物理学科的特点与结构.ppt

第二节 物理学科的特点与结构,复习上一节的结构方法的基本步骤？ 下面我们将按上面5步来 分析 ： 物理学科结构、 中学物理课程结构、 教材结构,2,1,一、物理学科的基本结构,1、物理学基本概念 2、基本原理 3、基本方法以及它们之间的关系,壹,2,二、物理学的学科特点,1、物理学是一门实验科学。 2、物理学是一门严密的理论科学。 3、物理学是一门定量的精密科学。 4、物理学是一门应用广泛的基础科学。 5、物理学是一门带有方法论性质的科学,贰,3,这五个特点表明物理学的学科结构中的五个基本成分：,实验基础 逻辑关系 数学表述 思想方法 应用价值 其中核心的本质特征有三： 实验 基础 物理思想主干（概念、定理逻辑、方法） 数学工具（定量、公式、推理）,4,物理学的三要素,“实验”、“物理思想”、“数学”。 物理学： 始原于伽利略找到根基“实验” 奠基于牛顿找到“物理思想”、“数学方法” 才发展到今天的规模。,！,5,三、物理学科知能结构分析图示方法,由于内容、功能、观点的不同使得物理学中学科结构表示有多种形式。 1、知识逻辑结构图 2、物理学三维结构模型 3、物理学的知能结构图,叁,6,1、知识结构逻辑图,（1）组成：由各自的知识单元（概念、定律、原理、定理、公式）之间的逻辑推演关系构成的框图。 （2）作用：便于加深理解和记忆、尤其适于理论讲授与复习。 （3）优点：简明、扼要。 例如：旧量子论知识逻辑图（见下页）,1,7,十 九 世 纪 物 理 的 困 难,普朗克量子假设,黑体 辐射,光电 效应,原子线状 光谱,爱因斯坦光子假设,波尔量子假设,卢瑟福原子有核模型,8,（典型实验）,（新的假设）,实验曲线与 经典理论不符,E=hv,不 连 续 定 态,瞬时性、截止频率,经典是连续光谱,2、物理学三维结构模型,提出者：美国人霍尔顿 观 点：物理学的任何部分基本内容都可分解为三种因素（三个坐标） 即：实验事实X轴 物理思想（逻辑、方法论）Y轴 数学（表示形式、计量公式）Z轴 如图：（见下页）,2,9,*,*,A,B,Y,Z,X,思想方法,数学表示,实验事实,物理学空间的点（X、Y、Z）与某一物理概念对应。相关两 点连线与某一定律 对应。 将这个图与知识逻辑结构图结合起来得到下面得图。,10,3、物理学得知能结构图,（1）用途：适用于物理学中全书、章、节的分析 （2）构成：结构方法的五步 物理学的学科特点的五点 霍尔顿三维结构模型 （3）物理学学科知能结构一般示意图 （见下页）,3,11,物理 思想 模型 假说 思维 方法,实验事实 （观察、历史资料、 实践经验）,物理概念 定律、定理 理论、相互关系 逻辑,延伸与应用,数学 物理量 数学 公式,Y,X,Z,归 纳,形 成,发展,研究,推理,演绎,表示 物理 意义,用,途,12,（见挂图）,关于“三轴、五区”的说明,三轴：左Y轴物理思想 右Z轴数 学 中X轴实验事实 五区：上实验 中核心理论 下延伸 左科学方法 右数学,！*,物理学三个 基本 要素,这个图又与物理的 学科特点五条相对应：见下页,13,五区 学科的基本成分 学科特点 实验 实验基础 实验科学 核心理论 逻辑体系 逻辑体系 数学 数学表示 精密科学 物理思想 思想方法 方法论性 质的科学 延伸与应用 应用价值 基础科学 上面我们是从知识结构来说明三轴五区的意义，下面我们从基本方法和基本能力来三轴五区的意义。,14,与三轴对应的方法：X实验方法、 Y逻辑思维方法、 Z数学方法 与三轴对应的能力：上观察能力、左思维能力、 右数学运算能力 下分析解决问题能力 可以看出： 方法与能力的对应是通过中间的核心知识 来联系的 从这个角度看三轴五区， 我们称为知识、方法、能力结构图 知能结构图， 这告诉我们在教知识的同时 又要教方法，发展学生的能力,15,从知能结构图我们能看出： 三轴、三法、三要素、 五区、四能、五特点。 见33页： 经典力学 学科体系结构图,16,自然现象的相互联系 、因果律,经典力学中的守恒律,绝对刚体模型,经典力学的基本 概念与基本定律 运动、空间、时间 质量、力， 牛顿定律。,哈密顿 方法,拉格朗 日方法,振动 理论,电动 力学,量 子 力 学,统 计 物 理,微分方程 变分计算,非惯性系中 运动方程,经典力学 变分原理,正则变换 哈-雅方法,