中学物理教学论

1、中学物理教学论第一章 中学物理教学目的中学物理教学目的和任务，不是任何人可以主观任意地确定的，就质而言，首先是由社会存在或者说社会经济、政治的发展的要求（主要是社会生产力发展水平和生产关系状况）决定的。不同社会发展阶段，不同的时代，对教学就提出不同的要求。就我国而言，它是根据党的教育方计、中学教育的性质和任务、牾学科的特点及其学校整个教学计划中的地位和作用、学生的年龄特征等因素来决定的。普通中学物理教学目的，反映了党和国家对中学物理教学的要求，它是中学物理全部教学工作的指南。无论是对教学大纲的理解，教学内容的确定，教学原则的掌握，教学方法的选择，还是教学过程中教学环节的运用等，都必须以教学目的

2、为准则。同时，它也是检查和评价物理教学质量高低的依据。中学教育属于普通教育，是学生成长过程中打基础的阶段。中学毕业的学生无非是两个走向，即一部分学生直接走向社会，参加工农业生产，从事社会主义建设；另一部分学生进入高一级学校进一步学习、深造。这两者都直接关系到我们的国家的国民经济的建设和科学研究水平。因此，搞好普通教育是整个教育事业的重要一环。第一节 普通中学教育的目的一、普通中学教育的目的普通中学的教育目的：中学教育是基础教育，其任务是为提高民族的素质，培养有理想、有道德、有文化、有纪律的社会主义公民，并为培养德、智、体、美、劳全面发展的现代化建设需要的各级各类人才奠定基础。其中关键是提高全民

3、族的素质为目的，以培养全面发展的人为根本任务。具体地说：1. 思想道德素质思想道德素质主要体现在具有爱国主义、集体主义思想，树立道德观念，分辨是非、善恶和美丑，养成实是求是，言行一致，爱人民、爱科学，勇于献身，奋力开拓的行为和习惯，其核心是有民族自尊心，有社会责任感，热爱中国共产党、热爱社会主义祖国，能自觉树立为社会主义现代化建设而努力奋斗的志向。2. 科学文化素质科学文化素质不仅体现在了解和掌握知识的多少和水平上，而且体现在科学的求实精神，运用和探索知识的能力，以及现代社会物质与精神生活所必需的一般文化知识与修养上。例如，在观察事物、现象功实验事实时，能够找出其特征，了解它出现的条件，在一些

4、典型情境中，能分析、概括出共性的东西，从了解知识的内容，认识其本质，甚至对新的情境能进行分析、整理，作出判断推理等等。3. 身体心理素质身体心理素质主要表现在以下个方面：（1） 身体形态发育水平。主要指发育是否正常，体型是否匀称，姿势是否正确。主要指标有身高、体重、肺活量、胸围，以及它们之间的比例。（2） 生理机能水平。主要指标是：视力是否正常、抗病能力的强弱。（3） 身体素质水平。主要指动作的速度、意志、个性，以及对外界刺激的适应能力。4. 劳动技能素质劳动技能素质主要的表现在以下四个方面：（1） 劳动观点。社会主义公民对待劳动、劳动果实和劳动民应有正确态度。其核心内容是热爱劳动、珍惜劳动果

5、和尊重劳动人民。（2） 劳动习惯。社会主义公民应以劳动为荣，养服务及自我服务的劳动习惯。（3） 劳动知识。劳动知识主要指工业、农业和服务业方面的一般劳动知识和技能，如木工、金工、电工、种植、饲养、栽培、裁剪、缝纫等。（4） 劳动专长。由于各个地区条件不同和每个兴趣和爱好的差异，某人可以在劳动工种的某些方面有所专长。二、普通中学的教育目的的依据：1中学教育的总目的：培养全面发展的人即素质教育；2学生的年龄心理特征；3社会的需求；讨论：过分强调第二点：这是“学科中心论”的观点；我国以及日本的教学基本上是属于这种模式。过分强调第三点：这是“儿童中心论”的观点；在西欧、美国曾存在过一段时间。过分强调第

