汪延茂談中學物理教與學

前言

　　前言　　一提到物理，幾乎所有的中學生都說它是中學階段最難學的一門課程。導致中學生認為物理難學的原因，概括起來大致來自四個方面，一是來自教材，二是來自教師，三是來自考試，四是來自學生自己?！　碜越滩摹　〔环裾J今天的物理教材的確出現了不少亮點，有些亮點在本書的問題解答中還要作出具體說明，我雖贊賞今天物理教材中的那些亮點，但仍然覺得它并沒有從根本上找到展示科學思想與方法、呈現物理知識與技能的最佳方式。盡管課程改革在“知識與技能、過程與方法、情感態(tài)度與價值觀”三維目標上，為物理教材的編寫指明了正確方向，但是，不知何因，現有的物理教材似乎并沒有在科學思想與方法的價值意義上，以及物理知識與技能的來龍去脈中，找到如何呈現的最佳突破口?！　∵@大概就是我們今天的物理教材，為什么放到教師手中普遍覺得不好使用，擺在學生的面前又普遍感到難學的原因?！　碜越處煛　∫话銇碚f，要想讓一個普通的物理教師，拿出自己的教學思想與觀點來執(zhí)教，恐怕不是一件容易的事情。但是，在通常情況下，絕大多數教師在執(zhí)教的過程中依據教材怎么編，就怎么來教，至少是一個不會錯的教學做法。在這一不會錯的教學做法中，學生自然也就跟著教師怎么來教而怎么去學了，加上考試（中考與高考）這根頗有威懾性的指揮棒作用，即使有少數教師想跳出“照本宣科”這一教學模式的框框，也不是那么簡單。說實在的，今天有幾個教師敢于“脫開”課本執(zhí)教？再加上各門學科又要騰出將近一個學期的時間用在中考與高考的復習上，于是，加班加點趕進度，自然也就不足為奇了。在這種狀態(tài)下，又怎能讓學生學出對物理學的興趣、品出物理學的滋味來呢！　　來自考試　　通常情況下，中考與高考的命題人，請的都是學科上資質頗深的專家或教授，以及在教學上經驗豐富的老師。當他們接受了命題任務之后，既覺得責任很大，又覺得頗為光榮，于是，總有想把試題命得質量好一點、高一點的愿望，這一主觀愿望作為命題人來說，是無可厚非的。但是，由于命題人的這種強烈的主觀愿望，難免就要挖空心思但又并非有意，弄出來一些讓學生丈二和尚摸不著頭腦的事與愿違的試題。久而久之，這種主客觀相背現象屢屢發(fā)生的中考和高考，就變成了命題人與考生之間的“捉迷藏”游戲。這種存在一定缺陷的考試游戲，在反復找不到改進方法，卻又不得不進行下去的過程中，勢必就給許多中學生在物理學習的心理上形成恐懼感，也必然會讓許多中學生丟掉了學習物理的自信。學生長期處在恐懼物理的心態(tài)下，以及對學習物理失去自信的狀態(tài)中，又怎么能將物理學好呢？　　來自學生自己　　如今的中學生，他們中間絕大多數人在學習物理的思想和方法上，較普遍地存在著以下一些通?。骸　±?，學生不知道學物理為什么要懂得一點自然哲學知識；不知道學物理為什么要了解一點物理學史；　　又例如，學生不曉得學物理為什么要掌握觀察實驗與理論思維方法；不曉得學物理為什么要認識科學家們是怎樣表達自己研究成果的三種基本方法；　　還例如，學生不理解學物理為什么要做到手中有數據和心中有數；不理解學物理為什么要確立掌握科學思想與方法，比記住物理知識更重要的學習理念；　　再例如，學生不知道自我評價學習物理水平的重要性，也不知道怎樣進行自我評價物理學習的水平；不知道學會利用課程資源是學習獲得成功的重要途徑，也不知道怎樣去利用課程資源等等?！　∫虼?，學生常常是將物理學孤立起來，采用死記硬背、生搬硬套的方法學習，沒有將情感、態(tài)度與價值觀介入到學習物理的全過程中去，自然就覺得物理這門課程難學得不得了了?！　【幷呓Y合近40年的物理教學，20多年的物理教學改革和20多年的物理教材編寫方面的體會，又經過反復的推敲，擬定出了117個跟物理的教與學有關的問題展開討論。這些問題中的絕大多數都跟教師感到物理難教和學生感到物理難學有密切的關系。為了弄清這些問題，我們又將這些問題作了大致的分類，并一一給出我們的思考，同時在結語中指出該類問題的核心和關鍵，以供教師和學生參考。希望同行們和學生能從中發(fā)現產生上述的四個方面問題的原因。如果我們的物理教師和學生弄清了上述四個方面問題的原因，或許會對我們教師教物理和學生學物理，助上一臂之力?！　”緯淖詈罅谐隽?0位物理學家，簡述他們曾經在想什么，做什么和怎樣做的。目的是讓教師和學生讀一讀，想一想：在物理學的教與學中，發(fā)揮物理學史中的“人文教育”的意義和價值到底在哪里？在物理教學中，到底怎樣去體現“人文教育”的功能？進而在物理教學中，怎樣設法驅使學生從科學家們想什么、做什么和怎樣做的一些經歷中，領悟一個人在成功的征途上除了必須具備的科學思想、科學精神和科學意志品質外，還必須要怎樣做，才能真正實現自己的理想和抱負。　　我們堅信，教師若能對這些問題有正確的認識和理解，再讓學生明白自己所認識和理解的東西，那么，激發(fā)學生學習物理的情趣，讓學生在學習物理的過程中品嘗物理學的滋味，就不再是一件可望而不可即的事情了。　　因此，我們認為本書不僅同行們和同學們值得一讀，而且高等師范院校物理系的畢業(yè)生在步入中學物理教學之前，也值得一讀?！　≌嬲\希望同行們和同學們，以及高等師范院校物理系畢業(yè)生們讀完本書之后，能給我們提出更多的寶貴意見和建議?！　∥覀冋嬲\地期待著！　　編者2010年2月14日（大年初一）

