物理学发展史课程心得

2024-08-30 版权声明 我要投稿

物理学发展史课程心得

物理学发展史课程心得 篇1

在物理学发展史的课堂上,我了解到的是一个精简的物理学发展过程,就如视频《Into the Universe With Stephen Hawking》中所展示的地球发展历程,物理学也是从人类蒙昧无知的开始,一步步实践,一点点总结出来的理论,最终才有现今物理学的辉煌。

物理学的先驱们,以他们的绝伦而又严谨的思想,为我们奠基下了好的开始。西方的先哲认为宇宙万物由几个简单的基本元素构成;千姿百态的各种运动也只是这些元素的量和质的变化。这些先进思想和他们的严谨的思辨方式,为后世的自然科学所继承和发扬。但由于他们的观察比较粗糙,又缺乏严格的数学论证,不免带有不少的空想和臆测的成分。例如亚里士多德在所著的《物理学》中就认为大地或月下区域内的物体是由土、水、气、火四元素构成;月球以上的天体则由截然不同的第五元素即由纯净的以太构成的,它们的天然运动是圆周运动。在中国,以物理为书名的,见之于三国、西晋时代会稽郡处士杨泉的《物理论》,他认为气是“自然之体”,天是回旋运转的“元气”,万物是阴阳二气的“陶化、播流、气积”而成。不少中国的先哲认为气或元气是构成万物的原始物质,阴阳二气的消长是事物运动变化的原因。也有将“道”视为宇宙的本原及其普遍规律。这些和西方的观点颇多相似之处。也都认为天、地遵循不同的运动规律,如《淮南子•天文训》就说:“道始于虚霩,虚霩生宇宙,宇宙生气,气有涯垠,清阳者薄靡而为天,重浊者凝滞而为地。”清者上浮,浊者下沉,形成天地之别。

人类对物理学的认知在经历了如混沌初开的空测和臆想之后,进入了经典物 理学的发展高潮时期。从古希腊时代的阿基米德在流体静力学和固体的平衡方面取得辉煌成就,到伽利略、牛顿、法拉第,等等诸多伟大的科学家的努力下,建立了完善的物理学体系,创造了人类的文明,就像是远古时代的人类学会了钻木取火,熊熊的火种带来的必然是物理学的一片辉煌。

20世纪的物理学到19世纪末期,经典物理学已经发展到很完满的阶段,许多物理学家认为物理学已接近尽头,以后的工作只是增加有效数字的位数。开尔文在19世纪最后一个除夕夜的新年祝词中说:“物理大厦已经落成,……动力理论确定了热和光是运动的两种方式,现在它的美丽而晴朗的天空出现两朵乌云,一朵出现在光的波动理论,另一朵出现在麦克斯韦和玻耳兹曼的能量均分理论。”前者指的是以太漂移和迈克耳孙-莫雷测量地球对(绝对静止的)以太速度的实验,后者指用能量均分原理不能解释黑体辐射谱和低温下固体的比热。恰恰是这两个基本问题和开尔文所忽略的放射性,孕育了20世纪的物理学革命。

爱因斯坦于1905年创建了狭义相对论,又于1915年,创建广义相对论,1905年爱因斯坦发表光量子假设,以光的波粒二象性,解释了光电效应;1913年玻尔发表玻尔氢原子理论,用量子概念准确地地计算出氢原子光谱的巴耳末公式,并预言氢原子存在其他线光谱,后获证实。1918年玻尔又提出对应原理,建立了经典理论通向量子理论的桥梁;1924年德布罗意提出微观粒子具有波粒二象性的假设,预言电子束的衍射作用;1927年海森伯发表不确定性关系;1928年发表相对论电子波动方程,奠定了相对论性量子理论的基础。由于一切微观粒子的运动都遵循量子力学规律,因此它成了研究粒子物理学、原子核物理学、原子物理学、分子物理学和固体物理学的理论基础,也是研究分子结构的重要手段,从而发展了量子化学这个化学新分支。

物理学的新发现都必须经历繁复而艰辛的实验而得到验证。物理学是实验科学,“实践是真理的唯一标准”,物理学也同样遵循这一标准。一切假说都必须以实验为基础,必须经受住实验的验证。但物理学也是思辨性很强的科学,从诞生之日起就和哲学建立了不解之缘。无论是伽利略的相对性原理、牛顿运动定律、动量和能量守恒定律、麦克斯韦方程乃至相对论、量子力学,无不带有强烈的、科学的思辨性。

物理学发展史课程心得 篇2

The development of the theory of symmetry has

principle of the symmetry play an important role in

and practice in physics curriculum from the development

we can emphasize the positive role of symmetry in

对称性理论在近代以来的物理学的发展中发挥着人们无法想象的指导性作用, 也带来了惊人的收获。伟大的物理学家爱因斯坦在对称性的认识上做出了飞跃性的变革, 他的相对论理论可以说在很大程度上应该归功于这一认识, 他曾经这样说到:“我想知道上帝是如何创造这个世界的。对这个或那个元素的谱我并不感兴趣。我想知道的是他的思想, 其他的都只是细节问题[1]。”我们通过分析对称性的发展, 发现这可以对实际的教学产生积极的影响。一方面, 可以强调对称性在物理学课程的教学中的积极作用;另一方面, 找出物理学课程中潜在的创新点, 用来指导实际的课堂教学。

我们知道物理学家追求的目标之一就是对称性, 对称性是什么?对称性有两种含义, 一种含义是, 对称的即意味着是非常匀称和协调的, 也就是说具有不可区分性;而对称性则表示结合成整体的好几部分之间所具有的那种和谐性。美是与对称性紧密相关的, 就此意义上来说, 对称性涉及的范围决不限于空间的物体。天平的形象使我们很自然地联系到对称一词的第二种含义, 天平具有双侧对称性, 就是左和右的对称。一个物体, 即一个空间构形, 如果在给定平面的反射下变成为其自身, 我们就说它关于这个平面是对称的。

从古代关于物质、运动不生不灭的哲学思辨到近代的实验, 即培根所鼓吹的思辨和伽利略所提倡的试验, 才使得实验方法真正引入物理学研究, 从而使物理学成为真正意义上的科学。这一观念激励着科学家用实验发现自然过程中的各种“不变量”, 作为物质量、运动量的量度, 并把这种科学发现转化为各种守恒原理, 守恒观念是把我们引向科学知识的源泉, 是我们寻找规律的出发点。而这一切竟然起源于对称性。所以, 我们通过对称性的观念来强调物理学的核心概念以及各种定律就有着十分坚强的理论基础, 学生们就会对物理课程的学习有一个整体性的了解。

从历史的角度看, 要追溯到米利都的泰勒斯和萨莫斯的毕达哥拉斯。米利都学派主张从纷乱繁杂的事物和现象中, 探索隐藏于万事万物中统一本原的简单性;隐藏于天体运动表面混乱中所显示出的结构和谐性。另一学派即毕达哥拉斯学派, 他们认为在所有的几何图形中, 圆和球是最完美的图形, 而匀速圆周运动则是最完美的运动。这种认识起源于对天体的观察, 从月面明暗交界处所显露出的圆弧形, 认识到月亮是球形的;从月食现象中观察到地球投射在月亮上的影子推断地球也是球形的, 由此断言所有的天体都是球形的。柏拉图问题提出:有没有任何一种假说能把行星运动在外表上的无秩序转化为秩序、美和单纯呢[2]?从上面的介绍我们可以看出对称和谐是古希腊天文学的主旋律。