6、四点：这是“社会中心论”的观点。从历史的角度分析：最早是从“学科中心论”开始，这样使学生对知识的学习有绝大部分的知识是学生今后不需要的，学生学习任务加重，降低学习的积极性和兴趣；以“儿童中心论”反对“学科中心论”便风糜起来。但“儿童中心论”是从儿童出发，势必造成对所学的科学知识的零乱，破坏学科知识的系统性，以后从社会角度，又逐渐发展到“社会中心论”，当然也存在着缺陷。第二节 中学物理教学的目的和任务中学物理教学目的与其它学科的教学目的一样，都应体现中学教育的总目标，并为总目标的实现作出应有的贡献。一、中学物理教学的目的和任务（1）掌握基础知识；（2）培养学生能力；（3）激发学习兴趣；（4）培养

7、高尚品德；二、1990年修订本全日制中学物理教学大纲的教学目中学物理教学必须使学生比较系统地掌握现代科学技术和从事社会主义建设需要的物理基础知识以及这结知识的实际应用；要培养学生的观察能力、实验能力、思维能力、分析能力和解决实际问题的能力。在教学中要注意培养学生学习物理的兴趣；要重视科学态度和科学方法的教育；要鼓励独立思考和创造精神；要结合物理教学进行辩证唯物主义教育和爱国主义教育。”分析这个教学目的，我们可以清楚地看到：其结构是“知识、能力、兴趣、品格”四个方面。三、中学物理教学目的的分析1掌握基础知识。（1）初中阶段：以观察实验为基础，使学生掌握力、热、电、光等初步知识；了解这些知识在实际

8、中的应用。（2）高中阶段：掌握力学、分子物理、热学、电学、光学的基础知识，原子物理滨初步知识；训练：进行抽象思维和推理论证的训练；教给学生科学的方法以及使之具有科学态度；培养能力；激发学生学习物理的兴趣；唯物主义世界观的教育。四、深入讨论中学物理教学目的（认知领域）什么是知识？人类对自然界和人类社会的认识过程和的结果我们学习是一条人家走过的，已经铺好的路。知识的分类：横向分：自然科学知识；社会科学知识。纵向分：从知识的形态出发分如：现象事实概念定律、定理（规律）理论整体物理图景。我们学习的时候，应该更多地注重学习的过程（理）。中学生学习物理知识的掌握要求：初中生的要求有三个层次：第一，知道：对

9、知识的初步认识，能说出它的大意，在有关问题中识别它们。第二，理解（重要知识）：了解知识的含义，说出要点，用来分析和解决问题。第三，掌握（重点知识）：灵活应用、分析解决简单问题。高中生的要求有二个层次：第一，知道（大纲中用表示）。第二，理解与掌握（大纲中用表示）。五、传授物理知识物理知识：物理事实或现象认识的总和结构物理概念、物理量物理规律。物理学特点：物理学是以实验为基础的科学。观察与实验是物理学研究的基本方法。物理学是由一些基本概念、基本规律和理论组成的体系严密的、精密定量的科学。以数学为工具的定量科学a数学用为“语言”工具，表达物理内容。数学是表达物理概念、规律的最简洁、最准确的“语言”。

10、数学的代号、公式、图线、推理和演算，使物理学的逻辑达到了自洽与对称。例如：麦克斯韦方程组。， ，b数学作为“推理”工具，进行逻辑推演根据已知的物理规律，根据一定的实验观察，在一定的条件下，运用数学工具推证出新的物理规律，是物理学中常用的推理方法之一。例如，从力的瞬时作用规律，可以推出动能定理：运用数学推理工具可以分别推演出力对时间积累作用和力对空间积累作用的规律，即分别推演出质点的量定理和质点的动能定理：和又如可以根据开普勒定律，可以推出万有引力定律：c数学作为“计量”工具，进行定量计算运用数学，可以为准确、巧妙地计算物理过程中的量值变化，给出最后的物理解；也可以为物理计算提供多种解法。例如：

