天地之美的画卷.ppt

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1、 “天地之美天地之美”的画卷的画卷 “万物之理万物之理”的智慧的智慧 物理学是怎样一门学科？物理学是怎样一门学科？物理学的本质物理学的本质教师教物理学教什么？怎么教？教师教物理学教什么？怎么教？物理教育的功能物理教育的功能学生学物理学学什么？怎么学？学生学物理学学什么？怎么学？学习物理学的价值学习物理学的价值引论引论一。从一。从“科学是什么？科学是什么？”谈起谈起1 1。科学是人类的骄傲和智慧的体现：。科学是人类的骄傲和智慧的体现：在人类历史上，人类心目中的世界经历过：在人类历史上，人类心目中的世界经历过：想象的世界想象的世界天地与鬼神；天地与鬼神；感悟的世界感悟的世界体验和感悟；体验和感悟；

2、形象的世界形象的世界梦幻和乐园。梦幻和乐园。但是，人类不能只有自己心目中的世界，人类但是，人类不能只有自己心目中的世界，人类能够意识到自己的地位与作用，能够用自己的智慧能够意识到自己的地位与作用，能够用自己的智慧来处理人与自然、人与人以及人与社会的关系。来处理人与自然、人与人以及人与社会的关系。人类需要具有实际认识世界和把握世界的能力，人类需要具有实际认识世界和把握世界的能力，科学是人类智慧的集中体现，科学是人类智慧的集中体现，科学是人类表达自己意志的方式。科学是人类表达自己意志的方式。2 2。科学的本质和特征：。科学的本质和特征：科学思想的创造性；科学精神的批判性；科学思想的创造性；科学精神

3、的批判性；科学态度的严肃性；科学方法的探究性。科学态度的严肃性；科学方法的探究性。科学的目的：追求真理，获得自由；科学的目的：追求真理，获得自由；科学的精神：批判旧世界，探索新世界。科学的精神：批判旧世界，探索新世界。科学的动因：好奇加追求，现实加功利科学的动因：好奇加追求，现实加功利科学的品质：科学的品质：科学是独立的；科学是朴实的；科学是独立的；科学是朴实的；科学是自洽的；科学是普适的。科学是自洽的；科学是普适的。3 3。创造科学和欣赏科学。创造科学和欣赏科学创造科学是科学家追求的崇高目标，欣赏科创造科学是科学家追求的崇高目标，欣赏科学是全人类的共同爱好。学是全人类的共同爱好。欣赏科学表述

4、的神奇欣赏科学表述的神奇（从感受到文字再到符号的表述）；（从感受到文字再到符号的表述）；欣赏科学图像的美妙欣赏科学图像的美妙（从自然美到艺术美再到科学美）；（从自然美到艺术美再到科学美）；欣赏科学创造的威力欣赏科学创造的威力（时间尺度，空间尺度，质量尺度）（时间尺度，空间尺度，质量尺度）4 4。不要让科学之火烧毁了人类自己。不要让科学之火烧毁了人类自己 “科学技术是双刃剑科学技术是双刃剑”。它可以使人类文明获得巨大的进步，也它可以使人类文明获得巨大的进步，也可以用来制造毁灭性的武器，破坏生态平衡，可以用来制造毁灭性的武器，破坏生态平衡，导致资源枯竭；可以使富人越富，穷人越穷。导致资源枯竭；可以

5、使富人越富，穷人越穷。爱因斯坦在科学与社会一书中指出爱因斯坦在科学与社会一书中指出：“科学对于人类事物的影响有两种方式科学对于人类事物的影响有两种方式.第一种方式是大家熟悉的：科学直接地、并第一种方式是大家熟悉的：科学直接地、并且在更大的程度上间接地生产出完全改变了且在更大的程度上间接地生产出完全改变了人类生活的工具。第二种是教育方式的人类生活的工具。第二种是教育方式的它作用于心灵。它作用于心灵。”二。谈谈国际科学教育的趋势二。谈谈国际科学教育的趋势1 1。“2061”“2061”计划的提出：计划的提出：19851985年，美国科学促进协会年，美国科学促进协会(AAAS)(AAAS)组织组织2

6、626名科学家提出了一个跨世纪的科学教育计名科学家提出了一个跨世纪的科学教育计划划“2061“2061计划计划”，提出了从幼儿园至高提出了从幼儿园至高中阶段的科学教育目标和在中阶段的科学教育目标和在“科学知识、能科学知识、能力和思维习惯力和思维习惯”方面的要求。方面的要求。19891989年，专家组又提出了一份研究报告年，专家组又提出了一份研究报告“普及科学普及科学美国美国20612061计划计划”，提出提出了实施计划的具体步骤和方法。了实施计划的具体步骤和方法。19941994年，美国提出年，美国提出科学素质的基准科学素质的基准 19961996年，美国制定年，美国制定全国科学教育标准全国科

