理知识与技能目标包括:

①初步认识物质的形态及变化、物质的属性及结构等内容,了解物体的尺度、新材料的应用等内容,初步认识资源利用与环境保护的关系。

②初步认识机械运动、声和光、电和磁等自然界常见的运动和相互作用,了解这些知识在生活、生产中的应用。

③初步认识能量、能量的转化与转移、机械能、内能、电磁能以及能量守恒等内容。了解新能源的应用,初步认识能源利用与环境保护的关系。

④初步了解物理学及其相关技术产生的一些历史背景,能意识到科学发展历程的艰辛与曲折,知道物理学不仅指物理知识,而且还包含科学研究方法、科学态度和科学精神。

⑤具有初步的实验操作技能,会使用简单的实验仪器和测量工具,能测量一些基本的物理量。

⑥会记录实验数据,知道简单的数据处理方法,会写简单的实验报告,会用科学术语、简单图表等描述实验结果。

在这6条目标中,1-4条阐述了“知识”目标;5、6条阐述了“技能”目标。其中第4条涉及物理学史、科学态度和精神等内容。第5条是技能目标中较低的要求,主要是要求学生会运用一些仪器去进行测量性实验。第6条要求可以认为是技能目标中较高的要求,它要求学生将实验技能不仅运用于实验及测量本身,而且能将它作为科学探究的工具,为探究活动的一些重要环节的实施做好充分的准备。

①教育部.全日制义务教育物理课程标准(实验).北京:北京师范大学出版社,2001.

②教育部.普通高中物理课程标准(实验).北京:人民教育出版社,2003.

(二)高中物理知识与技能目标

高中物理知识与技能目标包括:

①学习物理学的基础知识,了解物质结构、相互作用和运动的一些基本概念和规律,了解物理学的基本观点和思想。

②认识实验在物理学中的地位和作用,掌握物理实验的一些基本技能,会使用基本的实验仪器,能独立完成一些物理实验。

③初步了解物理学的发展历程,关注科学技术的主要成就和发展趋势以及物理学对经济、社会发展的影响。

④关注物理学与其他学科之间的联系,知道一些与物理学相关的应用领域,能尝试运用有关的物理知识与技能解释一些自然现象和生活中的问题。①

在这4条具体目标中,第1条主要阐述了“知识”目标,同时涉及物理学观点与思想;第2条阐述了基本的实验“技能”目标。第3条目标要求初步了解物理学史、科学技术与社会关系的目标。第4条目标要求了解物理学相关应用领域的知识及应用知识与技能解释自然现象和生活中问题。

(三)关于物理知识与技能的教学

中学物理教学的基本任务之一就是让学生获得基础的物理知识和基本技能。在教师引导下,学生要学习基本的物理学事实、概念、原理和规律;学会或掌握相应的基本观察、实验技能,并能用所学知识解释生活、生产中的有关现象和解决有关问题;了解物理学在现代生活和技术中的应用及其对社会发展的意义。那么,如何进行物理知识与技能的教学呢?

1.正确选择和组织物理学基础知识

在正确认识物理知识与技能目标及内容标准的基础上,要对中学物理教学基础知识进行正确的选择与组织。中学物理基础的知识与技能主要是那些对培养学生科学素养起关键作用的知识与技能。它们是否陈旧不完全决定于它们出现的年代,而主要看它们在当今的科学技术中是否还有足够的活力。同样,用处大小也不完全看它们技术中使用的频率。一般要看它们是不是物理学的主干知识和进一步学习科学所必需的,是不是基本的观察实验技能,是不是作为一定科学素养的公民就业所需要的,是不是具有重要的科学方法、科学态度、科学情感、科学价值观等方面的教育功能。初中物理基础知识主要是物质形态及变化、物质的属性及结构、机械运动、声和光、电和磁等自然界常见的运动和相互作用的知识,教学中要根据学生的认知水平把握好知识的深广度。高中物理基础知识主要是经典物理学最基本的内容,包括力学、热学、电学、光学、原子物理的基础知识,以力学和电学为重点。在高中物理教学中,也应当正确把握物理基础知识教学的深广度。如不要任意加大力学内容难度和教学时数,要削弱几何光学、气体定律、电路的内容,不要补充胡克定律、摩擦定律、透镜成像的作图和公式等。但对某些知识的教学却要适度加强,如波动、统计方法、熵的概念、相对论和量子论等的教学。

①教育部.普通高中物理课程标准(实验).北京:人民教育出版社,2003:8.

2.物理基础知识与技能的教学应当分清主次、突出重点

中学物理基础知识通常可以划分为重点知识、一般知识和次要知识。重点知识是构成物理学最重要、最基础的物理事实、物理概念和物理规律;一般知识大多是为了学习重点知识所必要的或者由重点知识发展或派生出来的;次要知识一般是一些扩大学生知识面或者有助于加深理解重点知识的辅助知识。应当根据课程内容标准和学生的实际,研究某个物理知识在理论体系中的地位、对于後续学习的作用、在实际问题中的应用价值、在科学情感态度与价值观等方面的教育功能等问题,把物理知识的主次进行划分。在教学中应当分清主次,突出重点,抓住关键,兼顾一般。①另外,要根据物理知识的难易度及学生的认知水平,有些内容如果学生一看就懂或一看就会,就可以完全让学生自学,教师没有必要讲解;有些内容如果学生一看似懂非懂,但仔细研读可以看懂学会,教师也可以让学生独立学习;有些内容如果学生自学有难度,教师则要启发式的精讲。不管情况的教学,教师都要恰到好处地做到不愤不启、不悱不发。

3.重视观察与实验知识与技能的教学

观察是对客观事物与现象有意识有计划的持久的知觉活动,是人们认识客观事物的基础。中学生在物理学习中,主要的观察活动是对物理现象、物理实验过程、仪器和装置以及物理图表的观察,采用的观察方法有自然观察法、实验观察法、全面观察法、重点观察法、对比观察法、归纳观察法等。在培养学生观察技能的教学时,一要注意培养学生观察的兴趣和明确观察的重要性,二要注意让学生明确观察目的,三要让学生学会观察的方法,四要在学生观察活动中引导他们的科学探究思维活动。

在中学物理教学中,实验知识与技能主要是指学生能根据实验的目的要求制订实验的方案、步骤,设计记录表格,合理地选择仪器,正确地使用仪器和进行测量,分析整理实验结果得出必要的结论。在实验知识与技能的教学中,一是要从思想上重视和加强实验教学。实验是中学物理教学的基础,物理实验的知识与技能不仅仅是学习内容,也是科学探究重要的知识与技能。中学物理教学必须加强实验教学。二要对整个中学阶段的实验知识与技能的教学有一个总体的安排,要循序渐进地让学生进行技能训练实验和测量性实验。在此基础上,有计划地引导学生在科学探究的活动中运用验证性实验和探索性实验。三是要做好教师的演示实验。教师规范的演示实验具有示范的功能,有助于培养学生良好的实验规范、实验基本技能、实验的习惯。教师进行演示一定要严格遵守操作规范,言传身教地引导学生学习正确的实验操作方法和规范,养成科学实验的习惯。四要做好实验知识与技能的考查。关于实验的教学及实验能力的培养的问题,将在第六章专门论述。

①许国梁.中学物理教学法.北京:高等教育出版社,1993:17.

4.要让学生在科学探究活动中学习物理学基础知识和基本技能

我国传统物理教学倚重学科本身的基本知识,忽略物理方法和思想的知识、探索和创新的知识,盛行机械的和被动的接受性教学方法,缺少如何突出学生主体地位,利用探究性的学习方法使学生主动获取知识,培养他们的学习能力等的学习活动,由此造成学生自主学习物理知识的能力十分低下。因此,教师要运用科学探究的教学方法和教学策略,引导学生在科学探究中学习物理知识和技能。学生在科学探究活动中一方面能够较有效地学习物理知识和技能,还能有益于理解物理知识的本质;另一方面,在科学探究中学习物理知识也有益于学生学习科学探究的过程与方法,提高科学探究的能力。

三、过程与方法目标

(一)初中物理过程与方法目标

初中物理过程与方法目标包括:

①经历观察物理现象的过程,能简单描述所观察物理现象的主要特徵。有初步的观察能力。

②能在观察物理现象或物理学习过程中发现一些问题。有初步的提出问题的能力。

③通过参与科学探究活动,学习拟订简单的科学探究计划和实验方案,能利用不同渠道收集信息。有初步的信息收集能力。

④通过参与科学探究活动,初步认识科学研究方法的重要性,学习信息处理方法,有对信息的有效性作出判断的意识。有初步的信息处理能力。

⑤学习从物理现象和实验中归纳简单的科学规律,尝试应用已知的科学规律去解释某些具体问题。有初步的分析概括能力。

⑥能书面或口头表述自已的观点,初步具有评估和听取反馈意见的意识。有初步的信息交流能力。①

以上关于过程与方法的阐述,实质上是科学探究的基本过程与方法:观察、发现问题、提出问题、拟定探究计划和实验方案、搜集和处理信息、分析论证得出结论、评价交流。

(二)高中物理过程与方法目标

高中物理过程与方法目标包括:

①经历科学探究过程,认识科学探究的意义,尝试应用科学探究的方法研究物理问题,验证物理规律。

②通过物理概念和规律的学习过程,了解物理学的研究方法,认识物理实验、物理模型和数学工具在物理学发展过程中的作用。

③能计划并调控自已的学习过程,通过自已的努力能解决学习中遇到的一些物理问题,有一定自主学习的能力。

④参加一些科学实践活动,尝试经过思考发表自已的见解,尝试运用物理原理和研究方法解决一些与生产和生活相关的实际问题。

⑤具有一定的质疑能力、信息收集和处理能力、分析解决问题能力和交流合作能力。②

高中生是在初中物理过程与方法的学习的基础上,通过经历科学探究的过程,进一步学习科学探究的过程与方法,如物理实验、物理模型和数学的过程与方法;能应用物理知识、物理方法分析和解决实际问题;培养起科学探究的质疑能力、信息收集和处理能力、分析解决问题能力和交流合作能力。

(三)关于物理过程与方法的教学

科学探究的过程与方法是科学研究和发展的途径和手段,也是科学课程与教学重要的内容和目标。物理学作为一门自然科学,其课程和教学也要体现这一思想。观察、质疑、实验、计划研究、搜集和处理信息、分析论证、评价交流等既是物理学基本研究方法,也是学习物理学最基本的方法。从物理学基本方法还可以派生出一些特殊方法,如变量控制方法、理想化方法、假说方法、思想实验方法、数学方法等,物理课程与教学要注重让学生得到这些科学方法的训练,这是物理课程与教学提高学生科学素养的重要内容之一。那么,如何进行物理过程与方法的教学呢?

①教育部.全日制义务教育物理课程标准(实验).北京:北京师范大学出版社,2001:7.

②教育部.普通高中物理课程标准(实验).北京:人民教育出版社,2003:9.

1.要重视过程与方法的教学

物理“过程与方法”的教学有重要的教育意义,因为这些过程与方法在很大程度上可以应用于社会生活和工作中,它不仅是未来从事物理研究人员所必须学习的,也是每个合格公民在日常生活和工作中所必备的素质。因此,教师在教学设计时要精心思考:如何培养学生的观察现象、发现问题和提出问题的能力?如何发展学生的质疑和批判性思维能力、提出猜想和形成假设的能力?如何培养学生的统筹研究规划、进行实验设计和实践研究的能力?如何培养学生收集信息和处理信息(特别是通过观察与实验获取证据)的能力?如何培养学生对研究的结果进行科学解释和评价的能力?如何培养学生在科学研究中的表达和交流能力?同时在教学实施、教学评价中努力促成“过程与方法”目标的达成。

2.让学生经历科学探究过程

物理“过程与方法”的实质就是物理科学探究的过程与方法,科学探究也是物理课程标准中内容标准所规定的首要学习内容之一。科学探究活动大致上有七个要素:问题的提出、猜想与假设、制订计划与设计实验、进行实验与搜集证据、分析与论证、评估、交流与合作。教师要根据教学实际,让学生经历部分科学探究要素或全部科学探究要素的活动。

传统的物理教学常常忽略“过程与方法”而偏重知识的结论。例如,学生发现与提出问题是物理教学中容易忽略的。“有些探究的物理问题是由教师和教科书提出,虽然其中不乏关于问题背景的介绍,但很少有让学生主动发现和构思问题的机会。”“教师有必要对一些探究的物理问题创设一些情境,让学生在观察和体验後有所发现、有所联想,萌发出科学问题;或者创设一些任务,让学生在完成任务中运用科学思维,自已提炼出应探究的科学问题。”①在物理教学中,这种让学生发现问题和提出问题的情境可以用差异性物理实验、日常生活事件和经验、科学研究模拟、新旧知识的联系、作业活动等途径来创设。②任何学习愿望都是在一定的问题情境中产生的。让学生自主地发现和提出问题,学生不但会产生强烈的学习兴趣,激励起学习动力,而且能养成问题的意识和习惯,培养起科学怀疑和批判思维能力。“猜想和假设”也是物理教学中经常被忽视的。科学猜想与假设是以已有的经验和事实为基础,对求知事实或原因所做的推测性或假定性的说明,它是科学理论发展环节和形式。没有猜想与假设,就不可能有科学的创新。猜想与假设对发展学生发散性思维和创造性思维具有积极的作用。因此在教学中,教师应当注重引导学生猜想与假设的活动。如在“自由落体运动”的教学中,要在探究自由落体运动性质的环节中,在通过一些落体运动实例的感知的基础上,引导学生对自由落体的运动性质进行有根据的猜想与假设,并对自已的猜想与假设进行论证,让他们经历并体验到科学探究的过程。

①教育部.普通高中物理课程标准(实验).北京:人民教育出版社,2003:49.

②朱铁成.物理教学发现问题情境的创设.课程教材教法,2005,(9).

同样,教师要注重引导学生制订计划与设计实验、进行实验与搜集证据、分析与论证、评估、交流与合作的学习活动。在引导学生科学探究的活动中,要根据学生的实际、教学内容的实际、教学手段的实际,循序渐进地让学生进行部分或完整的科学探究活动。同时,要注意防止科学探究形式化和绝对化的做法。科学探究教学的运用,关键是让学生经历真正意义上科学探究,而不要搞形式化的做法。另外,科学探究的教学方法要与其他教学方法相配合,真正落实物理教学的有效性。

3.引导学生逐步学习并掌握科学方法

物理科学方法大致上包括三个层面:一是科学研究的普遍方法,包括分析与综合、归纳与演绎、分类与比较等。二是物理研究方法,主要有观察方法、实验方法、理想化方法、类比方法、假说方法、数学方法等。三是解决物理问题的具体方法,包括等效方法、对称方法、隔离法、整体法等。教师在引导学生学习和掌握科学方法的过程中,一是要突出学生学习科学方法活动中的主体性,有计划有目的地让学生自主地去体验、去经历、去尝试,达到方法的内化。二是要循序渐进。科学方法的学习和掌握要根据学生的实际,从简单到复杂,逐步深入。三是方法的学习和掌握要自然融入物理知识学习之中。如果教师只是简单地说教,在学生没有物理方法基础或基础较弱的情况下过早地引入一些抽象的物理方法的名词,学生必然难以理解,接受不了,科学方法的学习效果也会适得其反。

三、情感态度与价值观目标

(一)初中物理情感态度与价值观目标

初中物理情感态度与价值观目标包括:

①能保持对自然界的好奇,初步领略自然现象中的美妙与和谐,对大自然有亲近、热爱、和谐相处的情感。

②具有对科学的求知欲,乐于探索自然现象和日常生活中的物理学道理,勇于探究日常用品或新器件中的物理学原理,有将科学技术应用于日常生活、社会实践的意识。乐于参与观察、实验、制作、调查等科学实践活动。

③在解决问题的过程中,有克服困难的信心和决心,能体验战胜困难、解决物理问题时的喜悦。

④养成实事求是、尊重自然规律的科学态度,不迷信权威,具有判断大众传媒是否符合科学规律的初步意识。

⑤有将自已的见解公开并与他人交流的愿望,认识交流与合作的重要性,有主动与他人合作的精神,敢于提出与别人不同的见解,也勇于放弃或修正自已的错误观点。

⑥初步认识科学及其相关技术对于社会发展、自然环境及人类生活的影响。有可持续发展的意识,能在个人力所能及的范围内对社会的可持续发展有所贡献。

⑦有将科学服务于人类的意识,有理想,有抱负,热爱祖国,有振兴中华的使命感与责任感。①

(二)高中物理情感态度与价值观目标

高中物理情感态度与价值观目标包括:

①能领略自然界的奇妙与和谐,保持好奇心与求知欲,乐于探究自然界的奥秘,能体验探索自然规律的艰辛与喜悦。

②有参与科技活动的热情,有将物理知识应用于生活和生产实践的意识,勇于探究与日常生活有关的物理学问题。

③具有敢于坚持真理、勇于创新和实事求是的科学态度和科学精神,具有判断大众传媒有关信息是否科学可靠的意识。

④有主动与他人合作的精神,有将自已的见解与他人交流的愿望,敢于坚持正确观点,勇于修正错误,具有团队精神。

⑤了解并体会物理学对经济、社会发展的贡献,关注并思考与物理学相关的热点问题,有可持续发展的意识,能在力所能及的范围内,为社会的可持续发展作出贡献。

⑥关心国内外科技发展现状与趋势,有振兴中华的使命感与责任感,有将科学服务于人类的意识。②

初中物理与高中物理情感态度与价值观目标的阐述大致是相似的。它们主要由学习科学的好奇心、求知欲和学习意志,求是、求实、求真、宽容、创新的科学态度和科学精神,对科学、技术与社会关系的认识以及社会责任感与使命感等组成。

(三)关于科学情感态度与价值观的教学

在长期的物理学探究和发展过程中,积累和升华了丰富的情感态度与价值观方面的育人内容和价值。这些丰富的情感态度与价值观的育人内容对促进学生发展有十分重要的作用。学生在探究和认识物理世界的过程中,不仅能领略它的奇妙与和谐,强化探究未知的好奇心与求知欲,也能养成认真负责的工作态度,培养乐于探究事物奥秘和勇于探究的科学情感和科学意志,还能养成敢于坚持真理、勇于创新和实事求是的科学态度和科学精神。

①教育部.全日制义务教育物理课程标准(实验).北京:北京师范大学出版社,2001:7-8.

②教育部.普通高中物理课程标准(实验).北京:人民教育出版社,2003:9.

在中学物理教学中对学生进行科学情感态度与价值观的教育,教师首先应该具备正确的科学情感态度与价值观。科学情感态度与价值观是指人们从事科学探究、科学应用等活动的基本价值取向、情感、态度、精神等。在物理教学中,可以从“科学怀疑”、“科学求真”、“科学求实”、“科学创新”、“科学与人文精神融合”等方面去认识。教师只有正确认识并具备科学的情感态度与价值观,才能顺利地“传道、授业、解惑”。这里的“道”,不仅指学生学习的方法、做事的方法,更包含了学生情感、态度及价值观养成这样的深远含义。其次,科学情感态度与价值观的教育不宜采用脱离物理教学内容的说教方法,简单化的说教势必使情感态度与价值观的教育失去效果。因此,应当把科学情感态度与价值观的教育自然寓于物理知识和物理方法的教学之中。

那么,如何在物理教学中具体进行情感态度与价值观的教学呢?