11、求并联后的总电阻。解法（）公式法：物理学与哲学关系十分密切2传授的物理知识分类（1）重点知识即构成物理学科基础最重要的概念和物理规律，以及和这些概念、规律相联系的重要原理、定理及公式。如初中的密度、二力平衡、压强、液体内压强、欧姆定律、电功率等七个知识重点。高中的牛顿三大定律及其应用、动量定律、机械能守恒定律、理想气体状态方程、电动势、全电路欧姆定律等。标准：物理知识体中占重要地位进一步学习或经济建设中所必需的学生已有的基础上能接受的最重要的的知识（2）重要知识即为了学习重点知识的必要准备和重点知识的进一步发展或派生出来的定理、推论、分支、，以及有关实际应用知识。要求学生理解确切含义、解决简单

12、问题目的：为掌握重点知识而必须学习的过渡性知识；规律在实际中的重要应用；本属于重点知识，但学生数学基础不足或接受能力限制而降低要求的知识；例如：初中阶段，力、惯性、浮力、功、功率、电压、阿基米德定律、分子运动论、动能、等等；高中阶段，机械振动与波、电磁埸、物理光学、原子物理基本概念和有关规律等。（3）一般知识为了扩大学生眼界的常识性知识；虽在物理中占重要地位，也很有生命力，但由于学生的基础和接受能力所限，降到初步介绍的程度。一般知识，只要求学生留下初步印象，知道要点、大意，一般不给出定义、不用推理。初中阶段，机械运动、机械效率、热机、透镜、球面镜等；高中阶段，相对论知识、转动惯量、角动量守恒、

13、热力学第二定律、静电、超声波、电磁波、波粒二象性、红外线、紫外线、激光、原子核能的利用，基本粒子、放射现象、同位素等。如何把握三类知识的关系：分清主次，有机结合。重点知识：透彻理解、牢固掌握、灵活动用、多给时间多练习。重要知识：理解确切、解决简单问题。一般知识：了解、知道大意。3讨论：在物理基础知识中，基本概念处于中心位置，是前提。掌握物理规律是目的。注意系统性、连惯性；注意教学方法；六、培养能力（发展智力、培养能力）补充：培养学生科学活动能力的必要性从一项科学发明到应用于生产，所需的时间蒸汽机：80年电动机：65年飞机：20年晶体管：3年激光：几个月人类的总量1750年1900年41950年

14、81980年16青年学者知识80在学校学习，更需要抓紧知识的学习与传授，所有的基本能力，在学校应该是80已经培养了。（知识总量、学习方法、能力三者之间的关系，参阅阎金铎物理教学论p.11-15）19世纪初：科学家14人20世纪初：科学家10万人依据86年教委制订全日制中学物理教学大纲要培养学生的观察能力、实验能力；思维能力；分析问题与解决实际问题的能力。能力的培养人类几千年积累起来的知识是无限的。随着时间的推移，知识又在突飞猛进地发展，不断地有所发现，有所发明，有所创造，有所前进，新的事物不断被发现，新的概念不断被建立，新的理论不断被总结出来，新的科学领域不断被开拓，知识是无止境。但是在学校学

15、习的时间却是有限的，不可能要求在有限的时间里学会全部的知识。这就要求我们把教学的着重点放在对学生的能力培养上，收到事半功倍的效果。只要学生具备了较好的能力，就可以在长期的工作实践中主动地、自觉地去学习，在知识的海洋中得到自由。可见，能力的培养比知识的传授更为重要，意义更为深远。知识是人们对事物、现象及其规律的认识和掌握。是人们在改造自然界和人类社会的实践中所获得的经验与正确的认识。而能力则属于心理学的范畴，是与完成某种活动有关的一种个体心理特征，是人们分析问题、处理问题和解决问题的本领。知识与能力之间存在着相互联系与相互制约的关系，知识是培养能力的内容与基础，只有在掌握知识的上才能发展能力，而

16、能力的发展又将为进一步掌握知识提供有利的条件。因此，必须寓能力培养与知识的传授之中，而传授知识又要立足于能力的培养。在物理教学中，应该培养学生什么能力？这取决于物理学本身的特点和学习的基本方法。1990年中学物理教学大纲把培养能力具体落实在三个方面：培养学生的观察、实验能力；思维能力；分析问题与解决实际问题的能力。这就告诉我们：学习物理必须从观察、实验出发，把观察、实验的结果进行高度的概括，上升为理性认识，建立概念，并用数学作为逻辑推理工具，建立物理量之间的定量关系，从而找出反映客观事物性质的基本规律，最后，运用它们分析并解决有着的实际问题。这就是学习物理的观察、思维、运用的三个环节，三者紧密

