汪延茂談中學(xué)物理教與學(xué)

前言

　　前言　　一提到物理，幾乎所有的中學(xué)生都說它是中學(xué)階段最難學(xué)的一門課程。導(dǎo)致中學(xué)生認為物理難學(xué)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(xué)生自己?！　碜越滩摹　〔环裾J今天的物理教材的確出現(xiàn)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(xué)思想與方法、呈現(xiàn)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(xiàn)有的物理教材似乎并沒有在科學(xué)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(xiàn)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(xué)生的面前又普遍感到難學(xué)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(xué)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(shù)教師在執(zhí)教的過程中依據(jù)教材怎么編，就怎么來教，至少是一個不會錯的教學(xué)做法。在這一不會錯的教學(xué)做法中，學(xué)生自然也就跟著教師怎么來教而怎么去學(xué)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(shù)教師想跳出“照本宣科”這一教學(xué)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(xué)科又要騰出將近一個學(xué)期的時間用在中考與高考的復(fù)習(xí)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(xué)生學(xué)出對物理學(xué)的興趣、品出物理學(xué)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(xué)科上資質(zhì)頗深的專家或教授，以及在教學(xué)上經(jīng)驗豐富的老師。當(dāng)他們接受了命題任務(wù)之后，既覺得責(zé)任很大，又覺得頗為光榮，于是，總有想把試題命得質(zhì)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(xué)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(xiàn)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(fù)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(xué)生在物理學(xué)習(xí)的心理上形成恐懼感，也必然會讓許多中學(xué)生丟掉了學(xué)習(xí)物理的自信。學(xué)生長期處在恐懼物理的心態(tài)下，以及對學(xué)習(xí)物理失去自信的狀態(tài)中，又怎么能將物理學(xué)好呢？　　來自學(xué)生自己　　如今的中學(xué)生，他們中間絕大多數(shù)人在學(xué)習(xí)物理的思想和方法上，較普遍地存在著以下一些通?。骸　±?，學(xué)生不知道學(xué)物理為什么要懂得一點自然哲學(xué)知識；不知道學(xué)物理為什么要了解一點物理學(xué)史；　　又例如，學(xué)生不曉得學(xué)物理為什么要掌握觀察實驗與理論思維方法；不曉得學(xué)物理為什么要認識科學(xué)家們是怎樣表達自己研究成果的三種基本方法；　　還例如，學(xué)生不理解學(xué)物理為什么要做到手中有數(shù)據(jù)和心中有數(shù)；不理解學(xué)物理為什么要確立掌握科學(xué)思想與方法，比記住物理知識更重要的學(xué)習(xí)理念；　　再例如，學(xué)生不知道自我評價學(xué)習(xí)物理水平的重要性，也不知道怎樣進行自我評價物理學(xué)習(xí)的水平；不知道學(xué)會利用課程資源是學(xué)習(xí)獲得成功的重要途徑，也不知道怎樣去利用課程資源等等?！　∫虼耍瑢W(xué)生常常是將物理學(xué)孤立起來，采用死記硬背、生搬硬套的方法學(xué)習(xí)，沒有將情感、態(tài)度與價值觀介入到學(xué)習(xí)物理的全過程中去，自然就覺得物理這門課程難學(xué)得不得了了?！　【幷呓Y(jié)合近40年的物理教學(xué)，20多年的物理教學(xué)改革和20多年的物理教材編寫方面的體會，又經(jīng)過反復(fù)的推敲，擬定出了117個跟物理的教與學(xué)有關(guān)的問題展開討論。這些問題中的絕大多數(shù)都跟教師感到物理難教和學(xué)生感到物理難學(xué)有密切的關(guān)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(jié)語中指出該類問題的核心和關(guān)鍵，以供教師和學(xué)生參考。希望同行們和學(xué)生能從中發(fā)現(xiàn)產(chǎn)生上述的四個方面問題的原因。如果我們的物理教師和學(xué)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(xué)生學(xué)物理，助上一臂之力。　　本書的最后列出了10位物理學(xué)家，簡述他們曾經(jīng)在想什么，做什么和怎樣做的。目的是讓教師和學(xué)生讀一讀，想一想：在物理學(xué)的教與學(xué)中，發(fā)揮物理學(xué)史中的“人文教育”的意義和價值到底在哪里？