新课标下物理教材中物理学史素材的统计及其分析.docx
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新课标下物理教材中物理学史素材的统计及其分析
:
本科生毕业论文
新课标下物理教材中物理学史素材的统计及其分析
目录
中文摘要···························································2
英文摘要···························································3
引言·······························································4
一、教学中结合物理学史教学的理论依据·······························4
1、物理学史的科学本质及其学习意义··································4
2、新课程标准中体现对物理学史教学的目的要求························5
(1)课程目标······················································5
(2)内容目标······················································6
(3)教学建议······················································6
(4)教科书编写建议················································6
二、教材中的物理学史素材的统计·····································7
1、基本内容统计····················································7
2、分类统计························································9
3、比例统计·······················································11
三、教材中物理学史素材统计的分析··································12
1、存在形式的分析·················································12
2、内容类型的分析·················································12
四、统计分析物理学史素材后的启示··································14
1、教材中融入物理学史素材的指导思想·······························14
2、物理学史内容的爱国主义教育意义·································14
五、结语··························································15
致谢······························································15
参考文献··························································16
英文文献翻译······················································18
英文文献··························································20
中文摘要
随着新课标的出台,新中学物理课程教学改革全面实施。
为了适应这一改革,需要认真研读新课标,重新审视物理学科的教学,从“知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观”三个维度来培养学生,全面提高学生的科学素养。
渗透物理学史内容的教学具有重要的教育意义,是实现课程目标的重要途径之一。
本文以现行教育理论为依据,对新课标下教材中物理学史素材进行统计,挖掘其中明确的教育意义,详细分析物理学史素材在素质教育中发挥的作用,力求更好的为教师的教学和学生的学习提供帮助,更好的为课程目标的实施提供服务。
关键词:
物理学史,新课标,科学素养,教育意义
Abstract
Withtheintroductionofthenewcurriculumstandards,thenewteachingreformhasbeenfullyimplemented.Inordertoadapttothisreform,weneedtostudythenewcurriculumstandardsandreexaminetheteachingmethodofphysicalseriously.Wehavetoimprovethescientificliteracyofthestudents,fromthefollowingthreeaspects“knowledgeandskills,processesandmethods,emotionalattitudesandvalues"Thehistoryofphysicsteachingplaysanimportantroleanditisasignificantwaytomeetofnewcurriculumstandards.Thissubjectsisbasedonthetheoryofeducation,underthenewcurriculumstandardswillbeinthehistoryofphysicsteachingmaterialoutstatistics,inordertodiscovertheexactteachingvalues.AndalsoIanalyzedtheroleofthephysicshistorymaterialplayinginthequalityeducation,aimingatprovidinghelpforteachersandstudents,andservingfortheimplementofnewcurriculumstandards.
Keywords:
HistoryofPhysics;NewCurriculum;Scientificaccomplishment;Educational
引言
随着社会的发展,全面实施新课程教学改革,把培养学生科学素养放在首位,已成为时代对教育提出的迫切需求。
《普通高中物理课程标准(实验)》明确提出,高中物理的课程目标旨在提高全体学生的科学素养,从“知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观”三个维度来培养学生。
通过在物理课堂教学中展现物理学家探索物理世界奥秘的艰辛历程,以及现今社会的科学技术成就,可以让学生从历史的发展中认识和领悟科学的本质、科学与人文的关系,培养学生的社会责任感,从而全面提高学生的科学素养。
解读新课标后,很多教育工作者提出物理学史的教育具有非常重要的意义,是实现科学素养培养的重要途径之一,如:
《利用物理学史渗透科学思想、科学精神与人文思想》结题报告;《浅析物理学史的科学素质教育功能的实现途径》。
新课标下教材中物理学史素材的引入也引发教师对其存在形式的探讨和教育意义的研究,如:
《对高中物理教科书整合物理学史内容的探讨》;《从天体运行规律的发现谈物理学史的教育功能》。
祁映宏老师在《中美物理教材学史内容的比较研究》一文中也提出了物理学史教育的重要性,并且分析比较了中外物理教材在渗透学史内容的各自特点及其差异。
研读了前人的力作,我知道了物理学史的教育功能。
物理学史融入教学是实现课程目标的重要途径之一,使学生认识科学的本质、培养坚韧的科学精神。
我认为,教材是实现课程目标的一种资源,教材是教师的第一手资料,也是教师和学生的共同资料,所以教材中的物理学史内容尤为重要。
将教材中的物理学史素材列表统计出来,详细分析其融入课堂教学的教育意义,希望为以后教学工作中,能够更好地适应新课标的要求完成教学而服务。
一、教学中结合物理学史教学的理论依据
1、物理学史的科学本质及其学习意义
“物理学史”这个词语,从字面上来看可以简单的解释为物理学的历史。
“历史”这个词语有两层涵义,第一层次指的是对自然界和人类社会过去实际发生的事情的述说,第二层次则是指对这种述说背后起支配作用的观念进行反思和解释。
物理学是一门基础自然科学,它所研究的是物质的基本结构、最普遍的相互作用、最一般的运动规律以及所使用的实验手段和思维方法。
物理学史作为一门历史科学,首先就要描述物理学发展的历史,再现出物理学中各个最重要的基本概念、基本定律和基本理论的酝酿。
物理学史的科学概念也可以从两方面加以考察:
第一、物理学史可视为科学史的一个分支,是人类在长期的社会实践活动中对自然的物理知识系统的历史的描述。
第二、物理学史可以看作是物理学科的一个分支,是物理学科怎样产生、发展和繁荣起来的过程的系统阐述。
20世纪科学史已经受到人们的广泛关注,正式成为一门学科,美国科学史研究者萨顿(GeorgeSarton,1884-1956)说过,科学史是自然科学与人文学科之间的桥梁,它能够帮助学生获得自然科学的整体形象、人性的形象,从而全面的理解科学、理解科学与人文的关系。
物理学史是科学史的核心,物理学史的发展和许多科学与技术的发展相关联。
因此,物理学史的学习就不仅仅是对物理学这一方面发展过程的认知,更是对其他学科发展过程的认知基础,对认知多方面的科学发展起到辅助和过渡的作用,也可以作为全面学习科学史的起点。
我们所学习的物理知识都是在人类与物理世界的长期对话中,经过无数次的曲折和反复,抽象、概括而获得的。
因此,只有了解理论产生、形成和发展演化的过程,才能深刻掌握它们的意义。
如果仅仅是掌握有关内容的理论、事实、定义、公式和计算方法,就难以理解知识的深刻本质和丰富内涵。
物理学史的学习是对现有知识的历史考察,是把对知识的理论学习放在更真实的背景下,使学生真正懂得它们的本质,并能够得到超出定律和公式的更多启示,加深对这些概念和理论的理解。
物理学史的学习对物理学的学习起到画龙点睛的作用。
2、新课程标准中体现对物理学史教学的目的要求
在现代教育理论的指导下,新课标对高中的物理课程提出了高标准的要求:
课程应体现物理学自身及其与文化、经济和社会互动发展的时代性要求,肩负起提高学生科学素养、促进学生全面发展的重任。
为了适应科学技术进步和可持续发展的需求,培养高素质人才,必须构建符合时代要求的高中物理课程。
高中物理课程标准中明确提出,高中物理教学旨在进一步提高学生的科学素养,从知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观三个方面培养学生,使学生通过高中物理的学习逐步养成科学态度、科学思维习惯、科学世界观,引导学生认识科学和技术的差别、科学技术对社会的影响、技术对环境的影响,强调认识科学的本质、科学与人文的关系,培养学生的社会责任感等。
我们可以从新课标的具体内容中,分析出对物理学史教学的目的要求:
(1)课程目标
从三个维度的课程目标具体要求中,可以明确地体现出物理学史教学目的要求的内容有:
“知识与技能”提出要初步了解物理学的发展历程,关注科学技术的主要成就和发展趋势以及物理学对经济、社会发展的影响。
“过程与方法”提出要经历科学探究过程,认识科学探究的意义,尝试应用科学探究的方法研究物理问题,验证物理规律。
“情感态度与价值观”提出要能够领略自然界的奇妙与和谐,发展对科学的好奇心与求知欲,乐于探究自然界的奥秘,能体验探索自然规律的艰辛与喜悦。
关心国内、外科技发展现状与趋势,有振兴中华的使命感与责任感,有将科学服务于人类的意识。
物理学史的教学目的就是,认知物理学的发展历程,经历科学的探究过程,体验科学发展的奥妙,培养科学服务社会的意识。
(2)内容目标
新课标的内容标准中,也举出很多涉及物理学史的教学内容,供教学实施参考,如:
“运动的描述”
例1了解亚里士多德关于力与运动的主要观点和研究方法。
例2了解伽利略的实验研究工作,认识伽利略有关实验的科学思想和方法。
例3通过史实,了解伽利略研究自由落体运动所用的实验和推理方法。
“相互作用与运动规律”
例1了解宇航员的生活,了解在人造卫星上进行微重力条件下的实验。
“经典力学的成就与局限性”
例1通过用万有引力定律发现未知天体的事实,说明科学定律对人类认识世界的作用。
例2了解经典力学对航天技术发展的重大贡献。
例3观看有关人造地球卫星、航天飞机、空间站的录像片。
以上是必修1、2内容标准给出的有关物理学史的几个例子,所占比例为1/3,这就说明物理学史内容的引入可以很好的辅助理论知识的教学,在完成教学内容中有着重要的作用和意义。
(3)教学建议
新课标中提出,在教学中应该把知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观三个课程目标都融于同一个教学过程之中,不能将这三个维度孤立。
在设计教学过程时,需要从三个维度来构思教学内容和教学活动的安排。
因此,在教学中物理学史内容的引入应该可以很好的将这三个维度有机地交织在一起。
物理的学习过程是一个科学探究的过程,高中阶段的物理课应该更加关注学生在科学探究过程中的学习质量,进一步加深对科学探究的理解,提高科学探究的能力。
