暑假期间,拜读了著名科学家、物理学奠基人艾·爱因斯坦和著名科学家利·英费尔德合著的科普名著爱因斯坦的名著周肇威先生的译本:《物理学的进化》,感到收益菲浅,这次仅做一些零散的摘抄以及自己粗浅的感悟,希望能尽量使这些零散的摘抄多少能反映出全书的结构、思路和精神。
这本书主要介绍物理学观念从伽利略、牛顿时代的经典理论发展到现代的场论、相对论和量子论的演变情况。其中选择了几个主要的转折点来阐明经典物理学的命运和现代物理学中建立新观念的动机,从而指引读者怎样去找寻观念世界和现象世界的联系。这本书问世后,物理学有了空前的发展。它由爱因斯但和英费尔德合作写成,前者是相对论的建立者,后者最擅长写通俗物理书。他们设想本书的读者是缺乏数学和物理学知识的。因而书中不引用数学公式,文字通俗,举例浅显,具有较强的可读性。值得我们学习和从事物理教育教学工作的人好好读一读。
黑格尔有句名言说,熟悉了一门科学的历史,也就熟悉了这门科学本身。——我记住了这句话。感觉这本书有很多值得我们阅读和思考的价值,可分为以下几点:
(一)这是一本有关物理学问题的通俗读物。
作者总是从日常生活中最简单、最常见的现象去着手观察、分析问题,最后不可避免地引导到抽象、深刻的物理概念。这种“深入浅出”的写法,我以为是本书的一大优点。
在前言中,作者写到“这本书是你我之间的亲切的交谈。你也许会觉得它讨厌或有趣,枯燥或激动,但是,如果本书能使你多少知道一些人类有发明能力和智力,为了更完善地了解、掌握物理现象的规律所进行的无穷尽的斗争,我们的目的便算达到了。”
“我们的目的在于用粗线条描绘出人类如何寻找观念世界和现象世界的联系。我们试图说明是什么样的一种动力迫使科学建立起符合于客观实在的观念。
关于我们所想象的读者的特征,曾作过很长的讨论,并且处处都在替他着想。我们想象他完全缺乏物理学和数学的实际知识,但是却具有很强的理解能力,足以弥补这些缺憾。我们认为他对物理学和哲学的观念很感兴趣,同时他对努力钻研书中比较乏味和困难的部分很有耐性。他认识到,要理解任何一页,必须细读前面的每一页。他也知道,即使是一本通俗的科学书籍,也不能像读小说一样去读它。”
诸如这样的语言很多,让人感到分外的亲切,感到可以“读下去”,可以“读懂物理”,这使我想到,我们平时上课时,如果也能考虑到学生的“易听性”、“易懂性”,深入潜出,让课堂也变成一本可读性较强的书,是否也会赢得更多的学生呢。
(二)运用比较引人入胜的,精彩的小例子,阐述科学的真谛。
书中多处在阐述道理的时候,注重激发读者的好奇心,吸引读者津津有味的读下去,它形象的把发现科学的过程与福尔摩斯探案相对比,非常的生动。
“我们设想有一个完美的侦探故事。这个故事告诉我们所有重要的线索,这样使我们不能不提出自己对事件真相的见解。如果我们仔细研究故事的构思,不等作者在书的结尾作出交代,我们就早已得到完满的解答了。只要不是低劣的侦探故事,这个解答不会使我们落空,不但如此,它会在我们期待它的一刹那就立刻出现。
我们是不是可以把一代继一代地在自然界的书里不断发现秘密的科学家们比作读这样一本侦探小说的人呢?这个比喻是不确切的,并且以后得放弃它,但是,它多少有些比得恰当的地方,它应当加以扩充和修改,使更适合于识破宇宙秘密的科学企图。
从柯南道尔写出动人的故事以来,几乎在所有的侦探小说里都是这样开始的:侦探首先搜集他所需要的、至少也是他的问题的某一方面所需要的一切事件,这些事件往往是很奇怪的、不连贯的,并且是毫不相关的。可是这个大侦探知道这时不需要再继续侦察了,现在只要用纯粹的思维把所有搜集起来的事件连贯起来。于是他拉拉小提琴,或者躺在安乐椅上抽抽烟,突然间,他灵机一动,这个关系找到了。他现在不仅能解释现有的线索,而且他知道还有其他许多事件一定也已经发生。因为现在他已十分准确地知道在哪里可以找到它,如果他愿意的话,他可以出去收集他的理论的进一步的证明。