7、学教育标准2 2，国际科学教育的基本趋势：国际科学教育的基本趋势：提高科学教育的地位，重新认识科学教提高科学教育的地位，重新认识科学教育的功能和作用。育的功能和作用。重视科学教育的普及，强调科学教育质重视科学教育的普及，强调科学教育质量的提高；量的提高；更新科学教育的目标，提高学生的科学更新科学教育的目标，提高学生的科学素养。素养。三，科学素养，你具备吗？三，科学素养，你具备吗？1。中国科协最新公布的我国公众科学中国科协最新公布的我国公众科学素养调查显示：素养调查显示：20032003年我国公众达到年我国公众达到科学素养科学素养的比例为的比例为1 1。9898。比比20012001年提高年提高

8、0 0。6 6个百分比个百分比而美国的一项相近调查而美国的一项相近调查显示美国公众具备的显示美国公众具备的科学素养比例达到科学素养比例达到17172。科学素养的具体标准科学素养的具体标准对于科学知识达到基本了解的程度。对于科学知识达到基本了解的程度。对科学的研究过程和方法达到基本对科学的研究过程和方法达到基本了解的程度。了解的程度。对于科学技术对社会和个人所产生对于科学技术对社会和个人所产生的影响达到基本了解的程度。的影响达到基本了解的程度。（中国公众科学素养调查组）（中国公众科学素养调查组）什么是科学素养什么是科学素养?（1 1）了解重要的科学事实、概念、原则和理论；）了解重要的科学事实、概

9、念、原则和理论；（2 2）具有把有关的科学知识应用于日常生活情景）具有把有关的科学知识应用于日常生活情景中的能力；中的能力；（3 3）具有实施科学探究过程的能力；）具有实施科学探究过程的能力；（4 4）理解科学性质的一般原理和关于科学技术于）理解科学性质的一般原理和关于科学技术于社会的相互作用。社会的相互作用。（5 5）具有明智的对待科学的态度以及具有对与科）具有明智的对待科学的态度以及具有对与科学有关事物的兴趣。学有关事物的兴趣。（引自（引自TheInternationalEncyclopediaofEducation）例如：对四个科学术语全部达到基本了解或例如：对四个科学术语全部达到基本了

10、解或完全了解的水平。完全了解的水平。20042004年的科学术语是年的科学术语是 DNADNA，InternetInternet，分子和纳米。，分子和纳米。具体题目：具体题目：1 1，就你来说，你认为，就你来说，你认为“分子分子”是什么？是什么？物质中能够独立存在并保持该物质一切化物质中能够独立存在并保持该物质一切化学特性的最小微粒；学特性的最小微粒；是组成原子的基本微粒，由原子核和核外是组成原子的基本微粒，由原子核和核外电子组成；电子组成；与物质的化学性质有关，是构成物质的基与物质的化学性质有关，是构成物质的基本微粒；本微粒；不知道不知道;2 2。就你来说，你认为。就你来说，你认为DNADN

11、A是什么？是什么？生物学名词，与遗传有关；生物学名词，与遗传有关；人体的蛋白质，存在与血液中，是白人体的蛋白质，存在与血液中，是白血球的简称；血球的简称；生物的遗传物质，存在于一切细胞中，生物的遗传物质，存在于一切细胞中，是脱氧核糖核酸；是脱氧核糖核酸；不知道。不知道。3 3。就你来说，你认为。就你来说，你认为Internet(Internet(因因特网）是什么？特网）是什么？全球通信网络和计算机网络的总和；全球通信网络和计算机网络的总和；由一些使用公共协议互相通信的计算由一些使用公共协议互相通信的计算机连接而成的全球网络；机连接而成的全球网络；由多台计算机和线路连接而成的区域由多台计算机和线

12、路连接而成的区域网络网络不知道。不知道。4 4。就你来说，你认为纳米是什么？。就你来说，你认为纳米是什么？长度计量单位之一；长度计量单位之一；一种高科技材料；一种高科技材料；水稻新品种；水稻新品种；不知道。不知道。5 5。平时，你可能经常听说科学研究这个词，。平时，你可能经常听说科学研究这个词，就来说，你认为科学研究是什么？就来说，你认为科学研究是什么？引进新技术、推广新技术、使用新技术；引进新技术、推广新技术、使用新技术；观察、解释、结论；观察、解释、结论；观察、推理、实验；观察、推理、实验；不清楚不清楚6 6。你对以下几种预测人生或命运的方法相。你对以下几种预测人生或命运的方法相信吗？是很

13、相信还是有些相信？是不相信还信吗？是很相信还是有些相信？是不相信还是不知道？是不知道？求签；求签；相面；相面；星座预测；星座预测；碟仙或笔仙；碟仙或笔仙；周公解梦。周公解梦。7 7。如果以上任何一种预测方法告诉你，。如果以上任何一种预测方法告诉你，你最近将有大灾难，你将如何处理？你最近将有大灾难，你将如何处理？不理睬；不理睬；查询有关的书籍或询问亲友；查询有关的书籍或询问亲友；按照预测者提供的办法避灾免灾；按照预测者提供的办法避灾免灾；不知道。不知道。第一讲第一讲 物理学物理学“万物之理万物之理”从美国新物理运动和从美国新物理运动和“哈佛物理规划哈佛物理规划”提出的教学基本原则引出的问题提出的

