1、物理教育研究,授课教师：崔晓惠,第一章 课程概论,1.1 从物理教学到物理教育,一. 从物理教学到物理教育,1. 物理学研究的是自然界的物质形态在不同层次的结构特征和自然界各种不同形式的运动以及它们之间互相转换的规律。因此，物理学是自然科学的一门基础学科。,2. 物理教学 为了达到一定的教学目的和教育目标对物理学的基础知识和基本内容进行重新组织和系统归纳而形成的一门学科教学。,从狭义上讲，物理教学指的是目前中学（八年级到高三年级）阶段和大学（主要是理工科大学）阶段进行的“教”物理和“学”物理的教学活动全过程。,从广义上讲，物理教学过程不仅是一个传授物理知识的过程，而且是一个育人的过程。,在物理
2、教学的过程中教师必须努力遵循教育学、心理学和学科教学论的基本思想和基本原理，并以此指导自己的教学过程，以达到最佳的教学效果。,3. 物理教育：从这样的意义上讲，广义的物理教学就是以物理学科为主要内容进行的物理教育。,二、物理教育面临的新课题,1. 中学,2. 高师,高等师范院校要主动适应基础教育的改革，要致力于人的创新精神和创新能力的开发和培养。未来的教师是带领学生创新的引路人和创新的榜样。,3. 国内外概况,4. 定位,物理教育学实际上是处于物理学和教育学之间的一门边缘学科，也是一门年轻的学科。,5. 物理教育与物理教学的关系,物理教学从研究物理教学教材和教法进入到研究物理教学过程，在进一步
3、进入到物理学科范围内研究物理教学对提高人的素质，发展人的才能，健全人的品格等方面的教育功能。在实施物理教育的过程中，物理教学始终是主体和基本的途径。物理教育是物理教学在理论功能，应用功能和教育功能方面的深入和延伸。物理教育是更高层次上的物理教学。,三物理教育正成为物理学的子学科,1物理学对人类未来的进步起着关键作用,对物理教育的支持和研究，对所有国家都是重要的。这是因为：,1)物理学是一项激动人心的智力探险活动，它鼓舞着青年人，并扩展着我们关于大自然知识的疆界；,2)物理学发展着未来技术进步所需要的基本知识，而技术进步将持续驱动着世界经济发动机的运转；,3)物理学有助于技术的基本建设，它为科学
4、进步和发明的利用，提供所需的训练有素的人才；,4)物理学在培养化学家、工程师、计算机科学家以及其他物理科学和生物医学科学工作者的教育中，是一个重要的组成部分；,5)物理学扩展和提高我们对其他学科的理解，诸如地球科学、农业科学、化学、生物学、环境科学以及天文学和宇宙学这些科学对世界上所有民族都是重要的；,6)物理学提供发展应用于医学的新设备和新技术所需要的基本知识，如计算机层析术(CT)、核磁共振成像、正电子发射层析术、超声波成像和激光手术等，改善了我们的生活质量。,1.2 物理学是当代人类文化的重要组成部分,随着物理学成果不断转化为技术和生产力，使生产的发展达到一个新水平，人类对自然界的认识和
5、相应的世界观也达到了一个前所未有的新高度。现代物理学的进步不但正在改变人们对自然界的看法，也正在改变人在宇宙中的地位。由此形成的宇宙观和世界观也已成了人类文化发展史上的宝贵财富。,1.3 时代赋予物理教育基础性的新内涵,物理教育课程是一门学科中心课程，它的存在和发展除了必须遵循它本身作为课程的发展规律以外，还必然深刻地受到物理学科发展的制约和影响。物理教育课程又是一门知识类课程，它的发展也离不开整个科学技术的发展和社会经济发展的需求。展望物理学的进步和社会经济的发展，物理教育的基础性将越来越体现时代的要求，并不断丰富和更新基础性的内涵。其主要表现为如下两个方面:,第一，物理教育课程要为人们在科
6、学素质上的提高和将来的发展提供必要的、与时代进步和需求相适应的物理学基础知识。,从人们对客观世界的认识层次上分，在人类面前大致存在着“三个世界”：,感觉世界 物理世界 实在世界,感觉世界是人们通过感觉经验对实在世界所建立起来的一个最初步的映像。这个映像是人们从某些重复发生的感觉印象中经过复合而产生的感觉经验中抽象出来的。这是对世界的一个感性的认识，不是真实世界的完整反映，但它是人类精神的一种自由创造。,物理世界要比感觉世界高一个层次，它是物理学家凭借实验、观察和科学思维的主观能动性对实在世界建立起来的一种理性的认识(有时还是理想化的认识，例如，物理学家提出的质点、刚体和理想气体及它们的运动规律