內容概要

　　《汪延茂談中學物理教與學》是汪延茂通過近四十年的教學、二十多年的教改和二十多年的教材編寫方面的體會并經過反復推敲，擬定出了一百多個有關物理教與學的問題，在這些問題中，絕大多數都跟同學們感到物理難學有密切的關系，汪延茂將這些問題作了大致的分類，并一一作出參考性解答，同時還在每類問題之后采用經典點評的形式，指出該類問題的核心和關鍵，以供同學們交流討論。

作者簡介

　　汪延茂，安徽省銅陵縣鐘鳴鎮(zhèn)人，著名物理特級教師。1967年畢業(yè)于安徽師范大學物理系，畢業(yè)后一直從事初、高中物理教學與改革工作，參與了多套初、高中物理教材編寫工作?！　⊥粞用瘡?980起開始嘗試物理教學改革，通過10年的實踐，提出了“實驗綜合引探式”教育思想與觀點，得到了專家與同行的肯定，并于1992年2月編著《實驗綜合引探式教學論》一書（由安徽教育出版社出版）。2009—2010年，在積多年教學、教改和教材編寫經驗的基礎上，又編著了《輕松愉快學物理（初中版和高中版）》兩書（由廣東科技出版社出版）?！　⊥粞用瘍A心教育，執(zhí)著追求，刻苦鉆研，先后獲得全國物理教學改革金鑰匙獎、王丹萍教育基金獎和安徽省教育科研成果一等獎。1995年被評為享受國務院津貼的優(yōu)秀專家。1997年受聘安徽師范大學擔任教育學碩士生兼職導師。2004年被教育部聘為物理課程標準研制組核心成員，并擔任滬粵版初中物理教材副總主編和滬科教版高中物理教材分冊主編，參與滬粵版、滬科版和滬科教版初、高中物理教材編寫工作。

