物理學(xué)前沿知識的呈現(xiàn)方式及教學(xué)建議

韓偉

摘 要 高中物理教材滲透了大量的物理學(xué)前沿課題，將物理學(xué)前沿知識引入中學(xué)物理教學(xué)，加強學(xué)生的物理思想培養(yǎng)、思維能力的培養(yǎng)，有利于激發(fā)濃厚的研究興趣，這不僅是素質(zhì)教育的本意所在，更是適應(yīng)科技競爭的需要、時代發(fā)展的需要?；诖耍疚闹饕骄恐袑W(xué)物理學(xué)前沿知識的呈現(xiàn)方式及教學(xué)建議。

關(guān)鍵詞 物理學(xué)前沿 呈現(xiàn)方式 教學(xué)建議

中圖分類號：G633.7文獻標識碼：A

1高中物理呈現(xiàn)前沿物理教學(xué)的原則

1.1有意義學(xué)習(xí)原則

所謂“有意義”的學(xué)習(xí)，是將未知的外部世界與已知的內(nèi)部世界相聯(lián)系;將未知融入已知中的認知過程。這種聯(lián)系和融合越清晰，學(xué)習(xí)就越成功。在中學(xué)物理滲透前沿物理的教學(xué)中堅持“有意義”原則，這是從教學(xué)方式和方法角度提出的一條原則，旨在使學(xué)生理解性、高效地展開學(xué)習(xí)，使前沿物理知識順利納入已有知識結(jié)構(gòu)?，F(xiàn)代物理是在經(jīng)典物理基礎(chǔ)上的繼承、修正和超越，二者并非絕對對立，在教學(xué)上也不能割裂開來。在中學(xué)階段，應(yīng)當多考慮如何在經(jīng)典物理教學(xué)的整體背景中進行前沿知識的教學(xué)，換言之，應(yīng)當多考慮前沿知識在經(jīng)典物理教學(xué)中的滲透。有許多教學(xué)情境能夠體現(xiàn)這種滲透。

1.2思想和方法性原則

思想和方法性原則是從選擇教學(xué)內(nèi)容角度提出的。前沿物理內(nèi)容涵蓋知識、思想、方法。無論是研究對象的描述、探索和研究過程中的數(shù)學(xué)建模、邏輯推理，以及成果的表述形式，使用的數(shù)學(xué)語言大都是當代數(shù)學(xué)研究的成果。因此，中學(xué)階段向?qū)W生詳細教授前沿物理領(lǐng)域內(nèi)的知識內(nèi)容是不太現(xiàn)實的，應(yīng)以介紹和揭示其中蘊含的科學(xué)觀念、科學(xué)思想及研究方法為主，實現(xiàn)學(xué)生的傳統(tǒng)觀念的改變及科學(xué)素養(yǎng)的養(yǎng)成。這是非常重要的。

1.3適量和適度性原則

針對微積分能否被教給六歲兒童的質(zhì)疑，布魯納曾指出兒童接受的是“兒童的微積分”而非“成人的微積分”，并進而提出課程的螺旋結(jié)構(gòu)。從小學(xué)科學(xué)中的物理常識，初中自然中的初級物理，高中綜合科中的中級物理，再到大學(xué)普通物理，均有著相同的學(xué)科背景和內(nèi)容體系，但通過教學(xué)內(nèi)容的適當選擇和教學(xué)程度的控制分別適應(yīng)于不同年齡階層的智力和經(jīng)驗基礎(chǔ)。進行前沿物理科技內(nèi)容的滲透教學(xué)時，思想和方法性原則在教學(xué)內(nèi)容的側(cè)重方面提出了要求，但教到什么程度和水平也是決定能否取得實效的一個關(guān)鍵，即教學(xué)還要遵循適量和適度性原則。在教學(xué)“量”的方面，要做到“少而精”，不要把某一方面的前沿內(nèi)容通盤托出，要選擇一些與高中物理內(nèi)容自然連接、學(xué)生能夠理解和接受、能激發(fā)學(xué)習(xí)興趣的主干過程和主要結(jié)論，應(yīng)突出其中蘊含的物理學(xué)新思想、新方法，突出介紹成果的現(xiàn)實意義和科研意義。

2物理學(xué)前沿知識在教材中的呈現(xiàn)