在物理教學(xué)中，到底怎樣去體現(xiàn)“人文教育”的功能？進而在物理教學(xué)中，怎樣設(shè)法驅(qū)使學(xué)生從科學(xué)家們想什么、做什么和怎樣做的一些經(jīng)歷中，領(lǐng)悟一個人在成功的征途上除了必須具備的科學(xué)思想、科學(xué)精神和科學(xué)意志品質(zhì)外，還必須要怎樣做，才能真正實現(xiàn)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(xué)生明白自己所認識和理解的東西，那么，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的情趣，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)物理的過程中品嘗物理學(xué)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(xué)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(xué)物理教學(xué)之前，也值得一讀。　　真誠希望同行們和同學(xué)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(nèi)容概要

　　《汪延茂談中學(xué)物理教與學(xué)》是汪延茂通過近四十年的教學(xué)、二十多年的教改和二十多年的教材編寫方面的體會并經(jīng)過反復(fù)推敲，擬定出了一百多個有關(guān)物理教與學(xué)的問題，在這些問題中，絕大多數(shù)都跟同學(xué)們感到物理難學(xué)有密切的關(guān)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(jīng)典點評的形式，指出該類問題的核心和關(guān)鍵，以供同學(xué)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(xué)物理系，畢業(yè)后一直從事初、高中物理教學(xué)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(xué)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(xué)論》一書（由安徽教育出版社出版）。2009—2010年，在積多年教學(xué)、教改和教材編寫經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，又編著了《輕松愉快學(xué)物理（初中版和高中版）》兩書（由廣東科技出版社出版）。　　汪延茂傾心教育，執(zhí)著追求，刻苦鉆研，先后獲得全國物理教學(xué)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(wù)院津貼的優(yōu)秀專家。1997年受聘安徽師范大學(xué)擔(dān)任教育學(xué)碩士生兼職導(dǎo)師。2004年被教育部聘為物理課程標準研制組核心成員，并擔(dān)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(xué)物理的人都必須確立的觀念一、引導(dǎo)學(xué)生認識學(xué)習(xí)物理學(xué)的意義和價值1.研究物質(zhì)性質(zhì)的意義和價值在哪里2.研究物質(zhì)運動與變化規(guī)律的意義是什么3.為什么研究物質(zhì)的結(jié)構(gòu)十分重要4.為什么說“守恒”是支撐物質(zhì)運動與變化規(guī)律的核心要素5.物理學(xué)與社會之間有怎樣的關(guān)聯(lián)性6.為什么從總體上講物理學(xué)是研究自然界物質(zhì)的一門科學(xué)二、幫助學(xué)生克服學(xué)習(xí)物理的“三大障礙”7.中學(xué)生害怕學(xué)習(xí)物理的心理是怎樣形成的8.消除中學(xué)生害怕學(xué)習(xí)物理心理的主要對策有哪些9.為什么不能將物理學(xué)孤立起來學(xué)習(xí)10.形成中學(xué)生死記硬背學(xué)習(xí)物理的原因是什么11.中學(xué)生要克服死記硬背學(xué)習(xí)物理的對策主要有哪些三、讓學(xué)生接受一些自然哲學(xué)觀點12.什么是自然哲學(xué)13.物理學(xué)是從哪里來的14.為什么說自然哲學(xué)是研究物理學(xué)的“導(dǎo)師”15.自然哲學(xué)在社會學(xué)中的意義和價值是什么四、讓學(xué)生了解一點物理學(xué)史16.科學(xué)與技術(shù)發(fā)展的動因是什么17.科學(xué)發(fā)現(xiàn)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(xué)的發(fā)展大致經(jīng)歷了哪幾個階段19.“爭論”在科學(xué)研究中的意義和價值在哪里20.科學(xué)思想與科學(xué)方法的意義和價值是什么五、讓學(xué)生做到手中有數(shù)據(jù)和心中有數(shù)地學(xué)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(xué)物理為什么必須要學(xué)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(shù)字的運算27.物理學(xué)中“常數(shù)”的意義是什么28.