14、教学基本原则引出的问题 美国从本世纪初兴起了美国从本世纪初兴起了“新物理运动新物理运动”，即物理课程改革运动，指导这项改革的，即物理课程改革运动，指导这项改革的“哈佛物理规划哈佛物理规划”提出了这样的教学基本原提出了这样的教学基本原则：则：“物理教材必须现代化，必须反映最物理教材必须现代化，必须反映最新科学成就；要让教师和学生以物理学家认新科学成就；要让教师和学生以物理学家认识物理世界的本来面目去认识世界，获得认识物理世界的本来面目去认识世界，获得认识世界和进行科学研究的能力和方法。识世界和进行科学研究的能力和方法。”1 1。引起思考的问题：。引起思考的问题：什么是物理学？什么是物理学？庄子曰

15、：庄子曰：“原天地之美，达万物之理原天地之美，达万物之理”。什么是万物之理？是物理定律，定理和数什么是万物之理？是物理定律，定理和数学公式的堆积学公式的堆积？为什么要学习物理学？为什么要学习物理学？你同意这样的说法吗：你同意这样的说法吗：“我不想成为物理我不想成为物理学家，也不会当物理老师，因此，我不必学习学家，也不会当物理老师，因此，我不必学习物理学。物理学。”学习物理学有什么用？学习物理学有什么用？学习物理学除了会熟练解题，获得前人积累的知学习物理学除了会熟练解题，获得前人积累的知识，能够解释一些自然现象外，还能得到什么？识，能够解释一些自然现象外，还能得到什么？（教学生懂物理不是物理教学

16、的全部。（教学生懂物理不是物理教学的全部。2005 2005年国际物理年。超越牛顿和超越爱因斯坦。年国际物理年。超越牛顿和超越爱因斯坦。)你对于你对于2020世纪现代物理学的进展了解多少世纪现代物理学的进展了解多少?物理学的前沿领域有哪些？物理学的前沿领域有哪些？物理学的基本问题是什么？物理学的基本问题是什么？物理学与其他学科的关系？物理学与其他学科的关系？物理学与高新技术的关系物理学与高新技术的关系?（三百多年和一百多年。物质观、时空观。）（三百多年和一百多年。物质观、时空观。）两两个个论断：论断：“物理学是研究物质运动和物质结物理学是研究物质运动和物质结构的科学，更是人类丰富文化宝库的重构

17、的科学，更是人类丰富文化宝库的重要组成部分。要组成部分。”“学习物理学是为了掌握一定的科学学习物理学是为了掌握一定的科学知识和技能，更是为了学会用物理学家知识和技能，更是为了学会用物理学家认识世界本来面目的方法认识世界和创认识世界本来面目的方法认识世界和创造世界。造世界。”什么人可以担任物理教师？什么人可以担任物理教师？你同意这样的说法吗：你同意这样的说法吗：“只要具备足够的物理知识，就可只要具备足够的物理知识，就可以做一个物理教师。以做一个物理教师。”“一个学过物理的人，如果干不了一个学过物理的人，如果干不了物理学的研究工作，也干不了其他工作，物理学的研究工作，也干不了其他工作，教中学物理总

18、是不成问题的教中学物理总是不成问题的。”物理学科教育具有什么功能？物理学科教育具有什么功能？物理学科教育的功能是什么？物理学科教育的功能是什么？随着物理学的发展，物理学科教育的随着物理学的发展，物理学科教育的功能发生了什么变化功能发生了什么变化?与其他学科（例如化学、生物学）相与其他学科（例如化学、生物学）相比，物理学科教育的功能有什么特点比，物理学科教育的功能有什么特点?一个论断：一个论断：“物理教育是科学素养的物理教育是科学素养的教育，更是人文素养的教育教育，更是人文素养的教育”。物理教学包含的意义是什么？物理教学包含的意义是什么？物理教学的内涵是什么物理教学的内涵是什么?物理教学的价值何

19、在？物理教学的价值何在？你认为你认为“以学生为主体以学生为主体”的教学应该是什的教学应该是什么模式么模式?你认为你认为“提倡自主、探究、合作的学习方提倡自主、探究、合作的学习方式式”有什么意义？有什么意义？一个论断：一个论断：“物理教学是知识的传授和技物理教学是知识的传授和技能的训练，也是品格的示范和精神的感染；是能的训练，也是品格的示范和精神的感染；是引导学生学会学习和学会生活，更是对人的价引导学生学会学习和学会生活，更是对人的价值的体现和唤醒值的体现和唤醒.”.”物理教育教学研究的意义物理教育教学研究的意义 物理教育教学研究的定位；物理教育教学研究的定位；物理教育教学研究的类型；物理教育教