亚里士多德和他的老师柏拉图对此持有相同的认识, 坚持大地是球形的主张, 球形是最具对称性的立体图形, 是唯一能在自身所占据的空间范围内作任何方向旋转而不变的图形。而这种高度对称性的图形是世界上最美的, 因此上帝理应是按照美的原则创造世界, 这种认识在科学发展过程中是一次重大的飞跃, 它实际在思想上突破了绝对上下和高低的观念, 为后来牛顿的万有引力理论的提出作了思想准备。同时古希腊人还发现了五种规则立体图形, 认为这分别代表着火、土、气、水和以太五种元素, 并企图运用这五种几何图形来解释天体的结构。总之, 高度对称性一直深受古希腊的科学哲学家们的青睐, 特别在天文学研究中圆形及其在圆形轨道上的匀速运动几乎成了开普勒之前, 欧洲天文学家研究天文学的最基本的原理, 无论是欧多克斯的天球层模型, 还是托勒密的“地心说”结构, 乃至后来的哥白尼的“日心说”理论均以此为出发点, 就连后来由于发现了开普勒三定律而被人们尊称为“天空立法者”的开普勒, 最初也建立了一种基于五种规则立体图形的行星轨道之直径比的理论, 虽然结果以失败而告终, 但他最终建立的开普勒三定律仍然是深受这种认识的启发。哥白尼的《天体运行论》是对称和谐的体现, 开普勒的《宇宙结构的奥秘》和《宇宙的和谐》更是将对称和谐简单完美的溶入开普勒定律之中。伽利略就在开普勒建立天体运行理论的过程中, 同时在批判亚里士多德错误理论的基础上, 构建地面宏观物体运动的理论, 他确立了科学的自由落体定律、惯性定律与相对性原理, 指出力是产生加速度的原因, 为经典力学奠定了坚实的基础。其中的相对性原理指出, 在静止与匀速直线运动状态中力学定律是相同的, 揭示出了力学中静止状态与匀速直线运动状态的等价性, 而这种等价性就是一种不变性, 也就是物理学当中的对称性。伽利略的理论是构成牛顿力学的主要基石之一, 牛顿力学当中的许多守恒定律, 后来发现均是由对称性推出来的结果。所以对称和谐是近代天文学的主旋律。

麦克斯韦的电磁场理论实现了电、磁、光的统一, 导致了牛顿物理理论之后的物理学的又一次大综合, 人们一直把麦克斯韦的电磁场方程和万有引力定律以及牛顿的三大力学定律放在同等重要的地位, 从科学美学的角度分析麦克斯韦的电磁场理论, 其最突出的科学美学特征就是方程本身所折射出的令人拍案叫绝的对称性, 从这一理论的创建过程来看, 麦克斯韦其实就一直是在对称性科学美学思想的引导下完成的。这可以从他在建立电磁理论当中“涡旋电场”和“位移电流”两个关键性概念的引入清楚地看到这一点。麦克斯韦的电磁场理论用洛仑兹变换可以推出光速不变的结论, 这正是相对论的一个基本前提, 难怪爱因斯坦说狭义相对论的建立要归功于麦克斯韦的电磁场方程。无论是狭义相对论还是广义相对论, 最初的想法均出自这种对称性审美情结, 因为在爱因斯坦心中对牛顿理论所显露出的许多不对称性难以接受, 特别是牛顿的绝对时空观赋予“静止参照系”以特殊地位的思想, 更让爱因斯坦不敢苟同, 正是基于这样的认识, 爱因斯坦开始相对论的构想, 狭义相对论是建立在两个基本公设的基础之上。这两个公设可以说是一脉相承的, 内部有着深刻的联系, 光速不变, 就要求在真空中麦克斯韦方程对两个相互作匀速直线运动的惯性系中都成立, 让电磁现象也遵守相对性原理, 也就是说, 狭义相对论排除的是牛顿物理学中的非对称性。而广义相对论的建立则是爱因斯坦沿着对称性的科学美学方向, 在更大的范围内做出的一个更加大胆的构思, 爱因斯坦认为既然狭义相对论否定了“绝对速度”和“特殊的惯性参照系”, 那么我们是否可以更进一步去否定“惯性参照系”的特殊地位呢?于是提出了广义相对论两个基本原理。广义相对论的创立可以说是人类在探索大自然过程中做出的最伟大的功绩之一, 在这一伟大理论的创建过程中我们又一次看到了对称性科学美学特性放射出的灿烂光辉, 现代宇宙学是以爱因斯坦的广义相对论为基础的, 而广义相对论就是以对称性为指导而发展起来的理论体系之一, 从此以后, 对称性的积极作用才真正体现在物理学的进展中[3]。从哈勃理论到伽莫夫的宇宙大爆炸理论, 都是相对论的直接支持和宇宙对称和谐的信念的辉煌产物。因此对称和谐也是现代宇宙学的主旋律。

能量守恒与转化定律, 质量守恒与转化定律, 动量守恒与角动量等定律, 都是物理学深入发展和综合研究的结果, 而守恒的实质在于对称性。我们知道, 时间平移对称性导致能量守恒;空间平移对称性导致动量守恒;空间转动对称性导致角动量守恒。电磁场在规范变换下的对称性导致电荷守恒, 等等[4]。对称性概念虽然起源于古希腊, 但对对称性的深刻认识则是进入二十世纪以后的事情, 特别是量子力学建立之后。因为量子力学是研究微观粒子结构和运动规律的理论, 量子数是量子力学当中的一个十分重要的概念, 而量子数这一概念就是从对称性观念来的, 例如, 一个原子从一个量子数变到另一个量子数, 其中的规律要通过选择规律, 而选择规律则又和对称原理有关, 随着量子力学的深入发展, 对称观念已逐渐变成其基本语言的一部分, 狄拉克认为美与真是统一的, 美的理论必定是真的, 而真的理论则理应是美的。这些物理学史料对于提高学生们的科学情感素养有着不可忽视的作用, 同时也对枯燥的理论教学提供了很好的多样性补充, 从而有助于活跃课堂氛围。

电磁学规律在洛仑兹变换下保持不变, 这是基础物理学中发展的第一个不变性, 这一发现过程可以表述为一种方法论模式:

实验→场方程→对称性

杨振宁指出, 爱因斯坦创立相对论的过程, “这是一个如此令人难忘的发展, 爱因斯坦决定将正常的模式颠倒过来。首先从一个大的对称性出发, 然后再问为了保持这个对称性可以导出什么方程来。20世纪物理学的第二次革命就是这样发生的[5]。”事实证明物理学的发展道路就是这样的, 现在的方法论模式就相应地变成了:

对称性→场方程→实验

从科学的发展道路看, 过去是从经验中总结出规律, 而现在由于从人与大自然的和谐来看, 为了保持能量最低原理, 我们只能从知识的研究去指导生产。

从过去的能量守恒定律和动量守恒定律, 通过对时空观念的变革, 可以变为能量—动量守恒定律。我们可以从对称性方面去加以分析, 能量守恒是和时间平移不变性紧密联系在一起的, 而动量守恒是和空间平移不变性相关的, 相对论恰好是时空理论的完美形式, 所以能量—动量的统一理论是相对论的直接产物。