如果我们再来说一句老生常谈的话,科学家读自然之书必须由他自己来寻找答案,他不能像某些无耐性的读者在读侦探小说时所常做的那样,翻到书末先去看最后的结局。在这里,他既是读者,又是侦探,他得找寻和解释(哪怕是部分地)各个事件之间的联系。即使是为了得到这个问题部分的解决,科学家也必须搜集漫无秩序地出现的事件,并且用创造性的想象力去理解和把它们连贯起来。
凡是读过侦探小说的人都知道,一个错误的线索,往往把情节弄糊涂了,以至迟迟得不到解决。凭直觉的推理方法是不可靠约,它导致了对运动的虚假观念,这个观念竟然保持了很多世纪。亚里士多德(Aristotle)在整个欧洲享有至高无上的威望,可能是使人们长期相信这一个直觉观念的主要原因。”
由此也让我想到,如果在我们的课堂教学中,也能够善于如此,是不是课堂就能够更生动起来呢。
(三)这本书很注意重大事件中不同观点、不同思想之间的争论,与物理学大厦的建立过程中的矛盾与波折。
把读者引到了更加广阔的社会、文化背景之中。物理学发展历史,不可能脱离它赖以生存的社会和哺育过它的文化背景。
比如说书中对于伽利略对自由落体的研究,开创了研究自然规律的科学方法:抽象思维、数学推导和科学实验相结合的历史过程进行的详尽的叙述。它这样评论:“伽利略的发现以及所应用的科学的推理方法是人类思想上最伟大的成就之一,而且标志着物理学真正的开端”等等。这些文字在高中物理教科书的阅读材料中也曾见过,而此处再读,倍感亲切。
(四)在物理学发展史中以及重大发现的描述中,他注重质疑和提出问题的重要性,书中写道:“提出一个问题往往比解决一个问题更重要。因为解决一个问题也许是一个数学上或实验上的技巧,而提出新的问题,新的可能性,从新的角度看旧的问题,却需要创造性的能力,而且标志着科学的真正进步。”他创立狭义相对论来源于他从牛顿力学和电磁理论之间找到了一些矛盾,然后从这些矛盾中提出疑问,然后再深入下去找到对物质运动的认识的新的大框架,当时有这个想法的时候,他才16岁,到他26岁的时候,经历了10年的思索研究,1905年的时候提出足以影响科学技术发展进程的狭义相对论,而这个伟大的理论却源于他当时对电动力学的绝对静止观点的置疑。类似地,图灵提出人工智能始于他对“你无法制造出一台替你思考的机器”这一当时的常识的质疑。这也使我想到王淦昌院士,他是提出我国著名的“863”计划的四位中国科学院院士之一,曾于20世纪30年代留学德国。他说:“我从年轻时就敢于对前人的工作提出质疑,特别是那些与实验不符的结果,常在我脑中打个问号。”1934年他在出席一次国际学术会议时,当时有一个叫波特的人提出他在轰击铍时,发现了伽玛射线,王先生当时就觉得不可能是伽玛射线,因为它没有这么强的能量,没有这么大的穿透力。他跟导师讲,希望重新设计这个实验,证实自己的判断。可惜未得到支持。第二年查得威克发现这个射线是中子,因为中子和质子的质量一样,当时不带电所以就很难被发现。查氏因此而获诺贝尔奖。
中国有句古话:“于不疑处有疑,方是进也。”黑格尔也说过一句话:“在相同的东西里边,你能够找到不同,这才是你的本事。”所以在没有疑问的地方有人提出问题来了,这个就是进步。“真理往往诞生在100个问号之后”也是这个道理。这更使我想到,在我们的教学中,启发学生的思维,鼓励学生学会发现和质疑是多么重要的啊。
(五)书中的科学推理与思考精彩无比。有人说“科学的全部就是对每天的思考加以提炼。”而爱因斯坦的推理就是让我们真正领略到科学的真谛。比如下面的几段文字。