1.培养学生学习物理的兴趣

要培养学生学习物理的兴趣,一是要创设生动有趣的物理问题情境,激发学生学习的好奇心与求知欲。如采用差异性实验(discrepant experiments),展示出结果出人意料的与学生学习前概念或常识相违背的现象与过程。这些实验展示的现象和过程与学生的已有认知结构相矛盾,能引发学生强烈的认知冲突,使学生产生探究的好奇心和求知欲。二是要提供学生自主探究和解决物理问题的任务。教师要引导学生去解释生动的物理现象,去探究神秘的物理事物,并从中体验到探究成功的喜悦,从而强化学生学习物理的情感。三是要突出物理学的技术和经济价值。如高中“必修1”、“科学漫步”这一部分,介绍了一些科学技术的应用,有全球卫星定位系统(GPS)、气轨导轨和数字计时器、用动力学方法测质量等内容。在教学中涉及这些内容时,不能轻描淡写,而应该重点加以介绍,有条件的要利用实物和多媒体材料向学生展示,让学生体会物理知识的技术和实用价值。

2.要让学生获得科学探究的成功体验

物理学本质是一种探究活动,科学情感态度与价值观可以在学生领悟和掌握科学探究的过程中得到极大的张扬。应当在物理教育中创设一种科学探究的情境,让学生在科学探究中受到科学情感态度与价值观的熏陶。

以高中物理共同必修模块1的“运动的描述”为例,可以看出,物理教学实质上是以探究为主线展开的。《高中物理课程标准》提出:“通过史实,初步了解近代实验科学产生的背景,认识实验对物理学发展的推动作用。”这就要求学生了解亚里士多德关于力与运动的主要观点、研究方法和伽利略的实验研究工作,认识伽利略有关实验的科学思想和方法。《高中物理课程标准》提出:“经历匀变速直线运动的实验研究过程,理解位移、速度和加速度,了解匀变速直线运动的规律,体会实验在发现自然规律中的作用。”这就要求学生能“用打点计时器、频闪照相或其他实验方法研究匀变速直线运动”,并“通过史实,了解伽利略在研究自由落体运动时所用的实验和推理方法”。《高中物理课程标准》在“活动建议”中提出:“通过实验研究质量相同、大小不同的物体在空气中下落的情况,从中了解空气对落体运动的影响。”“通过查找资料等方式,了解并讨论伽利略对物体运动的研究在科学发展和人类进步上的重大意义。”在这些学习活动中,学生可以通过科学探究,了解并领悟到科学本质,逐步养成科学怀疑意识、独立精神、批判理性、创新精神。

3.要恰到好处地融合物理史实

在物理教学中提供一些重要的科学事实、概念、原理、方法以及技术发明的历史背景、现实来源和应用,或者通过物理学史上一些重大发现、发明过程的介绍和一些简单而著名案例进行教学。物理科学的每一次重大发展,总是与人类的思想观念相互作用、相互影响,并紧密地联系在一起。这就使物理科学理论不可避免地体现某种自然观、社会观、科学精神和人文精神。如从亚里士多德的对落体运动、运动和力关系的认识到伽利略对这些问题的探究;由牛顿光的微粒说,到惠更斯光的波动说,到麦克斯韦的电磁波说,到爱因斯坦的光子说;从古代人们对原子的认识,到汤姆生的原子模型,到卢瑟福的原子核式模型,到玻尔的原子模型,到原子的量子理论等等,无一不充满对物理理论阐释的客观性、合理性、谬误、片面、局限等的分析、判断、评价活动。融合物理史实进行教学,有助于促进学生对科学理论发展的理解,能使学生感受到物理学是一个开放的、不断发展的系统,是一个永不完结的过程,能激发学生对科学的兴趣,培养他们的科学批判的意识、科学态度、科学精神。

4.在物理教学中要突出人文向善意蕴

作为一门基础的自然科学,物理学的成果应当用于造福人类,因此它必然蕴涵着许多“善”的情感态度与价值观教育内容。人文向善意蕴主要通过对自然的关爱、对环境的关爱、对祖国的关爱、对他人的关爱、对自已的关爱等来体现。物理教学突出向善意蕴主要通过爱国主义教育、科学技术与社会的关系(简称STS)教育等途径来进行。

在物理教学中融合爱国主义教育。爱国主义是人文向善情怀的重要方面,是每个公民都应具有的基本素质,也是一个国家得以生存和富强的精神力量。中学物理教育中有十分丰富的爱国主义素材,教师在向学生进行知识教育的同时,应很好地利用这些素材,对学生进行爱国主义教育。物理教学应从历史的、现代的、祖国的和全球的视野让学生了解我国历史上的科学技术贡献和现代的科学技术成就,介绍中外科学家热爱、献身科学的事迹,讲述祖国的发展及其对青少年一代的殷切期望,让他们养成民族自豪感、社会责任感,激发爱国情怀,树立为祖国和家乡的繁荣富强而努力学习的志向。

物理教学向学生进行爱国主义教育要明确以下几点:一是爱国主义是以“求真”或爱真理为前提的,要防止狭隘的爱国主义。二是爱国主义教育要实事求是。实事求是地介绍我国科学技术取得辉煌成就的同时,探讨近代我国科学落後的原因,正视我国整体科学技术或某些领域研究的落後。三是爱国主义教育要自然融入物理学的学习中,决不能用说教的方式进行。

在物理教学中融合STS教育。随着科学的迅猛发展,科学应用的负效应引发了一系列的社会问题,关系到人类与自然的和谐共处。这就促使科学精神内涵进一步扩展,它不仅要求真,而且要求善,要求美。这样,科学精神就越来越多地融入了道德、伦理等人文内涵。科学精神的视角由认识论扩展至价值论,由关注认知方式到认知方式和行为方式的相互联系;不仅体现在科学共同体成员间的相互关系之中,而且表现为科学活动主体对科学成果合理应用的关切,对人-社会-自然系统的责任感和使命感。在物理教育中融入STS内容,让学生通过科学、技术和社会相互关系的研讨来达到提升科学素养和人文素养的双重目的。

在物理教学中,有丰富的STS教育内容。以高中物理共同必修模块2的“机械能和能源”为例,来分析其中的“向善”素材。《高中物理课程标准》在内容标准中提出:“举例说明功是能量变化的量度,理解功和功率。关心生活和生产中常见机械的功率的大小及其意义。”从中,可以让学生了解人类使用机械的历史,认识机械对人类发展的意义,讨论常见机械的功率大小、效率以及对节约能源的意义。标准提出:“通过实验,探究恒力做功与物体动能变化的关系。理解动能和动能定理。用动能定理解释生活和生产中的现象。”可以让学生用动能定理讨论行驶中汽车的运动,让学生设计实验,测量人在某种运动中的功率,让学生通过查找资料、访问有关部门,收集汽车刹车距离与车速关系的数据,尝试用动能定理进行解释,同时引发学生对汽车安全问题及对生命关爱问题的讨论。标准提出:“通过实验验证机械能守恒定律。理解机械能守恒定律。用机械能守恒定律分析生活和生产中的问题。”“了解自然界中存在多种形式的能量。知道能量守恒是最基本、最普遍的自然规律之一。”“通过能量守恒以及能量转化和转移的方向性,认识提高效率的重要性。了解能源与人类生存和社会发展的关系,知道可持续发展的重大意义。”“评价核能为人类带来的好处和可能发生的问题。”从中,可以引导学生结合实例讨论各种不可再生与可再生能源的特点;也可以举办小型的辩论会或报告会,让学生讨论使用某种能源的优点及可能对环境的危害,如大气污染、酸雨、温室效应等,探讨应当采取的对策;也可以对当地的能源使用进行评析,如分析水能、风能、太阳能、化学能或核能的利弊,并结合当地的经济和环境等因素,设计最优化的能源使用方案。

丰富的STS素材要恰到好处地引入物理教学中,并引导学生运用所学的物理知识、物理方法、物理情感态度与价值观尝试解决这些问题。对教材中的STS学习内容,不能一笔带过、轻描淡写,而要充分挖掘其中的情感态度与价值观的教育价值。通过融合STS教育,引导学生初步认识科学推动技术进步、技术又促进科学发展的相互关系,领悟科学技术不仅推动物质文明的进步,也促进精神文明的发展,认识科学技术也会对自然、人类生活和社会产生负面影响,初步懂得实施可持续发展的意义,初步形成关注环境、资源等社会重大问题的意识,增强社会责任感,学会用科学精神和人文精神相结合解决生活和社会中的实际问题。

思考题

1.根据教育部颁布的初中物理课程标准,我国初中物理课程的基本理念有哪些?谈谈你对这些基本理念的理解。

2.根据教育部颁布的高中物理课程标准,我国高中物理课程的基本理念有哪些?谈谈你对这些基本理念的理解。

3.你认为科学本质是什么?为什么说科学本质的教育是物理课程与教学的重要目标和内容?

4.中学物理教学的目的是什么?中学物理教学主要从哪几个方面达到中学物理教学的目的?

5.在中学物理教学如何进行知识与技能的教学?试举一例说明。

6.在中学物理教学如何进行过程与方法的教学?试举一例说明。

7.在中学物理教学如何进行情感态度与价值观的教学?试举一例说明。

第二章 物理课程标准

物理教材、物理教学、教学评估和考试等对实现物理课程目标是至关重要的。因此,教育管理部门要对物理课程教材的编写、物理教学、评估和考试的性质、理念、要求等作出规定,这些规定所形成的文件就是物理课程标准。进行物理教学,需要研读物理课程标准,领悟物理课程标准的精神,并用标准的思想指导物理教学实践。本章首先讨论有关课程方案的含义和内容结构,然後探讨物理课程标准的含义、内容结构、编订方法等,最後对我国现行的物理课程标准进行解读。

第一节 课程方案

课程方案是指导学校教育和办学的重要文件,一般是由教育管理部门(国家、地方、学校)制订或审定的,它包括课程的培养目标、课程结构和设置、课时安排、课程实施和评价等说明。课程方案是保证实现教育目的和学校培养人才目标的蓝图,是编写课程标准和教材的主要依据,也是课程实施、评价和管理的基本准则。

一、课程方案的种类

根据制订课程方案的主体不同,课程方案有指令性课程方案、指导性课程方案和自编课程方案三种。

(一)指令性课程方案

指令性课程方案由国家教育管理部门组织制订和批准下达,各地方和学校必须执行。地方和学校少有权限或可资利用教育时空参与课程方案。

(二)指导性课程方案

指导性课程方案是由教育管理部门拟定的供学校和教师参考的文件。在这种课程计划中,留给地方或学校决定课程的空间很大,各地方和学校可根据自身的具体情况制订出各自的课程方案。

(三)自编课程方案

自编课程方案是指学校或教师根据实际情况自行编制出办学或课程文件。学校或教师可以根据办学宗旨、培养目标、教学对象、教育资源、教学时间等来编制有特色的课程方案。

二、课程方案主要内容

(一)课程的性质与培养目标

课程方案首先要阐明课程方案的性质,比如它是适用于初级中学的方案还是高级中学的方案,它是普通中学的方案还是职业中学的方案,它是以培养精英和面向特定群体的课程方案还是以提高素养和面向大众的课程方案,等等。然後根据课程方案的性质及各方面的实际,准确地阐明课程方案培养的目标。

(二)课程设置的原则或课程的结构

义务教育课程设置要考虑如下原则:

一是均衡设置课程。要根据德、智、体、美等方面全面发展的要求,均衡设置课程,各门课程比例适当,并可按照地方、学校实际和学生的不同需求进行适度调整,保证学生和谐、全面发展;依据学生身心发展的规律和学科知识的内在逻辑,义务教育阶段九年一贯整体设置课程;根据不同年龄段儿童成长的需要和认知规律,根据时代发展和社会发展对人才的要求,课程门类由低年级到高年级逐渐增加。

二是加强课程的综合性。注重学生经验,加强学科渗透。各门课程都应重视学科知识、社会生活和学生经验的整合,改变课程过于强调学科本位的现象。

设置综合课程。一至二年级设品德与生活课,三至六年级设品德与社会课,旨在适应儿童生活范围逐步从家庭扩展到学校、社会,经验不断丰富以及社会性逐步发展;六至九年级设科学课,旨在从生活经验出发,让学生体验探究过程,学习科学方法,形成科学精神;一至九年级设艺术课,旨在丰富学生的艺术经验,发展感受美、创造美、鉴赏美的能力,提高审美情趣。

增设综合实践活动,内容主要包括信息技术教育、研究性学习、社区服务与社会实践以及劳动与技术教育等。学生通过亲身实践,发展收集与处理信息的能力、综合运用知识解决问题的能力以及交流与合作的能力,增强社会责任感,并逐步形成创新精神与实践能力。

三是加强课程的选择性。国家通过设置供选择的分科或综合课程,提供各门课程课时的弹性比例和地方、学校自主开发或选用课程的空间,增强课程对地方、学校、学生的适应性,鼓励各地发挥创造性,办出有特色的学校。在达到九年义务教育基本要求的前提下,农村普通中学试行“绿色证书”教育,形成有农村特点的学校课程结构。城市普通中学也要逐步开设职业技术课程。①

高中课程结构一般由学习领域、教学科目与模块所构成。每个学习领域有相同性质的几门科目,学习领域设置的根本目的,就在于加强学科之间的整合。现行高中课程方案把十几门学科进行了分类与合并,设置了语言与文学、数学、人文与社会、科学、技术、艺术、体育与健康和综合实践活动八个学习领域。学习领域的构建从总体上保证了课程价值相近的各学科知识之间的横向联系,有利于为学生提供综合性的知识和能力。科目的设置是根据教育目的、学校的教育任务和它的修业年限确定的,并决定哪些是必修课、哪些是选修课。每一个科目由若干个模块组成。各个模块之间既相互独立,又反映了学科内容的逻辑关系。每一个模块都有明确的教育目标,并围绕某一特点内容,整合学生的经验和相关内容,构成相对完整的学习单元。

课程方案要规定科目和模块设置的顺序。根据学制的年限、各门科目的内容难易程度、学生的年龄心理特徵,确定科目设置的先後顺序。在安排科目的教学顺序时,除考虑根据学生身心发展水平和知识基础外,还必须考虑各门科目的体系和各门科目间的衔接和相互关联性,以保证教学循序渐进地、由浅入深地进行,使先开的科目为後开的科目打下基础。科目开设的顺序一般要符合由简到繁、由易到难、由具体到抽象等原则。同时开设的几门科目要注意知识的互相渗透、相互补充。

课程方案还要规定各门教学科目的教学时数。教学时数的分配是根据课程的培养目标、课程的设置、各科目内容分量、难度、学习时数等统筹规划的。在各门科目的教学时数中,要对每门科目教学的总时数,各门科目学年授课时数,各年级的周学时数等作出规定;并阐明学年阶段的划分、各学期的教学周数。

课程方案除了要合理安排学生集体活动(班、团、队组织生活等)、课外活动(早操、课间操、体育锻炼、运动会等)之外,还要对其他活动类课程作出规定,如研究性学习、劳动技术教育、社区服务、社会实践等。

(三)课程内容

在课程内容中,一般要阐述课程内容选择的依据和原则。中学课程内容的选择要遵循如下基本原则:

①教育部.义务教育课程设置实验方案.教基〔2001〕28号.

时代性——课程内容的选择体现当代社会进步和科技发展,反映各学科的发展趋势,关注学生的经验,增强课程内容与社会生活的联系。同时,根据时代发展、需要及时调整、更新。

基础性——强调掌握必需的经典知识及灵活运用的能力;注重培养学生浓厚的学习兴趣、旺盛的求知欲、积极的探索精神、坚持真理的态度;注重培养搜集和处理信息的能力、获取新知识的能力、分析和解决问题的能力、交流与合作的能力。高中课程内容既为进一步提升所有学生的共同基础,同时更为每一位学生的发展奠定不同基础。

选择性——为适应社会对多样化人才的需求,满足不同学生的发展需要,在保证每个学生达到共同基础的前提下,各学科分类别、分层次设计了多样的、可供不同发展潜能学生选择的课程内容,以满足学生对课程的不同需求。

至于具体科目的内容与要求由各科目的课程标准来规定。

(四)课程实施与评价

课程实施与评价的说明是课程方案的组成部分,它阐明课程实施与评价过程中的教材、教师、学生、教学组织等因素的关系及处理准则,同时对课程实施方法、组织形式、其他注意事项作出指导性的建议或说明。

第二节 物理课程标准

我国中学各科的课程标准是由教育部组织编写并颁发的。1912年,我国曾颁发《普通教育暂行课程标准》,课程标准的概念沿用了40年。1952年,我国用“教学大纲”的称谓替代了“课程标准”,教学大纲的概念也使用了近40年。1992年,颁发了《九年义务教育全日制小学、初级中学课程方案》,将“教学计划”更名为“课程方案”;2001年颁发了义务教育阶段的各科课程标准;2003年颁发了《普通高中课程方案》,2003年颁发了高中教育阶段的各科课程标准。从“教学大纲”回归到“课程标准”,不仅表明我国加强了课程概念的规范性和科学性,同时也蕴含着课程理念、课程目标、课程内容、课程实施与评价的重大变革。

一、课程标准的含义

(一)课程标准的概念《基础教育课程改革纲要(试行)》指出:“国家课程标准是教材编写、教学、评估和考试命题的依据,是国家管理和评价课程的基础。应体现国家对不同阶段学生在知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观等方面的基本要求,规定各门课程的性质、目标、内容框架,提出教学和评价的建议。”可以说,课程标准是确定一定学段的课程水平及课程结构的纲领性文件。从我国颁发的各科课程标准来看,课程标准是根据课程方案的规定,对设置的课程规定课程性质、课程目标、内容标准、实施建议等的指令性或指导性文件。它是编写教材、实施教学与教学评价的重要依据,也是课程管理和课程评价的依据。

(二)课程标准与教学大纲的区别

课程标准替代了教学大纲,不仅仅是称谓的变更,更深层的是教育理念的更替和教育视角的切换。

从形式上看两者有差异,课程标准由前言、课程目标、内容标准、实施建议和附录五个大条目组成;教学大纲由教学目的、教学内容及要求、教学建议、教学中应注意的问题、课时安排、考核与评价六个大条目组成。