“统一性”的追求就是“对称性”的追求, 也就是“美”的追求。而世界的统一性在于它的物质性, “统一”并不是主观的臆想, 而是在实践中不断修正不断接近和符合客观实际的结果[6]。面对物理学在今天人们生活中的重要性, 我们会看到一个更大的进步, 因为我们正在越来越多的找到物理规律的本质。对称性作为一种科学美学特征, 一直对科学的发展起着宏观上的指导作用, 科学发展表明这种作用将越来越得到加强和深化。

我们通过分析对称性的发展, 可以很好的结合物理学的发展史进行必要的补充, 一方面满足了学生对于物理学史料的渴求, 另一方面又能够让学生充分理解对称性及其相关的知识。比如, 关于对称性是天文学的主旋律这方面的知识, 可以使学生了解为什么物理学的发展过程中天文学占如此重要的地位, 为什么球形、圆形在天文学中会成为一个最基本的概念。也可以把几何对称性、抽象对称性以及数学对称性的这种分类进行简单介绍。

关于对称思想我们可以经常引入教学中, 使物理图像可以更加清晰地加以讲解, 物理概念从更加本质的对称性原理层面上进行阐释, 很多物理例题也可以给出比较简明的解法。我们知道在电磁理论部分很多问题的处理是离不开对称思想的, 当然不是所有的物理问题都要从对称方面去考虑。我们可以把对称性所能解决的问题形象的分为两类:“能不能”和“简不简”[7], 也就是说, 有些问题的解决利用对称性可以起到事半功倍的效果, 有些时候不利用对称性根本无法去处理。

大学物理的教学目的绝不仅仅在于教会学生解决有关的物理问题, 作为高等工程教育的一门重要的必修基础课, 还要让学生受到科学的思想方法和研究问题的方法的训练, 从而学会学习, 现在所提倡的素质教育的目的也就在于此。例如, 通过对称性在电磁学部分的教学中的应用, 我们可以向学生讲解基本概念, 在剖析典型问题等的同时强调类比思想的重要性, 这比我们专门提及这一科研思想要有效得多。这样一来, 既可以向学生展示相关知识间的本质联系, 提高学生知识结构的有序性和有关知识的固着程度;又使学生受到了科学方法论的熏陶。

大学里的物理课不仅是知识的传授, 更不是仅仅为专业课服务。物理学是整个自然科学的基础, 是一门提高科学素质、训练思想方法、培养研究能力的重要的基础课。因此, 我们必须认清我们的教学重目的而设定的。但是在精品课程建设过程中, 却往往厚此薄彼, 把网络和课件看成是决定一切的因素。为了在精品课程的评审过程中获胜, 参评者不惜成本, 请专业人员设计网页, 请高手制作课件;而主讲教师自己却不会使用课件和网络。

(5) 精品课程的教学应该在方法上体现创新

目前的不少精品课程在教学方法上仍然采用传统的教学方法, 即使制作了网页和课件, 只是书本知识搬家, 没有体现教学内容、教学手段、教学方法的变革和创验教学的形式和内容, 鼓励开设综合性、创新性实验和研究性课程, 让学生尽早参与科研活动, 以培养其创新能力和动手能力。

总之, 我们要正确理解和把握精品课程的科学内涵, 切实注意精品课程开设过程中出现的各种问题, 并采取有效措施加以解决。只有这样, 我们才能办好精品课程, 才能真正起到教学资源共享、共同提高的目的。

点, 这绝不是仅仅在课堂上讲两句就能解决问题的, 而是要找出我们可以行之有效的做法。要使学生从整体上对物理学的内容、科学方法、工作语言、基本概念有一个全面了解, 对物理图像有一个清醒认识, 对物理学发展历史、现状、前沿都有所了解, 并使学生在理论方法、实践技能和科学计算上受到初步而全面的训练, 为今后建立长期受用的潜在能力。

“在经典物理内容的讲授中要渗透时

摘要:近年来对称性理论的发展达到空前的繁荣, 尤其是对称性原理在量子理论中已经成为不可替代的指导性原理。我们通过对称性的发展来谈论物理学课程的创新与实践, 有着两个方面的作用和意义。一方面, 可以强调对称性在物理学课程的教学中的积极作用;另一方面, 找出物理学课程中潜在的创新点, 用来指导实际的课堂教学。

关键词:对称性,对称性原理,创新

参考文献

[1]赵中立, 许良英.纪念爱因斯坦译文集[M].上海:上海科学技术出版社.1979.

[2]夏宗经.简单·对称·和谐—物理学中的美学[M].武汉:湖北教育出版社.1988.

[3]赵凯华, 张熙谋.电磁学教学中对称性分析的积极意义[J].大学物理.2005.4:1--3

[4]郭奕玲, 沈慧君.物理学史.北京:清华大学出版社.1993.

[5]朱永华.基础物理学 (第四卷物理学史选) .北京:高等教育出版社.2003.

[6]倪光炯, 王炎森, 钱景华, 方小敏.改变世界的物理学 (第二版) .上海:复旦大学出版社.1999.12

[7]尹社会, 马力平.浅析对称性在物理教学中的积极作用[J].东南大学学报:哲学社会科学版.2006, 8 (S)

物理学发展史课程心得 篇3

关键词:评价体制实施

中图分类号:G633文献标识码:A文章编号:1674-098X(2011)05(c)-0159-01

《全日制义务教育物理课程标准》(实验稿)指出: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。在新的评价理念的指导下,注重过程评价与结果评价相结合,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。

对学生评价不仅仅只停留在关注学生的学业成绩的层面,知识的掌握只是学生学习要达到的基本目标之一,更主要的是挖掘和发展学生的潜能,使学生在原有的水平上不断提高。提高学生的创新能力,培养学生的学习习惯,让学生体会物理学习的过程与方法,发展学生的情感态度与价值观。只有这样才能让学生在学习中成长,在感悟中进步。而评价是对上述方面的一个重要衡量手段,如何通过评价来判断学生多元化发展的程度,是需要研究的问题。

1 新课程对学生学习评价的基本理念

课程评价对于新课程的实施具有重要的导向、激励和调控作用。评价的功能、目标体系和评价方式方法等方面都直接影响着课程培养目标的实现。在初中物理课程标准中提出了“建立发展性的评价体系”的基本理念,主要包含了以下几个方面:

1.1 转变评价功能:以评价促发展,淡化甄别与选拔

相对传统的评价而言,新课程的评价功能发生了革命性的变化,新课程所倡导的发展性评价:不仅关注学生的学业成绩,而且更关注学生在知识和技能,过程和方法,情感、态度、价值观等多方面的发展。并倡导这种评价能客观地反映教学的真实情况,为改进教学提供真实可靠的依据。