物理學(xué)中“過程量”和“狀態(tài)量”的區(qū)別是什么六、讓學(xué)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(shè)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(gòu)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(zhì)是“科學(xué)猜想與假設(shè)”七、讓學(xué)生了解科學(xué)成果的基本表達方法36.科學(xué)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(xué)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(xiàn)的一種載體38.圖像方法和圖解方法的區(qū)別和聯(lián)系是什么39.為什么建立物理概念非常重要40.為什么說數(shù)學(xué)既是精雕細刻物理學(xué)的最佳工具，也是精雕細刻大自然的最佳工具八、讓學(xué)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(guān)系44.坐標系與參考系之間有怎樣的聯(lián)系45.物理學(xué)中的圖像與坐標之間有什么關(guān)系46.絕對運動與相對運動之間的區(qū)別和聯(lián)系在哪里九、讓學(xué)生確立“掌握科學(xué)思想和方法比記住物理知識更重要”的學(xué)習(xí)理念47.何謂科學(xué)思想與科學(xué)方法48.為什么接受科學(xué)思想、掌握科學(xué)方法比記住物理知識更重要49.科學(xué)思想與科學(xué)方法在解決物理問題中的作用是什么50.為什么說科學(xué)方法均是有理論根據(jù)的51.突破傳統(tǒng)觀念的意義和價值在哪里十、讓學(xué)生學(xué)會自我評價學(xué)習(xí)的方法52.自我評價學(xué)習(xí)的意義是什么53.怎樣確定自我評價學(xué)習(xí)物理水平的科學(xué)指標54.怎樣指導(dǎo)學(xué)生評價自己進入了理解物理知識的層次55.怎樣指導(dǎo)學(xué)生評價自己進入了掌握物理知識的層次56.為什么學(xué)生常說在課堂上聽懂了的東西，到了習(xí)題或考試中不會用57.為什么在習(xí)題訓(xùn)練中要做到精練，不能采用題海戰(zhàn)術(shù)十一、讓學(xué)生正確認識考試和習(xí)題訓(xùn)練58.為什么古今中外的學(xué)校教育都離不開考試59.物理習(xí)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(xué)生重視課程資源的利用63.什么是課程資源64.為什么說學(xué)會利用課程資源是學(xué)習(xí)成功的重要途徑65.怎樣用好各種課程資源66.物理習(xí)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(shè)置的各種欄目里的內(nèi)容十三、讓學(xué)生知道怎樣研究和處理各種物理問題68.科學(xué)分類方法在物理學(xué)研究中的意義是什么69.怎樣研究和處理現(xiàn)實中的物體平衡問題70.怎樣研究和處理現(xiàn)實中的連接體問題71.怎樣研究和處理現(xiàn)實中的圓周運動問題72.怎樣研究和處理現(xiàn)實中的碰撞問題73.怎樣研究和處理現(xiàn)實中的爆炸與反沖問題74.應(yīng)用動量守恒原理要注意些什么75.怎樣研究和處理現(xiàn)實中的功能關(guān)系問題76.怎樣研究和處理現(xiàn)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(xué)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(chǎn)生的，產(chǎn)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(zhì)的運動量的82.怎樣感受物理學(xué)中的美83.科學(xué)與技術(shù)之間的區(qū)別和聯(lián)系是什么84.物質(zhì)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(xué)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(dǎo)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(guān)系的92.什么是經(jīng)院哲學(xué)93.為什么說提問和交流討論甚至爭論，是一種重要的學(xué)習(xí)方法94.物理學(xué)中的常數(shù)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(zhì)性、運動性、辯證性、簡單性、守恒性和質(zhì)樸的數(shù)學(xué)邏輯性具體表現(xiàn)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(xué)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(xiàn)的多個矢量104.物理學(xué)中“帶箭頭的線”的意義和作用是什么105.物理學(xué)中出現(xiàn)虛構(gòu)概念的意義和價值在哪里106.物理學(xué)中常出現(xiàn)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(xué)中出現(xiàn)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(xiàn)多種的表述方法110.