物理學前沿知識的呈現方式及教學建議

韓偉

摘 要 高中物理教材滲透了大量的物理學前沿課題，將物理學前沿知識引入中學物理教學，加強學生的物理思想培養、思維能力的培養，有利于激發濃厚的研究興趣，這不僅是素質教育的本意所在，更是適應科技競爭的需要、時代發展的需要。基于此，本文主要探究中學物理學前沿知識的呈現方式及教學建議。

關鍵詞 物理學前沿 呈現方式 教學建議

中圖分類號：G633.7文獻標識碼：A

1高中物理呈現前沿物理教學的原則

1.1有意義學習原則

所謂“有意義”的學習，是將未知的外部世界與已知的內部世界相聯系;將未知融入已知中的認知過程。這種聯系和融合越清晰，學習就越成功。在中學物理滲透前沿物理的教學中堅持“有意義”原則，這是從教學方式和方法角度提出的一條原則，旨在使學生理解性、高效地展開學習，使前沿物理知識順利納入已有知識結構。現代物理是在經典物理基礎上的繼承、修正和超越，二者并非絕對對立，在教學上也不能割裂開來。在中學階段，應當多考慮如何在經典物理教學的整體背景中進行前沿知識的教學，換言之，應當多考慮前沿知識在經典物理教學中的滲透。有許多教學情境能夠體現這種滲透。

1.2思想和方法性原則

思想和方法性原則是從選擇教學內容角度提出的。前沿物理內容涵蓋知識、思想、方法。無論是研究對象的描述、探索和研究過程中的數學建模、邏輯推理，以及成果的表述形式，使用的數學語言大都是當代數學研究的成果。因此，中學階段向學生詳細教授前沿物理領域內的知識內容是不太現實的，應以介紹和揭示其中蘊含的科學觀念、科學思想及研究方法為主，實現學生的傳統觀念的改變及科學素養的養成。這是非常重要的。

1.3適量和適度性原則

針對微積分能否被教給六歲兒童的質疑，布魯納曾指出兒童接受的是“兒童的微積分”而非“成人的微積分”，并進而提出課程的螺旋結構。從小學科學中的物理常識，初中自然中的初級物理，高中綜合科中的中級物理，再到大學普通物理，均有著相同的學科背景和內容體系，但通過教學內容的適當選擇和教學程度的控制分別適應于不同年齡階層的智力和經驗基礎。進行前沿物理科技內容的滲透教學時，思想和方法性原則在教學內容的側重方面提出了要求，但教到什么程度和水平也是決定能否取得實效的一個關鍵，即教學還要遵循適量和適度性原則。在教學“量”的方面，要做到“少而精”，不要把某一方面的前沿內容通盤托出，要選擇一些與高中物理內容自然連接、學生能夠理解和接受、能激發學習興趣的主干過程和主要結論，應突出其中蘊含的物理學新思想、新方法，突出介紹成果的現實意義和科研意義。

2物理學前沿知識在教材中的呈現

教材已涉及當前部分物理學前沿課題，其主要以閱讀材料、正文選學內容、習題的背景知識出現。這些前沿課題的出現并沒有改變原有課程的知識體系，也沒有給學生作認知目標上的要求，僅僅為學生打開了一個“窗口”。但作為物理教師如何引導學生向“窗外”看，卻非一件容易的事。

3物理學前沿知識教學建議

3.1全球衛星定位系統

全球衛星定位系統（GPS）雖然教材呈現在“科學漫步”欄目中，大部分教師只是要求學生進行閱讀而已。由于GPS在現實生活中已很常見，如手機、電腦、車載GPS等等，學生對此可能也都有所了解。

鑒于此教師可以布置學生寫一篇科技小論文，不要求學生去了解GPS的工作原理，只要求學生從這幾個方面入手：GPS簡介、功能、應用、目前發展狀況及應用前景等。在學生自主完成科技小論文后可進行小組交流討論。

3.2航天類

協和式客機、神舟五號載人飛船、艦載飛機分別以STS、習題背景出現，這部分內容是目前的熱點，也是考試的熱點。在神舟十號的背景知識中教師可以有很多工作要做。組織學生觀看“神舟十號太空授課”這是最直接、接受最好的形式，讓學生了解太空中宇航員的衣食住行、在失重環境中的特殊現象。教師還可以以“神十”為背景編寫一些習題讓學生去做。

3.3引力與加速器

引力與加速器都出現在第三章第一節重力與基本相互作用這一節，這部分內容對學生來說可能比較生疏，加速器對學生來說更是知之甚少，這種情況下我們的教學就要考慮到學生現有的知識水平。教師在進行此部分內容教學時可采用下面的方法：如果學校有條件（網絡、圖書館）可以讓學生自主搜集相關資料進行總結歸納，然后在課堂上進行小組交流;如果學校沒有硬件條件，只能由教師進行相關講解，可以觀看相關視頻、圖片等。

3.4有機玻璃變形

按照教材內容提示，教師可先進行相關實驗，如果能夠成功做出該實驗，那么在課堂教學中完全可以作為演示實驗，激發學生學習興趣，吸引學生眼球為下面的教學內容做好鋪墊。

如果教師因沒有實驗條件或不能夠成功做成該實驗，可以下載相關視頻動畫或圖片讓學生欣賞，能夠給學生以感性認識。

3.5流體阻力

流體阻力學生雖然比較生疏，但是通過教材給出的閱讀材料學生可以基本了解流體阻力的特點性質等，如果讓學生在允許的條件下進行探討相關的實際實例，將會加深學生對流體阻力的理解，教師在組織學生探討過程中可進行引導或解釋一些疑惑。

4結束語

物理學前沿知識教學要遵循以培養興趣為主的原則、不增加學生負擔的原則、符合學生認知特點的原則、理論聯系實際的原則、與課程內容相結合的原則。

了解物理學前沿知識的教學原則，分析其在教材中的呈現形式及出現的目的，有助于我們的教學設計，有助于培養學生科學探究的能力，也有助于增加教師的專業知識。

基金項目：2018年度甘肅省“十三五”教育科學規劃一般課題，課題名稱：物理學前沿知識與高中物理相結合的教學策略研究——以臨夏州康樂縣為例，課題立項號：GS[2018]GHB3708。

參考文獻

[1] 中華人民共和國教育部.普通高中物理課課程標準（實驗）[M].北京：人民教育出版社，2003.

[2] 趙凱華，羅蔚茵.新概念物理教程——力學（序言）[M].北京：高等教育出版社，1995.