评价不是为了给出学生在群体中所处位置,而是为了让学生在现有的基础上谋求实实在在的发展。通过评定形成学生自我认识、自我教育和自我进步的能力。

1.2 在评价的内容、形式和主体上,实现评价的多元化

1.2.1 评价内容的多元化

对知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观进行全面评价。

(1)知识与技能:书面考试、学生在“实验、小论文、小制作”和“科学探究”等活动中的表现都是评价的方面,书面考试不再是惟一的评价方式。

(2)过程与方法:新课程的学生评价不仅重视学生解决问题的结论,而且重视得出结论的过程,特别关注形成性评价与终结性评价相结合。

关注结果的终结性评价,是面向过去的评价,关注过程的评价是面向未来的评价。新课程的评价重在促进学生的发展,在学生学习的阶段更关注学生学习与探究的过程,重在培养学生良好的科学探究习惯和严谨的科学态度与精神。

(3)情感态度与价值观:关注学生在学习过程中在情感、科学态度、科学的价值观方面进步,了解学生对于科学·技术·社会问题认识的程度,促进学生对于科学技术与社会之间关系的关注。

1.2.2 评价形式的多元化

新课程注重对学生的综合评价,从传统的过分强调定量逐步转向定性与定量相结合的评价方式,倡导客观记录学生成长过程中的具体事实,不过分强调评价的标准化。关注学生多方面的能力、同时又尊重个体发展的差异。提倡采用笔试、实验操作与学习档案等多种方式进行评价。

以“课堂日志”和“现场笔记”等卡片形式记录学生的学习情况

书面笔试开卷与闭卷相结合

关注个体差异,不以同一模式要求所有的学生

1.2.3 评价主体的多元化

新课程的评价强调学生的参与,以自评与他评相结合的方式,实现评价主体多元化。

新课程要改变以往评价主体单一化的弊端,对学生的学业开展评价强调由教师、学生、家长、学校领导等的共同参与,使新课程评价的成为学生的主动参与、自我反思、自我教育、自我发展的过程,帮助和促进学生不断发展。

2 新课程评价方法的发展

教学评价是衡量学生实际水平的一把尺子,它可以了解学生对知识技能、过程与方法的掌握情况,帮助学生逐步建立起正确的世界观、人生观、价值观等,丰富情感态度的主观体验。正确的评价关心的是学生掌握了什么,能做什么或没掌握什么,不能做什么,这也就是不以评定学生之间差异为目的素质教育的根本,这也就要求对学生的评价方式的多元化。在评价方式中不应该是只有考试成绩,更重要的是体现全面性、发展性的评价。评价方式多元化可以使学生在不同的评价方式中找到自信,从而照顾到学生的个别差异性,使全体学生能够主动参与、乐于探究、勤于动手,从而培养积极主动的学习精神。评价方式多元化包含有以下几个方面:

(1)个人经历记录:建立学生成长记录档案,收集学生各方面的资料,并组织学生相互观摩,相互评价。在学生的成长记录档案中,既有学生制定的各个阶段学习计划、听课笔记、实验报告、各类测验与竞赛成绩、荣誉证书、作业记载、记录,错题集;也有教师各个阶段的评语、家长寄语、同学的评价和自我反思;而学生自己的小制作、小作品的照片、科学小作文、STS与网络互动中的探究活动等资料,更应该得到老师的肯定与充分重视。成长记录,记载着学生的进步,透射出学生的自信。在同学们相互观摩评价成长记录的过程中,促使他们不断地发现问题、自我反省、自我评价、自我激励。

(2)书面测试:是最常用的方式。在近年的各类试题中,都增加了开放性、探究性的试题,而且答案也不是唯一的;同时试题加强了与学生生活实际的联系。

(3)实践活动:包括科学探究、实验、小制作、科学作文等等,采用自评、互评;教师评、家长评等各方面结合起来评价。

(4)综合评议:把定性和定量的评价、过程性评价和终结性评价综合起来,本着对有利于学生的进步,有利于培养学生的学习信心,平等地与学生交换意见,对学生进行综合评议。

3 结语

新课程评价的研究是教育领域的一个永恒的课题。在不同的时期,有不同的评价机制和方法。我们只有不断的研究,努力探索既能体现新课程标准规定的共性要求,又能实现物理教学和适合于自身教学的个性要求的评价体系,才能在教学生活中继续不断进步,不断发展.

參考文献

视觉心理学课程心得 篇4

视觉心理学这门课程的学习心得,上完一个学期了,这门课程还是很有收获的。当我在考虑给出的主题去做相应的设计应该考虑主体的深层内涵和能打动人的部分。

设计是什么?之前我也有一直问自己这个问题。很迷惑,但是自从我上了这门课程之后,我明白了。设计,就是以图片的方式和人们的心灵进行沟通。设计师的任务,就是将所要传达的主题深入刻画和表现出来。设计师和艺术家不同,艺术家是表现出自己所认为的美,但是设计师是表现大众所认为的美。所以,很多情况下,设计师所认为的好的作品并不被大众所认可。对设计师而言这是很悲哀的一件事情。

什么是好的作品?怎么细化作品的主题?现在的社会,到处充斥着广告垃圾,信息量的大增使得人们对广告已经产生麻木的心理。怎么样才能让我们的设计作品脱颖而出夺人眼球,给人留下深刻影响呢?这很值得我们每一个做平面设计的人去思考。

我们现在考虑问题,当我们观看物体、它与我们及其他物体的相对位置以及它的形状、颜色、运动等某一属性时,大脑必须执行的某些基本操作。也许,我们应该认识到的最重要的一点,就是视野中的物体并不像我们看到的那样。每个物体并非以清楚和确定的方式做了标记,我们的大脑必须使用各种线索,使景物中对应同一物体的各个部分整合在一起。在现实世界中,这并不是一件容易的事情。物体可能部分被遮挡或是呈现在易于混淆的背景之中。我们要做的,将它再现。

格式塔心理学原理。通过发现各个部分的最优组合,主动地构造这些“整体”。这种组合最有可能对应于真实世界中某个物体的有关方面。很明显,重要的是各部分之间的相互作用。格式塔学派试图对视觉系统共同的相互作用类型进行分类,并把它们称为知觉定律。他们的组合定律包括接近性、相似性、良好的连续性和封闭性。

接近律说明,我们倾向于将那些相互靠得很近且离其他相似物体较远的东西组合在一起。其他实验显示,接近律通常指“空间上接近”,而非在视网膜上的接近性。

格式塔的相似律是说,我们将那些明显具有共同特性(如颜色。运动、方向等)的事物组合在一起。如果你看见一只正在跑的猫,你就会把它身体的各个部分组合在一起。因为一般来讲,当猫跑时,它的各个部分会在一个方向上运动。同样原因,正在树丛中爬行的猫也会被识别出来。但是,如果它纹丝不动,我们就很难发现它。

爱情心理学课程心得报告 篇5

明知故犯的修行

一,了解自我上这门课第一节的时候,我刚刚分手两个月零四天。不知道是我自以为是自命不凡。还是我真的了解一些什么,我并没有大多数人认为的那样盲目。我对自己面临的情况有比较明了的了解。只是。我不能接受。

我需要学会的就是让自己试着接受那些你不得不接受的现实,我有很多很多的话要说,我有很多很多的日记要写,我还有很多很多的作业要做。生活日复一日的强行发生和被迫接受之后,我发现我要说的话,都烂在了肚子里。想见的人,都渐渐淡漠。想做的事,有心无力。包括这篇论文,因为和爱情有关,被我一再推迟,一写再写。关于爱情,可能到现在,我都没学会接受。