重量和重力的區(qū)別和聯(lián)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(xí)慣用語之間的區(qū)別是什么113.慣性、慣性現(xiàn)象和牛頓第一定律的區(qū)別和聯(lián)系是什么十六、引導(dǎo)學(xué)生大膽地猜想與假設(shè)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(xiàn)，是否有萬有斥力存在附錄：著名物理學(xué)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(xué)的災(zāi)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(xué)的宣言。伽利略傳統(tǒng)的觀念與不屈的抗?fàn)?；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(xué)習(xí)；一生的趣事與永恒的偉績。奧斯特聯(lián)系的思想與不舍的踐行；偶然的發(fā)現(xiàn)與必然的結(jié)果。法拉第刻苦的經(jīng)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(xué)地繼承與積極地發(fā)展；高超的數(shù)學(xué)與盡美的追求。愛因斯坦大膽地懷疑與科學(xué)的批判；敏銳地洞察與超凡的思辨。結(jié)束語

章節(jié)摘錄

　　可見，實驗計劃指的是“從實驗?zāi)康某霭l(fā)，到實驗原理的確定，實驗方法的選擇與創(chuàng)造，實驗數(shù)據(jù)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。　　實驗儀器與器材的選擇：　　選擇不同物質(zhì)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(zhì)組成的物體的質(zhì)量和相同物質(zhì)不同體積的物體的質(zhì)量；　?。?）用量筒或量杯測量不同物質(zhì)組成的物體的體積和不同質(zhì)量同種物質(zhì)的體積；　?。?）計算不同物質(zhì)組成的物體其質(zhì)量與對應(yīng)體積的比值和計算同種物質(zhì)不同質(zhì)量與對應(yīng)體積的比值；　?。?）比較同種物質(zhì)單位體積的質(zhì)量是否相同，比較不同物質(zhì)單位體積的質(zhì)量是否不同，最后得出結(jié)論——自然界各種物質(zhì)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(zhì)的密度是不同的?！　∥覀冊谶x擇不同物質(zhì)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(jié)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(zhì)均具有密度這一特性。這一方法是科學(xué)實驗中經(jīng)常用到的一種理論思維方法?！　】梢?，在一般情況下，設(shè)計實驗的基本思路是：　　首先要明確實驗?zāi)康?，接著要從實驗?zāi)康某霭l(fā)，尋找與實驗?zāi)康拿芮邢嚓P(guān)的因素，即影響現(xiàn)象的主要因素，接著將密切相關(guān)的因素抽取出來，采取控制變量的方法或根據(jù)某些規(guī)律、理論來確定實驗原理，明確實驗中要采集的數(shù)據(jù)，然后再選擇實驗儀器與器材，并安排實驗步驟?！　∵@就是我們通常設(shè)計實驗的一般做法。教師要告訴學(xué)生，學(xué)會設(shè)計實驗非常重要，它不僅是我們進行科學(xué)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?！　⊥ǔＮ覀円胱龊靡患拢紫纫鞔_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(shè)計實驗很相似。例如，我們在設(shè)計實驗中要選擇的實驗儀器和器材，往往并非都是現(xiàn)成的，常常需要我們?nèi)ゼ庸ぶ谱骰驅(qū)ふ掖梦锲贰Ｍ瑯?，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(xué)生若在實驗中養(yǎng)成了良好的習(xí)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(xué)生不要對設(shè)計實驗有神秘感，設(shè)計某一科學(xué)實驗跟計劃做某件事情并無本質(zhì)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(jù)，置入大腦中進行，加工處理，進而得出結(jié)論的方法。理論思維方法主要有科學(xué)抽象、邏輯推理、數(shù)學(xué)演繹、思想實驗、想象、靈感和直覺等?！　±纾谖锢韺W(xué)中，幾乎所有的物理概念，都是通過科學(xué)抽象的方法建立起來的。所謂科學(xué)抽象，指簡化復(fù)雜現(xiàn)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(zhì)（最主要的東西）的一種過程。物理學(xué)中許多“理想化的模型”就是在科學(xué)抽象中建立起來的。因此，建立理想模型在物理學(xué)中是一種非常重要的科學(xué)抽象方法，由于它在物理學(xué)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(zhì)是科學(xué)抽象。　　……

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