“我们可以继续应用直接的推理方法。思想的出发点仍然是伽利略的惯性定律。我们着实还可以应用这个在解决运动的难题中极有价值的线索从而推出许多结论来。
让我们考察在平滑桌子上朝不同方向运动的两个球。为了想象得清楚些,假定这两个方向是相互垂直的。因为没有任何外力,所以球的运动是绝对均匀的。再假定它们的速率也相等,即这两个球在相同的时间间隔内经过相同的距离。但如果说这两个球具有相同的速度是否正确呢?可以答是,也可以答否!假使两辆汽车的速率计上都表示约64公里每小时(40英里每小时),我们通常便说它们的速率或速度相等,而不管它们是朝哪一个方向开行的。但科学必须创造自己的语言和自己的概念,供它本身使用。科学的概念最初总是日常生活中所用的普通概念,但它们经过发展就完全不同。它们已经变换过了,并失去了普通语言中所带有的含糊性质,从而获得了严格的定义,这样它们就能应用于科学的思维。”
“把概念加以推广是科学上常用的办法。推广的方法不一定只有一种,通常有很多种。但不管是哪一种推广,都必须严格地满足一个要求:假如原来的条件完备时,推广了的概念必须化成原来的概念。
我们可以用目前所讨论的例子很好地来说明这个意义。我们可以首先试着把速度、速度的改变和力等概念推广到沿着曲线运动的情况里去。在科学术语上,当我们讲到曲线的时候,已把直线包括进去了。直线是曲线的一种特殊的、平凡的例子。因此,如果速度、速度的改变和力被引用于曲线运动,那么它们就自发地被引用于直线运动。但是这个结果不应跟以前所得到的结果相互矛盾。如果曲线变成直线,那么所有推广了的概念都必须化成描述直线运动的已熟知的概念。但是要惟一地确定这个推广,这样一个限制是不够的。根据这个限制来推广一个概念,还存在很多种可能性。科学的史实指出,就是最简单的推广也有时成功,有时失败。我们必须首先作一个猜测。在目前这个例子里,很容易猜出正确的推广方法。新的、推广了的概念是非常成功的,它既帮助我们理解抛在空中的石子的运动,还帮助我们理解行星的运动。”
曾有人在网上讨论,什么是哲学?其实我也觉得,物理学与哲学是密不可分的。“哲学是研究一切存在之间抽象的相互关系的学科。”哲学就是在从“为什么”到“是什么”的过程中产生的学问。从前是,现在是,未来仍然是。这一段路,还有好长要走。这大约就是海德格尔称自己为“途中的思想家”的原因。《物理学的进化》全书从头到尾,字里行间,无一处不弥漫着“物理—哲学情绪”。虔诚的读者若跟随作者一道“探险”,即能被书中浓郁的“物理—哲学情绪”所感染;最后终会被完全浸透,完全征服。”这最后一点也是我最喜欢读这本书的原因。
物理营虽然只有四天,但是却很吸引人。老师每天都教我们做不同的东西,样样都很奇特。这一天,老师拿着用冰糕棍做的模型进了教室,我想:这是什么东西?看起来很有意思。正想着,老师用英语说道:“今天我们要用冰糕棍、胶带和小纸杯来做投石机。投石机有两种,一种可以发射很高,一种可以发射很远,你们只需要制作其中的一种。”哇!我们今天竟然要制作投石机,真是太好了!我喜欢有挑战性的,所以决定做可以远程发射的那种。在制作的过程中,确实遇到了困难,最后在老师的帮助下我才完成。不过,我心里还是有成就感的。
激动人心的时刻到了!老师特意穿了个白色的衣服把我们带到了学校的.草坪上,老师说:“今天是我们的最后一次课,你们可以在这个投石机上放上水汽球来打我们!”同学们一听都兴高采烈,我更是兴奋不已。老师站在投石机的正前方,同学们排好队,轮流用投石机发射水汽球。老师为了不让同学打中,不停地前后挪动位置。不过,大部分同学打的太近了,水汽球没到老师的位置就落地了,个别同学打的太高了,直接将水汽球越过了老师,打在了后方,场面很热闹。轮到我的时候,我使劲将投石机的压杆往下压到最低处,然后猛一松手,只听“啪”的一声和“啊”的一声,随后我看到老师的头发湿漉漉的,脸上、身上都是水。我不会是打到老师的头了吧!我正不知如何是好,突然看到老师冲着我哈哈大笑,嘴里还说着“Sammy!Great!I love that shot!”我能看出老师是真的开心,她不停地夸我。我听了老师的话心里也乐了,同时也很感动。
