高中物理课程内容 来自美国物理教师协会的观点

高中物理课程内容 来自美国物理教师协会的观点

一、教什么

从可供选择的宽广领域中为中学物理课程选择合适的内容，对教师和学校来说都不是一件容易的事。深度和广度，学生的兴趣和经历，师资力量等这些都需要加以考虑，对许多学生来说，中学物理课程可能是他们接受物理学正规训练的唯一机会。对另外一些学生来说，中学物理课程给他们打下一个基础，以备今后进一步深造。于是，课程所提供的准备是否充分，便引起学生和家长以及高等院校的密切关注。一些州关注课程的内容并提供大纲，以便有助于对学校进行指导。

但是，说到底，这种选择必须由任课教师来做，因为他们了解自己的学生和社区，了解学校情况，尤其是了解不同的课题对学习的重要性。

二、概述

在“初级物理”这个题目下有很多知识。在一学年内无法把它们学好。初任教的老师应该特别注意不要试图教太多的课题。教好少数课题比了解物理学的概况更为可取，那么教师应当怎样选择课程内容呢？也就是哪些课题应该教给学生呢？

首先我们将考虑作为一门科学和作为一种活动的物理学的范围。展现在师生面前可供考虑的课题范围是极其广泛的，但选择时要注意以下问题。

虽然过分狭窄和专业性不是中学物理应该具有的特征，但是，在选择适合于中学不同学生所需要的课题时，理解要比单纯知道更重要。应该让学生学会一些必要的课题。还需要考虑教学目标和希望学生获得哪些能力。

三、可供选择的广泛领域

物理学的范围十分广阔，其中大量课题应该包括在中学课程之中。

1．物理学作为自然科学的重要基础，从时间上来说，可以从当前一直追溯到“大爆炸”的时刻。

2．物理学的研究范围很广，但它是由贯穿其中的一些基本观念联系起来的。

物理学的普遍原理使它和谐、有力而且具有物理美。

3．物理学是当代人们所热烈追求的一项事业，前沿正在扩展，物理学正在发展之中。

4．物理学的研究方法在很大程度上能有效地发展其它自然科学。提出关于自然界的问题，并用不同的方法得到解答。应该让人们知道，“物理学家的方法”在科学研究中具有代表性。

5．物理学不是工程学，物理学在工程中的应用以及在医学和其它许多领域中的应用，将被那些理解物理学基本原理的人们所关注。

6．物理学的应用之一是解释自然现象，这真是很吸引人的一个方面。例如，日落时为什么是红色？天空为什么是蓝色？鸟如何知道飞行路线？为什么海浪总是拍岸？

7．还有一些物理学在技术上的应用导致人们关注某些社会政策，如核电站、核废料处理、空间计划、能源、环境保护以及国防等。

这些课题应该有足够的数量，以便能体现物理学的广泛程度。但也不能太多，致使对每一课题的讲授都不充分。在整个课程中，应该强调那些基本原理，以及把物理学各个分支联系在一起的那些观念。应该使中学生感受到物理是一门发展中的科学，是最引人入胜的当代科学前沿之一。其次，通过学习物理，学生应该知道物理学家如何提出有关自然的问题并给出解答，从而勾画出宇宙的情景，学生应该学习如何提出类似的问题。最后，关于物理学基本原理在技术和日常生活中的应用，如果引用得当，会增加多数学生和教师对物理课的兴趣。

所有这些，说起来容易，做起来并不容易。企图讲述过多的课题将会流于肤浅，这是在基础科学的初级课程中容易犯的毛玻另一方面，过分集中少数课题会使本来应有多方面才华的学生成为“少年专家”，同时把一些本来会对广泛的课题有兴趣的学生排斥在外。物理学在日常生活中。在技术中、在相关科学中的应用，会使物理课生动活泼。然而，过多地引用技术实例，在教学中可能忽略这一点：应用是结在科学之树上的果实，而不是树本身。

四、课题少而精，则学习效果好

首先，要说几句关于物理课程的“覆盖面”问题。一些课本，由于其内容包罗万象，有时会误导新教师，为了满足不同教师和不同学生的不同兴趣，课本所包含的课题比作者打算在任何一个年级所讨论的要多。物理教师与其肤浅地覆盖许多课题，不如处理好较少的课题。这一点在几十年前举行的称之为“美国物理教师协会”（AAPT）的会议上已经提到过。