从本质上看,课程标准在课程目标、课程基本理念、课程实施建议等几部分都与以往的教学大纲有较大的区别。第一,课程标准从学生发展的角度出发,对课程的性质、课程的基本理念作了详尽的阐述;而大纲从教学的角度出发,仅涉及课程性质,但没有涉及课程基本理念。第二,课程标准阐明了提高学生素养的课程目标,在目标的陈述上,包括了知识与技能、过程与方法以及情感与价值观三个方面,体现了对全体学生发展的共同的最基本要求;而教学大纲阐述的教学目的是倚重知识与技能的较高要求。第三,“课程标准”主要是对学生学习结果的描述,而不是对教学内容的硬性规定,不再包括教学重点、难点、课时分配等,也不对教学的手段与过程、知识的先後顺序作硬性规定,因而具有较大的弹性;而教学大纲规定了教材、教学和评价的最高要求,无论是教材、教学还是评价都不能突破这一上限,可见教学大纲对教材编写、教师教学和学业评价的影响是直接的、严格控制的、硬性的。第四,教学大纲重视知识的传承,忽视知识得出的过程和方法,较少提及科学探究;而课程标准不仅强调知识的学习,特别强调学习的过程,把“过程和方法”、“情感态度和价值观”作为课程目标之一,强调科学探究在物理课程中的作用,将学习重心从知识的传承与积累向知识的探究与创新过程转化。第五,课程标准的实施建议部分包括教学建议、评价建议、教科书编写建议、课程资源开发和利用建议、学生学习评价建议等,同时还提供了典型案例,内容翔实有实际的指导作用;教学大纲的教学建议部分只是强调了教学应注意的问题。

二、物理课程标准的构成

物理课程标准一般由前言、课程目标、内容标准、实施建议、附录等几个部分构成。

(一)前言

课程标准的前言一般有引言、课程性质、课程基本理念、课程设计思路等几部分。“引言”主要概括地阐明“物理学是怎么样的一门科学”、“物理学与社会和其他科学有怎么样的关系”、“物理学课程有怎么样的价值”等问题。“课程性质”阐述该课程的基本性质,一是说明该课程是适用于何种学校和何种群体,比如是适用于初级中学还是高级中学,是普通中学还是职业中学,是适用面向特定群体以培养专长为主要目的还是面向大众以提高素养为主要目的,等等。二是说明课程的作用和意义,它是根据课程适用于何种学校和何种群体以及各方面的实际,对课程培养学生的价值作概括性的论述。“课程理念”从课程目标、课程结构、课程内容、课程实施、课程评价等方面阐明基本的指导思想。“课程设计思路”阐明课程的基本设计思路。一般的物理课程按照如下的思路进行设计:首先,正确定位物理课程的总目标,由此,提出物理课程的基本理念;其次,在此基础上研究并阐述物理课程具体目标;再次,从科学探究和物理学内容两方面提出物理课程内容标准;最後,提出不同阶段物理课程实施建议。

(二)课程目标

在课程目标部分,首先要阐明课程的总目标,一般从学生学习的物理知识与技能、物理学习过程与方法、科学情感态度与价值观等方面概括地阐明了物理课程总目标。在阐述了物理课程标准的总目标後,从知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观三个方面进一步阐释了课程的具体目标。

(三)内容标准部分

在内容标准部分,规定了课程的基本学习内容结构和应达到的基本要求,并提供了学习的样例,这些样例是内容标准的进一步解释和扩展,还提供了活动建议。物理课程的内容标准一般由科学探究和物理学内容两部分组成。在科学探究部分,课程标准一般要阐明科学探究在物理学习中的重要性,说明科学探究的形式与要素,然後阐述科学探究能力的要求和具体的范例。在阐述内容标准前,一般对为什么学习某一内容及该内容作简明的论述,再提出该内容的教学标准与实施的活动建议等。

(四)实施建议

实施建议部分一般要对课程的教学、教科书的编写、课程资源开发和利用、学习的评价提出指导性的建议。

第三节 我国中学物理课程标准的解读

我国的义务教育物理课程标准和高中物理课程标准是由教育部颁发的,体现着国家对中学物理课程与教学的基本要求,是中学物理课程开发、中学物理教材编写、中学物理教学、中学物理教学评估和考试命题的依据。要有效地发挥物理课程标准的作用,就需要对它们进行研读,深刻准确地理解它们的内涵,并把这种理解融入自已的教学理念和教学行为中。

一、基础教育与课程改革的时代背景

21世纪之初,中华人民共和国成立以来的第八次基础教育课程改革以令世人瞩目之势在神州大地迅猛推进。2001年6月,教育部颁布了《基础教育课程改革纲要(试行)》,2001年9月开始在全国展开了九年义务教育阶段的新课程实验。为进一步全面推进基础教育改革及进一步落实基础教育课程改革的总体目标,教育部于2003年颁布了《普通高中新课程方案(实验)》及各科的课程标准,并逐步在部分省、市开展普通高中新课程的实验。

我国第八次基础教育与课程改革体现了当今时代对基础教育提出的要求。当今时代的一个重要挑战是:科学技术与社会高速发展,知识经济初见端倪,国际竞争空前激烈,人类的生存和发展面临着新的困境。各国不同程度地认识到,应对这种挑战,要提高国家的综合国力,而综合国力的提高也越来越取决于国民的高素质。为了提高国民的素质,各国都在调整基础教育的培养目标,改革人才培养模式,更新课程内容,完善评价方式,为满足学生多样化发展的需求,促进学生潜能、个性及创造性等方面的发展创造条件。

必须实事求是地承认,“我国基础教育的现状同时代发展的要求和肩负的历史重任之间还存在着巨大的反差。我国基础教育课程已经到了非改不可的地步”①。

这种反差主要反映在:一是在教育的实践中长期存在着知识本位、学科本位的课程与教学范式。例如传统的物理课程是高度统一的学科课程,物理教学以知识的传承为主要目的。随着知识社会的快速发展,知识量的迅猛增加,这种仅仅靠接受存储式的知识教学已不能适应时代的要求,也使得我国人才的实践能力与创新精神严重匮乏。二是传统的应试教育势力强大,学生为考试而学、教师为考试而教,素质教育长期不能真正得到落实。学生的学习负担过重,学生的厌学情绪不断增长,学生的身心健康发展受到严重伤害。这些应试教育造成的恶果是有目共睹的。

①朱慕菊.走进新课程:与课程实施者对话.北京:北京师范大学出版社,2002:7.

因此,我国政府与各界在对本国教育现状调查研究的基础上,对其他国家教育改革进行了对比研究,反思了本国教育的弊端,意识到如果不着手对基础教育课程进行改革,将严重影响我国基础教育培养的人才的素质,最终会对我国的经济和社会发展产生不良的後果。

二、我国中学物理课程的性质

所谓课程的性质,是它区别于其他课程的基本属性。以往我国物理课程性质主要是根据一定的社会时代背景、管理部门的意见来定位的。在长期的物理课程与教学的实践中,存在着对物理课程性质定位不当的情况。我国传统的中学物理课程目标定位是高标准和高要求的,而且这种高标准和高要求又是高度统一的。不仅如此,我国传统的物理课程目标倚重于基本知识与基本技能的学习,忽略了科学方法、实践能力、创新意识、情感态度价值观的学习与培养。这样的物理课程与教学只适合少数学生,不适合广大学生的学习需求,严重影响了广大学生的物理学习、科学素养的培养和个性化的发展。因此,需要对中学物理课程性质进行新的定位。

(一)我国义务教育阶段的物理课程性质

义务教育阶段的物理课程标准指出:义务教育阶段的物理课程要让学生学习初步的物理知识与技能,经历基本的科学探究过程,受到科学态度和科学精神的熏陶;它是以提高全体学生的科学素质、促进学生的全面发展为主要目标的自然科学基础课程。

在义务教育阶段,物理课程的价值主要表现在以下几个方面。

①通过从自然、生活到物理的认识过程,激发学生的求知欲,让学生领略自然现象中的美妙与和谐,培养学生终身的探索兴趣。

②通过基本知识的学习与技能的训练,让学生初步了解自然界的基本规律,使学生能逐步客观地认识世界、理解世界。

③通过科学探究,使学生经历基本的科学探究过程,学习科学探究方法,发展初步的科学探究能力,形成尊重事实、探索真理的科学态度。

④通过科学想象与科学推理方法的结合,发展学生的想象力和分析概括能力,使学生养成良好的思维习惯,敢于质疑,勇于创新。

⑤通过展示物理学发展的大体历程,让学生学习一些科学方法和科学家的探索精神,关心科技发展的动态,关注技术应用带来的社会进步和问题,树立正确的科学观。

可以看出,义务教育阶段的物理课程是一种“提高全体学生的科学素质、促进学生的全面发展为主要目标的自然科学基础课程”,主要是让学生学习初步的物理知识与技能,经历基本的科学探究过程,受到科学态度和科学精神的熏陶等途径,来提高学生的科学素养。

(二)我国高中物理课程的性质

高中物理是普通高中科学学习领域的一门基础课程,与九年义务教育物理或科学课程相衔接,旨在进一步提高全体高中学生的科学素养。高中物理课程有助于学生继续学习基本的物理知识与技能;体验科学探究过程,了解科学研究方法;增强创新意识和实践能力,发展探索自然、理解自然的兴趣与热情;认识物理学对科技进步以及文化、经济和社会发展的影响;为终身发展,形成科学世界观和科学价值观打下基础。①

仔细研读这段阐述,可以领会到我国现阶段普通高中物理课程的基本性质。这些性质主要体现在以下几个方面:

一是基础性。它明确规定了普通高中物理课程是一门科学学习领域的基础性科目。我国普通高中的课程由学习领域、科目、模块组成,而物理是科学学习领域的一个基础科目。二是大众性。它是面向全体学生的科学学习领域的科目,而不是面向少数理科精英的科目。既然它要面向全体学生,那么物理课程的内容标准和要求就要体现基础性的要求,而不是较高的标准与要求。三是衔接性。它与九年义务教育物理或科学课程相衔接。义务教育的物理课程与科学课程是面向全体学生旨在提高他们科学素养的基础性课程,因而普通高中物理课程应该与它们相衔接。四是目的性。它旨在从“知识与技能”、“过程与方法”、“情感态度与价值观”等方面进一步提高全体高中学生的科学素养。它阐明了高中物理课程的目标是促进学生科学素养的提高,是全体学生都需要达到的基本目标。

三、中学物理课程基本理念

课程的基本理念是对课程本质的根本认识和课程价值的基本追求,这些基本理念指导着课程的编订,也影响着教师的教育教学行为,从而也影响着学生的发展。作为现代物理教师,要研读物理课程标准,领会物理课程标准的基本理念,树立起新的课程目标观、课程教学观、课程评价观,并依据新理念和新思想,转变自已的教学的行为。

①教育部.全日制高中物理课程标准(实验).北京:人民教育出版社,2003:1-2.

(一)初中物理课程基本理念

2001年教育部颁布了《全日制义务教育物理课程标准(实验稿)》。它阐明了我国初中物理课程性质、课程基本理念、课程目标、内容标准、实施建议等问题。义务教育阶段的物理课程要让学生学习初步的物理知识和技能,经历基本的科学探究过程,受到科学态度和科学精神的熏陶,是一门提高学生的科学素质、促进学生的全面发展为主要目标的自然科学基础课程。为此,《全日制义务教育物理课程标准(实验稿)》提出了初中物理课程的五大基本理念:

1.注重全体学生的发展,改变学科本位的观念

义务教育阶段的物理课程应以提高全体学生的科学素质为主要目标,满足每个学生发展的基本需求,改变学科本位的观念,全面提高公民的科学素质。

2.从生活走向物理,从物理走向社会

义务教育阶段的物理课程应贴近学生生活,符合学生认知特点,激发并保持学生的学习兴趣,通过探索物理现象,揭示隐藏其中的物理规律,并将其应用于生产生活实际,培养学生终身的探索乐趣、良好的思维习惯和初步的科学实践能力。

3.注重科学探究,提倡学习方式多样化

物理课程应改变过分强调知识传承的倾向,让学生经历科学探究过程,学习科学研究方法,培养学生的探索精神、实践能力以及创新意识。改革以书本为主、实验为辅的教学模式,提倡多样化的教学方式,鼓励将信息技术渗透于物理教学之中。

4.注意学科渗透,关心科技发展

结合国际科学教育的理论和实践,构建具有中国特色的物理课程体系,注意不同学科间知识与研究方法的联系与渗透,使学生关心科学技术的新进展和新思想,了解自然界事物的相互联系,逐步树立科学的世界观。

5.构建新的评价体系

物理课程应该改革单一的以甄别和选拔为目的的评价体系。在新的评价观念指导下,注重过程评价与结果评价结合,构建多元化、发展性的评价体系,以促进学生素质的全面提高和教师的不断进步。

(二)高中物理课程基本理念

2003年教育部颁布了《普通高中物理课程标准(实验)》。它阐明了我国高中物理课程性质、课程基本理念、课程目标、内容标准、实施建议等问题。高中物理是普通高中科学学习领域的一门基础课程,与九年义务教育物理或科学课程相衔接,旨在进一步提高全体高中学生的科学素养。《普通高中物理课程标准(实验)》提出了高中物理课程的五大基本理念:

1.在课程目标上注重提高全体学生的科学素养

高中物理课程旨在进一步提高学生的科学素养,从知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观等三个方面培养学生,为学生终身发展、应对现代社会和未来发展的挑战奠定基础。

2.在课程结构上重视基础,体现课程的选择性

普通高中教育仍属于基础教育,应该注重全体学生的共同基础,同时应该针对学生的兴趣、发展潜能和今後的职业的需求,设计供学生选择的物理课程模块,以满足学生的不同学习需求,促进学生自主地、富有个性地学习。

3.在课程内容上体现时代性、基础性和选择性

高中物理课程应加强与学生生活、现代社会及科技发展的联系,反映当代科学技术发展的重要成果和新的科学思想,关注物理学的技术应用所带来的社会热点问题,培养学生的社会参与意识和对社会负责任的态度。

4.在课程实施上注重自主学习,提倡教学方式多样化

高中物理课程在精选终身学习必备的基础知识与技能,关注物理学与其他学科的联系,培养学生基本能力的同时,应促进学生自主学习,让学生积极参与,乐于探究,勇于实验,勤于思考。通过多样化的教学方式,帮助学生学习物理知识与技能,培养其科学探究能力,使其逐步形成科学态度与科学精神。

5.在课程评价上强调更新观念,促进学生发展

高中物理课程应体现评价的内在激励功能和诊断功能,关注过程性评价,注意学生的个体差异,帮助学生认识自我、建立自信,促进学生在已有水平上发展。通过评价还应促进教师的提高以及教学实践的改进等。

下面扼要地阐明上述理念的基本思想:

第一,中学物理课程的功能是促进学生发展,学生的发展主要用科学素养的提高来表徵,而学生科学素养的提高需要从“知识与技能”、“过程与方法”、“情感态度与价值观”三个方面来培养。提高学生的科学素养既是中学物理课程与教学的出发点,又是中学物理教学过程的指导,也是中学物理课程与教学的归宿。

第二,中学物理课程结构一方面要重视共同基础,另一方面要体现出选择性。我国幅员辽阔,地区差异大,学生需求不同,中学物理课程要制定一个合适的学习标准和要求,这个标准和要求就应该是全体学生都应达到的共同基础。显然,这个共同基础应当是一个以提高科学素养为标准的统一性的要求。这就要有体现这种统一性要求的共同必修的物理课程。为了针对学生的兴趣、发展潜能和今後职业的需求,学生又要能够自由选择一些物理内容进行学习,以满足自已的不同学习需求,能够自主地、富有个性地学习。这就要有可供选择的各具特色的物理选修课程。因此,以学段模块、学分管理的形式来构建物理课程的结构,物理课程既有重视全体学生的共同基础的必修课,又有为满足学生的不同发展需求的多个选修课系列。

第三,在物理课程内容的选择与组织上要体现出时代性、基础性和选择性。中学物理课程内容要体现时代性,就要加强与学生生活、现代社会及科技发展的联系,要反映当代科学技术发展的重要成果和新的科学思想,要关注物理学的技术应用所带来的社会热点问题。中学物理课程内容要体现基础性,就要把那些对学生发展最有价值的物理学的基本知识、能力、方法、态度、价值观等整合到课程中来。中学物理课程内容要体现选择性,一方面要组成不同特色的物理课程,让学生根据自已的兴趣、学习潜能、今後发展趋向,能够自主地选择其中的内容或模块,进行个性化的学习;另一方面,教师要根据实际,有差异性地精选那些对学生提高科学素养最有价值的素材,让学生学习。同时,在课程内容上,给予学生一定的自由空间,让其选择学习自已感兴趣的物理内容。

第四,中学物理课程实施的方式要注重自主学习,要提倡“教学方式多样化”。教学方式与学习方式对学生素质的养成有重要的作用。传统教学方式偏重于知识的灌输和传授,学生学习主要是接受知识和存储知识。这种教学方式对知识的传承有一定作用,但对学习兴趣、创新意识、探究能力、科学方法的培养作用甚微,有时甚至起负面作用。因此,中学物理课程在实施方式上要进行改革与创新,应促进学生自主学习,让学生积极参与,乐于探究,勇于实验,勤于思考。通过多样化的教学方式,帮助学生学习物理知识与技能,培养其科学探究能力,使其逐步形成科学态度与科学精神。

第五,中学物理课程评价改革根本核心就是关注学生的发展。要摒弃传统物理课程评价倚重终结性量化的评价手段和评价选拔或淘汰功能的做法,应利用评价的内在激励功能和诊断功能,促进学生的发展,应利用过程性评价,注意学生的个体差异,帮助学生认识自我、建立自信,促进学生潜能的发展。

四、中学物理课程设计思路

(一)全日制义务教育物理课程设计思路

从义务教育物理课程标准设计框图(见图2-3-1)可以看出,义务教育物理课程的设计思路是:义务教育阶段的物理课程培养目标定位为提高全体学生的科学素质。由此,提出了义务教育阶段物理课程的基本理念和课程目标。内容标准由科学探究和科学内容组成。科学探究包含提出问题、猜想与假设、制订计划与设计实验、进行实验与搜集证据、分析与论证、评估、交流与合作等要素。科学内容含有三个主题:物质、运动和相互作用、能量。在课程实施建议部分,分别为教师、教材编写者、教育管理人员提供了教学建议、教科书编写建议、课程资源开发和利用建议以及学生学习评价建议。《全日制义务教育物理课程标准》特别说明了以下几点:

①义务教育阶段的物理课程以提高全体学生的科学素质为目的,规定了面向全体学生的基本学习要求。

②不仅对“知识与技能”提出了基本要求,而且对“过程与方法”、“情感态度与价值观”均提出了相应要求。

③特别将科学探究纳入内容标准,旨在加强对学生科学素质的培养。学生不仅应学习物理知识和技能,还应经历一些科学探究过程,学习科学方法,了解科学·技术·社会(STS),逐步树立科学的世界观。科学探究应渗透在教材和教学过程的各个部分。

④为了进一步将课程基本理念和课程目标渗透到内容标准中,帮助教师更好地理解内容标准,《全日制义务教育物理课程标准》特别在内容标准中增设了样例和活动建议,它们不是必学内容,仅供教师参考。