書籍目錄

教物理與學物理的人都必須確立的觀念一、引導學生認識學習物理學的意義和價值1.研究物質性質的意義和價值在哪里2.研究物質運動與變化規(guī)律的意義是什么3.為什么研究物質的結構十分重要4.為什么說“守恒”是支撐物質運動與變化規(guī)律的核心要素5.物理學與社會之間有怎樣的關聯性6.為什么從總體上講物理學是研究自然界物質的一門科學二、幫助學生克服學習物理的“三大障礙”7.中學生害怕學習物理的心理是怎樣形成的8.消除中學生害怕學習物理心理的主要對策有哪些9.為什么不能將物理學孤立起來學習10.形成中學生死記硬背學習物理的原因是什么11.中學生要克服死記硬背學習物理的對策主要有哪些三、讓學生接受一些自然哲學觀點12.什么是自然哲學13.物理學是從哪里來的14.為什么說自然哲學是研究物理學的“導師”15.自然哲學在社會學中的意義和價值是什么四、讓學生了解一點物理學史16.科學與技術發(fā)展的動因是什么17.科學發(fā)現與發(fā)明為什么有時滯后、有時超前社會發(fā)展的需求18.物理學的發(fā)展大致經歷了哪幾個階段19.“爭論”在科學研究中的意義和價值在哪里20.科學思想與科學方法的意義和價值是什么五、讓學生做到手中有數據和心中有數地學物理21.什么是物理量22.怎樣認識物理量中的標量和矢量23.學物理為什么必須要學會測量24.測量單位是怎樣規(guī)定的25.國際單位制的由來和國際單位制建立的價值在哪里26.測量的誤差值怎樣確定的，如何處理有效數字的運算27.物理學中“常數”的意義是什么28.物理學中“過程量”和“狀態(tài)量”的區(qū)別是什么六、讓學生掌握“觀察實驗”和“理論思維”的方法29.什么是觀察與實驗方法30.什么是定性實驗和定量實驗31.怎樣設計實驗32.什么是理論思維方法33.為什么“觀察實驗”和“理論思維”是架構物理理論缺一不可的兩根支柱34.為什么說“觀察實驗”和“理論思維”是大自然為人類造化好了的兩種基本認知功能35.什么是物理理論，為什么說“物理理論”的實質是“科學猜想與假設”七、讓學生了解科學成果的基本表達方法36.科學成果的基本表達方法有哪些37.為什么說物理教材是將物理學家們研究的主要成果，通過概念、公式和圖表三種表述方法再現的一種載體38.圖像方法和圖解方法的區(qū)別和聯系是什么39.為什么建立物理概念非常重要40.為什么說數學既是精雕細刻物理學的最佳工具，也是精雕細刻大自然的最佳工具八、讓學生正確地認識時間和空間41.牛頓的“絕對時空”意義是什么42.愛因斯坦的“相對時空”意義在哪里43.參考系的意義是什么，絕對時空與參考系有怎樣的關系44.坐標系與參考系之間有怎樣的聯系45.物理學中的圖像與坐標之間有什么關系46.絕對運動與相對運動之間的區(qū)別和聯系在哪里九、讓學生確立“掌握科學思想和方法比記住物理知識更重要”的學習理念47.何謂科學思想與科學方法48.為什么接受科學思想、掌握科學方法比記住物理知識更重要49.科學思想與科學方法在解決物理問題中的作用是什么50.為什么說科學方法均是有理論根據的51.突破傳統(tǒng)觀念的意義和價值在哪里十、讓學生學會自我評價學習的方法52.自我評價學習的意義是什么53.怎樣確定自我評價學習物理水平的科學指標54.怎樣指導學生評價自己進入了理解物理知識的層次55.怎樣指導學生評價自己進入了掌握物理知識的層次56.為什么學生常說在課堂上聽懂了的東西，到了習題或考試中不會用57.為什么在習題訓練中要做到精練，不能采用題海戰(zhàn)術十一、讓學生正確認識考試和習題訓練58.為什么古今中外的學校教育都離不開考試59.物理習題的作用是什么60.怎樣解物理問答題61.怎樣解物理實驗題62.怎樣解物理計算題十二、讓學生重視課程資源的利用63.