基礎(chǔ)物理教學(xué)內(nèi)容改革的設(shè)想

1、.根底物理教學(xué)內(nèi)容改革的設(shè)想當(dāng)代科學(xué)技術(shù)的開(kāi)展，在理論和思維方式上均獲得了革命性進(jìn)展，其顯著特點(diǎn)是：從絕對(duì)走向相對(duì)；從線(xiàn)性走向非線(xiàn)性；從準(zhǔn)確走向模糊；從因果走向偶爾；從確定走向不確定；從可逆走向不可逆；從定域論走向場(chǎng)論；從時(shí)空別離走向時(shí)空統(tǒng)一；從分析方法走向系統(tǒng)方法。所有這些，都在20世紀(jì)的物理學(xué)中有著不同程度的表達(dá)，使人類(lèi)對(duì)客觀世界的認(rèn)識(shí)更加深化和全面，到達(dá)了一個(gè)嶄新的階段。 我們的根底物理教育難道不應(yīng)該在這些方面打下一點(diǎn)根底嗎？如今，在多數(shù)較興隆國(guó)家中，中學(xué)物理教材包括了力學(xué)、剛體力學(xué)、熱力學(xué)和分子物理學(xué)、振動(dòng)和波、電荷和電嘗電流和磁嘗電磁波、量子物理、相對(duì)論和物質(zhì)等內(nèi)容。除第一、五、六部

2、分外，我們與一些興隆國(guó)家的差距都是很明顯的。有些國(guó)家僅是以某一個(gè)中學(xué)的優(yōu)秀學(xué)生組隊(duì)參加國(guó)際奧林匹克學(xué)科競(jìng)賽，而我們那么是在全國(guó)范圍內(nèi)選拔后再?gòu)?qiáng)化集訓(xùn)、補(bǔ)課后參加的。所以，盡管我們獲得獎(jiǎng)牌很多，但卻不能認(rèn)為我們就是教育強(qiáng)國(guó)了。而且，沒(méi)有教育內(nèi)容的現(xiàn)代化，就永遠(yuǎn)也不可能成為教育強(qiáng)國(guó)。十多年來(lái)，我國(guó)根底物理教育在教學(xué)領(lǐng)域中的改革是有成績(jī)的。但其弱點(diǎn)往往只是局限于教材的刪刪減減、修修補(bǔ)補(bǔ)，以及教學(xué)方法與手段上的一些革新。說(shuō)得苛刻一點(diǎn)，這不過(guò)是“刪繁就簡(jiǎn)三秋樹(shù)，且有向阻力最小的方向前進(jìn)之嫌。假如要做到“領(lǐng)異標(biāo)新二月花，恐怕就要?jiǎng)右稽c(diǎn)大手術(shù)，在內(nèi)容現(xiàn)代化上“動(dòng)土了。誠(chéng)然，教學(xué)內(nèi)容的現(xiàn)代化不可能一蹴而就，沒(méi)

3、有十年功夫怕是不行的。惟其如此，我們才應(yīng)該盡早認(rèn)識(shí)并行動(dòng)起來(lái)。等到下個(gè)世紀(jì)再搞，怕是太晚了。根底物理教學(xué)內(nèi)容改革的探究受有關(guān)方面委托，在沈克琦先生的主持下，筆者正在參加為北京市重點(diǎn)學(xué)校編寫(xiě)高中物理教材的工作。實(shí)際上這是根底物理教學(xué)內(nèi)容改革的一次探究。自然，教學(xué)內(nèi)容現(xiàn)代化是這種探究的一個(gè)重要方面。因此，新編教材在內(nèi)容的廣度與深度上會(huì)有一定程度的擴(kuò)展和進(jìn)步。但這并不意味著教材內(nèi)容的超常膨脹和不適當(dāng)?shù)摹鞍胃?。我們力?zhēng)做到的是教學(xué)內(nèi)容的先進(jìn)性與根底性的統(tǒng)一。為此，我們堅(jiān)持編入高中學(xué)生可以掌握的物理學(xué)的核心內(nèi)容，使他們可以學(xué)到比較有系統(tǒng)的、互相聯(lián)絡(luò)的、有生命力的知識(shí)。同時(shí)，對(duì)一些雖在高中階段不宜展開(kāi)或不

