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庞经政物理教学论1物理教学论第一章绪论1.为什么要开设物理课程与教学论？（1）物理学科知识的学习不能代替教学理论的学习和教学方法的修养。（2）学习《物理课程与教学论》，有助于解决物理教学效率低的问题。（3）《物理课程与教学论》的学习，是倡导素质教育的需要。2.物理课程与教学论的研究方法。（1）科学实践方法：①科学观察：有目的，有计划地在不加外来因素干扰的情况下，察物理教学过程中各种因素人变化以及它们之间的相互影响。②科学调查：科学调查是一种间接的观察方法。它通过各种方式，有目的，有计划地学地深入了解物理教学过程中的实际情况，弄清事实，借以发现问题。其目的是：在分析研究了大量的调查材料的基础上确定取得的成绩，找出经验教训，从中概括出物理教学过程的规律问题来。③科学实验：运用人工控制某些变量，建立实验条件，对物理教学过程进行研究的方法。（2）科学思维方法：建立概念和总结规律离不开科学思维。3.物理课程与教学论研究的对象是什么？物理课程与教学论研究以物理教学过程为主要研究对象，既研究过程中教师的教，也研究过程中学生的学，力求不仅能回答“是什么”和“为什么”的问题，还要揭示物理教学过程的基本规律，特点，能回答一些“为什么”的问题，以使学生通过本课程的学习，能从整体上不仅知其然，也知道一些其所以然，或者知道通过什么途径去探求其所以然。4.教学系统的三要素：如果我们把物理教学系统的构成视为一个系统，系统的要素至少应当有：在教学活动过程中的学生，教师，物理教学客体，三个方面。5.物理教师，首先是一名教师，然后才是物理教学工作者。要为人师表，就应当忠于人民的教育事业，以热爱物理教育，教学工作，甘愿为这项工作做奉献的敬业精神去感染学生。要教书育人，就应当以对学生的尊重，热爱，期望为基础，形成对学生的严格要求和管理，用既看到世界和人类的未来，又不脱离我国国情，历史和具体实现的科学思想去教育学生；就当努力克服物理教育教学中遇到的各种困难，认真细致地对待学生中的各种问题，做到循循善诱，毁人不倦，就应当以先进的观念，正确的思想方法，严谨求实的科学态度处理问题，坚持向书本，同行，学生学习，改进和完善本职工作。另一方面，要完成物理教育与教学的任务，教师必须具备扎实专业知识，它包括物理学知识，物理学史物理方法论知识，它包括教育学，心理学，教育统计与教育哲学，美术，逻辑学方面的知识，有了这些知识，教师才能够准确无误地发送物理知识信息，在系统中发挥主导调控作用。庞经政物理教学论2第二章物理学科素描1.物理学科范畴。初中物理教材中曾指出，研究自然界中的力现象，声现象，热现象，光现象，电现象和磁现象，找出其中运动变化规律，并阐明其原因，这是物理学研究的主要任务。高中物理教材中也指出：物理学研究物质结构，物质运动以及物质间的相互作用。2.物理学理论分支。（1）经典物理学：古希腊亚里士多德的《物理学》，《力学》，还有我国古籍《墨经》，《考工记》，《论衡》等。直至16世纪末，伽利略开创了实验和数学结合来研究物理现象的方法，使物理学开始从经验哲学中分离出来。后经牛顿等人的努力，到19世纪末，形成经典物理学。经典的物理学研究宏观（相对分子，相对原子等微观粒子而言）低速（相对光速而言）的物体做机械运动的现象和规律。包括：质点力学，流体学，弹性力学，塑性力学，分析力学，声学。人们把牛顿三定律，万有引力定律和独立作用原理作为经典力学的理论要点。经典力学与经典统计物理的研究对象都是宏观物体所表现出来的热现象。电磁学和经典电动力学的研究对象都是电磁场的基本属性，运动规律以及电磁场同其他物质之间的相互作用。光学研究的是光的性质及物质间的各种相互作用。（2）近现代物理学：近现代物理学理论中，首推爱因斯坦相对论和玻尔，薛定谔，海森伯等人的量子物理。①相对论：Ⅰ光速是物体运动的极限速度。Ⅱ无知的质量与能量之间满足：E=mc²。②量子物理：1893年，维恩发现：辐射能量密度最大处的波长与黑体的温度成反比。