7、等)。通过思维手段(概念的运用，创立并运用概念之间,确定的函数关系，以及把感觉经验同这些概念对应起来)，人们把获得的全部感觉经验整理成确切的物理概念、有序的物理定理和定律。这种由普遍概念、概念之间相互联系以及由概念与感觉经验的关系所产生的认识也并不是真实世界的本来面貌，如同再好的地图也只能是对真实地形的近似认识一样。在学校设置的物理教育课程中使用的物理教材是根据当前学生的认识水平和思维能力，从有利于学生今后的发展出发对有关的物理学内容进行重新编写而成的。,显然，经过一番加工以后以物理课程内容出现在学生面前的物理世界与物理学家建立的物理世界是不能划上等号的，更不能说物理教育课程的内容就完全等同于
8、客观的实在世界。物理学的任务就是尽可能完备地从整体上理解感觉经验之间的联系，并通过使用最少的原始概念和关系来达到这一目的，物理课程的设置和物理教材的编写的一个基本要求就是尽可能全面、正确地反映物理世界。,在为学生提供的物理知识必须与社会发展和时代进步相适应的大前提下，基础教育阶段的高中物理课程究竟应该如何设置，物理课程究竟应该选取什么内容，达到什么目的，是各国物理课程改革所关注的问题。,在1999年欧洲物理学会举行的次国际性的物理教育研讨会上发表了一篇题为“2000年以后：未来的科学教育”的报告。这个报告对为5至16岁的学生设置的新的科学课程提出了十条推荐性的意见，它们对于物理课程也是完全适用
9、的。,1科学的课程将应该是自成体系的，它为学生提供了个基础，即终身学习的基础：一个准备，即在现代化社会中生活的准备。,2科学课程的结构必须更明确地把为提高“科学阅读和写作能力”而设计的课程要素和作为对一个科学家在科学研究早期训练阶段而设计的课程要素区分开来。,3科学课程必须开宗明义说明应该达到的课程目标，说明为什么这样的科学课程对所有学习科学的年轻人是有价值的，学生从他们的学习和对周围事物的观察和经历中将获得什么。,维持和发展青年人对他们周围自然界的好奇心，并构筑起他们对以自己的能力探索自然界行为的信心。它应该培育一种在科学上激发渴求、热情和兴趣的情景，以使学生感到有信心、有能力去投入科学和技
10、术工作。,科学教育的目标应该是：,对学生的能力进行评价：,1能否理解科学媒体上报道的资讯并能够做出解释。利用从报纸上摘录下来的短小段落评价学生是否理解该段落的内容；他们是否能够确定和估计出所呈现的证据的质量；他们是否能够在他们或其他人可能遇到危险时作出经过仔细思考以后的反应；最后，他们能否给出他们关于将来行动的选择。,2能否理解关于科学的主要“理解性故事”。例如，应该检验学生是否理解物质的粒子模型是什么；他们能否给出关于粒子模型的简短描述；他们能否运用这样模型来解释日常现象；是否能理解为什么在科学中物质的粒子模型是一个重要的概念。,3是否具有从数据中提出问题和回答问题的能力。主要评价学生以各种
11、方式表达数据的能力。把从数据中提炼出来的信息列成公式并对此进行解释的能力。在呈现或选择的数据中发现错误和不恰当之处的能力。以上提到的处理和解释数据的能力。不仅在科学上，而且在广泛的其他专业领域中都是非常有用的。,4是否具有从互相对立的不同的理论论据中辨别和理解证据的能力。对证据的信奉程度处于科学理性的核心地位。现代科学面对的是具有主见的现代公民，但这些主见往往是对立的和不确定的，利用历史的现代的例子可以检验学生在判断科学主张的意义时是否具备理解证据的能力。,对于高中学生，物理课程达到的一般要求应该是：,1.物理课程应紧密联系生活，使学生对他们周围的事物能做出物理上的解释；,2.物理课程应该提供
12、对科学方法进行实践的机会，是学生能够对周围问题做出批判性的研究（不限于在物理学上）；,3.物理课程应该对学生世界观的发展产生影响；,7.物理课程应该发展学生用数学方法解决问题的能力。,6.物理课程应该发展学生的获取信息和交换信息的能力；,5.物理课程应该发展学生的实验技能；,4.物理课程应该发展学生的科学阅读和写作能力；,对未来的物理教师（师范院校的学生）的教育应该在以下几个方面做出努力：,1使学习物理知识和学习物理教育学相结合。未来物理教师学习的理想教程应该把学习物理内容和学习对这个内容进行有效教学的方法相结合，以开发适宜于教师的足够的知识。,2把物理学知识列为学习的中心内容。毫无疑问，未来
13、教师学习的任何物理教程仍然应该以物理学内容为基础，要强调对少数主要课题的理解而不是关于许多课题的记忆。前者具有持久的价值，后者在课程结束以后会很快被遗忘。,3为学习“形成科学的过程”提供充分的机会。“形成科学”不仅需要大量足够的现成知识，而且还需要关于包含在科学研究中的过程形成科学过程的充分的知识。因此，学生应该应用器材、仪器、材料和工艺来设计实验和检验假设而不是只做“烹饪”式的实验。,4为学生在多个领域灵活地应用他们的知识提供充裕的机会。物理学可以讲它的许多概念应用于解决许多领域中的问题，在这方面，物理学是优于其他学科的。,5鼓励学生在物理学概念上作出定性的推理。,爱因斯坦曾指出：“如果一个
