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德國物理教育及啟發(fā)
目前我國的基礎教育新課程正在向多層次、多特色的方向發(fā)展。在德國,科學和技術教育得到高度重視且特點突出。研究德國中學的物理教育,對我們的中學物理教育會有一定的啟發(fā)作用。德國的中小學教育共13 年(6- 18 歲),其中中學教育可分為兩個階段。7- 10 年級為初級階段,11- 13 年級為高級階段。這兩個階段分別與我國的初中階段和高中階段相當。
一、德國初中階段的物理教育
在德國16 個聯(lián)邦州,物理是中學初級階段的必修課。只有幾個州作為科學教育的起點,在小學開設“自然現(xiàn)象”課程。大多數(shù)州,物理課程直到7~8 年級才開設,學生年齡大概有 13 歲,對校外的事物越來越感興趣。在 7~10 年級開設的科目為光學、熱學、電學和力學。少數(shù)幾個州 10 年級還開設天文學課程。初級階段物理課程的目標及強調(diào)的教學理念有:中小學的物理教育不應當陷入試圖使學生們了解整個學科的系統(tǒng)結構的誤區(qū)。中小學校應當賦予那些將來可能成為律師、醫(yī)生、建筑師、記者、運動員或者藝術家的孩子們足夠的自然科學知識,使他們可以積極地參與到社會發(fā)展過程中來,甚至有助于他們在社會中作出決策。事實上,這些孩子可能一輩子都不可能需要做出有關物理方面的重要決定。即使需要,他們也可以通過咨詢專家的意見來解決這樣的問題。但是,對許多會影響到整個社會的決定,比如,處理能源供應和能源節(jié)約問題,環(huán)境協(xié)調(diào)技術的發(fā)展,保護環(huán)境的理念,當然還有廢物處理等問題,為做出正確的判斷,人們必須具有對自然科學最基本的認識。而對很多人而言,中小學校是他們唯一可以學習自然科學知識的地方。在中小學里,物理必須呈現(xiàn)一個動態(tài)的、迷人的知識領域。實踐表明,多媒體演示在入門者教育中是一個非常成功的工具———通過令人信服的實驗或?qū)ψ匀坏挠^察了解物理學,而不僅僅使用語言和公式來闡述這些道理,觀察是學習物理學基本概念的最好方法。學生們必須非常熟悉自然科學的工作方法,比如觀察法、描述法、解釋法以及數(shù)學公式等。為了清楚地說明自然科學知識和發(fā)現(xiàn),學生們必須學會在日常用語和科學語言之間進行轉(zhuǎn)換。使用數(shù)學公式的一個重要優(yōu)點,就是可以建立物理和數(shù)學之間的緊密聯(lián)系,這對于兩個學科發(fā)展都非常有利。教授物理課,最好每個班的學生人數(shù)較少,使老師可以了解到每個孩子的學習過程,給以相應的幫助。物理學應當與其他科學溝通。許多自然現(xiàn)象,如果不從物理學觀點來認識,就不能理解,反過來,生物學和化學知識可以幫助和豐富對物理學中各種關系的理解。比如,為了理解能量經(jīng)濟學中的種種關系,僅僅了解物理能量的定義是遠遠不夠的。發(fā)現(xiàn)能量守恒定律的邁耶(J.R.Mayer),其職業(yè)是醫(yī)生。學生應當了解基本物理學規(guī)律對于技術發(fā)展產(chǎn)生的正面和負面的影響。僅僅在每一個物理學現(xiàn)象后加上其技術應用是不夠的,還應當從技術問題的角度,看看哪些基本的物理學規(guī)律是可以被“研究”的。
二、德國高中階段的物理教育
在中學11年級,在大多數(shù)聯(lián)邦州里,物理是所有學生的必修課。在此之后,學生可以選擇基礎課程和高等課程。打算學習科學或工程的學生,或者開始進行相關職業(yè)訓練的學生,通常會選擇這類物理課程。根據(jù)一項德國全國性調(diào)查,26%的學生選擇物理基礎課程,大約12%選擇高等物理課程。這說明,將近總數(shù) 2/3 的學生放棄物理作為早期教育課程的可能機會。學習物理的學生數(shù)量在12 年級升到 13 年級時又有顯著下降。除了介紹經(jīng)典物理學知識,中學教育第二階段的學生應該關注 20 世紀的物理知識,20 世紀物理學以場論方面的發(fā)展為特征,尤其包括原子、原子核和固體物理知識。粒子物理、天體物理、生物物理、量子光學和非線性動力學,這些前沿的內(nèi)容也編入課程中,特別適合于讓學生對目前物理學的研究有深刻的印象。國際性調(diào)查顯示,正是這些前沿的物理學課題使學生在 12 年級、13 年級有好的表現(xiàn)。要從當前物理研究領域找到內(nèi)容進行講解,獲得高質(zhì)量的物理教學,要求物理老師不斷自修。要完整地將物理學全部內(nèi)容教授給學生是不可能的。中學第二階段物理教學的基本目標,是告訴學生物理與其他自然科學、人文科學的相互聯(lián)系。好的物理教學必定是不局限于技術知識領域,而是解決學生在自然、環(huán)境和技術中面臨的問題。只有這樣,在學校中,物理對學生才會有吸引力。學生必須認識到在物理學習中獲得知識的方法能對其他課程學習有所幫助。必須在學校教育中逐步將學生們引向物理學家的思考方式和工作方式上來,這點不能通過硬性灌輸已備好的教案來實現(xiàn)。正確的方法是,告訴孩子們在自然科學領域得到新發(fā)現(xiàn)的一些具體過程,使他們在老師指導下盡可能獨立地沿著這條路走下去,讓他們獲得體驗,受到啟發(fā)。德國的學校中,女生學習物理的態(tài)度是一個特殊問題。顯然,很少有女生選擇高等物理課程。在德國致力于學習物理或工程的女生的比例遠小于其他歐州國家。有責任感的物理教師必須牢記女生在學習和理解物理問題中天生并不比男生差,需要的只是幫助她們建立自信。
三、對我國中學物理教育教學的啟示
1.中學初級階段物理教育的目標放在大多數(shù)的未來公民的興趣和需要上,而不是放在要進一步學習物理而成為科學家和工程師的少數(shù)精英身上。因此,重視物理在社會上、技術上的應用而不是追求知識結構的系統(tǒng)性和完整性。
2.中學高級階段的物理教育,應該要有可供學生選擇的高等物理課程。物理提高課不僅要提高物理課程的知識水平,擴大物理專業(yè)知識范圍,還應引入當代前沿的物理課題。高等物理課程要滿足對物理學習有熱情的未來成為科學家和工程師的學生的需求。
3.學校教育中要逐步將學生們引向物理學家的思考方式和工作方式上來,這通過硬性灌輸?shù)慕虒W方法是行不通的。如果不給學生以解決真實問題的體驗,即使有很多的知識和很好的理解力,也不能保證使學生具備解決實際問題的能力。
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