20、学研究的类型；物理教育教学研究的方法；物理教育教学研究的方法；物理教育教学研究的目的；物理教育教学研究的目的；一个论断：一个论断：“从事教学研究是教师专从事教学研究是教师专业能力的体现，更是一种对待人生的态度。业能力的体现，更是一种对待人生的态度。”从物理科学到物理教学的一条从物理科学到物理教学的一条“长链长链”示意图如下：示意图如下：物理科学物理科学物理教育物理教育物理教学物理教学物理教材物理教材物理课程物理课程教学研究教学研究第二讲第二讲 物理学的基本价值物理学的基本价值 物理学提供人们对自然界的最基本认识物理学提供人们对自然界的最基本认识和基本图像和基本图像 两千多年前，我国古代伟大的思

21、想家庄子就表两千多年前，我国古代伟大的思想家庄子就表达了达了“原天地之美，达万物之理原天地之美，达万物之理”的愿望。的愿望。一部物理学发展史，正是人类追求对一部物理学发展史，正是人类追求对“天天”（星体、宇宙）、（星体、宇宙）、“地地”（山脉、河流）以及周（山脉、河流）以及周围自然界围自然界“万物之理万物之理”的一幅美妙的的一幅美妙的“画卷画卷”。物。物理学之所以一直处于整个自然科学的基础地位，正理学之所以一直处于整个自然科学的基础地位，正是因为物理学提供给人们的是对物质结构和物质运是因为物理学提供给人们的是对物质结构和物质运动形式及其相互转化的最基本的认识。动形式及其相互转化的最基本的认识。

22、物理学家的物理学家的“手手”在空间尺度上在空间尺度上：“大大”至至10102626米（米（150150亿光年；亿光年；1 1光年光年9 9。4646 10101515米）米）“小小”至至10101919米（氢核的直径约米（氢核的直径约3 3 10101515米）米）一一“大大”一一“小小”的数量级相距的数量级相距10104545米！米！在时间尺度上在时间尺度上“长长”达达10101818秒（宇宙年龄约为秒（宇宙年龄约为6 6 10101010年年1 1。8 8 10101818秒）秒）“短短”达达10102424秒（粒子的共振态寿命）秒（粒子的共振态寿命）一一“长长”一一“短短”的数量级相距的

23、数量级相距10104242秒！秒！物理学的历史发展物理学的历史发展当代物理学正在三个层次上发展：当代物理学正在三个层次上发展：宏观层次（例如，以相对论为代表，宇宙论，天体物理）宏观层次（例如，以相对论为代表，宇宙论，天体物理）复杂层次（例如，以非线性科学为代表，凝聚态物理等）复杂层次（例如，以非线性科学为代表，凝聚态物理等）微观层次（例如，以量子论为代表，粒子物理等）微观层次（例如，以量子论为代表，粒子物理等）当今时代正在走向信息时代：当今时代正在走向信息时代：20世纪初电气化时代世纪初电气化时代20世纪世纪40年代原子时代年代原子时代20世纪世纪70年代信息时代年代信息时代1687年牛顿创立

24、经典力学体系年牛顿创立经典力学体系2020世纪初以相对论和量子论为开端的现代物理学世纪初以相对论和量子论为开端的现代物理学2020世纪的物理学是自然科学发展史上一个最富于物质成果世纪的物理学是自然科学发展史上一个最富于物质成果和思想成果的带头学科和思想成果的带头学科 一，物理学对人类未来的进步起着关键作用一，物理学对人类未来的进步起着关键作用 1 物理学与物理教学 物理教学不仅是传授物理知识的过程，而且物理教学不仅是传授物理知识的过程，而且更是一个认识的过程、探究的过程。更是一个认识的过程、探究的过程。物理学研究的是自然界物理学研究的是自然界的物质形态在不同层次的物质形态在不同层次的结构特征和

25、自然界不的结构特征和自然界不同运动形式之间的互相同运动形式之间的互相转换的学科。转换的学科。物理教学是为了达到物理教学是为了达到一定的教育目标和教学一定的教育目标和教学目标对物理学内容进行目标对物理学内容进行重新组织和系统归纳重新组织和系统归纳而形成的一门学科教学而形成的一门学科教学。1。物理。物理认识的三个层次：认识的三个层次：从文字形式的认识到数学公式再到方法论的从文字形式的认识到数学公式再到方法论的认识认识一是用文字和公式表现出来的关于物一是用文字和公式表现出来的关于物质结构和物质运动形式的众多基本定理和质结构和物质运动形式的众多基本定理和定律；它们集中地反映了人类对自然界不定律；它们集