17、联系，完整地体现了辩证唯物论的认识论和方法论。首先是观察，这是作为实验科学的物理学的基础，是物理知识的源泉，在观察中，学生积累了大量的感性知识；第二是思维，这是人脑特有的功能，是感性知识的加工阶段，是完成从感性认识上升到理性的第一飞跃；第三是运用，这是掌握知识的目的，也是使通过思维得到的理性认识又回到实践，从而完成以理性认识指导实践的第二飞跃。因此，在物理教学中应当培养学生观察、实验能力；培养学生的思维能力；培养学生说明、解释现象，分析问题、解决问题的能力，其中包括运用数学工具，解决物理总是的能力。培养学生的观察能力、实验能力什么是观察、实验能力？中学物理教学中，使学生懂得观察和实验的方法，培

18、养他们严谨的科学态度和习惯，训练他们具有一定的观察和实验能力，不仅是他们学习和掌握中学物理基础知识的必要条件，也是将来进一步学习物理学、专门技术以及工农业生产中进行科学实验的重要基础。观察主要是观察周围的事物，观察自然界和日常生活中的各种现象的能力。观察的主要特征是：找出出现这种现象的条件；能抓住现象的本质。中学物理教学中，主要是有目的地观察物理现象和过程，观察使用的仪器和装置以及物理图表的能力。所谓实验，就是把客观世界存在的一些物理现象和过程，突出其主要因素，在课堂上或在实验室里重新再现。在中学阶段，主要是指根据实验的目的要求制订实验方案、步骤，设计记录表格，合理地选择仪器，正确地使用仪器和

19、进行测量，分析整理实验结果得出必要结论等能力，这个要求是比较高的，根据我们上前的实际情况，应创造条件，通过努力逐步达到。诚然，观察是获得对事物感性认识的唯一途径，但是无论对周围世界的现象，还是对实验现象，都不能满足于观察其过程，而要培养学生分析、研究所观察到的结果，并从物理的角度发掘出问题。例如：在讲“沸腾”时，首先让学生观察：用酒精灯给烧杯中的水加热，在温度达到沸点以前，水内产生的汽泡，汽泡上升，由大变小，并消失在水中；而当温度达到沸点时，水中的汽泡由小变大，直到水面破裂。教师应首先让学生注意到两种情况下的不同现象，进而发掘问题，如：为什么会出现汽泡？为什么沸腾前与沸腾时不同？究竟什么叫沸腾

20、？有了问题，才能激发学生积极思考，引起学生回答这些问题的兴趣。培养学生的观察、实验能力在物理教学中的重要作用基本资料：总学时数演示实验学生实验初中节个个高中节个个形成概念、理解规对所学的知识记意深刻、掌握牢固。越来越激发学生的学习兴趣。怎样在中学物理中加强对学生的观察和实验能力的培养？第一，要从思想上重视和加强实验教学的地位和作用。实验能力的培养和掌握物理学的基础知识是相辅相成的，只有在教学中使两者紧密结合起来，才能发挥最大的效能。在物理教学中，要多做实验，培养学生对实验的兴趣并喜欢动手做实验，要给学生创造观察的条件，指导他们观察和实验的方法培养他们勤于观察和实验的习惯，不断提高他们的敏锐性、

21、深刻性和精确性，逐步形成较强的实验动手能力。第二，要认真做好演示实验，教师在起先演示实验时，要引导学生有目的地仔细观察，要使学生明了实验的思路、目的、要求和意义。初中学生观察能力比较弱，教师演示时重在目的性指导、实验方法和步骤的示范方面；高中学生的观察能力比较初中学生稍强一些，教师演示实验更应注意重揭示现象之间的因果联系，注重实验与思维相结合。第三，要切实指导学生实验，这对学生实验能力的培养起着决定性的作用。第次实验都要有明确的实验要求；要求学生在实验前对实验的原理和方法有清楚的了解；在实验过程中要正确地使用仪器，遵守实验的安全规程；要尊重客观事实，决不允许根据标准值而改动观察结果来凑数据；要