⑤《全日制义务教育物理课程标准》为义务教育阶段的物理教材编写留有自主空间,也为课程的具体实施留有回旋馀地。

(二)高中物理课程设计思路

从高中物理课程标准的设计框图(见图2-3-2),可以看出高中物理课程设计的思路。一是对高中物理课程目标定位于“进一步提高科学素养,满足全体学生的终身发展需求”。二是在此基础上,研究并提出高中物理课程的基本理念,从课程目标、课程结构、课程内容、课程实施、课程评价等方面提出了物理课程与教学的基本思想,指导高中物理课程内容的选择、组织以及高中物理课程实施与评价。三是通过课程总目标的具体化,提出从“知识与技能”、“过程与方法”、“情感态度与价值观”三个方面来培养学生科学素养的课程目标。四是通过研究高中物理课程的结构,确定它由哪些必修模块和选修模块组成,并确定它们的内容标准。其中,共同必修模块有两个:物理1和物理2;选修模块有三个系列:选修1-1与选修1-2;选修2-1、选修2-2、选修2-3;选修3-1、选修3-2、选修3-3、选修3-4与选修3-5。最後对课程实施的有关方面:教学、评价、教科书编写、课程资源利用与开发等提出建议。

该高中物理课程设计的逻辑思路清晰,它是在课程培养目标确定後,提出五个具有时代特色的课程基本理念,在这五个基本理念指导下,阐述了高中物理课程结构与内容标准,并提供了高中物理课程及其实施的建议。

高中物理课程标准提出了课程的结构,如图2-3-3所示。它由12个模块构成,每个模块占2学分,其中物理1和物理2为共同必修模块,其馀皆为选修模块。学生完成共同必修模块的学习後,可获4学分,接着必须再选择学习一个模块,以便完成6个必修学分的学习任务。在获得6个必修学分後,学生还可以根据自已的兴趣、发展潜力以及今後的职业需求等继续学习若干选修模块。

从高中物理课程结构及构成的模块来看,课程的设计在处理课程统一性与多样性方面很有特色。

首先,高中物理课程坚持了一个统一的基准,也就是,“共同必修模块物理1和物理2是全体高中学生的共同学习内容”。学生通过这两个模块,“学习运动、相互作用及运动规律、能量等物理学的核心内容,经历一些科学探究活动,初步了解物理学的特点和研究方法,体会物理学在生活和生产中的应用以及对社会发展的影响,同时为下一步选学模块做准备”。这两个模块的学习是全体高中生必须学习的基本物理内容。

其次,高中物理课程设计在结构和模块上体现了多样性。选修模块有三个系列:选修1-1与选修1-2;选修2-1、选修2-2、选修2-3;选修3-1、选修3-2、选修3-3、选修3-4与选修3-5。三个系列有不同的特色。选修1-1、选修1-2系列以物理学的核心内容为载体,侧重物理学与社会的相互关联和相互作用,突出物理学的人文特色,注重物理学与日常生活、社会科学以及人文学科的融合,强调物理学对人类文明的影响。选修2-1、选修2-2、选修2-3系列以物理学的核心内容为载体,侧重从技术应用的角度展示物理学,强调物理学与技术的结合,着重体现物理学的应用性、实践性。选修3-1、选修3-2、选修3-3、选修3-4、选修3-5系列课程模块侧重让学生较全面地学习物理学的基本内容,进一步了解物理学的思想和方法,较为深入地认识物理学在技术中的应用以及对经济、社会的影响。可以看出,课程的12个模块都是各具特色的、相对独立的学习单元。

最後,高中物理课程规定必修学分为6个学分,其中学生完成共同必修模块学习後,获4个必修学分,馀下的2个必修学分可以通过选学其他模块获得。这样就体现出课程的选择性,一方面学生可以根据自已的愿望,对必修2学分的模块进行选择;另一方面,学生在完成了6个必修学分後还可以根据学习兴趣、发展潜能和今後的职业需求等选学有关内容。从理论上讲,高中物理课程必修与选修模块结构较好地体现了课程的统一性与多样性的要求。

与原来使用教学大纲的课程计划相比,物理课程在高中全部学科中所占的课时比例减少了。物理课程课时减少的目的是为了腾出了一定时间和空间,给学生自由选择和发展的机会。物理课程课时比例的减少,并不意味着物理学在中学教育中的学科地位下降了。物理知识在现代生活、社会生产、科学技术中有广泛的应用,物理学仍然是整个自然科学和现代技术发展的基础,物理学的基础研究还一直推动着21世纪高新技术的迅速发展,从而推动着社会的进步与发展。物理学的研究方法对于探索自然具有普遍意义,对于培养和提高学生科学素质、科学思想方法和科学态度、作风以及研究能力都是十分重要的。物理课程作为一门科学教育的基础课程,肩负着提高全体学生科学素养、促进学生全面发展的重任。

五、中学物理课程目标

物理课程标准的第二部分阐明了物理课程的总目标,并从“知识与技能”、“过程与方法”、“情感态度与价值观”三个维度阐明了课程的具体目标。对中学物理课程目标的阐述,第一章第三节已有专门论述,这里不再赘述。

六、中学物理课程内容标准

(一)科学探究

物理课程标准的第三部分是内容标准。初中物理课程标准规定了义务教育阶段物理课程的基本学习内容和应达到的基本要求。它的内容标准由科学探究和科学内容两部分组成,其中科学内容包括物质、运动和相互作用、能量三个部分。科学探究的形式虽然是多种多样的,但课程标准阐明其要素有:提出问题、猜想与假设、制订计划与设计实验、进行实验与搜集证据、分析与论证、评估、交流与合作。

高中物理课程标准中的“内容标准”分别阐述了“科学探究及物理实验能力的要求”、“共同必修模块”、“选修模块”的内容标准和活动建议。它也阐明了科学探究是由“提出问题”、“猜想与假设”、“制订计划与设计实验”、“进行实验与搜集证据”、“分析与论证”、“评估”、“交流与合作”等要素组成。

课程标准均用表格的形式阐明了科学探究要素以及对科学探究的基本要求,如表2-3-1所示。

物理课程重视科学探究及物理实验的重要性。科学探究既是学生的学习目标,又是重要的教学方式之一。将科学探究列入内容标准,旨在将学习重心从过分强调知识的传承和积累向知识的探究过程转化,从学生被动接受知识向主动获取知识转化,从而培养学生的科学探究能力、实事求是的科学态度和敢于创新的探索精神。

学生在科学探究活动中,通过经历与科学工作者进行科学探究时相似的过程,学习物理知识与技能,体验科学探究的乐趣,学习科学家的科学探究方法,领悟科学的思想和精神。科学探究的形式是多种多样的,其要素有:提出问题、猜想与假设、制订计划与设计实验、进行实验与搜集证据、分析与论证、评估、交流与合作。在学生的科学探究中,其探究过程可以涉及所有的要素,也可以只涉及部分要素。科学探究渗透在教材和教学过程的不同部分。

内容标准还提供若干的科学探究样例,它们是对标准进一步的解释和扩展,活动建议则为教师提供了教学活动实例。它们不是学生必须学习的内容。

(二)初中物理科学内容标准

初中物理标准的科学内容分为物质、运动和相互作用以及能量三部分。表2-3-2为科学内容标准的一级主题与二级主题。这种主题式的呈现形式不代表教材的结构或教学的顺序。教材的编写者可以根据内容标准组织编写不同特色的教材。

主题一“物质”内容大致分为三类。第一类是对于身边物质的初步认识,学习时应注意联系学生的生活;第二类是对于物质结构和物体尺度的初步认识,这部分内容由于尺度太小或太大,人类缺少直接经验,因此应注意科学方法的运用;第三类是与当前蓬勃发展的材料科学相联系的,学习中应该注意体会科学·技术·社会的关系。它划分为以下四个二级主题:物质的形态和变化、物质的属性、物质的结构与物体的尺度、新材料及其应用。

主题二“运动和相互作用”内容分为以下四个二级主题:多种多样的运动形式、机械运动和力、声和光、电和磁。这部分内容主要揭示运动的永恒性、相互性、规律性,对它的学习有利于发展学生的科学探究能力和解决问题的能力,有利于培养学生的科学态度和科学精神。

主题三“能量”内容分为以下六个二级主题:能量、能量的转化和转移,机械能,内能,电磁能,能量守恒,能源与可持续发展。这部分内容具有较强的综合性,应该注意和本课程其他部分的联系,注意和其他学科的融合,注意可再生能源的开发、环境保护等可持续发展观念的体现。

下面是一级主题“物质”的二级主题“物质的形态和变化”的内容标准。

(一)物质的形态和变化

1.内容标准

(1)能用语言、文字或图表描述常见物质的物理特征。能从生活和社会应用的角度,对物质进行分类。

例1 调查自然界、日常生活中的一些物质,列表归纳这些物质的相同点和不同点。根据不同物质在物理性质(形态、弹性、颜色)和用途上的差异进行分类。

(2)有评估某些物质对人和环境的积极和消极影响的意识。尝试与同学交流对当地环境资源利用的意见。

例2 讨论塑料、化肥、清洁剂、灭蚊片和农药等对人和环境的影响。

(3)能区别固、液和气三种物态。能描述这三种物态的基本特征。

例3 观察周围的物质,根据形状和体积的稳定性和流动性,说明固体、液体、气体的不同特征。列举自然界和日常生活中的各种不同状态的物质。

(4)能说出生活环境中常见的温度值。了解液体温度计的工作原理。会测量温度。尝试对环境温度问题发表自己的见解。

例4 调查生活中常见的温度计,了解这些温度计的工作原理,解释为什麽液体温度计中的液体会有不同。

例5 尝试对温室效应、热岛效应等发表自己的见解。

(5)通过实验探究物态变化过程。尝试将生活和自然界中的一些现象与物质的熔点或沸点联系起来。

例6 运用物态变化的知识,了解高压锅的原理。

注意:培养学生将学到的物理知识及技术与生活密切联系的意识。在课程中渗透科学·技术·社会的观念是《标准》提倡的基本理念之一。

(6)能用水的三态变化解释自然界中的一些水循环现象。有节约用水的意识。

2.活动建议

(1)调查学校和家庭的用水状况,设计一个学校或家庭的节水方案。

(2)观察并探究电冰箱中的物态变化。例如:放进冰箱的新鲜蔬菜过几天为什麽会失去水分?冰箱内壁的水珠到哪里去了?写出探究报告。

注意:电冰箱中的物态变化有典型特点,电冰箱内既有熔化和凝固,也有汽化和液化、升华和凝华。让学生应用物理知识解释身边的一些物理现象,会使学生产生亲近感、成就感。这是从生活走向物理、从物理走向社会的理念的具体体现。

(3)通过观察,探究自然界中的霜、雪、雨、露等天气现象。

注意:探究自然界中的各种物理现象,是学生学习物理的另一种基本方法。自然界中的各种物理现象是比较复杂的,学习物理应尽可能联系各种自然现象,突出基本的物理原理,但不要求学生作出完美的解释。这是从自然到物理的基本理念的体现。

(4)调查当地水资源的利用状况,并对当地水资源的利用提出自己的见解。

(5)调查本地农田灌溉(或污水处理)的主要方式,了解先进的灌溉技术。

科学内容标准主要由“内容标准”和“活动建议”两部分组成。其中内容标准用具体的语言表述出学习相应内容的基本要求和活动,如“能用语言、文字或图表描述常见物质的物理特徵。能从生活和社会应用的角度,对物质进行分类”。“有评估某些物质对人和环境的积极和消极影响的意识。尝试与同学交流对当地环境资源利用的意见。”“讨论塑料、化肥、清洁剂、灭蚊片和农药等对人和环境的影响。”“能区别固、液和气三种物态。能描述这三种物态的基本特徵。”“能说出生活环境中常见的温度值。了解液体温度计的工作原理。会测量温度。尝试对环境温度问题发表自已的见解。”“通过实验探究物态变化过程。尝试将生活和自然界中的一些现象与物质的熔点或沸点联系起来。”“能用水的三态变化解释自然界中的一些水循环现象。有节约用水的意识。”内容标准还列举学习相应内容的例子,如例1,“调查自然界、日常生活中的一些物质,列表归纳这些物质的相同点和不同点。根据不同物质在物理性质(形态、弹性、颜色)和用途上的差异进行分类”。

内容标准还提出一些活动建议,它们是开展教学活动的参考,但不是硬性规定的教学内容,教师可以从中选用,也可以结合当地情况开展其他活动。

从内容标准可以领会出,在义务教育阶段应让学生通过观察、操作、体验等方式,经历科学探究过程,逐步学习物理规律,构建物理概念,学习科学方法,逐步树立科学的世界观。

(三)高中物理科学内容标准

高中物理的科学内容标准是按共同必修模块和选修模块来阐述的。

共同必修模块是为全体学生设计的,旨在引导学生学习基本的物理内容,了解物理学的思想和研究方法,初步认识物理学对科学技术、经济、社会的影响。共有物理1和物理2两个共同必修模块,总共4学分。

物理1有两个二级主题:运动的描述、相互作用与运动规律。本模块的概念和规律是进一步学习的基础,有关实验在高中物理中具有典型性。要通过这些实验学习基本的操作技能,体会实验在物理学中的地位及实践在人类认识世界中的作用。学生将在学习基础物理知识的同时,初步经历对自然规律的探究过程,从中体会物理学的思想,并受到情感、态度与价值观等多方面的熏陶。

物理2有三个二级主题:机械能和能源、抛体运动与圆周运动、经典力学的成就与局限性。学生将通过机械能、曲线运动的规律和万有引力等内容的学习,进一步了解物理学的核心内容,体会高中物理的特点和学习方法,为以後进一步学习打好基础,并为後续模块的选择作准备。

选修模块是在共同必修的基础上为满足学生的学习需求而设计的。在这些选修模块中既考虑了学生的基本学习需求,又为学生的进一步发展提供了空间;既为学生设计了适合其兴趣爱好和能力倾向的不同模块,又考虑了不同模块的相互联系和共同要求。它由10个模块组成,其中选修1-1、选修1-2侧重物理学与社会科学和人文学科的融合,强调物理学对人类文明的影响;选修2-1、选修2-2、选修2-3侧重从技术应用的角度展示物理学,强调物理学的应用和实践;选修3-1、选修3-2、选修3-3、选修3-4、选修3-5在注重物理学的应用和社会意义的同时,较系统地介绍物理学内容,进一步强调物理学研究思想和方法。

选修1-1有三个二级主题:电磁现象与规律、电磁技术与社会发展、家用电器与日常生活。它涉及电磁现象和规律、电磁技术与社会发展、家用电器与日常生活等内容。学生将经历从观察、认识形式多样的电磁现象到构建统一的电磁理论的探究过程,了解这些知识产生的历史背景,以及由此引发的人类思维、生产方式、生活方式的变革,认识科学技术和社会发展的互动关系,体验科学家不畏艰辛、勇于探索和创新的精神。

选修1-2有三个二级主题:热现象与规律、热与生活、能源与社会发展。它涉及热现象及其规律、热与生活、能源与社会发展。本模块以能量的使用为主线,学生在学习物理学基础知识和方法的同时,将认识科学技术和社会发展的互动关系,以及由此引发的人类思维、生产方式、生活方式的变革。思索科学、技术与社会协调发展的关系,培养可持续发展的意识。

选修2-1有两个二级主题:电路与电工、电磁波与信息技术。学生要了解一些与技术直接相关的物理学知识,要认识一些用科学知识解决技术问题的基本途径,在学习物理内容和它的技术应用的过程中加深对科学技术的亲近感,体会科学与技术相互促进又相互制约的关系及科学技术与社会发展的关系。

选修2-2有两个二级主题:力与机械、热与热机。学生将学习力、机械、热、热机等内容。学习这个模块时要特别注意与日常生活所见的结构、机械、热机的联系,还要注意人类对于热现象的不断深入的认识。

选修2-3有两个二级主题:光与光学仪器、原子结构与核技术。学生将学习与光学、原子和原子核相关的内容。

选修3-1有三个二级主题:电场、电路、磁场。学生将通过电场和磁场的学习加深对于世界的物质性和物质运动的多样性的认识。本模块中的概念和规律是进一步学习物理学的基础,是高中物理核心内容的一部分。

选修3-2有三个二级主题:电磁感应、交变电流、传感器。电磁感应现象展示了不同运动形式之间的联系,同时也为电能的大规模应用奠定了物理学的基础;交变电流是生活和生产中最常用到的电流;传感器则是生活和生产中各种测量、控制所不可缺少的元器件。学习这些内容时要同样重视它们的理论意义和实践意义。

选修3-3有四个二级主题:分子动理论与统计思想,固体、液体与气体,热力学定律与能量守恒,能源与可持续发展。学生将从宏观和微观两个角度去认识热现象的规律,应用统计的思想和能量转化与守恒的规律解释现象、处理问题。本模块在高中物理的学习中首次涉及统计的思想,学习中要注意统计思想在日常生活和解释自然现象中的普遍意义。通过联系生活和生产的实际,学生将进一步认识能源的开发、消耗和环境保护等方面的问题,树立可持续发展的意识、社会参与意识,树立对社会负责的态度。

选修3-4有四个二级主题:机械振动与机械波、电磁振荡与电磁波、光、相对论。波动是一种常见而重要的运动形式。自20世纪初以来,随着电磁波的广泛应用和对微观世界的深入研究,与波相关的物理学内容的重要性也日益突出。学生在这个模块中将首先通过机械波的学习认识波动的一般规律,进而学习电磁波和光。

选修3-5有四个二级主题:碰撞与动量守恒、原子结构、原子核、波粒二象性。学生在这个模块中将学习关于原子、原子核等微观粒子的初步知识,这是了解现代科学技术的基础,也是继续学习物理学及相关科学技术的基础。历史上,对于电磁波、原子结构的认识,典型地展示了人类认识自然规律的科学方法;而对于微观粒子的波粒二象性的认识,则表现了人类直接经验的局限性。在这个模块的学习中,要注意体会其中的科学方法,受到科学哲学思想的启迪,感受科学的和谐美。

下面是共同必修模块物理1的内容标准。

(一)运动的描述

1.内容标准

(1)通过史实,初步了解近代实验科学产生的背景,认识实验对物理学发展的推动作用。

例1 了解亚里士多德关于力与运动的主要观点和研究方法。

例2 了解伽利略的实验研究工作,认识伽利略有关实验的科学思想和方法。

(2)通过对质点的认识,了解物理学研究中物理模型的特点,体会物理模型在探索自然规律中的作用。

例3 认识在哪些情况下,可以把物体看成质点。

(3)经历匀变速直线运动的实验研究过程,理解位移、速度和加速度,了解匀变速直线运动的规律,体会实验在发现自然规律中的作用。

例4 用打点计时器、频闪照相或其他实验方法研究匀变速直线运动。

例5 通过史实,了解伽利略在研究自由落体运动时所用的实验和推理方法。

(4)能用公式和图象描述匀变速直线运动,体会数学在研究物理问题中的重要性。

2.活动建议

(1)通过实验研究质量相同、大小不同的物体在空气中下落的情况,从中了解空气对落体运动的影响。

(2)通过查找资料等方式,了解并讨论伽利略对物体运动的研究在科学发展和人类进步上的重大意义。

(二)相互作用与运动规律

1.内容标准

(1)通过实验认识滑动摩擦、静摩擦的规律,能用动摩擦因数计算摩擦力。

(2)知道常见的形变。通过实验了解物体的弹性。知道胡克定律。

例1 调查日常生活和生产中所用弹簧的形状及使用目的(如获得弹力或减小振动等)。

例2 制作一个简易的弹簧秤,用胡克定律解释其工作原理。

(3)通过实验理解力的合成与分解。知道共点力的平衡条件。能区分矢量与标量。能用力的合成与分解分析日常生活中的问题。

例3 研究大小相等的两个力在不同夹角情况下合力的大小。

(4)通过实验,探究加速度与物体质量、物体受力的关系。理解牛顿运动定律,能用牛顿运动定律解释生活中的有关问题。通过实验认识超重和失重现象。

例4 通过实验测量加速度、力、质量,分别作出表示加速度与力、加速度与质量关系的图象,然後根据图象写出加速度与力、质量的关系式。体会这个探究过程中所用的科学方法。

例5 根据牛顿第二定律说明物体所受的重力与质量的关系。

(5)认识单位制在物理学中的重要意义。知道国际单位制中的力学单位。

例6 在等式a=kF/m中给定k=1,从而定义力的单位。

2.活动建议

(1)调查日常生活和生产中利用静摩擦的事例。

(2)通过各种活动,例如乘坐电梯、到游乐场乘坐过山车等,了解和体验失重与超重。

(3)根据牛顿第二定律,设计一种能显示加速度大小的装置。

(4)通过听讲座、看录像等活动了解宇航员的生活,了解在人造卫星上进行微重力条件下的实验,尝试设计一种在人造卫星或宇宙飞船上进行微重力条件下的实验方案。

共同必修模块物理1试图在“努力反映知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观目标要求”、“重视物理实验”、“关注科学研究方法与探究活动”、“渗透物理学在技术上的应用和物理学对社会的影响”等方面,表现出它的特色。