26、中地反映了人类对自然界不断深化的认识。断深化的认识。利用这些物理学的认识，人们可以在利用这些物理学的认识，人们可以在自己的生活和生产实践中把握自然现象的自己的生活和生产实践中把握自然现象的发展和变化，从而减少盲目性，增加主动发展和变化，从而减少盲目性，增加主动性。性。二是用数学形式表现的物理量之间的相二是用数学形式表现的物理量之间的相互关系；借助于数学公式使物理量的认识表互关系；借助于数学公式使物理量的认识表述的更一般，更确切，更有科学美。述的更一般，更确切，更有科学美。三是体现在这些定理和定律中的关于对三是体现在这些定理和定律中的关于对物质世界的基本观念和理解；它们反映的是物质世界的基本观念

27、和理解；它们反映的是人类对自然界图景的描绘方式和领悟，人类对自然界图景的描绘方式和领悟，而在每一种描绘和领悟背后往往而在每一种描绘和领悟背后往往有着一种深刻的思想和方法论。有着一种深刻的思想和方法论。三百多年前，牛顿所创立的经典力学三三百多年前，牛顿所创立的经典力学三大定律就是在物理学发展史上有着深远影响大定律就是在物理学发展史上有着深远影响的理论体系。利用牛顿定律，人们可以根据的理论体系。利用牛顿定律，人们可以根据起始时刻的运动状态作出对小到一块石头，起始时刻的运动状态作出对小到一块石头，大到对太阳、地球和月亮星体运动的预测。大到对太阳、地球和月亮星体运动的预测。实际上这样的理论创立过程可以

28、一直追溯到实际上这样的理论创立过程可以一直追溯到牛顿之前的笛卡儿、伽利略的奠基工作，牛牛顿之前的笛卡儿、伽利略的奠基工作，牛顿踏在巨人的肩膀上成了经典力学的集大成顿踏在巨人的肩膀上成了经典力学的集大成者。者。（牛顿定律适用的范围（牛顿定律适用的范围:“:“不大不小，不快不不大不小，不快不慢，不死不活慢，不死不活”的自然界。）的自然界。）牛顿三大定律的相对完整性，由此引出的八大牛顿三大定律的相对完整性，由此引出的八大概念，所体现的确定论因果思想，观察主体与客体概念，所体现的确定论因果思想，观察主体与客体的对立的绝对时空思想以及归纳在前，演绎在后和的对立的绝对时空思想以及归纳在前，演绎在后和演绎在

29、前、归纳在后的实验哲学方法论。牛顿物理演绎在前、归纳在后的实验哲学方法论。牛顿物理学割裂了人与自然的和谐。学割裂了人与自然的和谐。爱因斯坦的基本常数的绝对性和与运动不可分爱因斯坦的基本常数的绝对性和与运动不可分离的相对时空观离的相对时空观,能量质量的统一观以及从批判基能量质量的统一观以及从批判基本概念着手建立的逻辑上和心理上的概念方法论本概念着手建立的逻辑上和心理上的概念方法论.相对论提出的人与自然的和谐。相对论是人生现实相对论提出的人与自然的和谐。相对论是人生现实的一部分的一部分.以上所提到的这三个方面是不可分割地融合在一以上所提到的这三个方面是不可分割地融合在一起的；前两个方面是后一个方面

30、的具体表现，而后起的；前两个方面是后一个方面的具体表现，而后一个方面是前两个方面的在思想上和在认识论方法一个方面是前两个方面的在思想上和在认识论方法论上的源泉。论上的源泉。爱因斯坦曾经明确指出，他所感兴趣的爱因斯坦曾经明确指出，他所感兴趣的“并不并不是资料的历史是资料的历史什么时候、什么人干什么，等等什么时候、什么人干什么，等等而是对观念发展的追踪。而是对观念发展的追踪。”他还指出，他还指出，“在建立一在建立一个物理学理论时，基本观念起了最主要的作用。物个物理学理论时，基本观念起了最主要的作用。物理书上充满了复杂的数学公式，但是所有的物理学理书上充满了复杂的数学公式，但是所有的物理学理论都是起

31、源于思维与观念，而不是公式。理论都是起源于思维与观念，而不是公式。”正是这样的基本观念提供了物理学家进行归纳、正是这样的基本观念提供了物理学家进行归纳、演绎和逻辑推理的基础和方向，指导着物理学家的演绎和逻辑推理的基础和方向，指导着物理学家的实验研究和理论活动，并把丰富的感性经验上升为实验研究和理论活动，并把丰富的感性经验上升为理性的认识，从而实现理论上的升华。理性的认识，从而实现理论上的升华。2 2。物理教学的三个目标。物理教学的三个目标 传统的物理教学过于注重知识本身的系统传授，传统的物理教学过于注重知识本身的系统传授，而忽视对知识形成过程和方法的精心阐述；如果提而忽视对知识形成过程和方法的

