物理学前沿

教育硕士研究生作业封面

（2012 至2013 学年度第二学期）

题目必修1中物理学前沿知识的呈现方式及教学建议科目物理学前沿

姓名李海虎

专业学科教学•物理

入学年月2012年9月

必修1中物理学前沿知识的呈现方式及教学建议

摘要：高中物理教材渗透了大量的物理学前沿课题, 如夸克理论、黑洞、宇宙大爆炸理论、纳米技术、液晶、湍流现象、混沌、超导、磁悬浮等。了解清楚这些前沿知识及其合理的教学方法，对我们的教学有着很大的帮助。本文探讨必修1教材中涉及到的物理学前沿知识的呈现方式，给出物理学前沿知识的教学原则及教学建议。

关键词：物理学前沿、呈现方式、教学建议

一、引言

《普通高中物理课程标准（实验稿）》指出：“课程的基本理念是在内容上体现时代性、基础性、选择性。反映当代科学技术发展的重要成果和新的科学思想。”①所谓物理学前沿，就是有些物理现象和规律还不完全清楚，目前正在探索和研究中的领域。粒子（高能）物理、天体物理和凝聚态物理以及与其他学科的交叉和渗透，产生了许多边缘学科，如：物理化学、物理学和材料科学、地球物理学、能源物理学、生物物理学等，都是今天物理学的前沿。赵凯华教授说：“许多前沿课题与基础物理课的内容有联系，在适当的地方开一些“窗口”，引导学生向窗外的世界望一望, 哪怕是“瞥”，都会对开阔他们的眼界，启迪他们的思维，加深他们对课程的理解有好处。”②

分析教材中的物理学前沿知识对我们的教学有着很大的帮助，能够激发学生学习兴趣，提高学生的科技知识，培养学生的科学素养。

二、物理学前沿知识在教材中的呈现

普通高中课程标准实验教科书（人教版）必修1中涉及到物理学前沿知识的呈现内容及呈现方式统计如表1：

表1 物理学前沿知识在必修1中的呈现

①中华人民共和国教育部.普通高中物理课课程标准(实验)[S].北京:人民教育出版社.2003

②赵凯华、罗蔚茵.新概念物理教程——力学(序言) [ M].北京:高等教育出版社. 1995. 7

从统计表格中就可以发现，教材已涉及到当前部分物理学前沿课题，其主要以阅读材料、正文选学内容、习题的背景知识出现。这些前沿课题的出现并没有改变原有课程的知识体系，也没有给学生作认知目标上的要求，仅仅为学生打开了一个“窗口”。但作为物理教师如何引导学生向“窗外”看，却非一件容易的事。

三、必修1物理学前沿知识教学建议

（一）全球卫星定位系统

全球卫星定位系统（GPS）虽然教材呈现在科学漫步栏目中，大部分教师只是要求学生进行阅读而已。由于GPS在现实生活中已很常见如手机、电脑、车载GPS等等，学生对此可能也都有所了解。

鉴于此教师可以布置学生写一篇科技小论文，不要求学生去了解GPS的工作原理，只要求学生从这几个方面入手：GPS简介、功能、应用、目前发展状况及应用前景等。在学生自主完成科技小论文后可进行小组交流讨论。

（二）航天类

协和式客机、神舟五号载人飞船、舰载飞机分别以STS、习题背景出现，这部分内容是目前的热点，也是考试的热点。在神舟十号的背景知识中教师可以有很多工作要做。

组织学生观看“神舟十号太空授课”这是最直接、接受最好的形式，让学生了解太空中宇航员的衣食住行、在失重环境中的特殊现象。教师还可以以“神十”为背景编写一些习题让学生去做。

（三）引力与加速器

引力与加速器都出现在第三章第一节重力与基本相互作用这一节，这部分内容对学生来说可能比较生疏，加速器对学生来说更是知之甚少，这种情况下我们的教学就要考虑到学生现有的知识水平。

教师在进行此部分内容教学时可采用下面的方法：如果学校有条件（网络、图书馆）可以让学生自主搜集相关资料进行总结归纳，然后再课堂上进行小组交流；如果学校没有硬件条件，只能由教师进行相关讲解，可以观看相关视频、图

