《物理學(xué)-人類文明進(jìn)步的階梯》設(shè)計

《物理學(xué)—人類文明進(jìn)步的階梯》教學(xué)設(shè)計教學(xué)目標(biāo)1.知識與技能（1）了解物理學(xué)與自然科學(xué)其他領(lǐng)域的關(guān)系，知道物理學(xué)的研究成果和研究方法對自然科學(xué)的影響和促進(jìn)作用。（2）了解物理學(xué)對現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展的推動，體會物理學(xué)的巨大影響和作用。(3)了解物理學(xué)對人類社會文明發(fā)展的推動，體驗物理學(xué)對人類社會生活的影響．2．過程與方法。(1)舉例說明物理學(xué)的研究成果和方法對自然科學(xué)其他領(lǐng)域的影響和作用，體會物理學(xué)對自然科學(xué)發(fā)展所起的重要作用．(2)列舉物理學(xué)理論轉(zhuǎn)化為高新技術(shù)成果的具體實例，體會物理學(xué)對科學(xué)技術(shù)的推動．(3)收集科學(xué)技術(shù)推動人類社會發(fā)展的具體實例，關(guān)注科技發(fā)展對冬類生活的影響．(4)通過討論與交流，使學(xué)生深刻體會科學(xué)技術(shù)應(yīng)與人類和諧發(fā)展，‘使學(xué)生明確在探索自然界的運(yùn)動變化規(guī)律的同時，應(yīng)遵循客觀規(guī)律，使科學(xué)技術(shù)與社會發(fā)展相一致．3．情感、態(tài)度與價值觀(1)通過了解人類借助自然科學(xué)認(rèn)識世界，改造世界，創(chuàng)造美好生活的“事跡”，激發(fā)學(xué)生對前人的敬仰，對科學(xué)的興趣和對理想的憧憬．(2)通過呈現(xiàn)物理學(xué)對推動人類社會文明的進(jìn)步，使學(xué)生更深刻感犟物理學(xué)的價值．促進(jìn)學(xué)生情感的遷移和人性的完善，進(jìn)而無限地?zé)釔邸拔锢硎澜纭保?3)促進(jìn)學(xué)生關(guān)注物理知識與技術(shù)的發(fā)展，使學(xué)生感受物理知識對現(xiàn)代生活的影響，從而引發(fā)他們的學(xué)習(xí)熱情，利用所學(xué)知識和技能開創(chuàng)自己的未來．(4)通過指導(dǎo)學(xué)生收集相關(guān)信息、例證，培養(yǎng)學(xué)生獲取和評價信息的能力、組織信息的能力、交流和表述信息的能力、使用計算機(jī)處理信息的能力．重點(diǎn)理解學(xué)習(xí)物理的方法難點(diǎn)物理學(xué)的研究范圍和學(xué)習(xí)方法課時安排一課時本節(jié)概述1．本節(jié)特點(diǎn)(1)重視展示物理學(xué)成果和方法對其他學(xué)科的發(fā)展產(chǎn)生的影響，體現(xiàn)物理學(xué)的博大和精深．(2)重視物理學(xué)對現(xiàn)代技術(shù)的推動作用以及對人類生活的影響．(3)展示物理學(xué)對人類社會文明進(jìn)步的推動作用．2．教法與學(xué)法本節(jié)內(nèi)容涉及的知識面較廣，許多內(nèi)容在高中階段都不可能涉及．在此只能作一般性介紹，并不要求學(xué)生對諸多具體問題深入理解和掌握．因此本節(jié)教學(xué)適宜采用師生互動型的講座、演講、討論交流等靈活多樣的形式開展，除共同學(xué)習(xí)、體會教材所提供的實例外，應(yīng)指導(dǎo)和鼓勵學(xué)生從多種渠道收集物理學(xué)對自然科學(xué)、現(xiàn)代科技社會進(jìn)步起推動作用的例證，學(xué)生對自己收集的信息體會更加深刻．同時，信息社會化和社會信息化是當(dāng)今重要的時代特征，人們在從事科學(xué)研究活動的過程中，要處理大量的信息，并需要與其他人進(jìn)行有效的信息交流．應(yīng)該說，信息能力既是學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)水平的體現(xiàn)，也是學(xué)生今后在現(xiàn)代社會生存和發(fā)展所必須的一項基本能力．