1.努力反映知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观目标要求

共同必修模块物理1属于力学中的运动学和动力学的初步知识。该内容标准在阐述内容及要求时,注重让学生在学习基础物理知识的同时,初步经历对自然规律的探究过程,从中体会物理学的思想,并在情感、态度与价值观方面受到多方面的熏陶。如“运动的描述”要求“通过史实,初步了解近代实验科学产生的背景,认识实验对物理学发展的推动作用”,“通过对质点的认识,了解物理学研究中物理模型的特点,体会物理模型在探索自然规律中的作用”,“通过查找资料等方式,了解并讨论伽利略对物体运动的研究在科学发展和人类进步上的重大意义”等等都力图反映了这一思想。

2.重视物理实验

共同必修模块物理1中的概念和规律是进一步学习的基础,它的有关实验在高中物理中具有一定的典型性。要通过这些实验学习基本的操作技能,体会实验在物理学中的地位及实验在人类认识世界中的作用。其中的实验内容非常丰富,如“了解伽利略的实验研究工作,认识伽利略有关实验的科学思想和方法”,“通过实验认识滑动摩擦、静摩擦的规律,能用动摩擦因数计算摩擦力”,“通过实验了解物体的弹性,知道胡克定律”,“通过实验理解力的合成与分解。知道共点力的平衡条件”,“体会实验在发现自然规律中的作用”,“通过实验研究质量相同、大小不同的物体在空气中下落的情况,从中了解空气对落体运动的影响”,“设计一种能显示加速度大小的装置”,“尝试设计一种在人造卫星或宇宙飞船上进行微重力条件下的实验方案”,等等。这些实验的活动方式也是多样化的,有的从物理史实中学习实验的相关知识,有的从操作性实验学习实验的技能,有的是从设计实验方案和计划的活动中训练实验和科学研究的技能,更多的是从探究性实验活动中培养科学探究的能力。

3.关注科学研究方法与探究活动

在共同必修模块物理1中,渗透了学生进一步学习需要的物理学的内容和研究方法,特别关注科学探究。如“了解亚里士多德关于力与运动的主要观点和研究方法”,“认识伽利略有关实验的科学思想和方法”,“了解物理学研究中物理模型的特点,体会物理模型在探索自然规律中的作用”,“体会实验在发现自然规律中的作用”,“了解伽利略在研究自由落体运动时所用的实验和推理方法”,“通过实验,探究加速度与物体质量、物体受力的关系”,“调查日常生活和生产中利用静摩擦的事例”,“调查日常生活和生产中所用弹簧的形状及使用目的”等等,都涉及科学研究方法与探究活动的内容。

4.渗透物理学在技术上的应用和物理学对社会的影响

在共同必修模块物理1中,渗透了物理学在技术上的应用和物理学对社会影响的内容。如“了解并讨论伽利略对物体运动的研究在科学发展和人类进步上的重大意义”,“调查日常生活和生产中利用静摩擦的事例”,“通过各种活动,例如乘坐电梯、到游乐场乘坐过山车等,了解和体验失重与超重”,“了解宇航员的生活,了解在人造卫星上进行微重力条件下的实验,尝试设计一种在人造卫星或宇宙飞船上进行微重力条件下的实验方案”等。它表明了高中物理课程从一开始就注重融合STS教育的内容与活动,强调对科学技术与社会关系的认识,关注学生正确的科学态度和价值观的养成。

七、中学物理课程实施建议

物理课程标准中实施建议部分有针对性地强调与课程理念和课程实施相关的应注意的问题,并在教学、评价、教科书编写、课程资源利用与开发方面提出建议。由于有关教学、评价、教科书编写、课程资源利用等内容,有的有专门的章节讨论,有的渗透于其他章节之中,因此这里只对教学建议作简略的论述。

(一)初中物理教学建议

根据初中物理课程基本理念和课程目标,结合教学实际情况,主要提出以下五条教学建议:①重视科学探究的教学;②帮助学生尽快步入自主性学习的轨道;③保护学习兴趣,探索因人而异的教学方式;④加强与日常生活、技术应用及其他学科的联系;⑤提倡使用身边的物品进行物理实验。

第一条教学建议指出科学探究是物理课程的重要内容,它应该贯穿于物理教学的各个环节。课程标准从鼓励学生积极大胆参与科学探究、探究活动的选择、使学生养成对于所做工作进行评估的好习惯、重视探究中的交流与合作等方面提出建议。

第二条教学建议指出要改革传统灌输式教学的做法,要帮助学生尽快步入自主性学习的轨道。物理教学应让学生自已进行知识构建,而不是去复制知识。课程标准从如何引导学生自已在学习中发现问题、收集信息和处理信息、进行简单研究并书写研究报告等方面提出建议。

第三条教学建议指出,物理教学要保护学生学习兴趣,探索因人而异的教学方式。课程标准主要从学生亲自动手多做实验、出乎意料的演示、生动形象的类比、深入浅出的解释、学生生活中以及科技和社会中的有趣事例、幽默风趣的教学语言、探究性的学习活动和小实验、不断出现的挑战性的问题和讨论、获得成功的愉悦、因材施教等方面提出建议。

第四条教学建议要求,物理教学应该帮助学生通过具体事例认识物理学与社会发展重大课题的紧密联系,从正反两方面理解科学与人类文明发展的关系。课程标准主要以多种方式向学生提供广泛的信息,把阅读理解、收集信息、观察记录作为课後作业的一部分。

第五条教学建议,提倡使用身边的物品进行物理实验。使用身边随手可得的物品进行探究活动和各种物理实验,可以拉近物理学与生活的距离,让学生深切地感受到科学的真实性,感受到科学和社会、科学和日常生活的关系。另一方面,由于这些物品本来的用途并不是进行物理实验,所以这种做法本身就是一种创新。不能把低成本实验仅仅看做解决设备不足问题的权宜之计。课程标准主要从因地制宜地设计简单实验,“试一试”、“动动手”之类的随堂小实验、家庭小实验等方面提出建议。

(二)高中物理教学建议

高中物理课程标准指出,教学过程是体现课程理念、实现课程目标的一种创造过程。根据高中物理课程的理念和课程目标,结合我国高中教学的实际情况,提出以下四条教学建议:①从课程目标的三个维度来设计教学过程;②提高科学探究的质量,关注科学探究学习目标的达成;③使物理学贴近学生生活、联系社会实际;④突出物理学科特点,发挥实验在物理教学中的重要作用。分析这四条教学建议可以看出,它们是综合考虑了高中物理课程培养的目标、课程的理念、学习方式的变革、物理学的特点等因素,提出的指导物理课程实施的指导性的准则。

第一条建议指出,三个维度的课程目标不是相互孤立的,而是相融于同一个教学过程之中。在设计教学过程时,需要从三个维度来构思教学内容和教学活动的安排。教师应该对学生在高中阶段的物理课程如何实现课程目标有一个总的思考,在实际教学中应当把“知识与技能”、“过程与方法”、“情感态度与价值观”目标融合于同一学习活动中。

第二条建议指出,高中阶段的物理课程应当在初中物理的基础上,更加关注学生在科学探究过程中的学习质量。在培养高中学生的科学探究能力方面,一要注意创设情境,让学生在观察和体验後有所发现,有所联想,萌发出科学问题或提炼出值得探究的科学问题。二要在教学中尽量营造让学生学习制订探究计划的各种机会,提高学生构思、制订、完善探究计划的能力。三要在教学中培养学生收集信息、分析和处理信息的能力。四要让学生学会依照物理事实运用逻辑判断来确立物理量之间的因果关系,学会正确的思维方法。五要在教学中重视学生对不同科学解释的交流与评估。

第三条建议指出,物理教学要利用家庭、学校、社会的资源,因为家庭、学校、社会都有大量学生感兴趣的物理问题,要把与学生生活联系密切的素材用于教学。倡导开展跨学科的研究活动,让学生把物理知识和其他学科知识结合起来研究周围的生活和社会现象。在研究中提高学生对科学与经济、社会互动作用的认识,增强学生将科学服务于人类的社会责任感和使命感。

第四条建议指出,物理实验是高中物理教学中的重要内容。共同必修模块中的物理实验是对高中学生最基本的实验要求。在必修与选修模块中,都程度不同地体现了对物理实验的进一步要求。对物理实验有兴趣的学生,还可以指导他们在校本课程中,选修具有更高要求的物理实验专题。在高中物理教学中,应该重视学生对物理实验的理解;加强学生实验技能的训练,使学生能正确使用高中物理实验项目中的仪器和工具;学会把实验获得的信息进行正确的处理和推理,得出结论;应该把实验安排在合理的环节和预定的计划中,有目的、有计划地培养学生实验能力。教师应该积极开发适合自已教学的实验项目,并尽可能利用各种实验资源,将电子计算机等现代多媒体技术应用在物理实验中,同时提倡使用身边随手可得的普通物品做物理实验。

有关“教学建议”的详细解读,请参阅第三章第三节《中学物理教学原则》。

(三)中学物理课程评价建议

中学物理课程标准提出课程评价的要点如下:物理课程评价应该落实课程标准的目标和理念,在内容和形式上,应该关注以下几个方面:①强调评价在促进学生发展方面的作用,不强调评价的甄别与选拔的功能。②重视学习过程的评价,不以考试的结果作为唯一的评价依据。③把学生在活动、实验、制作、探究等方面的表现纳入评价范围,不以书面考试作为唯一的评价方式。④倡导客观记录学生学习过程中的具体事实,不过分强调评价的标准化。⑤教师要转变在学生学习评价中的裁判员角色,要成为学生学习的促进者、合作者,学习评价的指导者,学习潜能的开发者;提倡评价的多主体。⑥学生要参与学习过程的评价,进行自我评价和同学之间的互评。有关“评价建议”的详细解读,请参阅第十四章《物理课程与教学评价》。

(四)教科书编写建议

教科书是最基本、最重要的课程资源之一。在课程改革理念和目标的实施过程中,教科书的编写具有重要的作用。为此,根据基础教育课程改革的特点和物理课程标准的基本理念和目标,对教科书的编写提出如下建议:

第一,教科书编写要为全面落实课程目标服务。教科书的编写需要理解科学领域的科目所担负的教育任务;明确教科书的编写是一种创造过程;要倡导科学探究,注重科学探究质量;教科书应为学生的自主发展创造条件。

第二,教科书的内容选择既要落实《课程标准》的要求,又要突出特色;要坚持时代性与基础性相结合的原则;教科书的内容应重视科学的发生过程;要关注科学探究活动;要重视发展学生的科学思维能力;要优化练习和习题的选择。

第三,教科书的内容组织与呈现方式要使教科书成为提出问题、分析问题和解决问题的范例;为实施探究活动提供指导和帮助;呈现形式要生动活泼;应传递多种有教育价值的信息;要突出教科书的特色。

(五)课程资源利用与开发建议

课程资源是指作用于课程目标的实现、课程内容的组织、课程的实施、课程的评价等的各种因素。按照课程资源的功能特点,可以把课程资源划分为素材性资源和条件性资源两大类。其中,素材性资源的特点是作用于课程,并且能够成为课程的素材或来源。比如,知识、技能、经验、活动方式与方法、情感态度和价值观以及培养目标等方面的因素,就属于素材性课程资源。条件性资源的特点则是作用于课程却并不是形成课程本身的直接来源,但它在很大程度上决定着课程的实施范围和水平。比如,直接决定课程实施范围和水平的人力、物力和财力,时间、场地、媒介、设备、设施和环境,以及对于课程的认识状况等因素,就属于条件性课程资源。①

就现实的实践来说,由于种种原因,学校仍然过分依赖教科书,并将其视为唯一的教学材料,从而使学生的学习局限在书本和课堂上,没有开发利用其他丰富的课程资源。其实,课外、校外的自然和社会性的课程资源十分丰富,物理教师要勇于和善于开发这些物理课程资源。

①吴刚平.课程资源的开发与利用.全球教育展望,2001,(8):24.

开发和利用日常用品资源,教师可以使用可乐瓶、易拉罐、饮料吸管、胶带纸等生活中的常见物品作为物理教学的素材。还可以开发“邮票上的物理教学资源”的价值:利用邮票渗透生活与社会的思想,如邮票上包含温室效应、紫外灾难、厄尔尼诺、噪声污染、电磁污染、光污染、绿色工程等社会问题,此外还有交通、能源和人口问题等;利用邮票了解物理学家除了从事自已的专业工作外,还活跃在其他领域中,例如,开尔文爵士除了是热力学的奠基人之外,还是架设大西洋海底电缆的负责人,邮票(几内亚比绍1983年发行)记录了他的这一工作。

乡土资源主要指学校所在社区的自然生态和文化生态方面的资源,包括乡土地理、民风习俗、传统文化、生产和生活经验等。这些资源与学生的生活联系紧密,其中的物理资源部分,正是所需的开发内容。例如水电工作站的发电与电力输送系统、社区中电器使用安全调查等,都是可开发的物理乡土资源。

社会教育资源包括电视、电影、报刊、杂志、网络教育、信息技术等,它所蕴含的物理课程资源十分丰富而复杂。如电视是一种普及的大众传播媒介,教师可以从两个方面利用电视进行物理科学教育。一方面,向学生介绍电视中的物理科学教育栏目,如科教频道、百家讲坛,建议学生收看并写出记录或进行讨论、交流。另一方面,通过电视台的新闻节目使学生了解科学技术的最新成果,养成关心科技发展的习惯,如关注每一年的物理诺贝尔奖获得者的研究成果、生活经历等。要充分开发和利用互联网教育资源、校外的博物馆、展览馆、科技馆、公共图书馆、电视节目、工厂、农村、科研院所等教育资源。

课程资源是决定课程目标能否达成的重要因素之一。充分利用现有的课程资源,因地制宜,多渠道、多方式地开发新的课程资源,这是切实提高教学效益,促进课程改革实施的重要途径。

八、附录部分

附录部分对需要进一步说明的主题、事项或主要术语进行解释和说明,便于使用者更好地理解与把握。初中物理课程标准附录主要界定了部分行为动词。高中物理课程标准附录1是物理实验专题模块,附录2是物理专题研修模块。

开设物理实验专题模块的目的是使学生较为深入地学习物理实验的有关理论、方法和技能;进一步提高学生的实验素养,激发学生实验探究的兴趣;增强学生的创新意识;培养学生实事求是、严谨认真的科学态度;养成交流与合作的良好习惯;发展学生的实践能力。在物理实验专题模块中,学生应完成不同难度的实验,原则上实验数量不少于8个。物理实验专题模块的设计要尤其注重让学生经历实验探究过程、实验方案的自我设计、对实验过程和实验误差的分析、重视对实验方案和实验结果的评估。

物理专题研修模块以发展学生自主学习能力和独立探究能力为主要目的。其特点是:由学生自主确定学习内容的专题,独立阅读教科书和研修其他学习资料,在教师指导下主动收集探究的相关信息,独立操作实验,结合自已的原有认知对所获得的信息进行选择、加工和处理。物理专题研修的内容包括:学生尚未学过的某个物理知识专题、物理学与经济、社会发展互动专题、物理知识与技术联系专题、其他物理知识相关的学生感兴趣的专题。

物理专题研修模块对学生学习水平的评价,在重视研修成果的同时,更加关注学生自主学习过程。研修的原始资料、实验记录、调查记录以及由此形成的专题研修报告,都是评价学习水平的依据。专题研修报告不仅要陈述所研修的知识结论,还应反映研修的过程、方法以及收获和反思。本模块的专题研修报告应不少于3000字。在学生完成专题研修报告後,还应进行答辩和交流,以展现成果、发现不足、促进发展。

思考题

1.什么是课程方案?我国现行的义务教育课程方案是由哪几个方面的内容组成的?普通高中课程方案中的高中课程结构由哪几个层次组成的?

2.研读义务教育物理课程标准或高中物理课程标准,它们由哪些主要内容组成?它们与传统的教学大纲有些什么区别?

3.根据初中或高中物理课程标准,初中或高中物理课程目标是什么?领会并阐述它们为什么从“知识与技能”、“过程与方法”、“情感态度与价值观”几方面来阐述目标的内容?

4.我国初中或高中物理课程标准分别提出了五条基本理念。这五条基本理念的内容是什么?你认同这些基本理念吗?为什么?

5.请说明全日制义务教育物理课程设计的基本思路或高中物理课程设计的基本思路。

6.物理课程标准中的内容标准主要由哪两块内容组成?科学探究有哪些基本的要素?初中物理的内容主要由哪些主题和二级主题组成?高中物理由哪些共同必修模块和选修模块组成?

7.初中物理课程标准或高中物理课程标准在哪些方面提出了教学建议?你认为在物理教学中如何贯彻这些教学建议?

第三章 中学物理教学过程

什么是中学物理教学过程?这是物理教学论的一个基本理论问题,也是设计和组织物理教学活动的理论依据。只有正确认识它和理解它,才能把握物理教学过程的本质,从而有效提高物理教学质量。本章从教学过程的一般认识出发,探讨中学物理教学过程的特点;在此基础上论述中学物理教学应当遵循的基本原则。

第一节 中学物理教学过程概述

一、教学过程概述

关于教学过程,从不同的观点和角度来看,有不同的认识和理解。从认识论角度看,教学过程是“学生个体在教师主导下,主要掌握人类历史经验,认识客观世界和发展自身”的特殊认识过程①。具体来说,它包括以下几方面含义。

(一)教学过程是学生在教师引导下的认识过程

教学过程作为一种特殊的认识过程,主要在于它是学生在教师引导下,以继承人类科学文化知识为目的的认识过程。与一般人类认识过程中“主体-客体”相互作用形成的“二体结构”不同,教学认识需要“嵌入”一个起引导作用的教师,形成“学生(主体)-课程教材(客体)-教师(引导)”相互作用的“三体结构”。因此,教学认识是学生个体在教师引导下,主要以课程教材内容为认识客体,以“掌握”的方式继承人类文明的已有成果,并以考查考试为具体检验方式的特殊认识过程。

①王策三.教学认识论.北京:北京师范大学出版社,2002:3.