片等。

（四）有机玻璃变形

按照教材内容提示，教师可先进行相关实验，如果能够成功作出该实验的情况下，在课堂教学中完全可以作为演示实验，激发学生学习兴趣，吸引学生眼球为下面的教学内容做好铺垫。

如果教师因没有实验条件或不能够成功做成该试验，可以下载相关视频动画或图片让学生欣赏，能够给学生以感性认识。

（五）流体阻力

流体阻力学生虽然比较生疏，但是通过教给出的阅读材料学生可以基本了解流体阻力的特点性质等，如果让学生在允许的条件下进行探讨相关的实际实例，降火更加加深学生对流体阻力的理解，教师在组织学生探讨过程中可进行引导或解释一些疑惑。

（六）惯性参考系

学生在前面已经学习过参考系，教师在进行这部分内容时如果单纯让学生通过阅读材料去了解什么是惯性参考系及其特点可能有点困难，教师可列举非惯性参考系的例子与其对比，并简单介绍相对论的知识，但是一定要注意只是让学生了解即可。

（七）粒子物理学

粒子物理学在教材中出现的目的是为让学生重视实验，体现实验的重要性。所以教师要抓住其目的，可以通过介绍粒子物理学的发展，各种粒子发现的过程来让学生体验科学家们在探索道路上的艰辛及付出，也培养了学生的探究精神，让学生知道实验的重要性。

四、物理学前沿知识的教学原则

（一）以培养兴趣为主的原则

爱因斯坦曾说过：“兴趣是最好的老师。”中学物理教学的一个重要目的，就是要培养学生的物理兴趣，唤起学生探索物理规律的激情。所以，在中学物理教学中，渗透物理前沿知识的教育，应以培养学生的物理兴趣为主，避免枯燥无味的灌输。这就要求对所选素材进行加工提炼，使之简明、生动，并采用直观的方法进行教学。

（二）不增加学生负担的原则

在中学物理教学中，进行现代物理前沿知识的渗透，目的不在增加学生的知

识，加重课业负担，而是通过现代物理知识的渗透，使学生了解物理学的发展方向和整体结构，开阔学生视野，培养学生兴趣，激励学生的创造思维，提高学生的素质。所以，在教学中渗透物理前沿知识要适时、适量，不增加学生的学习负担。

（三）符合学生认知特点的原则

渗透现代物理知识，应从学生认知特点出发，深入浅出，以简代繁，不可脱离学生心理实际，作过深、过难、过高的要求。一方面，应从内容上进行筛选、简化，形成学生易于接受的科普性知识，便于学生认知和理解；另一方面，应从形式上、教法上、具体操作手段上进行探索和研究，采取尽量直观、形象、生动活泼的方法，循序渐进的进行，才能收到良好的效果。

（四）理论联系实际的原则

在中学物理教学中，渗透现代物理知识，应遵循理论联系实际的原则，既介绍物理学的新进展，新成果，又介绍这一成果将给社会发展、科技进步带来什么作用，产生什么影响，有多大应用价值。这样，不仅能提高学生的学习兴趣，树立“学以致用”的思想观念，而且能培养学生的科学精神和社会责任感。（五）与课程内容相结合的原则

在渗透现代物理知识的过程中，应紧密配合现代教材的编排内容进行，寻找最佳切入点，把握最恰当的时机，选择最合适的内容，方可收到好的效果。如：编排有机玻璃变形是为了演示弹力的微小形变，如果能够成功演示该实验的话不仅使学生开阔了视野，培养了兴趣，也发展了其思维能力和物理素质。

五、结束语

了解物理学前沿知识的教学原则，分析其在教材中的呈现形式及出现的目的，有助于我们的教学设计，有助于培养学生科学探究的能力，也有助于增加教师的专业知识。

参考文献

[1]中华人民共和国教育部.普通高中物理课课程标准(实验)[S].北京:人民教育出

版社.2003

[2]赵凯华、罗蔚茵.新概念物理教程——力学(序言) [ M].北京:高等教育出版社. 1995. 7

[3]易毅红.中学物理教学中物理前沿知识的渗透方法[J].湖南中学物理.2009.3

[4]潘建标.高中物理新教材渗透物理学前沿的探讨[J].物理教学探讨.2004.4