1900年，瑞利发现：黑体辐射时，强度正比于它的绝对温度，而反比于所发光线波长平方，普朗克用内插法寻找到新的辐射定律。在能量子概念提出不久，爱因斯坦迅速借助其概念，以光量子解释光电效应（1905）；德布罗意又受爱因斯坦关于波粒二象性思想的启发，提出：一切实物粒子也具有波动性的假设（1923）薛定谔找到物质波折满足的方程——反映微观粒子运动的基本方程，即薛定谔方程，该方程的解称为波函数，它用来描述微观粒子的运动状态。（3）现代物理的发展：现在物理正朝着更小的，更大的和更复杂的领域推进。自20世纪50年代以来，现代物理已发展成为一个相当庞大的学科群，包括了高能物理（粒子物理），原子核物理，等离子物理，凝聚态物理，原子，分子，物理，光物理，声学，计算物理，声学，计算物理和理论物理等主体学科及难以数计的分支学科。3.关于物理学科所强调的能力。知识实质上是人脑对客观事物的属性与联系的主观反映，是人对客观事物的认识。人们在从事一定活动时，总是以一定的知识为依据的。技能指的是人们在活动过程中，通过联系而获得的控制动作进行的那些个体经验。技能是在掌握一定的知识的基础上经过联系逐渐形成和发展起来的。能力指人顺利完成某项活动任务所具备的个性心理特征。能力发展离不开知识与技能的学习。物理学科所强调的能力包括：观察实验，思维，分析问题与解决问题，自学与创新能力。1.观察实验能力：物理学建立在对现象的观察和对实验的总结基础上，所以观察实验是在任何人学习与研究物理学的起点。2.思维能力：物理学科的学习与研究离不开思维，包括形象的与抽象的思维，逻辑的与非逻辑的思维。3.分析问题和解决问题的能力：物理学科强调学习与研究者能学会用矛盾的学习方法与抽象分析物理实际问题。物理学科强调学习与研究者能对物理问题进行定性和定量的分析，能借助已有的或重新设计的实验对物理的某个理论进行检验或修正，能通过教学演绎或归纳求出问题的结构。4.自学能力：物理学科要求学习者与研究者具备通过自己独立的阅读，思考，研究动手实验与操作获得直接或间接的物理知识能力，这就是自学能力。其最大的特点必须通过独立的活动把外界的知识变成自己的东西。庞经政物理教学论35.创新的能力：人依据已有知识进行加工组织，产生出一种前所未有的，独特新颖的成果，这就是创新。物理学科研究中要求能自觉地运用辩证思维，这里边往往体相出一种创新，物理学科的研究常常需要丰富的想象，这也体现出一种创新。物理学科的研究过程与方法：1.观察实验：人们有目的，有计划地对物理对象在自然发生的条件下利用自己的眼，耳，鼻，舌，身等器官直接感知对象，或者利用科学仪器手段去间接感知对象，都称之为观察。特点：①可以纯化研究对象。②可以强化对象③物理学科研究的实验要求周密思考精心设计④重复实验以验证新发现。2.模拟与科学抽样：根据物理研究对象——原型的本质和特征，人为地建立或选择一种与原型相似的模型，然后在模型上进行实验研究，并将实验的结果类推到原型中去，从而达到认识对象的目的的一种过程和方法称之为模拟以模型和原型之间的物理相似为基础，即二者具有相同的物理性质，各有关同名物理量相似，各相应量之间存在着相同的联系，这是物理模拟。无论是物理模拟还是数学模拟，一般有三个步骤：①从原型客体过渡到模型，即选择或建立与原型对应的物质模型；②对模型进行实验研究③从模型再过渡到原型，把对模型研究的结果外推到被模拟的研究对象上。建立模型应注意：①模型必须与原型相似（反应条件）②模型在科学认识过程中要能代替真正的研究客体（代表性条件）③要能够从对模型的研究中得到关于原型的信息（外推条件）对一些受多种因素制约的物理对象，若把所有的因素都考虑进去，将使问题变得相当复杂，所以抓住其中主要的因素，建立起比实际情况简单却有非常接近实际的模型来，这就是理想模型法。物理学中，质点，刚体，理想气体，点电荷，点光源，薄透镜，光滑表面，单摆，封闭系统等，都属于理想模型。其共同点是：一些次要的，非本质的属性被舍弃了，共同的，主要的，本质的属性被抽出来引导到某种极限情况，从而到化简为繁的作用。