什么是課程資源64.為什么說學會利用課程資源是學習成功的重要途徑65.怎樣用好各種課程資源66.物理習題和考試試題是從哪里來的67.為什么要重視在課本正文以外所設置的各種欄目里的內容十三、讓學生知道怎樣研究和處理各種物理問題68.科學分類方法在物理學研究中的意義是什么69.怎樣研究和處理現實中的物體平衡問題70.怎樣研究和處理現實中的連接體問題71.怎樣研究和處理現實中的圓周運動問題72.怎樣研究和處理現實中的碰撞問題73.怎樣研究和處理現實中的爆炸與反沖問題74.應用動量守恒原理要注意些什么75.怎樣研究和處理現實中的功能關系問題76.怎樣研究和處理現實中的振動與波動問題77.怎樣研究和處理微觀和宇觀問題78.怎樣處理綜合性物理問題十四、讓學生了解并知道的一些知識79.“場”這個概念發(fā)明的意義是什么80.勢能概念是怎樣產生的，產生的意義是什么，用途在哪里81.為什么說動能和動量都是用來量度物質的運動量的82.怎樣感受物理學中的美83.科學與技術之間的區(qū)別和聯系是什么84.物質的屬性和特性區(qū)別是什么85.比值方法和乘積方法在物理學中的意義和作用是什么86.為什么說大自然是人類最偉大的導師87.什么是量綱和量綱式，它們的作用是什么88.國際單位制中的基本單位有哪些，它們是怎樣規(guī)定的89.能量概念建立的來龍去脈是什么90.能量守恒原理是怎樣形成的91.牛頓是怎樣推算引力跟物體間距離平方成反比關系的92.什么是經院哲學93.為什么說提問和交流討論甚至爭論，是一種重要的學習方法94.物理學中的常數有沒有單位95.為什么說真理既是相對的，又是絕對的96.怎樣認識物理概念的廣義性和狹義性97.什么是技能，它的重要性在哪里98.大自然的物質性、運動性、辯證性、簡單性、守恒性和質樸的數學邏輯性具體表現在哪里99.怎樣認識物理課程標準中的三維教育目標十五、讓學生注意的一些問題100.怎樣正確地認識自然界中“0”的意義101.怎樣確定并正確使用各種物理量的正、負號102.怎樣處理兩個不同參考系中的速度問題103.如何表述在同一個參考系中出現的多個矢量104.物理學中“帶箭頭的線”的意義和作用是什么105.物理學中出現虛構概念的意義和價值在哪里106.物理學中常出現某某定律、某某定理和某某原理，它們的區(qū)別在哪里107.物理學中出現的“簡化”和“簡單化”兩個概念的區(qū)別是什么108.估算和估測這兩種方法的區(qū)別和作用是什么109.同一個物理概念為什么會出現多種的表述方法110.重量和重力的區(qū)別和聯系到底在哪里111.彈力的方向是怎樣確定的，浮力的方向為什么總是向上112.物理概念與習慣用語之間的區(qū)別是什么113.慣性、慣性現象和牛頓第一定律的區(qū)別和聯系是什么十六、引導學生大膽地猜想與假設114.什么是人類的意識，意識的作用是什么115.大爆炸之前宇宙可能是什么個樣子116.宇宙是否有“思維”117.既然有萬有引力出現，是否有萬有斥力存在附錄：著名物理學家和他們?yōu)槿祟惖呢暙I亞里士多德希臘的百科與難免的錯誤；腐朽的政治與科學的災難。阿基米德思辨的神奇與人類的動力；可惡的戰(zhàn)爭與毀滅的行徑。哥白尼傳統(tǒng)的頑固與非凡的膽識；自然的真諦與科學的宣言。伽利略傳統(tǒng)的觀念與不屈的抗爭；偉大的真理與最終的勝利。開普勒一生的坎坷與終身的追求；一世的貧困與光榮的稱號。牛頓理想的追求與忘我的學習；一生的趣事與永恒的偉績。奧斯特聯系的思想與不舍的踐行；偶然的發(fā)現與必然的結果。法拉第刻苦的經歷與勤勉的精神；豐富的想象與大膽的創(chuàng)造。麥克斯韋科學地繼承與積極地發(fā)展；高超的數學與盡美的追求。愛因斯坦大膽地懷疑與科學的批判；敏銳地洞察與超凡的思辨。結束語