本節(jié)教學(xué)十分適于鍛煉和培養(yǎng)學(xué)生的信息能力．科普讀物(《科技輔導(dǎo)員》、《中學(xué)科技》、《科學(xué)世界》)電視節(jié)目(《走進(jìn)科學(xué)》、《人與自然》、discovery)等．本節(jié)內(nèi)容有兩個主題，安排了“討論與交流”、“實踐與拓展”各兩項．在進(jìn)行活動時需要學(xué)生了解大量相關(guān)拓展性知識，拓展性知識是基礎(chǔ)性知識的拓展，與現(xiàn)實生活密切相關(guān)，可以為學(xué)生提供廣闊的背景(如知識背景、生活背景、文化背景、政治背景)．實際上，隨著物理和物理教育理論的發(fā)展，物理教育不應(yīng)當(dāng)僅局限于知識的傳授，而應(yīng)當(dāng)拓寬物理教育的視野和背景，以適應(yīng)學(xué)習(xí)化社會的發(fā)展．教學(xué)過程及建議開篇即指出：物理學(xué)肩負(fù)著“探索自然、驅(qū)動技術(shù)、拯救生命”的歷史使命，這也是通過本章教學(xué)應(yīng)能使學(xué)生產(chǎn)生對物理學(xué)如此的認(rèn)識，深刻體會到物理學(xué)的意義和作用．1．物理學(xué)與自然科學(xué)一人類文明進(jìn)步的基石在物理學(xué)的基礎(chǔ)性研究過程中，形成和發(fā)展出來的基本概念、基本理論、基本實驗手段和精密的測試方法，已成為其他許多學(xué)科的重要組成部分，并產(chǎn)生了良好的效果．這對于天文學(xué)、化學(xué)、生物學(xué)、地學(xué)、醫(yī)學(xué)、農(nóng)業(yè)科學(xué)甚至經(jīng)濟(jì)學(xué)都是如此，1997年諾貝爾經(jīng)濟(jì)學(xué)獎授予的項目，是一個對全球金融產(chǎn)生巨大影響的期權(quán)定價模型——Black一Ccholes公式．該公式的主要創(chuàng)建人F．S．Black的學(xué)歷背景如下：1959年畢業(yè)于哈佛大學(xué)物理系，1964一年獲該校數(shù)學(xué)應(yīng)用系博士，1971年任芝加哥大學(xué)經(jīng)濟(jì)系教授．當(dāng)前出身理科的人躋身經(jīng)濟(jì)學(xué)界的大有人在．19世紀(jì)末、20世紀(jì)初，相對論和量子論的確立是物理學(xué)革命的高潮，以物理學(xué)革命為先導(dǎo)，帶動了化學(xué)、生物學(xué)、天文學(xué)、地質(zhì)學(xué)等學(xué)科的理論也都發(fā)生了革命性的突破，并形成了一些交叉學(xué)科，如物理化學(xué)、生物物理、地球物理等等．當(dāng)前科學(xué)中最活躍、最引人注目的課題，如生命科學(xué)、宇宙起源、材料科學(xué)等等，都與物理學(xué)的研究成果和研究方法密切相關(guān)．現(xiàn)代物理知識對其他學(xué)科的滲透比上個世紀(jì)要廣泛得多，教師在教學(xué)過程中必須拓寬視野，重視物理學(xué)與人文科學(xué)和其他技術(shù)科學(xué)知識的交叉與拓寬．物理學(xué)對自然科學(xué)各個領(lǐng)域都有相當(dāng)重要的影響和作用，限于篇幅，教材不能過多地介紹，只是列舉了物理學(xué)的研究方法和成果對化學(xué)、生物學(xué)、天文學(xué)的影響，教學(xué)中應(yīng)鼓勵學(xué)生結(jié)合本節(jié)“實踐與拓展”第1題了解更多物理學(xué)與其他自然科學(xué)的關(guān)系．[實踐與拓展]1．?dāng)?shù)學(xué)對物理學(xué)的發(fā)展起了重要的作用，反過來物理學(xué)也促進(jìn)數(shù)學(xué)的發(fā)展．例如力學(xué)與數(shù)學(xué)在發(fā)展中始終相互推動，相互促進(jìn)．一種力學(xué)理論往往和相應(yīng)的一個數(shù)學(xué)分支相伴產(chǎn)生，如運(yùn)動基本定律和微積分，運(yùn)動方程的求解和常微分方程，彈性力學(xué)及流體力學(xué)和數(shù)學(xué)分析理論，天體力學(xué)中運(yùn)動穩(wěn)定性和微分方程定性理論等，因此有人甚至認(rèn)為力學(xué)應(yīng)該也是一門應(yīng)用數(shù)學(xué)．