32、精心阐述；如果提到方法的话，物理教学更多的重视学生的学习方法、到方法的话，物理教学更多的重视学生的学习方法、解题方法而不是物理科学自身的形成思想和科学方解题方法而不是物理科学自身的形成思想和科学方法。不同层次（初中、高中）的物理学科教学可以法。不同层次（初中、高中）的物理学科教学可以有不同的教学目的，但是有三个教学目的是共同的有不同的教学目的，但是有三个教学目的是共同的或者说最根本的：或者说最根本的：一是激发学生对学习物理学的兴趣，一是激发学生对学习物理学的兴趣，二是指导学生理解物理学思想的形成过程和物理学二是指导学生理解物理学思想的形成过程和物理学的方法。的方法。三是帮助学生初步建立物理学描

33、绘出的自然图像。三是帮助学生初步建立物理学描绘出的自然图像。如今，在相当一部分学生中存在着缺乏学习物如今，在相当一部分学生中存在着缺乏学习物理学的兴趣，失去学习物理学的信心的现象，究其理学的兴趣，失去学习物理学的信心的现象，究其原因，与物理课程的原因，与物理课程的“一个过多一个过多”和和“一个过少一个过少”有很大的关系。有很大的关系。“过多过多”指的是对物理教学的学科体系强调过指的是对物理教学的学科体系强调过多；多；“过少过少”指的是对学科的历史发展背景，渗透指的是对学科的历史发展背景，渗透在物理学中的科学方法，当代的发展前沿和学科的在物理学中的科学方法，当代的发展前沿和学科的应用领域以及物理

34、图像的学习过少。应用领域以及物理图像的学习过少。就学习物理学的方法而言，物理教学除了告诉就学习物理学的方法而言，物理教学除了告诉学生学生“是什么是什么”和和“这样做这样做”以外，还应该教会学以外，还应该教会学生生“为什么为什么”和和“怎么办怎么办”。在这里。在这里“为什么为什么”和和“怎么办怎么办”的问题就是方法论的问题。的问题就是方法论的问题。在传授物理学知识的过程中通过对物理学历史在传授物理学知识的过程中通过对物理学历史发展过程的考察揭示物理学发生、发展和演化及其发展过程的考察揭示物理学发生、发展和演化及其相应的认识论和方法论变革的历史规律，并对物理相应的认识论和方法论变革的历史规律，并对

35、物理学发展的基本趋势和它在科学技术中的地位和作用学发展的基本趋势和它在科学技术中的地位和作用提出科学的说明，提出科学的说明，有助于学生了解人类对自然界的有助于学生了解人类对自然界的认识发生发展的基本规律，了解物理学家认识和发认识发生发展的基本规律，了解物理学家认识和发现物理定理、定律的基本方法，以物理学家认识世现物理定理、定律的基本方法，以物理学家认识世界本来面目的方式去认识世界，扭转目前物理教学界本来面目的方式去认识世界，扭转目前物理教学中由于中由于“应试教育应试教育”可能给予学生某些被可能给予学生某些被“题海题海”歪曲了的物理世界的图象，歪曲了的物理世界的图象，从而实现个人的智力、从而实现

36、个人的智力、智慧和创造力的发展与科学知识、科学体系的形成智慧和创造力的发展与科学知识、科学体系的形成过程之间达到基本平行和同步。过程之间达到基本平行和同步。3 3。我们面前的三个世界。我们面前的三个世界自然科学教科书自然科学教科书上描绘的自然界上描绘的自然界简化结论、简化结论、解题训练解题训练人类面对的是一人类面对的是一个可能被改头换个可能被改头换面的、甚至被歪面的、甚至被歪曲了的自然界。曲了的自然界。自然科学家认识自然科学家认识的自然界。的自然界。提出模型、提出模型、严谨推导、严谨推导、演化有序演化有序人类面对的是一人类面对的是一个可以认识和改个可以认识和改造自然界。造自然界。真实的客观的自

37、真实的客观的自然界。然界。纷繁复杂、纷繁复杂、千姿百态、千姿百态、奥妙无穷奥妙无穷人类面对的是一人类面对的是一个对它的认识永个对它的认识永无止境的自然界。无止境的自然界。4 4。物理认识论从感性。物理认识论从感性-理性悟性的三个基理性悟性的三个基本阶段本阶段科学既是一种人类的知识体系，又是人科学既是一种人类的知识体系，又是人类认识世界的一种方式和探索过程，是人类类认识世界的一种方式和探索过程，是人类与自然界之间的一种试探和对话。因此，人与自然界之间的一种试探和对话。因此，人们在创立科学理论的过程中必然会涉及到对们在创立科学理论的过程中必然会涉及到对宇宙的起源宇宙的起源,物质的结构和运动的起因等