(4)教科书编写建议
教科书是最基本、最重要的课程资源之一,教科书不应只是知识的载体,而应担负物理课程在知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观等多方面的教育任务。
教科书的内容不应该只是简单的知识讲解、原理解释,应该注重科学的发生过程。
教科书既应对科学过程所凝练、升华的科学思维方式和科学研究方法有较为精到的展示,让学习者汲取前辈科学家科学思维和研究方法的滋养;也要以鲜活的资料弘扬其科学精神和献身于科学的意志品质,使学习者受到生动的情感态度与价值观的熏陶和感染,有利于健全人格的养成。
从这一段可以看出,新课标对教科书的编写者提出了明确的要求,教科书的内容不仅仅是理论知识的讲解,同时要有丰富的物理学史内容。
只有打破只注重知识理解的传统教育模式,全面培养学生的科学素养,才能适应当今的科学社会的发展趋势。
新课标无论是在“课程目标”和“内容标准”中,还是在“教学建议”和“教科书编写建议”中,都非常重视科学的产生和发展过程,体现了对物理学史的关注。
因此应该重视物理学史在新课程改革中的应用,充分发挥物理学史的现代教育价值,这将对实现新课程的整体目标发挥不可替代的功能。
二、教材中的物理学史素材的统计
物理学史的学习范围很广泛,可以在课外的学习,如网络、课外读物等,也可以在课上,与理论知识的结合,那么教材就是实现这一目的要求的一种资源。
教材是教师教学的第一手资料,也是教师和学生的共同学习资料,教材中的物理学史的内容是对教师的教学、学生的学习影响最直接的。
因此,统计物理教材中的物理学史素材内容、挖掘其存在的教育价值的意义更重要。
下面,对新课标下人教版2004版高中物理教材必修1、必修2中渗透了物理学史教育的内容进行统计:
1、基本内容统计
将必修1、2中的所有物理学史素材统计出来,标明所在教材中的位置及其基本内容,如表1、表2:
表1、必修1中的物理学史素材
章节
页数
存在形式
基本内容
走进物理课堂之前
P4
图文结合
达芬奇提出的落体定律;达芬奇的照片
P4
文字
伽利略的落体定律
P5
文字
伽利略创建“加速度”的概念
P5
文字
航天员在月球验证落体定律
物理学与人类文明
P1
注释
庄子简介
P1
图文结合
“长江”二号F型火箭
p2-p4
图文结合
科技技术发展(14张图片)
P6
图文结合
秦山核电站
P6
文字
蝴蝶效应
P6
注释
洛伦兹简介
P7
表格
20世纪物理学重大发现举例
P8
文字
科学家有重大发现和发明成就时的年龄
第一章运动的描述
P9
注释
亚历士多德简介
p13
科学漫步
全球卫星定位系统(GPS)
p19
说一说
费恩曼的小故事
p19-p20
STS
速度与现代社会
p26
科学漫步
气垫导轨和数字计时器
p30
说一说
加速度
第二章匀变速直线运动的研究
p33
注释
普朗克简介
p39
说一说
v-t图看速度的变化量
p44
问题与练习
上海磁浮、神舟五号
p48-p51
图文结合
伽利略自由落体运动的研究
p51
STS
从伽利略的一生看科学与社会
第三章相互作用
p53
注释
恩格斯简介
p56
图文结合
加速器
p64
科学漫步
流体的阻力
第四章牛顿运动定律
p71
注释
蒲柏简介
p72
图文结合
牛顿第一定律
p82
科学漫步
用动力学方法测质量
学生实验
p95
注释
丁肇中简介
p96-p99
图文结合
实验的重要性
p97
图文结合
吴健雄简介
表2、必修2中的物理学史素材
章节
页数
存在形式
基本内容
第五章机械能及其守恒定律
P1
注释
劳厄简介
p25
问题与练习
神舟五号
p27-p29
文字
能量守恒定律与能源
p27
表格
科学家们一直在关注自然现象之间的普遍联系
p28
注释
迈尔、焦尔、亥姆雷兹简介
p30
问题与练习
三峡水利发电站
第六章曲线运动
p31
注释
基尔霍夫简介
第七章万有引力与航天
p69-p71
文字
万有引力定律
p60
问题与练习
过山车
p61
注释
拉普拉斯简介
p62-p63
图文结合
行星的运动
p64-p66
科学足迹
人类对行星运动规律的认识
p66
问题与练习
哈雷彗星
p67
文字
太阳与行星间的引力
p71
图文结合
卡文迪实验室
p72-p74
文字
万有引力理论的成就
p74-p76
文字
宇宙航行
p76
图文结合
杨立伟、美国航天员
p76
科学漫步
黑洞
p77
STS
航天事业改变着人类生活
p78
问题与练习
神舟五号
p79-p82
文字
经典力学的局限性