我在明知故犯。

或许我的经历,放到爱情心理学的理性分析来说,这是一个很容易归类,解释和分析的案例。典型的初恋综合征,八年的爱情长跑,生活的方方面面,吃饭,逛街,做作业,摔倒,陪家人聊天„„都被彻底的渗透。突然的抽离,让你有一种巨大的空虚感和信仰空洞。但是,那些不可力抗的因素实实在在,发生那些你不得不接受的事实。解决办法就是:找个朋友说说心情,找个晴天爬爬山,找个雨天清醒清醒。一切不安,就简单的尘埃落地,尘归尘,土归土。就像生命的消逝那样客观,所有的不安终归都入土为安。只是,我,可以理解,但无法接受。

我放开自己,说服自己,淡化自己的情绪。慢慢的,静静的,傻傻的。终于有一天,我想起来的时候貌似没有那么心痛,只是隐隐,怅然若失。

学习了爱情心理学,让我对自己平时自己苦苦思索的问题,有了一些系统的理解,我曾经终日思索自己行为的正当性,究根究底,想从壹加壹的自然公理开始论证自己的失恋之后可能的无数结果。我从来都不知道,原来我思考的问题叫做——爱情心理学。这门课给我帮助很大。让我对于爱情心理有了一个系统而全面的了解。虽然,它没能教我,或者,直接让我怎么接受现实。我想这个问题,放到上帝身上都是没有办法。一切,还是那句老话:时间会带走一切。

黑格尔说:“爱是一种不可思议的力量,绝非理性所能解决的”。那我暂且就在这里,不哭不闹,不颓不废,做自己该做的事,等待时间慢慢的流逝。就当这一切是一场明知故犯的修行。路还长!

二,案例分析

茨威格的小说《一个陌生女人的来信》是我看过最神奇的一本书,里面女主人公的爱情深深的打动了我,甚至我会开始留意一下身边从没留意的人和事,看看是不是也有这么一个女的这么多年以来一直在某个角落爱着我。尽管,现在的我还在失恋的阴影里里面,但是我对失恋这事没有太多兴趣。我现在用我课堂所学来谈谈里面女主人公的心理。

这是空前绝后,前无古人后无来者,最最感人的单相思。将“单相思”这样令人绝望的爱情推向一个无人企及的高度,我的六年单恋也只能望其项背。女主

人公的狂热在你跳开之后,你发现,一切是如此的荒诞,但是,随着小说的渐进,你发现所有的荒诞都是如此的合理,就像一个诡异的空间几何证明题,当你从最基本的公理慢慢的推断的时候,你会发现,眼睛看起来怪怪的两个线条竟然是平行的!女主人飞蛾扑火般绝望的爱情,就是我们价值观里里面两根根本不可能平行的线。她的爱情就这样继续着,直到她爱情最后的寄托——她和作家的儿子病逝,她也奄奄一息之后才提笔写信,铸就一场旷世单恋!

“在世界上没有什么东西可以比得上一个孩子暗中怀有的不为人所觉察的爱情,因为这种爱情不抱希望,低声下气,曲意逢迎,委身屈从,热情奔放,这和一个成年妇女的那种欲火炽烈、不知不觉中贪求无餍的爱情完全不同。只有孤独的孩子才能把全部热情集聚起来,其他的人在社交活动中早已滥用了自己的感情,和人亲切交往中早已把感情消磨殆尽,他们经常听人谈论爱情,在小说里常常读到爱情,他们知道,爱情乃是人们共同的命运。他们玩弄爱情,就像摆弄一个玩具,他们夸耀自己恋爱的经历,就象男孩抽了第一支香烟而洋洋得意。可我身边没有别人,我没法向别人诉说我的心事,没有人指点我、提醒我,我毫无阅历,毫无思想准备:我一头栽进我的命运,就像跌进一个深渊。我心里只有一个人,那就是你.”

爱情是两个人的游戏,就像乒乓球,一个人派过去,总得还有一个人打过来,不然,这个游戏就玩不下去了。但是,女主人公确有着一种决绝的爱情观,穷尽一生,用暗恋将“爱情”进行到底!“我整个的一生,我的一生一直属于你的,而你对我的一生一无所知。”这是我们“正常”价值观里面两根怪异的平行线。

茨威格对于那个妇产医院的描写让我触目惊心,那不是医院,而是屠宰场。一个屠杀尊严,屠杀人性,屠杀生命的屠宰场。是这个社会的阴暗面。我甚至想,那个医院对于女主人公,就像R先生,一个本该拯救的她,让她体会生命的美丽,爱情的甜蜜的人,变成了屠杀女主角一生的杀手!

佛洛依德的心理学是建立在的人动物性的基础上的,似乎所有的人,潜意识里,其实都是用下半身思考的。所谓理性,不过是受制于本能一种大趋势下得小打小闹。用动物性本能来解释人类的爱欲冲动。他把人类满足需要的冲动称为心理能量,就是力必多。正常情况下,作为心理能量的力必多需要投注于对象,并合理释放,这样能量才可以保持平稳,心理状态也才能保持健康。

“自幼丧父”,失去了第一个内心能量可以投注的异性对象。由于丧夫,母亲总是郁郁寡欢、情绪消沉,这样以自我为中心的母亲,绝不可能给女儿足够的关爱。对于生性敏感、情感纯真的陌生女人来说,在同伴中也找不到合适的对象。没有倾诉的对象、没有知音,13岁少女所有的心理力量只能投向自身。在弗洛伊德看来,心理能量的内投必然导致自恋的结果,以自我取代现实,筑起自恋的世界

这是所有人都会犯的傻,但是,一旦你犯到了极致,就成了一种似乎无法否定的高尚。一个人在爱情面前所坚持的卑微,升华成了一种忠贞不渝的高尚,将原本动物性的感情升华,用暗恋的形式自杀式的将她的爱情进行到生命的终结。赢回了原本应该一塌糊涂的尊严。嫁,当妓女,一夜情,种种的不合理,一瞬间都有了支撑点了。为了爱情。

分析自此,用一首普希金的诗作结吧。

《我曾经爱过你》

我曾经爱过你爱情 或许

在我心灵里还没有完全消失

但愿他再也不会去打扰你

我再也不想让你悲伤难过

我曾经默默无言地,毫无指望的爱过你

我既忍者羞怯,又忍者嫉妒的折磨

我曾经那样真诚,那样温柔的爱过你

但愿上帝保佑你,另一个人也会像我一样的深爱着你

三,对于本门课程的意见

首先,谢谢老师,让我度过了愉快的一个学期,不至于又稀里糊涂的修一门自己不喜欢的学科。我很喜欢老师的课。

至于不足,我能想到的就是,互动太少!

课堂的气氛不够热烈,我想,爱情心理学这种课程应该是一门互动性很强的学科才对。你甚至可以安排作业,诸如弄个陌生异性号码什么的!那样,这门课会更有意思!

最后谢谢老师!

