德国Phywe物理实验系统与我国物理教材的对比分析

德国Phywe物理实验系统与我国物理教材的对比分析

随着教育改革的不断深入，以新课标为依据编写的教材已经在全国范围内得到普及和应用。教学过程逐渐由教师本位向学生本位转变，学生获得知识的过程与方法被列为课程目标之一；在教学内容上渗透了STS的教学理念，以提高学生将知识应用于实际物理问题中的能力。目前，我国的教育改革还处于初级阶段，因此对比分析国外的物理教学对我国的教学改革以及教材建设可以提供一些帮助。德国Phywe物理实验系统是一套基于物理实验进行物理教学的实验系统。该系统的实验是按照学生自主实验的理念进行编排设计的，学生在进行实验任务的过程中，回答教师提出的相关问题，进行物理知识的学习，在一个由实验搭建成的阶梯上，进行自主物理知识体系的建构。并在建构知识的同时，将所学物理知识通过实验的方式进行探索，并应用于真实的物理问题中。目前，德国Phywe物理实验系统TESS实验箱被广泛地应用于国外中学物理教学，它的发展已经比较成熟，同时也取得了不错的教学效果和良好的评价。美国华盛顿大学物理教育组的研究也证明了以实验贯穿于整个物理教学的教学方法，对促进学生理解物理知识本质有很大的作用。该教育组对大学生学习大学物理入门课程时存在的典型错误的调查显示，学生通过课堂讲授及解决传统作业本上的问题时可以轻松地用已学物理知识解决简单的物理问题，而将所学知识进一步应用于复杂问题时，就存在很多困难，而采用实验的方法进行教学能够比较有效地解决这方面的问题。本文以几何光学为例，对比和分析了德国Phy-we物理实验系统和我国人教版物理教材在内容以及教学方式方面的差异。一、以“光的反射”一节为例对比分析两者教学方式的差异德国Phywe物理实验系统对“光的反射”一节安排如下：人教版教材对“光的反射”内容安排如下：通过对比可知：①德国Phywe物理实验系统首先让学生通过一系列的实验，总结生活中常见的光的反射现象（例如，光线照射在不同颜色物体的表面、光线照在光滑和褶皱的铝箔纸上）的特点，得出光反射的概念。而人教版采用直接定义的形式将光反射的定义教授给学生，没有为学生提供一个将生活中的物理问题转化成物理概念的过程。②在光的反射定律的教学中，二者均采用了探究实验的教学方式，人教版的教材更侧重于定量的角度关系，而德国Phywe则更加侧重于学生对探索过程的体会，并在此实验中联系前面实验的内容，观察总结漫反射和镜面反射的不同，让学生自己感悟出漫反射的物理内涵。③德国Phywe在给出漫反射定义后，通过问题的形式让学生将所学知识运用到实际生活中，让学生以一个真实的实验实例，用漫反射的原理解释生活中的物理问题。而人教版在直接给出漫反射概念后，列举生活中漫反射的例子，让学生去理解，缺乏将理论知识应用到实际过程中的具体实施过程。二、以几何光学全部教学内容为例，对比分析两者在内容上及应用于教学过程中的差异我们对比分析了两者几何光学全部教学内容，由于篇幅所限，表1仅部分列出了我国人教版初中物理光学知识内容和德国Phywe物理实验系统“对应”知识内容，及两者应用于实际教学的过程。纵观两者的整体内容并进行比较，得出结论如下：两者包含的知识内容大致相同，但还存在一些差别，如下页表2所列。1.两者内容差异的比较分析根据表1可知：除了不容易利用简单物理实验学习的知识内容外，人教版所有的知识内容都能在德国Phywe物理实验系统中有所体现。人教版教材中并未涉及到的一些知识，也能在德国Phywe物理实验系统中有所体现。由此可知德国Phywe物理实验系统不仅能够运用到我国的物理教学中，还具有一定的拓展教材内容的功能，能够很好地支撑我国的物理教学。2.两者内容安排呈现差异的比较分析纵观整个知识内容体系的安排，人教版中有一些探究实验是在假设学生能够理解已有概念的情况下进行的（如光反射规律的探究活动安排在介绍反射的概念之后）。如果有些学生并没有很好地理解这些概念，那么对后续实验的理解也不会很透彻，结果不能完全达到探究的目的。所以说，这些探究活动并没有很好地让学生在过程中体会建构物理知识。而运用德国Phywe物理实验系统可以通过一系列由浅入深的实验进行教学，并且该系统的前一个实验为下一个实验做准备，形成一个环环相扣的教学过程，体现出了很强的阶梯性，而学生也会由此构建出比较清晰和牢固的知识体系。每个实验伊始，都会给学生确立一个目标，让学生有目的地进行实验探究；实验的每一步都包含有一个简要的意义分析，让学生在不知不觉中掌握正确的科研方法；实验中让学生自己设计实验步骤、选择实验器材，在此过程中实验讲义会给出一些建议，让学生自主完成实验任务，在过程和方法中，体会物理学的本质。在学生掌握了要求的知识后，还可以利用该实验系统对生活中相关的物理现象进行进一步探究，使所掌握的知识与生活实际紧密相连，真正做到了从生活走向物理，从物理走向社会。这样一系列的实验探究，极大地提高了学生的学习兴趣，让学习真正成为学生自己的事情，并且学生的动手能力和科学素养会得到很大的提高，同时加深其对日常生活中物理现象的理解。三、结论通过上述分析，利用德国Phywe物理实验系统进行物理教学不仅能够完成物理教学，还能拓