38、最基物质的结构和运动的起因等最基本的问题和如何正确地认识我们周围世界的本的问题和如何正确地认识我们周围世界的方法和由此产生的观念等认识论问题：方法和由此产生的观念等认识论问题：从认识论的角度上看，人们的认识总是从认识论的角度上看，人们的认识总是从感从感性认识开始，性认识开始，例如，在物理学上人们进行的一系列例如，在物理学上人们进行的一系列物理实验；然而，感觉到的东西人们并不理解它，物理实验；然而，感觉到的东西人们并不理解它，于是，人们的认识必须从感性认识上升为于是，人们的认识必须从感性认识上升为理性的认理性的认识识，例如，通过大量的实验，物理学家概括、总结，例如，通过大量的实验，物理学家概括、

39、总结得到的定理和定律；得到的定理和定律；只有对理解的东西人们才能更深刻地感觉到它。只有对理解的东西人们才能更深刻地感觉到它。例如，当人们掌握了牛顿提出的动力学的定律，才例如，当人们掌握了牛顿提出的动力学的定律，才能对观察到的运动和运动的变化作出区别，更深刻能对观察到的运动和运动的变化作出区别，更深刻把握观察或实验的目的，把把握观察或实验的目的，把“有什么，看什么有什么，看什么”的的被动观察转变为被动观察转变为“为了什么，看什么为了什么，看什么”的主动观察的主动观察。但是，一个定理只能体现人们在某一个但是，一个定理只能体现人们在某一个方面的认识，这样的认识不可避免地会带上方面的认识，这样的认识不

40、可避免地会带上一定的局限性。当人们在对许多物理学定理一定的局限性。当人们在对许多物理学定理和定律揭示的内涵进行深入思考以后，又会和定律揭示的内涵进行深入思考以后，又会发现在它们背后隐含着体现人类对世界认识发现在它们背后隐含着体现人类对世界认识的智慧和思想。的智慧和思想。例如，在相对论和牛顿力学中人们可以例如，在相对论和牛顿力学中人们可以更深刻地认识到两种不同的时空观，而在量更深刻地认识到两种不同的时空观，而在量子力学和牛顿力学中，我们体会到的是概率子力学和牛顿力学中，我们体会到的是概率性和确定性的两种不同的认识论模式。性和确定性的两种不同的认识论模式。与感性和理性的认识相比，这样的带与感性和理

41、性的认识相比，这样的带有思想性和认识方法的认识更带整体性有思想性和认识方法的认识更带整体性和指导性，属于一种深层次的和指导性，属于一种深层次的悟性的认悟性的认识识。在现代物理学中人们正关注着例如在现代物理学中人们正关注着例如宇宙的无限和有限、物质的可分和不可宇宙的无限和有限、物质的可分和不可分、因果的确定性和不确定性、简单性分、因果的确定性和不确定性、简单性和复杂性、可逆性和不可逆性等等的一和复杂性、可逆性和不可逆性等等的一系列科学思想和认识模式的问题系列科学思想和认识模式的问题。两个论断：两个论断：用科学家研究世界的方式去面对世界用科学家研究世界的方式去面对世界。如何提出问题、如何提出问题、

42、如何说明问题、如何说明问题、如何解决问题。如何解决问题。用科学发展所体现的认识方式去学习科学。用科学发展所体现的认识方式去学习科学。如何看待如何看待 人与人、人与人、人与自然、人与自然、人与社会人与社会 人与环境的关系。人与环境的关系。第三讲 物理教育的物理教育的功能功能 物理教育物理教育走向科学教育与人文教育的结合，在强化传走向科学教育与人文教育的结合，在强化传授学科知识和技能的同时，更注重呼唤人的价值。授学科知识和技能的同时，更注重呼唤人的价值。一，物理学对人类未来的进步起着关键作用一，物理学对人类未来的进步起着关键作用1 1 物理学与物理教学物理学与物理教学 物理教学不仅具有培养学生提高

43、科学素养的物理教学不仅具有培养学生提高科学素养的过程，而且具有培养学生提高人文素养的过程。过程，而且具有培养学生提高人文素养的过程。物理学研究的是自然界物理学研究的是自然界的物质形态在不同层次的物质形态在不同层次的结构特征和自然界不的结构特征和自然界不同运动形式之间的互相同运动形式之间的互相转换的学科。转换的学科。物理教学是为了达到物理教学是为了达到一定的教育目标和教学一定的教育目标和教学目标对物理学内容进行目标对物理学内容进行重新组织和系统归纳重新组织和系统归纳而形成的一门学科教学。而形成的一门学科教学。2 2。正视物理教育的重要性。正视物理教育的重要性 “物理学物理学研究物质、能量和它们相

44、互作用的学研究物质、能量和它们相互作用的学科科是一项国际事业，它对人类的未来进步起着关键是一项国际事业，它对人类的未来进步起着关键的作用。对物理教育的支持和研究，对任何国家都是重的作用。对物理教育的支持和研究，对任何国家都是重要的。要的。”（2000年国际物理学和应用物理学大会）年国际物理学和应用物理学大会）（1 1）物理学是一项激动人心的智力探险活动，）物理学是一项激动人心的智力探险活动，它鼓舞着青年人，并扩展着我们关于大自然知识它鼓舞着青年人，并扩展着我们关于大自然知识的疆界。的疆界。（2 2）物理学发展着未来技术进步所需要的基本）物理学发展着未来技术进步所需要的基本知识，而技术进步将持续

