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德國(guó)物理教育及啟發(fā)
目前我國(guó)的基礎(chǔ)教育新課程正在向多層次、多特色的方向發(fā)展。在德國(guó),科學(xué)和技術(shù)教育得到高度重視且特點(diǎn)突出。研究德國(guó)中學(xué)的物理教育,對(duì)我們的中學(xué)物理教育會(huì)有一定的啟發(fā)作用。德國(guó)的中小學(xué)教育共13 年(6- 18 歲),其中中學(xué)教育可分為兩個(gè)階段。7- 10 年級(jí)為初級(jí)階段,11- 13 年級(jí)為高級(jí)階段。這兩個(gè)階段分別與我國(guó)的初中階段和高中階段相當(dāng)。
一、德國(guó)初中階段的物理教育
在德國(guó)16 個(gè)聯(lián)邦州,物理是中學(xué)初級(jí)階段的必修課。只有幾個(gè)州作為科學(xué)教育的起點(diǎn),在小學(xué)開設(shè)“自然現(xiàn)象”課程。大多數(shù)州,物理課程直到7~8 年級(jí)才開設(shè),學(xué)生年齡大概有 13 歲,對(duì)校外的事物越來越感興趣。在 7~10 年級(jí)開設(shè)的科目為光學(xué)、熱學(xué)、電學(xué)和力學(xué)。少數(shù)幾個(gè)州 10 年級(jí)還開設(shè)天文學(xué)課程。初級(jí)階段物理課程的目標(biāo)及強(qiáng)調(diào)的教學(xué)理念有:中小學(xué)的物理教育不應(yīng)當(dāng)陷入試圖使學(xué)生們了解整個(gè)學(xué)科的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的誤區(qū)。中小學(xué)校應(yīng)當(dāng)賦予那些將來可能成為律師、醫(yī)生、建筑師、記者、運(yùn)動(dòng)員或者藝術(shù)家的孩子們足夠的自然科學(xué)知識(shí),使他們可以積極地參與到社會(huì)發(fā)展過程中來,甚至有助于他們?cè)谏鐣?huì)中作出決策。事實(shí)上,這些孩子可能一輩子都不可能需要做出有關(guān)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(duì)許多會(huì)影響到整個(gè)社會(huì)的決定,比如,處理能源供應(yīng)和能源節(jié)約問題,環(huán)境協(xié)調(diào)技術(shù)的發(fā)展,保護(hù)環(huán)境的理念,當(dāng)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(duì)自然科學(xué)最基本的認(rèn)識(shí)。而對(duì)很多人而言,中小學(xué)校是他們唯一可以學(xué)習(xí)自然科學(xué)知識(shí)的地方。在中小學(xué)里,物理必須呈現(xiàn)一個(gè)動(dòng)態(tài)的、迷人的知識(shí)領(lǐng)域。實(shí)踐表明,多媒體演示在入門者教育中是一個(gè)非常成功的工具———通過令人信服的實(shí)驗(yàn)或?qū)ψ匀坏挠^察了解物理學(xué),而不僅僅使用語(yǔ)言和公式來闡述這些道理,觀察是學(xué)習(xí)物理學(xué)基本概念的最好方法。學(xué)生們必須非常熟悉自然科學(xué)的工作方法,比如觀察法、描述法、解釋法以及數(shù)學(xué)公式等。為了清楚地說明自然科學(xué)知識(shí)和發(fā)現(xiàn),學(xué)生們必須學(xué)會(huì)在日常用語(yǔ)和科學(xué)語(yǔ)言之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換。使用數(shù)學(xué)公式的一個(gè)重要優(yōu)點(diǎn),就是可以建立物理和數(shù)學(xué)之間的緊密聯(lián)系,這對(duì)于兩個(gè)學(xué)科發(fā)展都非常有利。教授物理課,最好每個(gè)班的學(xué)生人數(shù)較少,使老師可以了解到每個(gè)孩子的學(xué)習(xí)過程,給以相應(yīng)的幫助。物理學(xué)應(yīng)當(dāng)與其他科學(xué)溝通。許多自然現(xiàn)象,如果不從物理學(xué)觀點(diǎn)來認(rèn)識(shí),就不能理解,反過來,生物學(xué)和化學(xué)知識(shí)可以幫助和豐富對(duì)物理學(xué)中各種關(guān)系的理解。比如,為了理解能量經(jīng)濟(jì)學(xué)中的種種關(guān)系,僅僅了解物理能量的定義是遠(yuǎn)遠(yuǎn)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(xué)生應(yīng)當(dāng)了解基本物理學(xué)規(guī)律對(duì)于技術(shù)發(fā)展產(chǎn)生的正面和負(fù)面的影響。僅僅在每一個(gè)物理學(xué)現(xiàn)象后加上其技術(shù)應(yīng)用是不夠的,還應(yīng)當(dāng)從技術(shù)問題的角度,看看哪些基本的物理學(xué)規(guī)律是可以被“研究”的。