4、能完全掌握的，但又是非常根本的、重要的，對(duì)開(kāi)擴(kuò)學(xué)生的科學(xué)視野、樹(shù)立新的科學(xué)觀念和思維方式極有好處的內(nèi)容，也要開(kāi)一個(gè)頭，長(zhǎng)一個(gè)芽。基于以上的一些考慮，擬議中的教材在內(nèi)容上與現(xiàn)行教材甲種本就有了一些區(qū)別。1?在講授經(jīng)典物理學(xué)內(nèi)容時(shí)不回避它的局限性。例如在講牛頓力學(xué)時(shí)指出物體的質(zhì)量是可變的，并給出相對(duì)論質(zhì)量與運(yùn)動(dòng)速度的關(guān)系。在講授慣性力時(shí)，也講解引力與加速度的等效性。2?在熱學(xué)中專(zhuān)辟一章“熱力學(xué)定律。其中講授熱力學(xué)第零定律，以便對(duì)溫度和溫標(biāo)進(jìn)展再討論，使學(xué)生對(duì)溫度和溫標(biāo)的概念科學(xué)化。也講自然過(guò)程的方向和熱力學(xué)第二定律，以使學(xué)生對(duì)不可逆現(xiàn)象及其重要性有所理解，對(duì)于熱力學(xué)第二定律的微觀解釋及其統(tǒng)計(jì)意義和

5、它所反映的偶爾與必然、量變到質(zhì)變的辯證唯物主義觀點(diǎn)加深認(rèn)識(shí)。這對(duì)于破除學(xué)生頭腦中“決定論因果性是唯一的因果律的觀念，樹(shù)立“統(tǒng)計(jì)意義上的因果性的觀念大有好處。又如，?在講授氣體時(shí)，增加了一節(jié)“真實(shí)氣體范德瓦耳斯方程。這不僅能使學(xué)生認(rèn)識(shí)真實(shí)氣體與理想氣體的區(qū)別，體會(huì)從理想氣體模型到較真實(shí)的模型的一種修正方法，而且正是因?yàn)榉兜峦叨狗匠淌欠蔷€(xiàn)性的，因此氣體的液化即相變才是可能的，而理想氣體無(wú)相變可言。這也就為講授物態(tài)變化“長(zhǎng)了一個(gè)芽。3?在波動(dòng)光學(xué)中，增加了雙縫干預(yù)條紋的分布規(guī)律和夫瑯和費(fèi)單縫衍射條紋的分布規(guī)律的討論，以使學(xué)生通過(guò)對(duì)實(shí)例的分析，體會(huì)一下分析光的波動(dòng)現(xiàn)象的方法，而不是僅僅停留在現(xiàn)象的觀

6、察上。這也算是“開(kāi)了一個(gè)頭。4?“狹義相對(duì)論初步作為一章準(zhǔn)備編入教材之中，其目的是使學(xué)生的時(shí)空觀念有所開(kāi)展，并對(duì)狹義相對(duì)論產(chǎn)生的物理背景、愛(ài)因斯坦的考慮及其方法論內(nèi)容有所理解和體會(huì)，幫助學(xué)生增加一點(diǎn)科學(xué)發(fā)現(xiàn)的“悟性。5?在講述微觀物理學(xué)中專(zhuān)設(shè)“波和粒子一章。在這一章中，不僅通過(guò)黑體輻射規(guī)律的分析提出能量量子化的概念和觀點(diǎn)，通過(guò)光電效應(yīng)和康普頓效應(yīng)提出和證實(shí)光子的概念和觀點(diǎn)，而且通過(guò)光的波粒二象性的分析引出德·布羅意關(guān)于物質(zhì)波的假設(shè)，使學(xué)生認(rèn)識(shí)類(lèi)比方法在科學(xué)探究中的作用。同時(shí)還在分析微觀粒子可能顯示波動(dòng)性的條件后，以戴維遜一革末實(shí)驗(yàn)為例，介紹了物質(zhì)波的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，并順帶討論一下“宏觀物體

7、是否也具有波動(dòng)性的問(wèn)題。我以為這種講述與討論是非常根本的應(yīng)該指出，根本不等同于粗淺，但又較以往的教材要先進(jìn)些。6?擬議中的這套教材的最后一章是“根本粒子與宇宙。如所周知，粒子物理學(xué)的研究對(duì)象是粒子，其尺度范圍小于10的13次方厘米，質(zhì)量小于10的23次方克。天體物理學(xué)的研究對(duì)象是星體、星系乃至整個(gè)宇宙，其尺度范圍大于10的19次方厘米，質(zhì)量大于10的39次方克。然而，在今天這樣兩門(mén)研究對(duì)象迥異的學(xué)科卻奇跡般地融為一體，成為物理科學(xué)體系中的一門(mén)新學(xué)科。簡(jiǎn)要介紹一下宇宙概觀和宇宙的起源與演化，這對(duì)于處于花季般的青少年該是何等有益呀！無(wú)庸諱言，這樣的變化無(wú)疑會(huì)給教與學(xué)帶來(lái)一些新的難度。事實(shí)上，任何現(xiàn)代化的事業(yè)都不可能是“輕松的代名詞。這是無(wú)法回避而只能知難而上的事情。更為重要的是，教學(xué)內(nèi)容的改革絕對(duì)不僅是教材編寫(xiě)的技術(shù)性問(wèn)題，它必然要涉及到教育思想與觀念的轉(zhuǎn)變和革新。擬議中的這套教材重視科學(xué)概念、科學(xué)思想和科學(xué)素質(zhì)的培養(yǎng)，