(二)教学过程既包括认知过程也包括情意过程

认识过程与认知过程是两个不同的概念。从心理学角度讲,人的心理过程大致可以分为认知过程和情意过程,是由两者组成的整体过程,任何认知过程都伴随着一定的情感体验,任何情感过程也必定涉及对情感对象的认知。如果把教学认识仅仅看成是一种由感知、记忆、思维、想象等因素在内的认知过程,这样的看法则有失偏颇的。“教学认识不只重视认知过程,它还强调学生的情意活动和价值体悟,强调非智力因素的动力作用。”也就是说,“教学认识把学生全身心的投入作为教学认识有效展开的心理机制,强调智力因素与非智力因素的互动协同”①。

(三)教学过程还是一个促进学生发展的过程

教学过程不仅是教师引导下学生认识客观世界的过程,而且是以此为基础的促进学生身心全面发展的过程。首先,教学作为一种专门组织的活动,有明确的目的性和计划性,以保证学生所受的影响朝着预期的方向变化和发展。其次,在教学过程中,一方面学生在教师引导下通过学习,把从人类文化中选取的知识和经验内化为自身的知识和经验,实现着对客观世界的认识和把握,另一方面,学生在学习知识经验的同时,也实现着自已身心的发展,包括认知、情感、意志、技能和能力的全面发展。可以说,教学是发展的形式,发展是教学的必然结果。教学过程是学生认识与发展相统一的过程。然而,必须指出的是,在教学过程中,学生的发展有自觉与自发之分,只有当教师有意识地把促进学生的发展作为重要的教学目标而融入学生的认识过程,只有当教师和学生将整个身心都投入到教学过程中时,才能自觉地、有目的地、有计划地促进学生的全面发展,否则,学生的发展只能处于“自生自长”的自发状态。因此,促进学生的全面发展应该成为教师设计教学的自觉意识。

二、中学物理教学过程内涵

依据教学过程特殊认识论来认识中学物理教学过程,可以认为,中学物理教学过程是在教师指导下,根据一定的培养目标和学生身心发展特点,运用各种教学手段和方法,使学生经历各种认识活动,学习物理基础知识和基本技能,掌握基本科学研究一定的过程与方法,形成正确的科学情感、态度与价值观的过程。

中学物理教学过程除了从“指导性”、“情意性”和“发展性”去认识之外,还可以从以下几个方面加深认识:

①王策三.教学认识论.北京:北京师范大学出版社,2002:16.

(一)物理教学过程的内涵与物理教学目的休戚相关

对物理教学目的的认识直接影响对物理教学的内涵的认识。我国义务教育阶段的物理课程要让学生“学习初步的物理知识和技能,经历基本的科学探究过程,受到科学态度和科学精神的熏陶,是一门提高学生的科学素质、促进学生的全面发展为主要目标”①的自然科学基础课程。我国的“高中物理课程旨在进一步提高学生的科学素养,从知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观等三个方面培养学生,为学生终身发展、应对现代社会和未来发展的挑战奠定基础”②。因此,中学物理教学就是旨在提高学生的科学素养为目标的活动。

(二)物理教学过程具有多重的发展功能

一些人把物理教学视为物理学知识传承的过程,物理教学被狭义化为物理学已有知识的传承和技能的训练,学生学习主要依赖于教师的教授。应当明确,物理知识中的“知识”含义不是静态的,它不仅包含物理学的概念、规律、理论等知识,而且还包括物理知识意义建构过程中的研究方法和各种能力,也包括在物理知识意义建构过程中所伴随的科学情感、态度与价值观。因此,中学物理教学过程有多方面的发展性功能。物理学不仅有物理知识与技能的教育价值,也有物理过程与方法的教育价值,而且有情感态度与价值观的教育价值。

(三)正确认识物理教学过程中的师生关系

物理教学过程包括“教”与“学”两个方面,教师的指导作用和学生的主体作用要和谐统一。现代物理教学过程要求师生关系的民主与平等,各种教学方式(包括探究教学与接受教学、自主学习与引导学习、独立学习与合作学习等)的综合与优化运用。因此,在物理教学中,要正确处理主体(学生)、媒体(教师与手段)与客体(物理知识、能力、价值观等)的关系,积极创新物理教学方式。物理教学不应当是教师对物理知识的独白和简单传递的过程,而是要创造物理情境,让学生以自已的理解方式去构建意义,参与知识的创生。要提倡自主、探究与合作的物理教学方式,让学生成为学习的主人,使学生的主体意识、能动性和创造性不断得到发展,培养学生的创新意识和实践能力。③

①教育部.义务教育物理课程标准(实验).北京:北京师范大学出版社,2001:1.

②教育部.普通高中物理课程标准(实验).北京:人民教育出版社,2003:1.

③朱铁成.物理课程与教学研究.杭州:浙江大学出版社,2008:9.

第二节 中学物理教学过程的基本特点

所谓“特点”,一般是指“人或事物所具有的独特的地方”,或者指“一事物与他事物的不同之处”,它是在比较中产生的。例如,相对于文学、哲学、历史学等人文学科而言,实证性就是物理学的特点;相对于生物学的定性与半定量而言,精确性就是物理学的特点。相对于小学科学,中学物理的学科性、系统性与精确性就显得比较高深;相对于大学物理,中学物理就具有基础性。因此,论述中学物理教学过程的特点,就具有相对性。本节所讨论的中学物理教学过程的特点,主要是依据物理学本身特点、中学物理教学目的,以及中学生学习物理的特点等因素来阐述的。

一、中学物理教学以观察和实验为基础

观察和实验是科学研究中一种最基本、最普遍的研究方法,是认识主体获取感性经验和事实材料的重要途径,也是检验科学理论真理性的实践标准。因此,以观察和实验为基础,是任何自然科学的基本思想和基本观点。物理学也正是因为有了实验观察与理性思维的结合,才能不断拓展新的领域和迅猛的发展。中学物理教学作为学生个体探究物理世界、掌握物理规律的特殊认识过程,与人类探索物理世界的过程有着“浓缩”的相似性。这就必然要求中学物理教学以观察和实验为基础。具体而言:

(一)观察和实验是获取必要的感性认识的重要途径

在学习物理过程中,要形成物理概念和规律等关于物理世界的理性认识,就必须以一定的感性认识为基础,如果没有感性材料作为基础,学生的学习就不可能完成从感性到理性的飞跃。在中学物理教学过程中,中学生对物理世界的感性认识可以源于学生对生活环境的“自然观察”;也可以来源于有目的、有计划的“实验观察”。自然观察一般是指在自然发生的条件下,对观察对象不加变革和控制的观察。例如,在秋天,观察从树枝上自由飘落的一片叶子,就是自然观察。而实验观察是在人为干预、控制情况下对观察对象进行的观察。例如,在被抽成真空的牛顿管中观察钱币和羽毛从同高度、同时刻、无初速开始的自由下落就是属于实验观察。与自然观察相比,实验观察可以通过排除非本质的、次要的、外界因素的干扰,简化和纯化研究对象,突出被观察对象的本质因素。因此,实验以及实验观察能够让学生获得更明确、更具体、更具本质特徵的物理事实和材料,为学生抽象物理概念和研究物理规律提供更有价值的感性材料。

(二)观察和实验是激发学习物理兴趣的重要手段

兴趣是人们积极探究某种事物的认识倾向,是人们认知需要的情绪表现。学习兴趣对认知活动的激起和维持具有极其重要的作用。在中学物理教学过程中,尤其是那些还不能将自已的学习与社会需求,自已的理想、信念和世界观联系起来的低年级学生,他们的学习更多地受到好奇、有趣等因素的支配和左右。因此,物理教学需要激发他们的学习兴趣。观察,尤其是实验观察,真实、形象、生动、新异、可控、可重复,极易唤起学生源于本能的好奇心和诸如探究、操作、理解事物奥秘的欲望,从而激发学生学习物理的兴趣,产生一种积极的学习动机。当然,如果说派生于本能的好奇心和求知欲的兴趣是较初级的直接兴趣的话,那么对实验中疑惑问题的解决和实验现象解释後所获得的成就感,以及由此产生的自我提高需求的满足和对物理学习意义与价值的认识,将进一步激发更深层、更高级的学习兴趣,即源于物理学习本身需要的间接兴趣。

(三)观察和实验是培养科学探究能力的重要过程

在中学物理教学中,观察和实验为丰富学生的感性认识提供了真实、具体、形象的材料,为激发学生的学习积极性创设了生动的学习环境。然而,这些并不是观察和实验,尤其是物理实验在中学物理教学中的全部价值。从近代物理学发展的历史来看,自从伽利略将理性思维与实证方法有机结合并运用于物理学研究之後,科学探究就再没有离开过实验。就这个意义来讲,物理学的本质就是以实验为基础的科学探究;物理学家的研究能力就表现在设计和运用实验进行科学探究的能力上。可见物理实验在科学探究中的地位和价值。然而,以教师为中心、以验证性实验和演示实验为主要形式的传统实验教学,并没有真正发挥物理实验在科学探究中的功能与价值。主要表现在物理实验教学中学生的主体性被严重忽视。在演示实验中,教师设计、操作、讲解实验,学生只是观看和接受实验;在验证性实验中,实验手册和教师把实验目的、实验原理、仪器选择、操作步骤、注意事项罗列得面面俱到,而学生只是按部就班地操作一遍。这种他主的、被动的、机械的实验教学方式背离了物理学是以实验为基础的科学探究的本质,既不利于学生实验技能和科学探究能力的培养,也不利于学生创新思维和实践能力的发展。当前,高中物理课程标准把科学探究和物理实验整合起来放在内容标准的首要位置,就是要揭示物理实验与科学探究不可分割的联系,突出物理实验是科学探究的有效手段和方法,强调通过探究性实验教学来培养学生的科学探究能力;同时也要求我们把以教师为中心、以验证性实验和演示实验为主的实验教学观向以学生为中心、关注探究性实验、倡导实验教学多样性的实验教学观转变,把探究性实验作为中学物理实验教学的常见的教学形式;要让学生在探究性实验过程中,体验如何从观察和实验中提出问题,如何根据猜想和假设规划实验方案、选择实验仪器和方法,如何进行实验和忠实记录数据,并对数据进行分析和论证,最终得出结论等等,最终达到促进学生科学探究能力发展之目的。

二、中学物理教学以提高学生科学素养为中心

物理学是一门基础性自然科学,它研究物质世界最基本的结构、最普遍的相互作用、最一般的运动规律,以及所使用的实验手段和思维方法。作为自然科学中基础最坚实、体系最严密、定量最精确、方法最成熟和应用最广泛的学科之一,它对形成学生科学的知识结构、培养科学严谨的理性思维、掌握探究自然的研究方法具有极高的教育价值。然而,中学物理教学不是为了培养物理科学家,也不是为了培养今後的职业物理学工作者,而是以物理学科为载体,通过教学提高学生的科学素养。因此,中学物理教学应从物理学自身及其与文化、经济和社会互动发展的时代性要求出发,肩负起提高学生科学素养、促进学生全面发展的重任。当前,在我国中学物理课程标准中,把物理课程目标定位于从知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观三个方面来培养学生的科学素养。因此,中学物理教学过程应当是以提高学生科学素养为中心的教学过程。

(一)让学生掌握以概念和规律为核心的基础知识

具有一定科学素养的人必须是掌握一定科学知识的人。在现代科学技术高速发展的社会,物理学知识,如位移、速度、加速度等描述物体运动的知识,力、力的合成、牛顿运动定律等相互作用与运动定律知识,功、功率、机械能等能量与能源知识,以及有关基本的电磁现象与规律、基本的热现象与规律、基本的光现象与光学仪器等等,已经成为科学、技术、社会和生活领域中必不可少的术语和概念。如果一个人不具备这些基础的物理知识,就不具备描述、解释和预言一些自然现象的基本知识,就不能读懂通俗报刊刊载的科学文章和理解大众传媒中报道的科学事件,更不能参与到就有关结论是否具有科学依据的讨论中去。因此,理解和掌握以概念和规律为核心的物理基础知识,是提高学生科学素养的基本要求。然而,中学物理教育毕竟是基础教育,初中物理教学要让学生“学习一定的物理基础知识”,高中物理要让学生“学习终身发展必备的物理基础知识和技能”,它们并不意味着要让学生掌握全面系统、精确高深的物理学学科体系。事实上,不顾学生认知水平和学习需求,任何体系求全、程度过深、要求过高、学习过度的教学,不仅不能达到预期的教学效果,而且会伤害学生学习的积极性和自信心,影响甚至伤害学生的和谐发展。

(二)让学生经历物理概念和规律形成的过程

当今世界,复杂多变,危机四伏,有能源问题、生态问题、自然灾害问题、环境污染问题、公共交通问题,等等。这些问题需要依靠科学与技术的方法加以解决。因此,具有科学素养的人还必须是能够发现和提出一些问题,并尝试运用科学方法加以解决的人,是理解科学过程和懂得科学方法的人。正是基于这一理念,物理课程标准提倡以科学探究的教学方式,让学生经历物理概念和规律的形成过程。例如:就“探究力的合成”规律而言,首先学生要从日常生活的例子中提出“两个共点力的合力与它们之间有怎样的关系”的问题;然後对这个问题可能有的答案进行猜想;为了验证猜想学生需要设计各种实验方案,并在实验实施过程中,根据方案的合理性与可行性进行讨论、交流、合作、修改和调整;最後通过对实验中收集的数据的分析、比较、交流、论证,最终得出两个共点力的合力与它们之间的关系。显然,与传统的“在尽可能短的时间内让学生获得尽可能多的知识”的教学过程相比,这种经历“问题-猜想-验证-结论-交流-修改-理论”的教学突出了概念和规律的形成过程,学生不仅获得作为结论的物理规律,而且可以体验物理学研究的过程与方法,体验如何调控自已的学习过程,领悟收集和处理信息方法。而这些体验和领悟对提高学生的科学素养都具有积极的意义与价值。

(三)让学生养成科学的情感态度与价值观

教育的最高目标是要使受教育者能够达到自我实现和过负责任的生活。他们不仅需要实现自身的生存、享受和发展,而且要懂得如何尊重他人、与他人交流合作、与自然和谐共处、有将科学服务于人类的意识和社会责任感。因此,有科学素养的人不仅是具有科学知识、理解科学过程、懂得科学方法的人,而且是具有正确的科学态度、科学情感和正确价值观的人。然而,传统的物理教学以知识为本,以学科为中心,忽略了学生科学情感态度与价值观的培养。这种“只见学科不见人”、“重知识传承轻态度养成”、“重教书轻育人”的教学观从根本上背离了基础教育的基本性质和神圣使命。

科学情感态度与价值观一方面是科学素养不可或缺一部分,另一方面,科学情感态度与价值观也是在物理学研究和发展过程中产生和发展,并形成完整的体系的。这就要求中学物理教学也是一种让学生受到科学情感态度与价值观熏陶的活动。中学物理教学要让学生领略自然现象中的物理事物与过程的美妙,萌发对大自然的亲近、热爱、和谐共处的情感,产生对科学的好奇心和求知欲,乐于探索自然现象和日常生活中的物理学道理。要让学生领悟物理学的价值以及物理学家的事迹,从而产生强烈的学习兴趣、学习动机和学习情感。要让学生经历科学探究过程,培养起科学探究和批判性思维的能力,养成实事求是、尊重自然规律、不迷信权威、追求真理、宽容对待不同观点的科学态度。要让学生运用科学知识、科学方法、科学态度、科学精神分析与解决生活和社会的问题,养成科学、技术、社会、人类和谐发展的价值观念。另外,要结合多元文化教育和爱国主义教育,让学生了解不同种族的文化对物理学发展的贡献,要让学生了解我国对科学技术的贡献和现代物理学研究的成就,增强民族自豪感和自信心,树立起振兴中华的使命感与责任感。

三、数学方法与物理模型的结合是物理教学的重要手段

物理学是一门精确的定量科学。多数物理概念既有质的规定性(反映客观事物共同的物理属性和本质特徵),又有量的规定性(表现为特定的可以测量与可计算的物理量),因而也称之为物理量。而物理规律(包括物理定律、定理、原理、法则、公式等)是物理现象、物理过程在一定条件下必然发生、发展和变化的规律,以及这些变化过程各物理量之间的函数关系。因此,质的规定与量的表达是物理学的突出特点,数学是物理学量的表达的最有效方法。那么,是什么因素将研究单纯数形关系的数学与研究物质种类繁多、运动错综复杂、相互作用各具特色的物理现象联系起来呢?这就是“物理模型”。所谓物理模型,就是为了研究物理问题的方便和探讨物理事物的本质而对研究对象所做的一种简化的描述和模拟,它是以抽象的方法对具体的问题忽略其次要因素,突出主要因素而建立的物理形象。因此,物理模型是物理知识本质特徵的形象表徵,是定量研究物理学的基础。例如,如果没有“质点”模型,就不能够精确确定运动物体的位置,也就不能确定运动过程的位移,更不能定义速度、加速度等有关描述物体运动的概念和规律的数学表达式。可以说,在物理学中几乎所有表达定量关系的物理概念、规律和理论都是建立在物理模型的基础上的,没有物理模型,就不可能有物理概念和规律的定量描述。物理模型与数学方法的统一是物理学基本的研究方法,也是中学物理教学的重要手段。

从根本上讲,物理概念和规律都是人们对一定物理事物和过程的意义建构,这种意义建构离不开数学的建模。因此,理解物理概念和规律必须以物理模型为基础,以数学方法为工具。离开了这两者,物理学习寸步难行。例如,就“滑动摩擦力”概念而言,由“互相接触的物体”、“相对运动”、“接触面”、“阻碍”等关键词描和出的“滑动摩擦力”的模型表象,它给出了滑动摩擦力产生的条件、作用位置、方向等质的特徵的物理模型,而滑动摩擦力公式Ff=μFN就是对滑动摩擦力概念的定量表达。再比如,每当提到“匀变速直线运动”的概念及其规律时,总能在脑海中既简要又形象地勾画出由“质点”、“平直”、“速度”、“均匀变化”等要素构成的模型,而匀变速直线运动的公式则是对这一模型中各物理量之间关系的定量描述。可见,离开了物理模型,物理学就变得繁杂和抽象,而离开数学方法,物理学不能做到简明和精确,而两者的结合是形成和理解物理概念和规律不可或缺的手段。因此,在中学物理概念与规律的教学中,有经验的教师很注重通过物理模型的示意图帮助学生建立物理图景,然後引导学生通过对物理模型的分析来建立概念、规律,以及它们的数学公式,力图将概念、规律、模型和数学公式建立实质性的联系,避免学生死记公式,生搬硬套。总之,抽象的数学语言与形象的物理模型的统一是中学物理教学的重要手段。