章節(jié)摘錄

　　可見，實驗計劃指的是“從實驗目的出發(fā)，到實驗原理的確定，實驗方法的選擇與創(chuàng)造，實驗數據的采集，實驗儀器、器材的選取與加工制作，以及實驗過程的安排”這一全過程?！　嶒瀮x器與器材的選擇：　　選擇不同物質組成的物體若干，如若干杯水、若干塊鐵塊、若干塊銅塊和木塊等（選擇得越多越好）；天平、量筒或量杯等?！　嶒灢襟E安排：　?。?）用天平測量不同物質組成的物體的質量和相同物質不同體積的物體的質量；　?。?）用量筒或量杯測量不同物質組成的物體的體積和不同質量同種物質的體積；　?。?）計算不同物質組成的物體其質量與對應體積的比值和計算同種物質不同質量與對應體積的比值；　?。?）比較同種物質單位體積的質量是否相同，比較不同物質單位體積的質量是否不同，最后得出結論——自然界各種物質的組成均具有相對穩(wěn)定的疏密性，即密度。一般情況下不同物質的密度是不同的。　　我們在選擇不同物質組成的物體時，曾在括號中說明選擇得越多越好。但在實際進行實驗時，因時間條件限制，通常只能采取隨機取樣的方法，待實驗結果出來之后，再采用“從個別到一般”的邏輯推理方法去推論所有物質均具有密度這一特性。這一方法是科學實驗中經常用到的一種理論思維方法?！　】梢?，在一般情況下，設計實驗的基本思路是：　　首先要明確實驗目的，接著要從實驗目的出發(fā)，尋找與實驗目的密切相關的因素，即影響現象的主要因素，接著將密切相關的因素抽取出來，采取控制變量的方法或根據某些規(guī)律、理論來確定實驗原理，明確實驗中要采集的數據，然后再選擇實驗儀器與器材，并安排實驗步驟。　　這就是我們通常設計實驗的一般做法。教師要告訴學生，學會設計實驗非常重要，它不僅是我們進行科學研究的必須，而且對我們在日常生活和工作中處理事情也有幫助。　　通常我們要想做好一件事，首先要明確做這件事的目的，接著要計劃一下怎樣去做的方案。這個計劃做事的方案，就跟設計實驗很相似。例如，我們在設計實驗中要選擇的實驗儀器和器材，往往并非都是現成的，常常需要我們去加工制作或尋找代用物品。同樣，我們在計劃做某件事情時，往往也需要加工制作一些工具或利用某些物品?？梢?，做事情和做實驗有許多相通的地方。因此，學生若在實驗中養(yǎng)成了良好的習慣，那么，對在日常生活和工作中處理并做好事情，是非常有幫助的。教師要讓學生不要對設計實驗有神秘感，設計某一科學實驗跟計劃做某件事情并無本質上的區(qū)別！32.什么是理論思維方法　所謂理論思維方法，指將觀察實驗中搜集到的各種證據，置入大腦中進行，加工處理，進而得出結論的方法。理論思維方法主要有科學抽象、邏輯推理、數學演繹、思想實驗、想象、靈感和直覺等。　　例如，在物理學中，幾乎所有的物理概念，都是通過科學抽象的方法建立起來的。所謂科學抽象，指簡化復雜現象，純化主要東西，忽略偶然影響，撇開次要因素，抽取事物本質（最主要的東西）的一種過程。物理學中許多“理想化的模型”就是在科學抽象中建立起來的。因此，建立理想模型在物理學中是一種非常重要的科學抽象方法，由于它在物理學的研究中具有獨特的地位，因此，人們又單獨稱它為建立理想模型的方法，其實它的本質是科學抽象?！　　?/pre>








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