机械学院 机信098黎茂恒

物理新课程学习心得总结 篇6

首先,磨教学目标。新课程背景下,教学目标不仅仅是教学知识,因此需要我们认真钻研课标和教材,充分理解一堂课所要达到的三维目标。例如:《滑轮及滑轮组》这节课我确定的三维目标:知识与技能目标:1、知道定滑轮、动滑轮和滑轮组的作用;2、能识别生产和生活中的滑轮;3、会根据要求使用和组装滑轮组。过程与方法目标:经历探究定滑轮、动滑轮和滑轮组的作用过程。情感、态度与价值观目标:培养学生实验能力和合作能力。这样,不仅要求学生学习一定的知识与技能,同样要求学生经历探究过程,培养能力

其次,磨学情。教学是“教”与“学”的有机结合。教师的“教”目的在于更好地引导学生“学”。因此,备课的时候要充分了解学情,包括学生已有的知识水平,技能水平,学习习惯,学习能力,心理特点,情感因素等等。相同年级的学生有学情的共性,但不同的班级存在个体的差异。备课时要充分考虑学情,结合不同学情,适当调整教学目标和方式,制定适合大部分学生“学”的教学方式和方法。

第三,磨教学方法与过程。教无定法,要充分理解教材与学情的基础上,确定本节课的重点和难点,根据不同的.学情,选择最有利的教学方法,准备必要地教学用具,激发学生的学习兴趣和求知欲望,帮助学生掌握重点,突破难点,以期达到课堂的教学目标。例如:《压强》这节课我对情景设置的选择:开始我选用一节录像,正在冰面上玩的小孩,发现冰面裂开,设置问题:小孩该怎样脱险?上过一节课发现效果不理想,学生不知道怎么办,而且没有很好地引入本节课的课题。后来我改为一个小实验:让一个男学生用两手掌将一汽球压破,学生费很大劲没压破。让另一学生用削尖的笔尖刺,一刺就破。这种例子就在学生身边,同时现象明显,很好地调动学生的兴趣,同时也达到引入课堂内容的目的。磨教学方法和过程,要考虑教学的各个环节,包括情景设置,课堂提问,课堂板书或课件,探究过程细节,课堂习题等等,通过精心打磨,才能设计出高效的课堂教学。

第四,磨教学反思。善于反思,才能不断进步。每一节课都有成功与不足,及时反思,才能使自己不断成长。我通常先反思自己对教学目标的确定是否合理,课堂教学是否达到教学目标。然后反思学生学习效果,通过课堂教学学生是否达到教学设计的情感状态,有没有更有效地途径发展创造精神和创新能力,课堂是否体现学生的“学习主人”角色;最后反思教学方式和手段是否合理。课堂是否有效激发学生学习兴趣和热情,教学过程与顺序是否合理,教学媒体使用是否得当,师生交流是否流畅等等。

物理学发展史课程心得 篇7

1 对象与方法

1.1 对象

以我校2011级三年制护理专业1班和2班共327名学生 (1班165人, 2班162人) 为研究对象, 全部为女生, 均经过高考统招入学。

1.2 方法

以1班为实验班, 2班为对照班, 两个班的药理学课程均由同一名教师讲授。教材使用陈树君、王志亮主编的第四军医大学出版社出版的《护用药理学》教材。对照班采用传统教学方法教学;实验班根据基于护生职业能力发展所需制订的本课程学习目标, 设计完整的学习情境, 确定每个学习情境的能力目标、对象、工具与要求等;以能力发展为导向, 开展教学实施。在课程活动中, 以典型的工作任务或项目为载体, 强调在具体的工作情境中解决实际问题, 在实践情境中学习知识, 学习内容紧贴工作实际, 使得学生在工作实践中发展职业所需的专业能力和关键能力。

学期结束后, 以当场不记名填写及回收的方式对实验班进行问卷调查。实验班和对照班均由教务处统一命题组织考试, 全体药理学任课教师流水评卷, 比较实验班和对照班的考试成绩, 并分为60分以下、60~79分、80~89分、90~100分几个分数段, 统计两个班各分数段的学生人数, 计算各分数段学生的所占比例, 然后进行统计分析。

2 统计方法

计量资料以均值加减标准差 (x±s) 表示, 实验班与对照班平均成绩比较用t检验。计数资料以百分率表示, 采用χ2检验, 两班各分数段人数比较采用四格表的χ2检验。以上所有数据均用SPSS11.0软件进行统计分析。

3 结果

3.1 实验班问卷调查 (见表1)

学生普遍认为进行护用药理学课程改革对自身学习水平的提高具有明显的促进作用, 能够激发学生的创新思维, 提高学生的学习兴趣, 多数学生赞同将课程改革贯穿于整个课堂教学中, 认为课程改革的教育理念有助于提高学习效果, 对自己未来的发展有益, 显示了学生对护用药理学课程改革的肯定及对该改革的信心及希望。

3.2 各班级考试成绩统计及分析 (见表2)

从期末学生成绩分析来看, 实验班和对照班各分数段人数及平均成绩均有显著性差异 (P<0.05) , 说明在我校护理专业开展护用药理学课程改革是可行的。

4 讨论

在基于能力发展核心的护用药理学课程改革中, 我们借助校院合作平台, 修订护用药理学课程标准。基于护生职业能力发展所需制订本课程学习目标, 设计完整的学习情境, 确定每个学习情境的能力目标、对象、工具与要求等;以工学结合、能力发展为导向, 开展护用药理学教学实施[2]。

在课程活动中, 高职院校的教师、医院一线临床专家共同承担课程的实施责任;以典型的工作任务或项目为载体, 强调在具体的工作情境中解决实际问题[3]。在实践情境中学习知识, 学习内容紧贴工作实际, 使得学生在工作实践中发展职业所需的专业能力和关键能力[4]。在课程实施中重视学生的主体性地位, 课程实施的计划具有灵活性和多样性。通过创设真实的任务环境, 采取“在工作中学习, 在学习中工作”, 将工作和学习有机结合起来, 以促进学生职业能力发展, 并在课程实施中充分考虑教师和学生的双主体地位。

在课程评价上, 建立以发展性评价为导向的能力发展评价指标体系。设计科学合理的课程评价指标体系, 改变以往基于个体知识获得的评价方式, 以概念性知识识记、再现为主的知识考核在课程学习效果评价中不再占主导地位, 重视护生的职业技能、态度和能力发展水平[5], 同时引入行业专家参与第三方评价, 改变以往只由任课教师进行评价的方式。在课程评价结果的应用上, 不单纯用于学生的学业考核, 而是用于课程进一步的修订和完善。组织好课程评价活动, 可为课程改革和建设提供及时、准确的反馈信息, 以适应职业岗位和职业能力的变化, 完善课程建设。

在基于能力发展为核心的护用药理学课程改革中, 探索开放式、校院合作、工学结合的护用药理学课程建设模式, 能够极大地促进学生的学习, 并能显著提高学生的学习成绩, 更重要的是可以以此为契机, 通过开展全方位、深层次的校院合作, 在课程建设与改革方面进行有益的探索与实践, 全面提升我校的办学质量。

(%)

[n (%) , 人]

摘要:目的 观察基于能力发展为核心的护用药理学课程改革对教学的影响。方法 以漯河医学高等专科学校2011级三年制护理专业1班为实验班, 采用基于能力发展为核心的护用药理学课程改革教学, 2班为对照班采用传统方法教学, 观察基于能力发展为核心的护用药理学课程改革对教学的影响。结果 问卷调查显示, 学生普遍认为进行护用药理学课程改革对自身学习水平的提高具有明显的促进作用, 两班期末药理学成绩比较有显著性差异 (P<0.05) 。结论 对护用药理学教学进行基于能力发展为核心的课程改革能提高学生的学习成绩。

关键词:能力发展,护用药理学,课程改革

参考文献

[1]植瑞东, 梁琼芳.基于工学结合的医学检验技术专业实践教学体系的研究[J].中华医学教育杂志, 2012, 32 (1) :105-107.