p80
科学漫步
时间和空间是什么
p83-p84
科学足迹
牛顿的科学生涯
几点说明:
①“图文结合”:
物理学史内容以图片的形式出现,并配有文字解释该图片。
②“文字”:
物理学史内容以简短文字介绍穿插在教材中。
③“注释”:
物理学史内容以对词语解释的形式存在。
④“问题与练习”:
课后练习题的题目中介绍。
⑤“科学漫步”、“说一说”、“STS”、“科学足迹”:
教材中的特色栏目。
2、分类统计
按照物理学史素材基本内容,按照物理家的生平简介与逸闻趣事;古代、近代和现代的科学技术成就及其发展;重大发明与发现、重要试验、理论、定理和概念的演变过程;科学方法的介绍分为四类,并结合其存在形式进行分类,如表3:
表3、内容类型及其基本内容
内容类型
存在类型
基本内容
物理家的生平简介与逸闻趣事
文字
航天员在月球验证落体定律
文字
蝴蝶效应
文字
科学家有重大发现和发明成就时的年龄
注释
庄子简介
注释
洛伦兹简介
注释
亚历士多德简介
注释
普朗克简介
注释
恩格斯简介
注释
蒲柏简介
注释
丁肇中简介
注释
劳厄简介
注释
迈尔、焦尔、亥姆雷兹简介
注释
基尔霍夫简介
注释
拉普拉斯简介
说一说
费恩曼的小故事
图文结合
卡文迪实验室
图文结合
吴健雄简介
STS
从伽利略的一生看科学与社会
问题与练习
哈雷彗星
科学足迹
牛顿的科学生涯
古代、近代和现代的科学技术成就及其发展
图文结合
加速器
图文结合
“长江”二号F型火箭
图文结合
科技技术发展(14张图片)
图文结合
秦山核电站
科学漫步
全球卫星定位系统(GPS)
科学漫步
速度与现代社会
STS
气垫导轨和数字计时器
STS
航天事业改变着人类生活
问题与练习
上海磁浮、神舟五号
问题与练习
三峡水利发电站
问题与练习
过山车
问题与练习
杨立伟、美国航天员
问题与练习
神舟五号
重大发明与发现、重要试验、理论、定理和概念的演变过程
图文结合
达芬奇提出的落体定律;达芬奇的照片
图文结合
伽利略自由落体运动的研究
图文结合
牛顿第一定律
图文结合
行星的运动
文字
万有引力定律
文字
伽利略的落体定律
文字
伽利略创建“加速度”的概念
文字
能量守恒定律与能源
文字
太阳与行星间的引力
文字
万有引力理论的成就
文字
宇宙航行
文字
经典力学的局限性
表格
20世纪物理学重大发现举例
表格
科学家们一直在关注自然现象之间的普遍联系
科学足迹
人类对行星运动规律的认识
科学漫步
黑洞
科学方法的介绍
说一说
加速度
说一说
v-t图看速度的变化量
科学漫步
流体的阻力
科学漫步
用动力学方法测质量
科学漫步
时间和空间是什么
图文结合
实验的重要性
3、比例统计
必修1、2中共统计出56个物理学史素材。
(1)按其存在形式分类,九种存在形式各占比例如表4:
表4、存在形式比例
存在形式
所占比例
图文结合
21.43%
文字
19.64%
注释
19.64%
问题与练习
10.71%
科学漫步
10.71%
说一说
5.36%
STS
5.36%
表格
3.57%
科学足迹
3.57%
(2)按其内容类型分类,四种内容类型各占比例如表5:
表5、内容类型比例
内容类型
所占比例
物理家的生平简介与逸闻趣事
35.71%
重大发明与发现、重要试验、理论、定理和概念的演变过程
28.57%
古代、近代和现代的科学技术成就及其发展
25.00%
科学方法的介绍
10.71%
(3)必修1、2中有个六个特色栏目,物理学史素材分别在所属特色栏目中所占比例如表6:
表6、在所属特色栏目中所占比例
特色栏目
所占比例
STS
100.00%
科学足迹
100.00%
科学漫步
75.00%
说一说
15.00%
问题与练习
4.38%
做一做
0.00%
三、教材中物理学史素材统计的分析
1、存在形式的分析
对人教2004版高中物理教材必修1、必修2两本新教材的研读,共统计出56个物理学史素材。
其存在形式是多样化的,不像过去以一种阅读材料的形式出现在章节的最后,而且数量、内容有限。
现在,物理学史的内容存在于教材的任何地方,从引言到每个章节都有引入。
配合着理论知识的讲解,以各种形式,恰当的存在于教材之中,能够充分利用了教材的有限空间,与理论知识有机的结合在一起。
“图文结合”的存在形式所占比例最大,有图片的辅助,可以让学生更直观的、清晰的接触物理学史,所谓“眼见为实,耳听为虚”。
图文并茂的形式有利于体现历史的真实性与可信性,更有助于
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