但是力學(xué)和其他物理學(xué)分支一樣，還有需要實驗基礎(chǔ)的一面，而數(shù)學(xué)尋求的是比力學(xué)更帶普遍性的數(shù)學(xué)關(guān)系，兩者有各自不同的研究對象．地質(zhì)學(xué)與物理學(xué)密切相關(guān)．地球物理學(xué)的研究對象是地球整體及其各組成部分的物理學(xué)性質(zhì)和物理過程，如地球重力加速度的測定、地磁的測定、地震的研究等等．地質(zhì)學(xué)的分支礦物學(xué)和巖石學(xué)，是在19世紀(jì)應(yīng)用物理學(xué)和化學(xué)等學(xué)科的理論和方法的基礎(chǔ)上形成和發(fā)展起來的．物理學(xué)與氣象學(xué)用物理學(xué)的相關(guān)規(guī)律去研究大氣的性質(zhì)和運(yùn)動，使人們得以進(jìn)行天氣預(yù)報．2．物理學(xué)與現(xiàn)代技術(shù)——人類文明進(jìn)步的推動力為說明物理學(xué)的發(fā)展與科學(xué)技術(shù)發(fā)展的密切關(guān)系，教材列舉了電子信息技術(shù)、核能發(fā)電、激光技術(shù)的發(fā)展應(yīng)用以及相關(guān)的物理理論和實驗基礎(chǔ)(詳細(xì)背景知識可參閱課程資源)，目的在于使學(xué)生切實體會物理學(xué)的發(fā)展對科技發(fā)展的推動作用和對人類社會生活的巨大影響，教學(xué)中要提示學(xué)生特別注意每一項科學(xué)技術(shù)誕生的物理學(xué)發(fā)展背景．本節(jié)最后一段總結(jié)了科學(xué)技術(shù)發(fā)展推動人類社會不斷進(jìn)步，概括了人類社會隨科技發(fā)展而進(jìn)入的四個時代，目的是使學(xué)生更深地體會科學(xué)技術(shù)是認(rèn)識自然和改造自然的強(qiáng)大武器，在歷史上始終是一種起推動作用的進(jìn)步的革命力量．20世紀(jì)以來，科學(xué)、技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、社會的關(guān)系日益密切，并且相互制約、相互影響．科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展已使社會生活的各個方面發(fā)生了深刻的變化．教師最好能結(jié)合本章第二、第三節(jié)內(nèi)容補(bǔ)充介紹物理學(xué)的革命是如何引起科學(xué)技術(shù)發(fā)生了一系列廣泛而深刻的革命性變化．在科學(xué)技術(shù)發(fā)展史上，20世紀(jì)前半期占有重要的地位．這一時期，19世紀(jì)末、20世紀(jì)初開始的物理學(xué)革命，帶動了化學(xué)、天文學(xué)、生物學(xué)、地質(zhì)學(xué)等學(xué)科的發(fā)展，從而形成了以相對論和量子力學(xué)為代表的現(xiàn)代的科學(xué)革命．科學(xué)理論上的重大突破又帶來一系列技術(shù)進(jìn)步．以電力的發(fā)明和利用為標(biāo)志的第二次技術(shù)革命不斷深化，電力、汽車工業(yè)蓬勃發(fā)展，在第二次世界大戰(zhàn)的刺激下，原子能技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)和航天技術(shù)發(fā)展迅速，并成為第三次技術(shù)革命興起的標(biāo)志．20世紀(jì)前半期科學(xué)技術(shù)的重大突破又引起社會經(jīng)濟(jì)、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、生活方式等方面的重大變化，并為戰(zhàn)后第三次技術(shù)革命的深入發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。另外，還應(yīng)向?qū)W生說明物理學(xué)研究的重大突破導(dǎo)致生產(chǎn)技術(shù)的飛躍已經(jīng)是歷史事實．