[2]王静.高职护理专业学生评判性思维能力培养方式的探讨[J].中国实用护理杂志, 2011, 27 (13) :69-70.

[3]袁爽秋, 李立明.护理核心能力的内涵和测评及其发展途径[J].中华医学教育杂志, 2010, 30 (3) :326-328.

[4]熊杰平, 陈晓.基于工作过程的综合实训法在儿科护理教学中的应用[J].中国实用护理杂志, 2011, 27 (1) :5-7.

物理学发展史课程心得 篇8

关键词:物质;性质;物理量;物理定律;物理课程

阿伦斯(Arnold Boris Arons,1916—2001)被称为当代国际物理教育研究之父.他的物理课程思想对我国的物理课程建设很有启发.在此,笔者想通过介绍他的物理课程思想,对我国物理课程改革提出几点建议.

一、 阿伦斯物理课程思想综述

阿伦斯花了近半个世纪的岁月对基础物理教育进行了系统的研究,继承和发展了苏格拉底、柏拉图、蒙田、卢梭、杜威、怀特海和皮亚杰的教育理论,给我们留下了宝贵的物理教育思想.把阿伦斯物理教育思想划分为物理教学思想和物理课程思想,这仅仅是一种侧重的描述方法.其实,两者是一个不可分割的整体.我们在侧重介绍他的物理课程思想时,肯定会涉及他的物理教学思想.阿伦斯的物理课程思想散见于他的专著和论文中.这里我们选出其中比较核心的和对我国物理课程改革具有启发性和针对性的内容来加以介绍.

(一)科学概念不是物质

早在20世纪80年代,阿伦斯就明确地指出“科学概念不是物质”.在《批判性思维和学士学位课程》一文中他指出:“……科学概念不是‘被发现的物体,而是人们通过智力活动经过精心抽象而创造或发明出来的……”[1]

既然科学概念是人们创造出来的,那么,我们就必须向学生讲清人们是如何创造这些概念的.基于这一认识,阿伦斯进一步强调了概念的操作型定义在物理课程中的重要性.在《基础物理教学指南》一书第12章“提高科学素养”中,他共列出了12个科学素养的特征,并把学生必须知道“科学概念不是物质”和概念的“操作型定义”列为第1、2两个:“知道科学概念(如速度、加速度、力、能量、电荷、引力和惯性质量)是通过人们的想象力和智力发明(或创造)出来的,而不是像化石、新物种或矿物这些有形的物体或被偶然发现的物质.”“知道理解和正确运用科学概念需要详细的操作型定义……”[2]289

在《基础物理课程中能量概念的发展》一文中,阿伦斯明确指出:“能量不是具体的物体,不是物质……(许多学生学了基础物理课程后把动量和能量当成了物质……)”[3]1064

(二)对超距作用的批判

在《基础物理教学指南》一书中,阿伦斯从历史的角度多次分析超距作用观点,指出它的各种表现.

在第3章“基础动力学”中,他明确指出,牛顿理论是超距作用的理论[2]49-90.在第8章“电磁学”中,他介绍了法拉第否认超距作用观点建立场的概念的历史.他甚至细心地指出,“吸引”一词在某些情境下也表现出超距作用的观点[2]196.

(三)力是分布式的

在《基础物理教学指南》一书第3章“基础动力学”中,阿伦斯指出:“用单独一个箭头来表示物体的重力、物体表面的正压力、物体表面的摩擦力,是一种分布效应的简化表示.这些分布的力必须‘一块一块地加起来.很少有教材引导学生去认识这一点.”“如果我们提醒学生去关注力的分布特点,这一观点学生是不难接受的.问题是我们从来没有这样提醒过学生.如果我们一直不提醒学生,这一概念上的空白就会一直留在学生的头脑中,许多学生一直要过很长时间,等他们的概念发展到一定程度时才会去填补这一空白.”[2]68

(四)动能定理不是能量方程

在传统物理课程中,动能定理普遍地被当作独立于牛顿运动定律的能量方程来处理.针对这一长期以来存在的问题,阿伦斯在《美国物理学杂志》上专门发表《基础物理课程中能量概念的发展》一文,从概念和历史的角度进行了严密的分析.他指出:“基本的问题是,动能定理实际上是一个动力学方程,它是从牛顿第二定律中推导出来的,而不能成为一个真正的、普遍的能量方程.在经典物理中,有三个独立的守恒方程.第一个是连续性方程或质量守恒方程.第二个是动量守恒定律,它是对牛顿力学的高度概括.如果经典物理中普遍的能量守恒定律可以从动力学方程中推导出来,这将会出现同义反复的现象,就不可能存在第三个独立的方程,而事实上这个方程是存在的.能量守恒定律不可能是推导出来的,它像其他守恒定律一样,是从有限的观察中归纳出来的,并最终被大家接受,因为没有观察到反例.”[3]1063

二、我国现行物理课程存在的不足及改进建议

上面所介绍的阿伦斯物理课程思想看似普通,却可帮助我们深刻地审视物理课程中存在的不足.下面我们用他的上述课程思想来透视我国现行物理课程中存在的不足,并提出相应的改进建议.

(一)把物理量当作物质

物理量不是物质,是人们为了描述物质的性质而创造出来的.然而,在物理教材中,我们普遍地可以看到把物理量当作物质的现象.具体表现如下.

1.把电荷当作物质

现行人教版高中物理教材,对“电”“电荷”和“电荷量”这三个名称的使用是很混乱的.教材中用“电”这个词来“表示琥珀经过摩擦以后具有的性质”,可后来又增加了“电荷”和“电荷量”这两个词,并指出:“电荷的多少叫电荷量.”显然,电荷量是一个物理量.那么,电荷就只能指电这种性质了,也就是说,电荷与电是同义词.然而,我们发现,现行教材中给“电荷”一词赋予了多种含义:在“自然界的电荷只有两种”的表述中,把“电荷”当作一种物质,因为如果它指的是一种性质(电的别名)的话,它只指电这种性质,如果它指的是一个物理量(电荷量的别名)的话,它应该有正、负和零三种;在“电荷守恒定律”的表述中,把“电荷”又当作一个物理量,因为守恒是对物理量来说的,而不是对物质来说的;在对点电荷的定义中,又把电荷当作带电体.总之,教材一会儿把“电荷”当作物质,一会儿又把它当作物理量,实质上是对物理量和它所描述的物质的性质的混淆.

我们建议,把电荷与电荷量作为同一个概念的两个不同名称,即它们都是物理量,从而把“电荷守恒定律”理解为“电荷量守恒定律”.