投石机的“意外事件”让我印象特别深刻,老师的宽容与友善更使我难以忘怀。
物理课程教育得核心是要学生获取物理知识和实际能力,达到相应得国家对公民素质得基本要求。学习是学生自己获取知识应用知识解决问题得学习活动。物理科学得学习就是这样一个能动得学习过程,在这一过程中,学生描述事物、提出问题、阐明解释,验证这些解释并与其他同学交流这些观点,由此学生们构建起过硬得科学知识体系,用知识解决新得问题,学习怎样清晰得交流并建立起批判得、逻辑得思维技能。
要使学生得物理课程学习达到这一目标即实现课程教学得价值,物理课程评价得过程就显得极为重要。
物理课程评价得目得与功能
㈠目得:让学生成为一个主动得探索者和学习者,一个训练有素得思考者。
㈡功能:
⒈诊断性功能
物理课程评价得诊断性功能对教师得教学、学生得学习具有强烈得指导性作用。
⒉调节性功能
在教学过程中进行物理课程评价,其反馈信息不断得对施教者起到一个参考系得作用。通过在教学过程中不断进行物理课程评价,施教者可以在物理课程中对已有得教学方案设计和实施过程不断作出调整,使自己得教学活动更接近学生得实际情况。同时评价得反馈信息对于学生充分利用课程学习以获取知识和能力具有独特得指导作用。
⒊激励和反思功能
⒋鉴定和选拔功能
选拔不同特长得学生按照适合自己得方向发展,正体现了教育得平等。社会发展需要多规格、多层次得人才,公平合理得选拔得选拔人才是社会进步得标志。
课程改革要求我们面对每一个学生,使每一个学生在原有得基础上都得到发展。但这并不意味着我们要否定学生间客观存在得差异,不同得学习基础、不同得学习能力,不同得学习成效是客观存在得。既然学生得学习存在如此多得差异,那么对每个学生得物理学习给予公正得、实事求是得评判是完全必要得,这将帮助学生总结学习活动得成绩,找到差距,为继续发展确定努力得方向。
因此,现代物理课程评价目标就是要突破重接受轻发展、重积累轻创造得评价倾向,使物理教学和学习按照课程改革得要求健康发展。
清晨,同学们有的.在教室里议论纷纷,有的在安静的看书。不知不觉间走进一位不高不矮,衣着朴素并和蔼可亲的老人。仔细打量还可以看到他头上乌黑的头发中镶嵌着几根“银丝”。莫非他就是我们的班主任。
班会课上,他自我介绍道:“我姓练,担任同学们这个学期的班主任兼物理老师,希望大家能够好好配合。”大家都连声说是。接着他又说起他的陈年旧事。他说:“我在这间学校教了七年书,学校里的一草一木我是最清楚不过的了。转眼间,已过了七年,岁月不留人啊。”他还说了以前教过的学生的事,现在有些人都成了大学生了。我们也听得津津有味,流连忘返了。
他给我们上的第一句物理课,我犹其深刻。上课铃敲响后,只见老师捧着一个大箱子走进教室,里面好像装着奇怪的东西。他神秘地说:“希望通过这节课,你们能对物理学产生兴趣。”跟着他还介绍了学习物理的方法:
1、勤于观察,勤于动手。
2、勤于思考,重在理解。
3、联系实际,联系社会。
老师从箱子里拿出一个机器,只要慢慢转动,就会发出吱吱声,他解释这就像我们冬天所穿的毛衣,脱下来也会听到这种声音,原来是静电在作怪。接着他又拿出一个乒乓球和一个漏斗,他小心的用手指托住球,放在漏斗下方,然后从漏斗口向下用力吹气,并将手指移开。我疑心乒乓球一定会掉下来,可是实验证明漏斗奇迹般地“吸”住了乒乓球。准备下课时,老师总结了这堂课:这就是物理,其中存在无穷无尽的奥秘,需要你们亲自去探索、发现。