22、按照一定的要求写实验报告；实验结束后要对仪器进行整理等。实验能力的要求从初中到高中逐步提高。初中重点应放在对基本仪器的操作使用、对所做实验现象的观察、良好的实验习惯和秩序等方面；高中还必须要求学生理解仪器的构造原理，初步学会根据实验要求选择仪器或设计实验等。第四，建立必要的考查制度。这有助于督促和检查学生掌握实验原理、方法和技能的程度，以及进一步调动和培养他们进行物理实验的兴趣及能力。实验能力的培养所谓物理实验，即是在特定的环境、条件下，有目的地使自然界中的物理现象简单化、明晰化、突出主要因素，使这些现象再现出来，亿学生有目的地进行观察，便于启发学生的积极思维活动从而既有利于学生从事物理研究的

23、方法。正确使用测量仪器，如天平、电表等；实验操作技能，如组装实验仪器、仪器布局合理、便于操作、便于观察、实验原理设计正确简单、实验前检查及时排除故障；处理实验数据、归纳得出实验结论、公式法、图象法等；尊重实验现象，不得改动实验数据，分析实验的误差以及产生的原因，写出实验报告。思维的培养思维能力思维是人们对事物、现象的间接认识过程。从感性知识到理性知识的飞跃并非是简单地堆切感性知识，而是要经过分析、综合、判断、推理，以及一系列的想象，这一切都是属于思维过程。物理思维能力：人脑对物理现象进行分析与综合，归纳演绎、比较与分类、抽象与概括，形成物理概念和物理规律的认识能力。思维能力在物理学的研究中起着

24、十分重要的作用。例如：伽利略总结出惯性定律，是物理事实与思维相结合的典范。（这就是著名的斜面实验）。又如麦克斯韦的电磁场的建立，把“变化的磁场产生电场”倒过来处理。所有这些都是思维的美妙之处。我国著名科学家钱学森把思维分为三大类：形象思维逻辑思维或抽象思维灵感思维形象思维：是思维的先导和基础，需要感性认识的支持，即在观察实验中获得一定的感性认识的基础上，使学生建立清晰的物理图象，进行形象思维，由形象思维经过反复的提炼，逐渐转化为抽象思维。抽象思维：比较与分析、抽象与概括、分析与综合、归纳与演绎等思维方式比较：确定不同事物之间的差异与共同点，找出同中之异或异中之同。也就是同一性存在于特殊性之中。

25、例如：比值法定义物理量：这些比值都从某些侧面确定了物质的属性，与定义m思维方式是相同的。但其物理概念的本质是不同的。抽象：是思维上抽象出共同事物的本质属性，舍弃非本质特征的思维。概括：是指把同类事物的本质属性加以综合与合并，从复杂的事物现象中总结出它们的本质特征和规律。例如：研究静电场性质时，首先观察大量的静电现象，概括出电场强度，从而找到了规律。又匀速直线运动的公式出是通过这种方式得出的。在物理学中之所以引进这些研究方法，其目的是为了问题的研究方便起见。在物理教学中，这就是所谓的建立物理理想模型。例如质点、刚体、理想气体、理想流体、点电荷、光电源、光滑平面、绝对黑体、匀强磁场、等等，这些都是

26、理想的客体。又如匀速直线运动、匀变速直线运动、匀速圆周运动、抛体运动、简谐振动、等压过程、等温过程、绝热过程、等这些过程都是理想化的过程。因此，物理学中的规律，是在一定的理想客体在一定的理想过程中所遵循的规律，从而它都具有一定的近似性和局限性。分析与综合：从整体到部分，从部分到整体的逻辑思维。在研究比较复杂的事物现象和过程中，把研究对象分解为若干部分或把分解的部分结合起来作为一个整体研究。例关于质点的概念抽象我们知道，所谓质点是没有大小和形状，并可把质量集中于某一个只有位置、不占空间的点上的“物体”。这在现实生活中本来是没有的，学生也难以想象的，这就要求培养学生分析、概括的能力。例如教师查以通