二、德國(guó)高中階段的物理教育
在中學(xué)11年級(jí),在大多數(shù)聯(lián)邦州里,物理是所有學(xué)生的必修課。在此之后,學(xué)生可以選擇基礎(chǔ)課程和高等課程。打算學(xué)習(xí)科學(xué)或工程的學(xué)生,或者開始進(jìn)行相關(guān)職業(yè)訓(xùn)練的學(xué)生,通常會(huì)選擇這類物理課程。根據(jù)一項(xiàng)德國(guó)全國(guó)性調(diào)查,26%的學(xué)生選擇物理基礎(chǔ)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(xué)生放棄物理作為早期教育課程的可能機(jī)會(huì)。學(xué)習(xí)物理的學(xué)生數(shù)量在12 年級(jí)升到 13 年級(jí)時(shí)又有顯著下降。除了介紹經(jīng)典物理學(xué)知識(shí),中學(xué)教育第二階段的學(xué)生應(yīng)該關(guān)注 20 世紀(jì)的物理知識(shí),20 世紀(jì)物理學(xué)以場(chǎng)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(shí)。粒子物理、天體物理、生物物理、量子光學(xué)和非線性動(dòng)力學(xué),這些前沿的內(nèi)容也編入課程中,特別適合于讓學(xué)生對(duì)目前物理學(xué)的研究有深刻的印象。國(guó)際性調(diào)查顯示,正是這些前沿的物理學(xué)課題使學(xué)生在 12 年級(jí)、13 年級(jí)有好的表現(xiàn)。要從當(dāng)前物理研究領(lǐng)域找到內(nèi)容進(jìn)行講解,獲得高質(zhì)量的物理教學(xué),要求物理老師不斷自修。要完整地將物理學(xué)全部?jī)?nèi)容教授給學(xué)生是不可能的。中學(xué)第二階段物理教學(xué)的基本目標(biāo),是告訴學(xué)生物理與其他自然科學(xué)、人文科學(xué)的相互聯(lián)系。好的物理教學(xué)必定是不局限于技術(shù)知識(shí)領(lǐng)域,而是解決學(xué)生在自然、環(huán)境和技術(shù)中面臨的問題。只有這樣,在學(xué)校中,物理對(duì)學(xué)生才會(huì)有吸引力。學(xué)生必須認(rèn)識(shí)到在物理學(xué)習(xí)中獲得知識(shí)的方法能對(duì)其他課程學(xué)習(xí)有所幫助。必須在學(xué)校教育中逐步將學(xué)生們引向物理學(xué)家的思考方式和工作方式上來,這點(diǎn)不能通過硬性灌輸已備好的教案來實(shí)現(xiàn)。正確的方法是,告訴孩子們?cè)谧匀豢茖W(xué)領(lǐng)域得到新發(fā)現(xiàn)的一些具體過程,使他們?cè)诶蠋熤笇?dǎo)下盡可能獨(dú)立地沿著這條路走下去,讓他們獲得體驗(yàn),受到啟發(fā)。德國(guó)的學(xué)校中,女生學(xué)習(xí)物理的態(tài)度是一個(gè)特殊問題。顯然,很少有女生選擇高等物理課程。在德國(guó)致力于學(xué)習(xí)物理或工程的女生的比例遠(yuǎn)小于其他歐州國(guó)家。有責(zé)任感的物理教師必須牢記女生在學(xué)習(xí)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(duì)我國(guó)中學(xué)物理教育教學(xué)的啟示
1.中學(xué)初級(jí)階段物理教育的目標(biāo)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(jìn)一步學(xué)習(xí)物理而成為科學(xué)家和工程師的少數(shù)精英身上。因此,重視物理在社會(huì)上、技術(shù)上的應(yīng)用而不是追求知識(shí)結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)性和完整性。
2.中學(xué)高級(jí)階段的物理教育,應(yīng)該要有可供學(xué)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(shí)水平,擴(kuò)大物理專業(yè)知識(shí)范圍,還應(yīng)引入當(dāng)代前沿的物理課題。高等物理課程要滿足對(duì)物理學(xué)習(xí)有熱情的未來成為科學(xué)家和工程師的學(xué)生的需求。
3.學(xué)校教育中要逐步將學(xué)生們引向物理學(xué)家的思考方式和工作方式上來,這通過硬性灌輸?shù)慕虒W(xué)方法是行不通的。如果不給學(xué)生以解決真實(shí)問題的體驗(yàn),即使有很多的知識(shí)和很好的理解力,也不能保證使學(xué)生具備解決實(shí)際問題的能力。
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