反過來，發(fā)展技術(shù)和生產(chǎn)力的要求，也有力地推動物理學(xué)研究的發(fā)展，固體物理、原子核物理、等離子體物理、激光研究、現(xiàn)代宇宙學(xué)等之所以迅速發(fā)展，是和技術(shù)及生產(chǎn)力發(fā)展的要求分不開的．目前在物理學(xué)前沿進(jìn)行研究工作，必須使用尖端技術(shù)，否則就無法使實驗研究工作達(dá)到一定的深度，也很難開辟新的研究領(lǐng)域．因此理論和實踐，基礎(chǔ)理論和尖端技術(shù)的關(guān)系將日益密切、互相促進(jìn)，并一日千里地向前推進(jìn)．在組織學(xué)生進(jìn)行“實踐與拓展”第2題時，鼓勵學(xué)生去查找更多的物理與科技相結(jié)合的實例，例如航天技術(shù)、生物工程、無線電技術(shù)、核磁共振技術(shù)、納米技術(shù)等，使學(xué)生認(rèn)識物理學(xué)對人類社會生產(chǎn)生活方式的影響、對生產(chǎn)力的促進(jìn)；激發(fā)學(xué)生對物理學(xué)更濃厚的興趣和熱愛．同時培養(yǎng)學(xué)生收集、整理信息的能力．教師可以組織相應(yīng)的教學(xué)活動，如科技論文寫作、科技競賽、科技板報評比等，還可以組織學(xué)生收集各種與物理有關(guān)的科技新聞，舉辦“科技新聞發(fā)布會”，并將每個學(xué)生收集的信息集中記錄，要求學(xué)生注明科技新聞的來源及自己對它的簡短評價，配合此項活動半科技板報或手抄報．也可以結(jié)合多媒體現(xiàn)代化教學(xué)手段，增大介紹應(yīng)用知識的信息量，通過多種教學(xué)手段顯示物理知識在技術(shù)應(yīng)用中的巨大魅力，同時促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)能力的全面發(fā)展．這一主題下的兩項討論與交流活動旨在結(jié)合物理學(xué)發(fā)展的成就及前沿問題滲透STS思想教育，使學(xué)生認(rèn)識到科學(xué)技術(shù)一方面推動了人類社會文明的發(fā)展，另一方面科學(xué)技術(shù)如不能正確應(yīng)用，對人類的發(fā)展同時也具有負(fù)面效應(yīng)．[討論與交流](1)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展對我們的生活水平、生活方式、文化教育等方面的影響是極為深刻的．從日常的衣食住行中，處處可以感受到科學(xué)技術(shù)給我們生活帶來的變化．各種合成纖維大大豐富了人們的衣著面料；農(nóng)業(yè)的增產(chǎn)提供了豐富的食品，改善了人民的食品結(jié)構(gòu)；至于汽車、飛機(jī)的發(fā)明和普及帶給人們交通的方便、快捷；醫(yī)學(xué)的進(jìn)步提高了人民的健康水平，延長了平均壽命；教育的普及提高了人民的文化水平；電燈、電話、家用電器的普及大大方便了我們的生活……這樣的例子不勝枚舉．(2)當(dāng)前我們面臨的許多問題，如溫室效應(yīng)、物種的滅絕、臭氧層的破壞、核戰(zhàn)爭、大氣污染、能源危機(jī)等．這些問題都是與科技相互關(guān)聯(lián)的，需要我們給予足夠的重視．例如，20世紀(jì)20年代以來，隨著工業(yè)的發(fā)展，特別是石油、天然氣、化學(xué)工業(yè)的增長，汽車的普及，造成了前所未有的環(huán)境污染問題．20世紀(jì)60年代以前著名的“八大公害”中；至少一半發(fā)生在1950年前．它們是：(1)“馬斯河谷事件”．1930年12月，比利時馬斯河谷工業(yè)區(qū)由于空氣中二氧化硫濃度過高，致使六十多人死亡；(2)“多諾拉煙霧事件”．1948年發(fā)生于美國賓夕法尼亞州多諾拉鎮(zhèn)．因二氧化硫及其氧化作用與大氣中的塵粒結(jié)合，形成致害毒素，致使5500人染病，17人死亡．(3)“洛杉磯光化學(xué)煙霧事件”．40年代初發(fā)生于美國洛杉磯市．由于汽車排放的廢氣在日光作用下形成毒霧，刺激人的感官而造成危害．(4)“水俁病事件”．1935一1956年發(fā)生于日本熊本縣水俁市．由于含甲基汞廢水污染水體，使魚類中毒，人食了毒魚引起中樞神經(jīng)疾