该过程是一种理性思维，决不允许凭空臆造也不允许不顾其适用条件到处乱用。在思维中运用建立的理想模型，设想其在理想条件下的运动过程，进而做出推理判断的方法称之为理想实验法。3.逻辑方法：根据逻辑学的规则处理问题的方法称之为逻辑方法。物理学科理论的主体运用的是形式逻辑，也大量渗透了辩证逻辑。形式逻辑主要包括概念，判断，推理等。物理学中常依事物的因果联系，推出该类事物所有对象都具有某一属性，称因果联系归纳法：（1）求同法：即在不同场合下考察相同的物理现象，若这些场合里只有一个共同的条件，那么，这个条件就是该现象发生的原因。（2）求异法：如果某种现象在第一个场合出现，在第二个场合不出现，这两个场合只有一个条件不同，这条件就是该现象发生的原因。（3）求同求异法：若所研究的现象出现的几个场合中，都存在一个共同条件，而所研究的现象不出现的另几个场合都没有这个条件，则这个条件是所研究现象出现的原因。（4）共变法：若某种条件发生变化，所研究的现象也发生变化，则该条件是所研究现象发生的原因。（5）剩余法：若已知被研究的某一复杂现象是有另一复杂原因引起的，那么，把其中确认为因果关系的部分减去，所余部分也必属因果关系，亦即原因的剩余部分，是结果剩余部分原因演绎推理一般分简单判断推理和复合判断推理两种。庞经政物理教学论44.假说与理论根据已知的科学原理和科学事实，对未知的自然现象及其规律所作出的一种假定性说明，简称假说科学理论有一下特点：（1）客观真理性：凭借的经验材料真实，经受了实践的检验，而且能重复，理论的预见在实践中得到证实。（2）全面性：从普遍的现象出发对大量的有关现象进行了概括，反之，概括的结论适用于普遍现象。（3）系统性：理论中的各个规定不是彼此隔离的，不是简单的堆砌，而是按客观事物矛盾的实际联系和转化关系，组成一个有着内在联系的知识体系。（4）逻辑性：科学理论具有明确的概念，恰当的判断，正确的推理以及严密的逻辑证明。5.物理学方法的发展（1）解释原理。（2）简单性原理。（3）物理学世界图景的统一原理。（4）数学化原理。（5）守恒原理。关于情感、态度、价值观。情感，如道德感，审美感，理智感，爱与恨的体验等，是和人的社会性需要相联系的一种复杂的心理表现。态度，在“求真”方面，物理学家们为我们树立了光辉的榜样。在求真方面，他们做到了：（1）具有为探求奥秘，最求真理而学习生活的志向，甚至不惜为科学而献身，把最求真理放在第一位，把由此而带来的荣辱遭遇放在第二位的无私品格。（2）具有多问为什么的习惯，即具有对各种物理现象勇于质疑和对问题敏感的素质。（3）具有善于群体攻关，相互协作的团队精神。在“务实”方面，他们坚持：（1）把实践作为检验真理的唯一标准。（2）主张任何科学发现都是社会协作的产物，其成果应被分配给社会的全体成员共享。可以说，物理学科的学习与研究的过程，实际上是一个实事求是地对待工作，实事求是地对待前人和别的同时代人的成果，实事求是地对待自己，实事求是地探究的过程。关于价值观：物理学科的价值在于造福社会。物理学从一开始，就体现出一种文化。物理学的发展促进技术的进步，随之带来的是人类社会物质文化的更加丰富多彩。而物理学的发展和技术的进步，同时也促使人的思维方式，思想观念，价值取向，科学意识的更新和进步，促进人的行为包括规范，风俗，习惯，生活制度等方面的改变，从而这到丰富人类社会的精神文化和行为文化。从教育角度：科学技术的进步，使人们物质生活水平不断提高的同时，也使人们感到现代生活中需要较多的物理知识。为了适应这种需要，不少人会自发乃至自觉地去钻研并运用物理学知识。总之，物理学的内容，方法和发展过程蕴含着丰富的材料，可以使学生获得良好思想教育和品德教育。以实验为基础的物理学，要求学习者会使用各种测量工具，调试各种仪器仪表，排除各种故障，防止与处理各种异常现象等等。物理学的科学结论来源于它特有的科学方法，形成了特有的科学推理和科学实验。物理教育的中心环节是物理教学。庞经政物理