教材已涉及當前部分物理學(xué)前沿課題，其主要以閱讀材料、正文選學(xué)內(nèi)容、習(xí)題的背景知識出現(xiàn)。這些前沿課題的出現(xiàn)并沒有改變原有課程的知識體系，也沒有給學(xué)生作認知目標上的要求，僅僅為學(xué)生打開了一個“窗口”。但作為物理教師如何引導(dǎo)學(xué)生向“窗外”看，卻非一件容易的事。

3物理學(xué)前沿知識教學(xué)建議

3.1全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)

全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)（GPS）雖然教材呈現(xiàn)在“科學(xué)漫步”欄目中，大部分教師只是要求學(xué)生進行閱讀而已。由于GPS在現(xiàn)實生活中已很常見，如手機、電腦、車載GPS等等，學(xué)生對此可能也都有所了解。

鑒于此教師可以布置學(xué)生寫一篇科技小論文，不要求學(xué)生去了解GPS的工作原理，只要求學(xué)生從這幾個方面入手：GPS簡介、功能、應(yīng)用、目前發(fā)展狀況及應(yīng)用前景等。在學(xué)生自主完成科技小論文后可進行小組交流討論。

3.2航天類

協(xié)和式客機、神舟五號載人飛船、艦載飛機分別以STS、習(xí)題背景出現(xiàn)，這部分內(nèi)容是目前的熱點，也是考試的熱點。在神舟十號的背景知識中教師可以有很多工作要做。組織學(xué)生觀看“神舟十號太空授課”這是最直接、接受最好的形式，讓學(xué)生了解太空中宇航員的衣食住行、在失重環(huán)境中的特殊現(xiàn)象。教師還可以以“神十”為背景編寫一些習(xí)題讓學(xué)生去做。

3.3引力與加速器

引力與加速器都出現(xiàn)在第三章第一節(jié)重力與基本相互作用這一節(jié)，這部分內(nèi)容對學(xué)生來說可能比較生疏，加速器對學(xué)生來說更是知之甚少，這種情況下我們的教學(xué)就要考慮到學(xué)生現(xiàn)有的知識水平。教師在進行此部分內(nèi)容教學(xué)時可采用下面的方法：如果學(xué)校有條件（網(wǎng)絡(luò)、圖書館）可以讓學(xué)生自主搜集相關(guān)資料進行總結(jié)歸納，然后在課堂上進行小組交流;如果學(xué)校沒有硬件條件，只能由教師進行相關(guān)講解，可以觀看相關(guān)視頻、圖片等。

3.4有機玻璃變形

按照教材內(nèi)容提示，教師可先進行相關(guān)實驗，如果能夠成功做出該實驗，那么在課堂教學(xué)中完全可以作為演示實驗，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，吸引學(xué)生眼球為下面的教學(xué)內(nèi)容做好鋪墊。

如果教師因沒有實驗條件或不能夠成功做成該實驗，可以下載相關(guān)視頻動畫或圖片讓學(xué)生欣賞，能夠給學(xué)生以感性認識。

3.5流體阻力

流體阻力學(xué)生雖然比較生疏，但是通過教材給出的閱讀材料學(xué)生可以基本了解流體阻力的特點性質(zhì)等，如果讓學(xué)生在允許的條件下進行探討相關(guān)的實際實例，將會加深學(xué)生對流體阻力的理解，教師在組織學(xué)生探討過程中可進行引導(dǎo)或解釋一些疑惑。

4結(jié)束語

物理學(xué)前沿知識教學(xué)要遵循以培養(yǎng)興趣為主的原則、不增加學(xué)生負擔(dān)的原則、符合學(xué)生認知特點的原則、理論聯(lián)系實際的原則、與課程內(nèi)容相結(jié)合的原則。

了解物理學(xué)前沿知識的教學(xué)原則，分析其在教材中的呈現(xiàn)形式及出現(xiàn)的目的，有助于我們的教學(xué)設(shè)計，有助于培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究的能力，也有助于增加教師的專業(yè)知識。

基金項目：2018年度甘肅省“十三五”教育科學(xué)規(guī)劃一般課題，課題名稱：物理學(xué)前沿知識與高中物理相結(jié)合的教學(xué)策略研究——以臨夏州康樂縣為例，課題立項號：GS[2018]GHB3708。

參考文獻

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[2] 趙凱華，羅蔚茵.新概念物理教程——力學(xué)（序言）[M].北京：高等教育出版社，1995.