第三节 中学物理教学原则

中学物理教学原则是根据一定的物理教学目的,在总结物理教学经验和对物理教学规律认识的基础上,而提炼出的中学物理教学必须遵循的基本要求和基本准则。中学物理教学需要遵循的教学原则与其他学科需要遵循的教学原则,既有许多共性又有自身的特点。从学科教学的共性看,物理教学需要遵循科学性原则、有序性原则、直观性原则、启发性原则等基本教学原则。从物理教学的个性看,物理教学还需要遵循“知识与技能”、“过程与方法”、“情感态度与价值观”目标整合的原则,注重自主学习和科学探究的原则,突出物理学特点和加强实验的原则,物理教学要贴近学生生活、联系社会实际等教学原则。

一、科学性原则

中学物理教学中应该遵循科学性原则是指物理教学内容和过程符合科学性,没有科学性、逻辑性和表达方面的错误或不确切。贯彻科学性原则的要求是:

(一)确保教学内容的科学性

科学性原则要求在教学中无论是对物理事件、物理概念或物理规律的描述,还是对物理实验、物理过程的分析都应当是正确无误的。例如:在匀速圆周运动教学中,在分析向心力的作用效果时,可以讲向心力的作用效果是改变线速度的方向,但却不能由此认为向心力越大,匀速圆周运动线速度方向变化越快。甚至认为向心加速度是“描述速度方向变化快慢的物理量”。另外,教学内容的科学性还要求教学用语应当是科学的、规范的,要使用科学中专用的术语,而不能使用那些沿袭的违背科学的术语。例如,当试图运用比喻的方法向学生解释一个物理过程或物理原理时(如,用水流与水压比喻电流与电压),一方面要利用比喻例子的直观性和可感受性帮助学生理解抽象的物理过程,另一方面也不能因此而违背科学的本质,不能用不科学的东西替代科学的本质。

(二)物理教学过程要符合认识的逻辑

在中学物理教学中,物理概念和规律的教学大致遵循两种逻辑过程,即从个别到一般的归纳过程和从一般到个别的演绎过程。无论运用哪种方法,都必须符合物理学研究的方法和思维逻辑。例如,在归纳认识过程中,个例必须充足,不能只从一个例子的分析中就贸然得出结论,归纳虽然不可能穷尽所有的个例,但必须体现不完全归纳的认识特点。另外,例证的分析必须透彻,推理过程必须符合逻辑。当然,在得出概念与规律过程中,各种猜测、想象和假设往往是必不可少的,但是,结论最终必须要符合逻辑推理的原则。此外,物理教学过程还需要符合学生的年龄特徵和认知水平。

(三)必须以实事求是的态度对待教学

知之为知之,不知为不知;绝对不可以信口开河,传播谬误的知识,一旦发现谬误必须以实事求是的态度加以更正。对于学生指出的教学中的失误,应当鼓励,不可压制。在实验教学中,切忌弄虚作假,不可以用“仪器不行”来搪塞学生,更不可以编造数据。

二、有序性原则

有序性原则是指教学活动必须按照学科的逻辑结构和学生身心发展的规律,有次序、有步骤地进行,以期使学生能够有效地掌握系统知识,促进学生的身心发展。贯彻有序性原则的要求是:

(一)把握教学内容的序

中学物理课程标准和教材是依据基础教育的根本目的、物理学科的特点和学生身心发展规律而编制的,它们应当与相应年级学生的认识能力、掌握知识的顺序是相适应的。因此,物理教师必须研究学生的身心特点,把握好物理课程标准和教材的内容标准,在教学中有关知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观的内容都要与学生的水平相符合。另外,把握教学内容的序,还必须突出重点、突破难点。学生只有在掌握了教学内容的重点,才能以点带面,举一反三;只有突破了难点,才能为进一步学习扫除障碍。

(二)抓好教学过程的序

有序性原则是贯穿整个学校教育教学的重要原则,例如,拟定学期教学计划、组织学生课外活动、进行研究性学习等等,都必须贯彻这一原则。但最重要的要贯彻在课堂教学过程。抓好课堂教学的序,就要根据教学内容的特点、学生的思维水平、知识基础和教学条件,设计和确定课堂教学的最佳顺序,合理安排教学过程。在教学过程中,教师还要善于组织教学内容,达到化难为易、化繁为简、从已知到未知、从片面到全面,使学生顺利地学习的目的。

(三)遵循学生学习的序

学生的学习总是一个从现象到本质、从浅尝到深入、从片面到全面的循序渐进日积月累的过程。因此,教师在教学中既不能一曝十寒、忽冷忽热,又不能一味贪多、急于求成。教师应当研究学生的学习规律与特点,引导学生学会合理规划自已的学习计划和目标,恰到好处地引导学生学会学习的方法,培养学生自主的学习能力。另一方面,让学生养成对所学习的知识及时查漏补缺的意识与习惯,培养学生踏实、有意义地学习知识的良好习惯。

三、直观性原则

物理教学实践表明,学生对事实材料的直观感知越丰富,表象越清晰,认识就越深刻,形成的概念就越准确、越牢固。因此,物理教学必须贯彻直观性原则。贯彻直观性原则的基本要求是:

(一)恰当选择直观手段

在物理教学过程中,直观的手段是多样的。一般可分为三类:一为实物直观,包括实验、实物、参观;二为模型直观,包括各种图片、简笔画、录像、电影、电视、多媒体和网络等等;三为语言直观,即教师用语言的描和和生动的比喻使深奥的道理浅显化,便于学生理解。在实际教学中选择和运用直观手段,往往要根据多方面的因素综合考虑。一要根据物理学学科的特点,物理学以实验为基础,实验现象真实、具体、生动,是最好的直观素材,所以直观教学应尽可能发挥物理实验的作用。二要根据学生的年龄特点,对于低年级学生,倾向于实物和模型直观;而对于高年级学生,可以更多地运用语言、简笔画直观。三要根据直观材料的特点,直观材料的选择要与教学内容贴切,要有利于突出教学重点和化解教学难点。

(二)要直观显示物理事件的内在联系、运动和发展过程

物理教学中的直观素材,根据其表现形式不同,它揭示事物本质的效果也不一样,例如,实验直观就比自然观察的直观更能反映事物的本质,因为实验可以用控制的方法剔除一些非本质的、次要因素;而简笔画直观有时比实物直观更能揭示事物之间的内存联系和运动发展的过程,因为简笔画可以用直观的点、线、面、箭头来表示抽象的物理量(如力、速度)之间的关系,而弄清楚这些关系恰恰是抽象和概括最直接的基础。例如,碰撞现象是比较复杂的物理过程。虽然,在教学过程中,可以让学生直观地观察和感受碰撞现象的宏观过程,但学生对碰撞过程是认识不清的,特别是对什么是碰撞前的状态、什么是碰撞後的状态不清楚。如果教师能够用简笔画或多媒体动画或真实碰撞慢镜头视频,将把这种不易被察观的、短暂瞬间的、隐藏于内部的弹性碰撞过程生动地、直观地分阶段地展现出来,便于学生观察和思考,那么,将有利于学生清晰地形成碰撞过程的物理表象、为正确抽象和理解碰撞过程的物理规律提供最直接的依据。所以,直观性教学也要显示物理事件的内在联系、运动和发展过程。

(三)生动的直观要恰到好处地过渡到抽象的概括

直观只是手段,而不是目的。因此,物理教学中运用直观教学时,要有意识地引导学生通过分析、比较、抽象、综合、推理等思维活动,对直观对象作定向的理解,揭示事物的本质,上升到理论,同时发展学生的抽象思维能力。

四、启发思维原则

启发思维原则是指在教学中要善于激起学生内心的冲突,最大限度地调动学生学习的积极性和自觉性,通过学生自已的积极思维和主动努力来解决问题,完成学习任务。贯彻启发思维的教学原则有以下具体要求:

(一)全面规划教学任务

在教学中教师不能单纯地向学生传授知识,而要全面规划教学任务,任何一个概念和规律的教学,要从整体上考虑其教学目标,包括知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观。尤其要让学生在经历概念和规律的得出过程中得到思维技能的训练。例如,在“平抛物体的运动”一节的教学中,教师不仅要考虑平抛运动的概念、平抛运动的规律等知识目标,而且要设计如何让学生运用分析的方法“化曲为直”、“化未知为已知”;用综合的方法求解平抛运动的某一时刻的合速度、位置和一段时间内的位移。只有这样才能在学生获得知识与技能的同时,获得对科学过程和思维方法的体验。

(二)创设问题情境

学生的积极思维常常从问题开始,因此,教师应该给学生创造独立思考的条件,把教学过程组织成为不断提出问题、分析问题、解决问题的过程。例如,在“机械能守恒”一节教学中,教师就可以根据知识之间的内在逻辑和学生的实际,以环环相扣的方式提出一条问题链:什么是机械能,不同形式的机械能之间是否可以转化,机械能的转化是否守恒,机械能守恒是否有条件等等,让学生在问题的引导下,在独立或半独立的分析、论证、综合、概括的思考中完成各个阶段的问题。这样,学生既学到了知识,又发展了思维能力。

(三)坚持启发式教学

启发学生积极思维,教学方法应该坚持启发式,反对注入式。启发式教学从本质上说是一种教学观念,其核心是要做到“不愤不启,不悱不发”,让学生在教师适时和适当的引导下始终处于一种主动的、独立的、积极的思维状态,对物理知识的来龙去脉、本质内涵、适用条件产生意义的理解,而不是死记硬背的机械的被动的学习。在物理教学中,教师启发学生思维的方式很多,有通过提问、设疑、质疑的问题启发,有通过演示实验的实验启发,还有通过具体形象的事物作比喻的联想启发,等等。

五、目标整合原则①

物理课程总目标是提高全体学生的科学素养,在知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观三个维度上培养学生。但是如何来具体处理这三个维度的目标的问题,有不同看法。有一种观点认为,知识与技能是能力、情感、态度、价值观发展的基础,没有知识,谈何能力、情感、态度、价值观的发展。因此,物理教学应当先进行基本知识和基本技能的教学,让学生先掌握“知识与技能”的目标,然後来进行“过程与方法”、“情感态度与价值观”方面的目标达成。还有一种观点认为,有些物理课程内容只有知识的学习内容,有些是技能学习的内容,因此在物理教学中可以根据实际,知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观三个维度的目标达成可以比较独立地来进行。

以上两种观点说明了对如何处理三个维度的目标的关系有不同的看法,需要我们对物理课程目标及其达成途径进行深入探讨。首先,要全面认识知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观三者的关系。知识、技能、能力、方法、情感、态度、价值观在任何学习活动中都具有共体共时的特徵,它们并不是孤立的。同时,它们之间的关系也是相辅相成的,传统观点认为知识与技能是能力、情感、态度、价值观发展的基础,但其实知识、技能、能力、方法、情感、态度、价值观其实是互为基础的。我们说,能力、情感、态度、价值观又是学习知识的重要条件和基础,何尝不是正确的呢?其次,从人的发展理论上看,人的发展是“全人”的发展。知识、能力属于认知范畴,而单纯地着眼于认知活动或伴有大脑活动的心智发展,人格是不可能健全发展的。为了完整人格发展,知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观三个维度要和谐发展。情感态度与价值观从人格特徵促进知识的学习和能力的获得。就人的创造性而言,它不仅需要知识和创造能力,而且也需要创造性的情感、态度等人格因素。心理学研究表明,影响人的创造成就的最重要因素并不是创造力,而是创造性的人格特徵。最後,任何学习活动都伴随着“知识与技能”、“过程与方法”、“情感态度与价值观”的因素,知识的教学并不是静态知识孤立传授与接纳,知识的教学还包括在习得知识过程中的方法和过程,也包括学生在学习知识过程中的体验,以及与之相伴的能力、情感、态度、观念的形成。任何知识的教学何尝没有“过程与方法”、“情感态度与价值观”因素的熏陶呢?只不过许多人没有显性意识到“过程与方法”、“情感态度与价值观”因素的熏陶罢了。这样的话,学生往往受到非你期望的“过程与方法”、“情感态度与价值观”因素的影响罢了。从这个意义上讲,真正在教学中孤立地处理知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观的目标,其实也是做不到的。

①朱铁成.物理课程与教学研究.杭州:浙江大学出版社,2008:124.

因此,要把“知识与技能”、“过程与方法”、“情感态度与价值观”因素综合起来进行物理教学。“知识与技能”、“过程与方法”、“情感态度与价值观”的整合不是简单的结合,更不是“拼合”,整合是对它们进行合理的调整和有机的组合,追求“知识与技能”、“过程与方法”、“情感态度与价值观”整体教育功效的最佳化和最大化。这就是在物理教学中应当遵循的三维目标整合的原则。

如何在教学中贯彻“知识与技能”、“过程与方法”、“情感态度与价值观”目标整合原则呢?

(一)从三个维度设计教学过程

在进行物理教学时,要对三个维度的目标及其达成有一个整体的思考。明确“课程目标的这三个维度不是相互孤立的,它们都融于同一个教学过程之中。在设计教学过程时,需要从三个维度来构思教学内容和教学活动的安排”①。

要在对学生学习需要、学习任务、学习特徵、学习背景分析的基础上从三个维度来拟定教学目标。例如对“楞次定律”的教学,可以拟定三个维度的目标如下。第一,知识与技能:①知道感应电流方向与磁通量变化的关系;②初步掌握感应电流方向的判断方法(楞次定律);第二,过程与方法:③经历发现楞次定律的过程;④学习发现楞次定律的实验方法;第三,态度情感和价值观:⑤通过发现楞次定律的历史介绍,受到科学态度情感的教育。

(二)把三维目标融合起来处理问题

要引导学生把三个维度的目标融合起来分析和解决问题。例如,在引导学生学习电场知识时,可以让学生探讨“电荷之间的相互作用力是怎样发生的”这个问题。通过学生尝试用不同的理论去解释“电荷之间的相互作用力是怎么样发生的”这个问题,让学生体验到科学的基本过程和方法,同时培养他们的探究能力;通过不同理论解释“电荷之间的相互作用力是怎么样发生的”这个问题的交锋,让学生体会科学并不是绝对的凝固不变的真理,而是在实践中不断发展和完善的,从而帮助他们树立起正确的科学知识本质观。同时,学生也学习到电场的知识。

①教育部.高中物理课程标准(实验).北京:人民教育出版社,2003:48.

(三)从三个维度来测量与评价学生学习成就

传统对学生学业成就的评价倚重学生的知识评价,对学生学习能力是关注不够的。特别是实践能力和创新能力,情感态度与价值观方面的评价是缺失的。这样的评价未能关注学生在“知识与技能”、“过程与方法”、“情感态度与价值观”方面的完整发展。因此,要研究能够促进学生“知识与技能”、“过程与方法”、“情感态度与价值观”的可行的方法与技术,来促进学生全面和谐的发展。

总之,在物理教学中,应当根据学生实际和教学内容的实际,把物理知识的教学、技能的训练、能力的培养、科学态度与价值观的养成恰到好处地融合起来。

六、注重自主学习和科学探究的原则①

教学方式对培养学生的素质有重要的作用。传统教学方式主要是接受性的,以传承知识为主要目的。这样的教学方式容易造成学生机械的、被动的学习,学生在“知识与技能”、“过程与方法”、“情感态度与价值观”方面的主体性发展就不可能了。因此,在课程实施上要注重自主学习,提倡教学方式多样化,让学生积极参与、乐于探究、勇于实验、勤于思考。通过多样化的方式,帮助学生学习物理知识与技能,培养其科学探究能力,使其逐步形成科学态度与科学精神。“注重自主学习和科学探究”是物理课程实施过程中应当遵循的原则。物理教学要改变传统的、单一的接受性学习方式,要在教学中让学生“学习科学探究方法,培养探究能力。即经历科学探究过程,认识科学探究的意义,尝试应用科学探究的方法研究物理问题,验证物理规律;具有一定的质疑能力,信息收集和处理能力,分析、解决问题能力和合作、交流能力。”②而自主学习与探究学习有着密切的联系,真正的探究学习本质上是一种自主学习,而自主学习也离不开对自已学习目标、内容、方法的有效性的探究。

应当说,大家对“注重学生自主学习”的提法似乎并没有什么相异的看法。但在实际的教学中能真正体现“注重学生自主学习”原则的并不多。物理课堂教学主要还是教师主导下预设教学方案的实施,教师满堂灌和学生被动听的现象尚很普遍,学生自主学习的机会很少。还应当指出,以往我们对物理学本质的理解不完整,总以为物理学是一些知识或知识体系,缺乏物理学本质上是一门探究科学的认识。其实,探究不仅是物理学研究的方法,也是物理学习的重要方法,还是物理学习的重要内容。而且物理教学的内容不乏探究的问题,但学生却少有机会对这些问题进行探究。这种做法导致了我们培养的人才素质严重地畸形发展,学生往往记忆和存储了一大堆知识,却匮乏科学探究的方法和能力。在物理教学中如何真正做到“注重自主学习、关注科学探究”,是需要教师认真研究和贯彻的。

①朱铁成.物理课程与教学研究.杭州:浙江大学出版社,2008:125.

②教育部.高中物理课程标准(实验).北京:人民教育出版社,2003:9.