由很多知识组成的物理学，目前它的范围更加广泛，在初级课程中不可能充分普遍地加以覆盖。教师不应该牺牲深度和理解程度，百科全书式地包容过多的课题。

1．动量守恒；2．质量和能量守恒；3．电荷守恒；4．波动；5．场；6．物质的分子结构；7．原子结构。

这7方面的原理和概念勾画出最低限度的内容。

应当指出：诸如牛顿运动定律这样一些课题，通常应该在讲述初等水平的能量守恒和动量守恒原理的发展过程时加以讨论。

1956年以来，物理学已经向前发展，因此关于现代物理（基础物理在粒子物理、固体物理、相对论和宇宙学中的简单应用）的介绍现在也适合于中学物理课程。

五、应当教授某些技能

中学物理课的一个极其重要的方面是使学生获得一定的能力。下面举例说明应该培养的某些技能。

1．识别所观察到的现象中的变量。

2．整理观察到的信息（例如，观察和记录电流改变时导体上的电压）。

3．会处理信息，以便研究找出关系（例如，作出电压与电流的关系图线）。

4．会解释用图线表示的信息。

5．学习“问题解决”。

6．会根据简化的假设粗略地进行估算。

7．会把空间信息转化成其它形式（例如，理解实际电路与电路图的关系）。

学生获得这些技能，需要多次反复和实践，只有反复注意其应用，才能获得技能。应该在学生学习力学、光学、热学、电磁学、波动、近代物理等知识时，学习和利用这些技能。稳步地发展这些技能是物理课程的一项根本任务。

六、课本的内容

学生学习物理在课本上花费的时间要比做实验多，也比同物理教师接触的时间多。因而必须认真选择课本，以适应师生的需要。

在选择课本时，应该考虑哪些标准呢？课本中应该包含哪些内容呢？在AAPT领导下的物理教师小组认为，评价中学物理课本有下述7项主要标准： 1．内容（题材的正确性和合适程度）； 2．程度（讲述适合于中学学生）； 3．可读性（课本易于学习）； 4．外观（看起来吸引人）； 5．科学（把物理学展示为发展中的知识）； 6．社会问题（认识到物理学对社会的影响）； 7．作业（给学生的附加作业，材料合适）。

基于这些标准，教师小组评价了14种使用比较普遍的中学物理课本。

同一小组分析了这些课本的内容，认为主要课题的分布如下： 1．测量：导论，数学技能，误差，实际测量，SI 单位制。

2．力学：平衡状态，动力学，牛顿运动定律，万有引力，动量，能和功。

3．分子物理：量热学，分子动力论，气体定律，热力学。

4．波动：在弹簧和发波水槽中的机械波，声学。

5．光学：光的波动说，光线，镜和透镜，衍射和干涉，偏振。

6．电磁学：静电学，简单电路，静磁学，电场和磁场，磁力，电磁感应。

7．量子物理：光电效应，氢原子能级，原子光谱，核结构，放射性，核能。

此外，一些课本还涉及如下课题：电磁波，相对论，能源，物理学史和（或）天文学史，流体力学，电子技术，固体物理，天体物理，交流电路等。随着物理学的发展，课本也必须改变。在美国促进科学协会（AAS）领导下的教师小组审查课本的标准包括：内容的通用性；内容的正确性；内容的范围；科学的结构和方法；编排和连贯性；易于理解。

七、考试的内容

某些广泛应用的物理考试，从它的考试范围透露出一种课程内容的线索，因而许多物理教师认为它很重要。它对选择物理课程内容多少具有指导作用。然而，当作分析和选择课程内容的文件，它不具有绝对标准，应该慎重对待。

国家科学教师协会的初级物理考试，以其自身的权威而博得人们的关注。通过研究，发现考试的主要课题及其在试题总数中所占的百分比如下：力学 30％热学和分子动力学 10％电磁学 25％波动、光学和声学 20％现代物理学 15％.

八、大纲

大纲以提纲的形式列举出所要讨论的课题，并指出课题间的关系以及与课程目标的关系。有经验的物理教师通常要正式地或非正式地编制自己“个人的”大纲。由州教育部门或地区性的学校系统制订的大纲，在选择内容方面也为教师提供了指导。在一些州，课程委员会当前正致力于编制或修订具有不同目标的物理大纲。

物理大纲既有有利的方面，也有不利的方面。有利的方面是：它为物理教育规定了目标，它反映物理学家和教育学家双方的思想，可以在学年之初这个关键时刻对物理新教师给予指导，不利的方面是：大纲趋向于“冻结”教学模式，并限制选择教学内容。教师常常感到，不得不刻板地执行大纲中提出的建议，从而受到束缚，而且不能去试验新的教学方法，任何大纲都应该留有适当的余地，以便有经验的教师能发展他们自己的物理课程。

大纲是关于课题和课时的初步安排。随着课程的进行以及学生的能力和兴趣逐渐显露，教师应当保持主动，以调