是的,物理的确是一门十分有趣的科学,和我们的生活息息相关。我愿在老师的带领下,去遨游这神秘的知识海洋。
新课程改革是一场教育理念革命,要求教师“为素质而教”。在教学过程中应摆正“教师为主导、学生为主体”得正确关系,树立“为人得可持续发展而教”得教育观念,完成从传统得知识传播者到学生发展得促进者这一角色转变。这是各学科教师今后发展得共同方向。在“以学生发展为本”得全新观念下,教师得职责不再是单一得,而应是综合得、多元化得。
“今天,我来给大家变个‘魔术’,可要仔细看哟!”只见科学课王老师冲着我们神秘地笑了笑,同学们真摸不清楚王老师的葫芦里卖的是什么药。
只见王老师打开了他带来的塑料袋,小心翼翼拿出一张手掌大的正方形纸片和一个常见的玻璃杯。王老师叫一个同学去给杯子盛满水,还特意强调了“要盛满水”。这真让我们丈二和尚——摸不着头脑。
同学们不约而同地讨论起来:“王老师要干什么呀?”“你知道做什么用得着这些玩意儿吗?”
“好,安静,让你们见证一下奇迹吧!”王老师推了推眼镜,学着刘谦的腔调说道,又学着刘谦撸起了袖子,想证明一下袖子里没有什么道具或是小机关。
大家个个不敢眨眼,生怕眨眼的一瞬间,王老师会做一些细小的手脚。只见王老师先用拇指和食指捏起纸片,做了个“OK”的姿势,随后又将纸片轻轻地放在盛满水的杯子口上,又将在杯口上的'纸沿着杯口的圆形轮廓按了按,接着用手小心谨慎地在纸面上轻轻抹平,几秒钟后,王老师才慢慢地端起杯子。我瞪大双眼观看着,不想漏掉见证奇迹的每分每秒。突然,王老师猛地将杯子翻了过来,班上一片惊叫声——那杯子里的水竟然一点儿也没有洒出或是渗出。我的心提到了嗓子眼,情不自禁地鼓起掌来,王老师也向我们鞠了躬,道了谢。
“这到底是为什么呢?”每个同学的心中都产生这样一个问题,而王老师却让我们自己去琢磨,发现其中的奥秘。
“难道王老师有特异功能?”“不,不,这怎么可能呢!”“杯口粘了胶水?”“不,不,不,如有胶水,盛水的同学应该会发现呀……”我百思不得其解,最后多亏了“网络”的帮忙,使我明白了其中的奥秘:原来,一张纸是顶不住一杯水的力量的,而真正起到神奇力量的是大气压,当水杯灌满水盖上纸后,杯中的大气压就低于杯外的气压,杯外的大气压压住了纸,水就流不出来了。
原来,大自然的“魔力”有许多呢!
俗话说:教无定法。在教学过程中,学生得知识获娶智力和非智力因素培养,不能单一种固定得教学模式。教学模式涉及知识、教师和学生三大要素,教与学是一个共同发展得动态过程,应明确教学过程得复杂性,综合三大要素,权衡利弊,博采众法之长,灵活选择教学方法。既要改革创新,又要着眼实际,积极参与创设启发式、开放式、范例式、合作式得教学方法。
在新课程改革中,智力因素得开发并不是素质教育得全部,学生得学习目得、兴趣、意志、态度、习惯等非智力因素是推进教学进程与实现教学效果得动力系统,对学生得学习过程起着发动、维持、调节得作用。在授课中重视物理实验和物理知识得讲授,结合介绍物理学家得故事,物理趣闻和物理史料,让学生了解知识得产生和发展,体会物理在人类历史发展长河中得作用;善于对比新旧知识得不同 点,引发认知冲突,培养学生得质疑习惯,引导学生寻找当前问题与自己已有知识体系得内在联系,强化问题意识与创新精神;最后还应通过比较、分类、类比、归纳演绎和分析综合等逻辑思维方法,向学生展示知识得来龙去脉,使之知其然,更知其所以然。
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