14、人掌握了他的学科的基本原理，并学会了如何独立地思考和工作，他将肯定会找到属于他的道路。除此之外，与那些接受的训练主要只包括获取详细知识的人相比，他更加能够使自己适应进步和变化。”,物理教育在构筑自己的未来课程结构和知识体系时，必须对物理学的内容做出选择，这种选择就是在物理学知识、社会需求以及学生的接受能力三者之间作出的一种动态平衡。,从物理教育课程发展的趋势看，选择课程内容的第一个重要原则是：,物理教育的内容既要具有扎实的基础性，又要体现明显的现代性。,14 加强基础性与体现现代性,基础性和现代性是一个既相对稳定又不断发展的动态概念。,现代性不仅是指经典物理学的内容和方法的现代化这是指新内容和
15、新方法对原有内容和方法的替代和更新；而且也指对经典物理学内容的现代理解和认识这是指赋予经典物理内容的新认识和新观念。,物理教育应着眼于提高学生的四种基本学习能力：,学知，掌握认识世界的工具；,学做，学会在一定的环境下工作；,学会共同生活，培养在人类活动中的参与与合作精神；,学会发展，以适应和改造自己的环境。,国际21世纪教育委员会在1996年向联合国教科文组织提交的报告中把它们称为教育的“四大支柱”。,15 适应社会需求性与尊重学生选择性,从物理教育课程发展的趋势看，构建物理教育课程的第二个原则是：,物理教育的内容既要适应社会发展的需求性，又要尊重学生学习的选择性。,一是物理学以及与物理学相关
16、的高新技术部门和研究单位需要的既具有扎实的知识基础，又富有创造性的后备人才队伍；,物理教育应该为培养以下三个方面的人才打好必要的基础：,二是社会和经济建设各部门需要的掌握一定的物理知识和具备应用知识能力的高素质人才大军；,三是所有职前和在职教育各个阶段需要的既掌握物理基础知识，又懂得教育科学基本理论和教学方法的物理学科师资。,我们的基础教育是面向全体学生，着眼于全面发展的教育。,改革全部必修课程的基本途径有二： 一是实行“分科制”； 二是实行“必修课程和选修课程相结合”。 后一种课程设置更加灵活，有利于学生的发展。,物理学定律和定理的表述大致分为两大类，,另一是否定性的表述方式，它的基本格式是
17、“在什么条件下不能得到什么结果”。热力学的实验定律就是采用这种方式表述的。,一是肯定性的表述方式，它的基本格式是“在什么条件下可以得到什么结果”。,物理教育除了在内容上必须更新，充分吸取现代物理学的进展外，还必须把物理学家探索和认识物理世界的科学思想和科学方法、提出问题和解决问题的科学态度和科学精神作为主线贯穿在物理课程的各个教学环节中。发现问题的方法、提出问题的方法和解决问题的方法是科学方法的三大组成部分。,通过物理教育的过程，学生接受的应该是完整的科学方法论教育，而不仅仅是局限在如何解题的所谓“解决问题”的方法教育。,人类在对客观自然界的认识中存在程度不同的不确定性正是科学世界观的基本内涵
18、之一，也是科学事业能永葆活力不断开拓的原因所在。创新不仅是科学发展所必须的，而且也是科学本身所具有的基本品质。,1995年联合国教科文组织副主席G马克斯在国际物理教育学术研讨会上指出：“我们必须教育我们的孩子去尊重自然、经济和社会现实(观察)；去认清未知情况(理解)；去展望从未发生过的事(预言)；如果预料正确，就去行动(发明)。但是这只是科学家们的方法，真正的科学家在他们的观察与理论不一致的时候是最为幸福的，也将是他们寻找新模型之时。”,未来的我国物理教育改革将面临必须努力实现两个“最优化”的发展趋势：,一是怎样在适合不同年龄学生认知规律的基础上对物理学的科学内容和严密的逻辑进行简化，达到教学
19、内容(认识客体)和学生认知水平(认识主体)之间的一种最优化状态，使学生在学习物理知识的同时受到物理思维方法包括归纳法、演绎法等在内的思维方法的训练。,二是怎样在学生学习接受传统的物理思维方法(主要以回答和解释前人遇到过的问题为主)和进行物理创新思维和实践活动(主要以提出和解决前人没有遇到过的问题为主)之间达到一种最优化状态，使学生增强创新意识、提高创新实践的能力。 这两个“最优化”将成为物理教育改革的一个重要目标。,未来物理课程和教材改革的原则是：既要具有扎实的基础性，又要体现明显的现代性；既要是应社会需求性，又要尊重学生的选择性；既要保持必要的系统性，又要致力培养学生的创新性。,东方 听讲与接受 记忆与模仿 课堂教学 间接经验,西方 自主探究与合作交流 理解与创造 实践活动 直接经验,东西方教学与学习方式比较,学生做作业的方式,英国小学生做直升飞机作业的实例,4.教育资源的开发利用 教育资源的类型,