45、驱动着世界经济发动机知识，而技术进步将持续驱动着世界经济发动机的运转。的运转。（3 3）物理学有助于技术的基本建设，它为科学）物理学有助于技术的基本建设，它为科学的进步和发明的利用，提高需要的训练有素的人的进步和发明的利用，提高需要的训练有素的人才。才。（4 4）物理学在培育化学家、工程师、计算机科学）物理学在培育化学家、工程师、计算机科学家以及其它物理科学和生物医学工作者的教育中，家以及其它物理科学和生物医学工作者的教育中，是一个重要的组成部分。是一个重要的组成部分。（5 5）物理学扩展和提高我们对其他科学的理解，）物理学扩展和提高我们对其他科学的理解，诸如地球科学、农业科学、化学、生物学、

46、环境科诸如地球科学、农业科学、化学、生物学、环境科学以及天文学和宇宙学学以及天文学和宇宙学这些科学对世界上所有这些科学对世界上所有民族都是重要的。民族都是重要的。（6 6）物理学提供发展应用于医学的新设备和新技）物理学提供发展应用于医学的新设备和新技术所需要的基本知识，如计算机层析术、磁共振成术所需要的基本知识，如计算机层析术、磁共振成像、正电子发射成析术、超声波成像和激光手术等，像、正电子发射成析术、超声波成像和激光手术等，改善了我们的生活质量。改善了我们的生活质量。长期以来，物理教育以物理学的内容为主体，物理教长期以来，物理教育以物理学的内容为主体，物理教育被看成是物理学的一个缩影；在育被

47、看成是物理学的一个缩影；在“以学科为中心以学科为中心”的观的观念支配下，念支配下，物理教育应该以物理学内容为主体。物理教育的内物理教育应该以物理学内容为主体。物理教育的内容必须随着物理学的发展而更新。在训练和培养高素质的容必须随着物理学的发展而更新。在训练和培养高素质的人才方面，物理教育有着独特的、比其它学科课程更为鲜人才方面，物理教育有着独特的、比其它学科课程更为鲜明的作用。明的作用。、在课程目标上，在课程目标上，偏重培养系统掌握偏重培养系统掌握物理知识的专门人才物理知识的专门人才在课程内容上，在课程内容上，偏重物理知识的偏重物理知识的可接受性和初中、高中可接受性和初中、高中知识必要的重复性

48、知识必要的重复性在课程实施上，在课程实施上，过于强调接受性学习过于强调接受性学习和机械式操练和机械式操练二。物理学是当代人类文化的重要组成部分二。物理学是当代人类文化的重要组成部分1。物理学与世界观。物理学与世界观 物理学给人们带来了视野广阔而又深遽的世界观和宇物理学给人们带来了视野广阔而又深遽的世界观和宇宙观。正是这样的世界观决定了人们对待自然界客观事物的宙观。正是这样的世界观决定了人们对待自然界客观事物的态度。态度。物理学家的物理学家的“第二种哲学第二种哲学”对物理问题的长距离、对物理问题的长距离、中距离和近距离的看法。中距离和近距离的看法。（杨振宁）（杨振宁）“解释世界解释世界”和和“描

49、述世界描述世界”观察自然界的两种不观察自然界的两种不同的视角。同的视角。（费米）（费米）“愿天地之美，达万物之理愿天地之美，达万物之理”人类追求万人类追求万“物物”之之“理理”的愿望。的愿望。（庄子）（庄子）如今物理学思想宝库的博大精深已远非庄子时代如今物理学思想宝库的博大精深已远非庄子时代的朴素的科学思想可比拟。物理学体现的宇宙观和世的朴素的科学思想可比拟。物理学体现的宇宙观和世界观已经成了人类文化发展史上的宝贵财富。界观已经成了人类文化发展史上的宝贵财富。习惯习惯能力能力行为行为社会文化社会文化 2 2。物理学与认识论。物理学与认识论 物理学研究的对象是物理学研究的对象是“物物”，物理学的

50、学科，物理学的学科体系是前人体系是前人 从不同空间和时间的层次上对从不同空间和时间的层次上对“物物”的认的认识的积累和总结留下人类对大自然从不认识到认识，从识的积累和总结留下人类对大自然从不认识到认识，从认识不正确到认识逐渐接近客观规律的思维过程和活动认识不正确到认识逐渐接近客观规律的思维过程和活动过程的踪迹。归根到底，是人与自然和人与社会的关系过程的踪迹。归根到底，是人与自然和人与社会的关系的反映。的反映。现代物理学正在成为人类发展对自己生存目标的现代物理学正在成为人类发展对自己生存目标的认识认识例如，道德、精神和美学价值例如，道德、精神和美学价值的有力手段。的有力手段。物理学已经融入人类的