2.把能量(质量)当作物质

根据普朗克(Max Planck,1858—1947)能量量子化理论,振动着的带电微粒是以最小能量值为单位一份一份地辐射或吸收电磁波的,这个不可再分的最小能量hν叫作能量子.显然,电磁波是物质,而能量子是描述电磁波的一个物理量.然而,在现行人教版物理教材中,却把能量子当作光子这种物质了:“……光本身就是由一个个不可分割的能量子组成的,频率为ν的光的能量子为hν,h为普朗克常量.这些能量子后来被称为光子.”

以上表述之所以是错误的,是因为光子的能量特征不能替代它的全部特征.实际上,电磁辐射是一种物质,单独用能量来描述电磁辐射是不够的.光子是电磁辐射的基本组成部分.显然,这个基本组成部分不是能量子.光子还需要用除能量以外其他的物理量(如动量、角动量和温度等)来描述.

(二)无视场的存在

超距作用的明显表现是无视场这种物质的存在.在教材中主要表现在以下几个方面.

1.无视引力场的存在

在现行人教版高中物理教材中,始终没有引入引力场这一概念.这样,在相关问题的表述中就出现了诸多的矛盾.例如,在关于重力势能的分布中,教材是这样表述的:“严格说来,重力势能是地球与物体所组成的物体系统所共有的,而不是地球上的物体单独具有.”

其实,这样说仍不严格.原因是,这里仍无视引力场这种物质的存在.实际上,重力势能分布在引力场中;当我们将物体向上抛出后,物体的能量不断地流向引力场;当物体从最高点再下落时,引力场中的能量又流回到物体中.对光在远离强引力场时所发生的红移现象和光在靠近强引力场时所发生的蓝移现象也可以作同样的解释.

又如,在关于振动系统的组成中,教材是这样表述的:“弹簧振子是小球和弹簧所组成的系统的名称……”“如果细线的质量与小球相比可以忽略,球的直径与线的长度相比也可以忽略,这样的装置就叫做单摆.”

显然,教材没有把地球和引力场包括在振动系统中.经过简单的分析我们知道,对于竖直的弹簧振子和单摆,动量通过引力场在地球和振动物体之间流动,能量在引力场和振动物体之间流动.因此,地球和引力场也是这两种振动系统的组成部分.

我们建议,教材一开始就要引入引力场这一概念;在后来,教材要明确地告诉学生重力势能不在物体中而在引力场中和引力场及地球也是弹簧振子和单摆的组成部分.

2.无视电场和磁场的存在

尽管现行人教版高中物理教材引入了电场和磁场的概念,但仍普遍地表现出对电场和磁场的轻视甚至无视.例如,“电荷A对电荷B的作用力,就是电荷A的电场对电荷B的作用;电荷B对电荷A的作用力,就是电荷B的电场对电荷A的作用.”

这里我们不再重复讨论教材把“电荷”这一物理量当成了物质.实际上,带电体A和B受到的是它们共同的电场的作用.实验表明,在电场线的方向上,电场处于拉伸状态;在等势面的方向上,电场处于压缩状态.由于电场线与带电体直接相连(等势面则不是),带电体是被周围的电场拉着的;两个同种带电体是被它们周围的电场拉开的,两个异种带电体是被它们周围的电场拉拢的[4].正如阿伦斯所说,即使我们说异种带电体相互“吸引”,这也是带有超距作用色彩的.

又如,“一支缝衣针,带电后由于同种电荷相互推斥,电荷自然要被“挤”到针的两端.”

实际上,导体内没有电场,针两端的“电荷”是被针周围的电场拉开的.

再如,在介绍静电屏蔽现象时,教材只讲电场对导体的影响,而只字不谈导体对电场的影响.在谈到金属网的屏蔽作用时,教材只字不提网孔周围的电场.其实,网孔周围的电场“堵住”了电场进入网罩内.

对于磁场,教材中也存在类似的问题.这里不一一列举了.

我们建议,教材应始终将电场和磁场当成物质来看待,以彻底抛弃超距作用这一错误观点.

(三)缺乏对物理量的分类

力是矢量,因此我们可以像对待其他矢量型物理量一样在数学上用表示大小和方向的箭头来表示力.然而,这并不是说,力是通过其矢量的箭头作用在物体上的.根据力的定义F=dp/dt,力是动量的导数.导数在数学上又叫流数.在物理学中,一般把广延量的导数叫作这个广延量的流,如电流I(=dq/dt)是单位时间通过导体横截面的电荷,能流(又叫功率)P(=dE/dt)是单位时间通过管道横截面的能量,流量Q(=dV/dt)是单位时间通过管道横截面的流体的体积.同样,力F是单位时间通过系统边界的动量.

因此,物理量可以这样来分类:广延量是指向体积的,因为我们可定义相应的密度;广延量的流是指向面积的;而强度量如温度、速度、电势等)是指向点的.

我们建议,教材在适当的时候应向学生介绍物理量的这一分类.我们应明确告诉学生,力是分布在一个面上的物理量;力的作用点仅仅是在数学上把力作为矢量运算时才有意义.力的作用点不具有物理意义.对于功率和力,我们应该像理解流量、电流等物理量一样,理解为指向某一面积的物理量.

(四)把动能定理当作能量方程

在国内外物理教材中,普遍地把动能定理当作能量方程.在国外教材中,把这个定理叫作“work-energy theorem”(直译为功能原理).究其原因,主要是混淆了两个功的定义.例如,在我国的教材中就有两种功的定义同时出现的情况:

“如果物体在力的作用下能量发生了变化,这个力一定对物体做了功.”

“在物理学中,如果力的方向与物体运动的方向一致……把功定义为力的大小与位移大小的乘积.”

实际上,前者才是功的定义,可用公式写为:

W = ΔE

而后者只有对于一个质点来说才是功的定义.只有在这时,动能定理才具有能量方程的意义.在一般情况下,动能定理是描述运动的运动定律,是与牛顿运动定律等价的.因此,W = Fl不是普遍意义上的功的定义.

我们建议,明确功的定义是“能量从一个系统到另一个系统的传递”[5];把动能定理表述为“力与物体位移的乘积等于物体动能的变化”;把动能定理理解为动力学方程,一个与牛顿运动定律、动量守恒定律、动量定理和机械能守恒定律等价的动力学方程;把动能定理理解为独立于能量守恒定律的动力学方程.

阿伦斯物理课程思想是从物理学概念和定律的历史发展的角度审视物理课程的结果.我们必须站在现代物理学的高度去审视现行物理课程.物理学在不断地发展之中,因而,物理课程改革必将是我们物理教育工作者一代接一代的永恒事业.

参考文献:

[1]ARONS A B. “Critical thinking” and the baccalaureate curriculum[J]. Liberal Education, 1985(71):141-157.

[2] ARONS A B. A guide to introductory physics teaching[M]. John Wiley & Sons, Inc.,1990.

[3] ARONS A B. Development of energy concepts in introductory physics courses[J].American Journal of Physics,1999(67).

[4] HERRMANN F. Energy density and stress: A new approach to teaching electromagnetism[J]. American Journal of Physics,1989(57):707-714.

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