(一)思想上重视自主学习和科学探究学习方式

教师应在教育思想上对“注重自主学习、关注科学探究”的认识有所突破,真正认识到学生的物理学习是在教师指导下,学生主动参与对物理事物的反映过程,是一个自主的、探究的意义建构过程。作为认识对象的知识并不像实物一样,可以由教师简单地传递给学生,而且必须靠学生自已自主地来探究,并把建构的意义纳入自已原有的知识结构中,别人是无法代替的。

(二)引导学生主动学习

为培养学生自主学习和探究的能力,要引导学生主动地参与学习。教师在教学组织的过程中,要研究学生的心理特徵和认识规律,利用各种教学手段激起学生学习的兴趣,同时帮助学生树立学习的责任心,使他们以一种“我要学”的积极态度参与学习。

(三)建立平等的、民主和谐的教学情境

要破除教学上“师道尊严”的观念,鼓励学生主动地探索,大胆地发表不同的意见。要正确对待各种不同看法,特别是要正确对待少数人的看法、片面的看法,甚至是错的看法,要精心保护学生的学习主动性和积极性。

(四)尽可能增加学生的独立探究活动量

要积极研究多样化的教学方法,这些多样化的教学方法有一个共同的要求,那就是学生自主学习活动量要尽可能的大。要增大学生的主体性的学习活动量,就要减少教师的低效或无效的教的活动量。教师要根据实际情况,因材施教,针对不同的学生提出不同的要求,使他们都能积极、主动、有效地学习和发展。

(五)循序渐进地培养学生自主学习和科学探究能力

学生自主学习能力和科学探究能力不是先天具有的,也不是经过某次教学活动後就可以一蹴而就地达到高水平的。教师要对一些探究的物理问题创设一些适宜的情境,引导学生在观察和体验後有所发现、有所联想,萌发出科学问题,并提供一些机会让学生运用科学方法去解决这些问题。即使是教师的讲解,也要给学生留有思考、探究和自我开拓的馀地,鼓励他们主动地、独立地钻研问题。要指导学生掌握正确的学习方法,学会自学,学会自已归纳所学的知识和学习方法。鼓励学生独立思考,融会贯通,形成正确的知识结构。要在各种学习活动中有意识、有目的地培养学生独立地发现问题、独立地获取知识和应用知识的能力和习惯。

七、突出物理学特点和加强实验的原则①

要有效进行物理教学,必须要明确物理学的本质及其特点。“物理学是一门基础自然科学,它所研究的是物质世界最基本的结构、最普遍的相互作用、最一般的运动规律及所使用的实验手段和思维方法。”②物理学有一些基本的特点:第一,物理学是一门以实验为基础的科学。这主要表现在人类的物理知识主要来源于自然的观察,特别是来源于物理实验。物理学中的重大发现及其理论的建立都离不开实验这一基石。人们通过实验发现事实、建立假说;同时,通过实验检验物理知识真理性。第二,物理学是科学探究,它探究物质世界最基本的结构、最普遍的相互作用、最一般的运动规律。物理学的探究是多层面的活动,包括观察、提出问题、假设、预测、搜集信息、制订探究计划、实验、根据证据推论、对已有的结论作出评价、交流结果。第三,物理学有科学的价值观体系。科学怀疑、科学求真、科学创新、科学求善等都是人类从长期的物理学探究活动中对物理学本质、方法、精神的提炼和凝结的基本价值观。第四,物理学是一门结构严谨的科学体系。它是由一系列基本概念、基本规律和理论按照一定的逻辑体系组成的,其中物理概念是构成学科知识体系的基石,物理规律和理论则是构成学科知识体系的主干。但物理学的知识并不是僵死不变的,而是随着科学的发展变化的。第五,物理学是一门基础性的自然科学。物理学一方面带动了科学和技术的发展,从而推动了文化、经济和社会的发展;另一方面,物理学有广泛的应用,物理学的应用已经渗透到人类社会生活的每一个角落。

物理教学作为一种学习物理知识、培养物理能力、养成科学态度与价值观的活动,必然与人类探究物理知识过程和物理学的特点有相似之处。遵循物理学的这些特点,展开物理教学活动,毫无疑义会极大地有助于学生对物理学本质的理解,对实验能力、探究能力和创新能力的培养,对科学态度、情感与价值观的养成。因此,要有效地利用物理教学促进学生发展的功能,就必须在物理教学中突出物理学的特点,特别是加强实验的教学。

那么,如何在物理教学中贯彻“突出物理学特点,加强实验教学”的原则呢?

①朱铁成.物理课程与教学研究.杭州:浙江大学出版社,2008:127.

②教育部.高中物理课程标准(实验).北京:人民教育出版社,2003:1.

(一)重视并加强实验教学

重视并加强物理实验教学,要把物理教学建立在观察和实验的基础上。让学生通过观察和实验获得感性认识,理解物理知识的来龙去脉和实质;要有计划、有目的地利用观察和实验来组织教学,来激发学生学习物理的兴趣,训练和提高学生的实验技能以及培养学生的观察能力和实验能力。高中物理课程共同必修模块中的物理实验是对学生最基本的实验要求,演示实验和学生实验都应该力求做好。有条件的学校应开设物理实验专题的选修模块,使学生较为深入地学习物理实验的有关理论、方法和技能;进一步提高学生的实验素养,激发学生实验探究的兴趣;增强学生的创新意识;培养学生实事求是、严谨认真的科学态度;养成交流与合作的良好习惯;发展学生的实践能力。

(二)提高科学探究的质量,关注科学探究学习目标的达成

要改革传统的知识存储与接受为特徵的教学方式,要把“学习科学探究方法,培养探究能力。即经历科学探究过程,认识科学探究的意义,尝试应用科学探究的方法研究物理问题,验证物理规律;具有一定的质疑能力,信息收集和处理能力,分析、解决问题能力和合作、交流能力”①作为物理学习的必需活动。要尽可能创设机会让学生在科学探究活动中来学习物理学。为了提高提出问题的能力,就要让学生去发现、去质疑、去对问题进行抽象和概括;为了提高猜想与假设的能力,就要让学生去假定、去解释;为了提高制订计划和设计实验的能力,就要让学生去优选实验方法、去选择实验器材、去分析和控制变量、去评价现有的方案;为了提高分析和论证的能力,学生就需要去比较(分析)数据、去作因果分析、去形成结论;为了提高评估能力,就要让学生去反思、发现新问题,去改进探究方案;为了提高交流能力,就要让学生科学表达自已观点、倾听不同意见、参与交流和评价。当然科学探究作为一种学习方式,不要搞形式化和绝对化的做法,而是要针对学生的实际水平,有的可以是全过程的探究,有的则可以是部分过程或部分要素的探究。

(三)关注物理学知识本质和科学价值观的教育

传统观点认为,物理学知识是绝对的真理,也是类似于地下的矿物那样的客观存在物;物理学知识与人的价值观体系是毫无关系的。持这样的知识观的教学,必然将物理学知识的教学与科学价值观的教育相分离,以一种知识本位的方式来进行物理教学,这样就失去了物理教学培养“科学情感态度与价值观”这一更为重要的教育功能。因此要在物理教学中重视物理学知识本质和科学价值观的教育。要让学生在探究物理事物中以自已方式来进行“意义建构”,让他们经历物理学理论的不断修订与完善的过程,从而体验物理学知识并不是绝对的真理,而是在一定条件下和一定范围内正确的知识。要通过物理学习方式的变革,让学生经历科学怀疑、发现问题、解决问题、科学求真、科学创新的过程,从而体验并认同最终养成这些科学态度、科学情感和科学价值观。

①教育部.高中物理课程标准(实验).北京:人民教育出版社,2003.

(四)重视基础知识、基本概念和规律的教学

中学物理所涉及的内容是比较广泛的,不分主次、平均使用力量来进行物理教学的做法是不可取的。因此,物理教学必须重视对学生今後发展有重要意义的基础物理知识、基本概念和规律的教学。重视和加强基础知识、基础概念与规律的教学,有助于学生掌握物理学基本结构。而学生理解和掌握了学科的基本结构,一方面有利于生成全方位的物理图象,另一方面也有助于激发学生的智慧,有助于培养学生的思维方法和思维能力。那么,怎么样在教学中重视基础知识、基本概念和规律的教学呢?一是要把教学重点放在物理学基础知识、基本概念和规律的理解上。因为只有对物理学基础知识、基本概念和规律有了较好的理解,才能真正掌握和运用这些知识,也才能更好地理解和掌握科学方法。因此,要注意围绕物理学基础知识、基本概念和规律展开教学,避免过多罗列和陈述识记性的知识。二是要重视学生参与基础知识、基本概念规律的构建过程。要让学生在学习过程中理解这些基础知识含义,理解它们的适用条件、认识相关知识的区别和联系。三是重视基础知识、基本概念和规律的应用。要让学生学会运用物理基础知识解释物理现象,分析和解决实际问题,并在运用中巩固所学知识,加深对概念和规律的理解,提高分析和解决实际问题的能力。在教学中还要必须分清主次、突出重点。对最为基础的重点知识,要使学生学得更好些,并充分发挥它们在发展智力、培养能力和养成价值观方面的作用。同时,应注意循序渐进,知识要逐步扩展和加深,能力要逐步提高。

八、贴近生活、联系实际的原则①

物理学由于研究对象的广泛性和普遍性,成为科学技术最重要的基础学科之一,也是工程技术的理论基础。物理学和自然现象、生产和生活是密切相关的,有广泛的应用。但是物理学的应用于生产和生活的广泛性并未被物理教学所充分利用。物理教学往往是脱离学生生活和社会实际的一种非常枯燥乏味的活动,学生对物理学习缺乏兴趣,厌学怕学物理的现象很普遍。“物理教学要贴近学生生活、联系社会”这一基本原则是由物理学的技术价值、经济价值和人文价值的性质所决定的。物理教学要贴近学生生活、联系社会,就能使学生在学习与掌握物理学的基本知识和技能的同时,懂得这些知识的实用价值和社会价值,并学会在社会中如何运用这些知识,以及运用这些知识去分析解决实际问题。同时,这样的教学还能培养学生正确的科学、技术和社会关系意识,使他们形成关于科技发展与人类幸福和社会发展相统一的价值观,树立起推动科学、技术和社会的进步,服务社会的人生价值观。

①朱铁成.物理课程与教学研究.杭州:浙江大学出版社,2008:129.

那么,如何使物理教学贴近学生生活和联系社会实际呢?

(一)把学生感兴趣的生活和社会的物理问题引入教学

如家庭中新型电器、新型炊具中的物理原理,公共交通设施、交通工具中某些新装置的物理原理,新型通信工具等等,都有许多学生感兴趣的物理知识和问题,教师要选择与学生生活联系密切的素材用于教学。课堂教学中,教师还可以使用可乐瓶、易拉罐、饮料吸管、胶带纸等生活中的常见物品来做物理实验。学生的课後作业也应该因地制宜地引导学生关注周围的生活,例如游乐场中的物理,车站、码头上的物理,超级市场中的物理等。把这些与学生的生活密切相关的事物引入物理课,就会增加学生对物理课的亲切感。①

(二)理论与实际相联系,“学”与“用”相结合

物理知识在实际中的运用包括:现代生活中所需要的物理知识,工农业生产、交通运输、国防科研等方面需要的物理知识,其他自然学科所需要的物理基础知识。在教学中,一方面要让学生了解学习物理目的之一在于应用;另一方面,在教学中要特别让学生学习运用物理知识解决实际问题的思路和方法,多让他们用物理知识去解决实际问题。具体的做法可以是多样化的,可以是以某一物理知识的应用案例来开展教学,也可以是在知识学习後进行实际应用的扩展,也可以是在应用物理知识的过程中提出物理学习的新问题。比如,可以以人造卫星的运行案例来进行“动能和势能”的教学,也可以在“动能和势能”教学後,紧接着分析了人造卫星绕地球运行过程中动能和势能的转化,也可以在分析人造卫星绕地球运行的过程中提出新的问题。这些加强物理知识与现代科技联系的做法,一方面可以使学生加深理解所学的物理知识;另一方面,可以使学生领悟到物理学在实际中的价值,体会到物理学对“四化”建设具有十分重要的作用,这样就可以激发学生学习的兴趣和动力。

(三)在教学中融合STS教育

在物理教学中进行STS教育基本途径有两条:一是充分挖掘教材中STS教育的素材,并渗透到教学中。如教材中许多章节开头提出的问题、课文中穿插的实例大多都是我们身边的物理现象或者是社会热点问题。这就需要教师充分利用这些素材来展开教学。例如在“噪声的危害和控制”中,根据教材内容可用一幅大照片向学生展示:车水马龙的车辆是城市的主要噪声源之一。这个素材与目前我们的生活环保问题密切相关,通过对材料的学习,可以适时引入有关交通工具与环境的关系的STS议题进行讨论,让学生感受到科技能够提高人民的生活水平,同时体会到,科技的应用也带来一些新的社会问题,解决这些新问题,必须综合科学技术和社会发展的各种利弊,在科学发展观指导下来加以解决。

①教育部.高中物理课程标准(实验).北京:人民教育出版社,2003:50.

二是开展一些专门的STS活动。要利用本地本校的资源,开设一些扩大学生视野的科技讲座、STS知识竞赛、STS写作活动、小制作小发明活动。如请一些专家开设“电磁波在家庭中的应用及危害”、“交通事故原因及安全知识”、“本地能源利用的优势及缺点”等讲座,也可以让学生参与到这些议题的讨论中。也可以开展以应用知识、解决实际问题为主的竞赛活动。如举办“力学知识应用竞赛”、“热学知识在厨房中应用竞赛”、“生活用电知识竞赛”、“环境保护知识竞赛”等。也可以开展一些有关STS小论文写作或办物理STS小报等,或者组织学生课外小实验、小发明、小制作等STS活动。

三是利用综合实践活动开展STS活动。创造机会让学生去接触社会,领会物理科学技术在社会生产、生活中的实际应用。如组织学生参观火力或水力发电厂,了解它们发电的原理,讨论它们发电的利弊,提出节约电能的措施,调查社区用电安全隐患及提出预防措施等。又如环境污染与保护已成为越来越严重的社会问题,可以让学生调查学校学区的垃圾的种类、数量、处置及其对环境的影响,并提出合理使用的建议。也可以让学生走访交通部门,调查本地各种交通工具的废气和噪声给城市及居民带来的污染,并提出控制的合理化建议。

总之,物理教学要密切联系学生生活和社会实际,使学生在理论和实际的结合中学习、理解、运用、扩展知识;使学生认识物理学发展与技术进步、物理学应用与社会发展的关系,从STS更广阔的角度认识物理学的作用和性质;要引导学生关心社会的实际问题,树立起把学到的物理知识应用到实际中去,服务社会,改造社会,使社会变得更美好的远大志向和抱负。

思考题

1.谈谈你对中学物理教学过程的内涵的认识。你认为中学物理教学过程具有哪些特点?

2.谈谈你对科学性原则、有序性原则、直观性原则、启发思维原则的认识,并讨论在物理教学中如何贯彻这些教学原则。

3.什么是“知识与技能”、“过程与方法”、“情感态度与价值观”目标整合的原则?物理教学如何贯彻这一原则?

4.物理教学要注重学生的自主学习和提高学生科学探究的质量。物理教学如何注重学生自主学习和提高学生科学探究的质量?

5.物理学有一些基本的特点,这些特点必然会反映在物理教学之中。你认为物理学有哪些特点?物理教学应当如何来突出这些特点?

6.物理教学为什么要贯彻“贴近学生生活、联系社会实际”的原则?物理教学如何贯彻这一原则?

第四章 物理教学方法

任何教学任务的完成,教学目标的达成,都需要借助一定的方法。各种教学方法有各自的特点,也有各自的局限和运用的基本要求。教学方法运用得当,就能大大提高教学效果和效率。因此,要顺利和有效地完成物理教学任务,提高教学质量,就必须认真研究物理教学方法及其运用问题。

第一节 教学方法概述

一、教学方法的含义

教学方法是指在教学过程中,教师和学生为实现教学目的,完成教学任务而采取的教与学相互作用的活动方式的总称①。

教学方法是一个有多重含义的术语。从广义上看,教学方法可以看成由教学方法指导思想、教学方式、具体方法、教学手段等组成。从狭义上看,教学方法可以指具体的方法,如讲授法、谈话法、讨论法、演示法、实验法、读书指导法和练习法等。

教学方法是为实现教学目的、完成教学任务服务的。教学方法设计与运用都要综合考虑教学目的和教学任务。如果教学目的主要是向学生传授知识,则可以采用讲授为主要方法;如果教学目的是要帮助学生解决疑难问题,那么,讨论法则是合适的方法。当然,教学内容与教学方法的关系并非是唯一对应的,同一种方法可以用于不同的教学内容,同一教学内容也可以采用不同的方法来教。这要看哪种方法对实现教学目的和完成教学任务更有效、更合理。

①李秉德,李定仁.教学论.北京:人民教育出版社,2001:18.

教学方法既包括教师教的方法,也包括学生学的方法,两者不是机械相加,而是密切联系、相互作用的教学活动的统一。教师教的方法必须依据学生学的方法,否则便会因缺乏针对性和可行性而不能有效地达到预期的目的。另一方面,在教学过程中教师处于主导地位,因此,在教法与学法中,教师的教法处于引导学生学法的地位。

教学方法与教学手段不同。教学手段是教师和学生为了实现共同的教学目的,完成共同的教学任务,在教学过程中运用的工具、媒体或设备。教学方法往往要借助一定的教学手段,如讲授法一般要用到口头语言、板书板画等文字语言和体态语言,有时还要用到幻灯机、投影仪、录音机、录像机、电视机、计算机等教学手段。

二、教学方法的分类

由于教学过程是一个包含多因素、多层次、多环节的复杂过程,教学方法不仅由教学指导思想、教学方式、具体方法、教学手段等要素构成,而且其运用还与教学目的、教学内容、教学环境、学生情况等密切联系。因此,在实际中,从不同的角度、按照不同的标准、采用不同的分类方法,教学方法有不同的分类。

例如,根据学生认识活动的不同形态作为分类标准,教学方法可以划分为:①以语言传递为主的教学方法(包括讲授法、谈话法、讨论法、读书指导法等);②直观演示的教学方法(包括演示法、参观法);③实际训练的教学方法(包括练习法、实习法、实验法);④检查成效的教学方法(测验法、考试法)。

又例如根据教学的具体组织形式,教学方法可以划分为:讲授法、谈话法、讨论法、演示法、实验法、读书指导法、练习法、考试法等。

如果把教学思想、教学模式等概括到教学方法中,教学方法也有不同称谓:如探究性教学方法、启发式教学方法、发现式教学方法、问题解决教学方法、自学辅导教学法等等。

教学方法的分类还有其他的分类法,而且随着时代发展还会产生新的教学方法。然而,如果对众多的教学方法进行结构分析,就会发现有些教学方法是最基本、最常用的,如讲授法、谈话法、讨论法、演示法、实验法、读书指导法、练习法、考试法等。这些基本方法经常以各种形式运用于教学过程,实际教学中的教学方法就是这些基本方法的有机组合。因此,本章第二节将主要讨论讲授法、谈话法、讨论法、演示法、实验法、读书指导法、练习法、考试法的特点、基本要求和运用等问题。另外,鉴于探究性教学在当今物理教学中的地位,本章第三节还要专门阐述探究性教学方法的含义、特点、过程与运用等问题。

第二节 物理教学基本方法

物理教学的基本方法主要有以下几种:讲授法、谈话法、讨论法、演示法、实验法、读书指导法、练习法、考试法等。下面对讲授法、谈话法、讨论法、读书指导法进行比较详细的讨论,而实验法、练习法、考试法则在相应章节中详尽论述。

一、讲授法

讲授法是指教师运用口头语言进行教学的一种方法,其主要特点是通过教师的语言,适当辅以其他教学手段向学生传递知识信息,促进学生理解,启发学生思维,发展学生能力。

讲授法是教学上最主要的教学方法,也是中学物理教学中应用最广泛、最基本的教学方法之一。它既适用于传授新知识,也适用于巩固旧知识;它既可以描述物理现象、叙述物理事实,又可以解释物理概念、论证物理原理、阐明物理规律。其他的教学方法一般都离不开讲授法。因此,无论过去、当今还是今後,讲授法是中学物理教学中既经济又可靠的教学方法。

讲授法作为教师以传授知识为主,学生以接受知识为主的教学方法,既有优点也有缺点,其优点是:能够充分发挥教师的主导作用;学生能够在短时间内获得大量的知识信息;条理清楚,层次分明,逻辑性强的讲解,有利于培养学生的抽象逻辑思维;严谨的讲解还有利于创造一种严肃的学习氛围。其缺点是:使用这种教学方法,学生相对被动,不能照顾学生的个体差异;学生如果长期以“接受”的形式学习知识,易于滋生学习的依赖性,产生学习上的惰性;教师容易偏重于教法,忽视学生的学法引导,不利于学生学习主动性的发挥;学生独立获取知识的能力不容易得到锻炼。

在中学物理教学中,运用讲授法必须符合以下基本要求:

(一)合乎科学,用语准确

讲授要符合科学性,首先讲授的物理知识必须合乎科学原理,不能出现科学性的错误。这就要求教师要有高一级的物理知识水平,要

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