27、过研究地球绕太阳的运动和互相作用的情况来抽象它。如图所示，已知地球的r6400千米，而地球中心到太阳的距离150,000,000千米，这时在研究地球绕太阳公转的时候，地球的半径r跟地球和太阳之间的距离比起来要小得多（通常可表示r），从而可以忽略不计，于是在这种情况下，可以用质点来代替地球，或者说，把地球当作只有位置、不占空间、质量集中于一点的一个理想化的质点看待。再如，作平动的物体从空间一个位置沿某一路径平支到空间另一位置时，由于物体上各个部分的运动情况都是相同的，只要知道它的任何一个点的运动，就可以知道整个物体的运动情况。所以，研究物体平动时，也可以用质点来代替整个物体，或者说，把整个物体当

28、作质点看待。例即时速度概念的建立我们已经知道，在任何相等的时间内通过的位移都相同的运动（匀速直线运动）中，位移与通过位移所用的时间的比值为一个恒量，这个恒量的大小可以反映运动的快慢，位移的方向表示运动的方向。因此，这个恒量是描写物体运动快慢和方向的物理量，物理学上把它称为速度。对于在任何相等的时间内通过的位移不同的运动（变速直线运动或曲线运动），如何确定途中的某一位置（或某一时刻）的速度呢？我们的处理方法是把整个路径分成许多小段，尽管在总的位移上运动的快慢是不同，但在每一小段的位移里，可以认为是近似不变的。通过取小段的方法，把“变的”看成是由许许多多“不变的”所组成的。从而在每一段小位移里，都

29、可以按照匀速直线运动来处理。小段取得越小（当然所用的时间也越小），求出的速度就越接近实际情况。于是，我们选取的小段，或说选取的时间间隔小到这样的程度：你说它多小，它比你说的还上，但就是不等于。小到这种程度的时间间隔就几乎相当于一个瞬间了，因此，我们可以把这时的速度叫做即时速度。培养学生分析问题、解决问题，特别是运用数学工具解决物理问题的能力物理学是一门定量科学，数学是表达物理概念、物理规律是简洁、最准确的“语言”。培养学生运用数学解决物理问题的能力主要包括以下四个方面：第一，培养学生运用数学语言（符号、图象）来表达物理概念、过程和规律的能力。例如牛顿第二定律的文字表达应该是：“研究对象所产生的

30、加速度与研究对象所受的合外力成正比，与研究对象的质量成反比，加速度的方向与合外力的方向一致。”这段冗长的文学叙述可以用一个简洁、明了的数学公式来表达，即/，当适当选择单位，使其比例系数为时，则有：/，这里，应当指出，运用数学表达物理内容时，要特别注意的是公式有物理意义。例如中，等号两边的物理意义完全不同的，只是等式中所代表的数量值相等，方向相同。换句话说，该式只反映了/的比值是一个恒量。此外，在牛顿第二定律的/中确实存在和/，的比例关系；而在研究电容、电量、电压的关系时，由，却不能推出和的比例关系，只反映出对一个确定的导体组，和的比值是一个常量；同样，电阻、电压、电流强度三者之间的部分欧姆定律

31、中也反映，和的比例是一个常量，但并不存在和的比例关系；若把上式改写为式时，则存在有和的关系。这就是说不能把数学的处理方法（等式变换、比例式变换等）简单地套用，在物理概念上，要明确数学公式所反映的物理本质和含义。图示方法也是运用数学工具表达一个物理过程、物理规律的简洁方法。例如：v-t图；p-v图；功的示意图；等等。第二，培养学生在实验基础上建立物理公式的能力中学物理中许多规律都是通过实验，并分析数据的基础上建立起来的。在物理教学中，应该有意识地要求学生从实验数据出发，通过分析思考，运用数学工具得出规律性的结论。这样做不仅能使学生加深对定律（或公式）的对立过程和它的物理意义的理解，并且有助于他们今后在科技工作中的发明创造能力培养。第三，培养学生运用数学工具进行论证和推理的能力第四，培养学生运用数学对物理问题进行分析、计算的能力。除了上述三方面的能力之外，自学能力与创造能力的重要性也不容忽视。自学能力是学生通过独立学习获取知识和技能的一种能力。中学物理自学包括独立阅读理解（包括预习），独立进行（或设计）实验、课外制作等。