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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(xué)和技術(shù)教育得到高度重視且特點(diǎn)突出。研究德國中學(xué)的物理教育,對我們的中學(xué)物理教育會(huì )有一定的啟發(fā)作用。德國的中小學(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 年級為初級階段,11- 13 年級為高級階段。這兩個(gè)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(gè)聯(lián)邦州,物理是中學(xué)初級階段的必修課。只有幾個(gè)州作為科學(xué)教育的起點(diǎn),在小學(xué)開(kāi)設“自然現象”課程。大多數州,物理課程直到7~8 年級才開(kāi)設,學(xué)生年齡大概有 13 歲,對校外的事物越來(lái)越感興趣。在 7~10 年級開(kāi)設的科目為光學(xué)、熱學(xué)、電學(xué)和力學(xué)。少數幾個(gè)州 10 年級還開(kāi)設天文學(xué)課程。初級階段物理課程的目標及強調的教學(xué)理念有:中小學(xué)的物理教育不應當陷入試圖使學(xué)生們了解整個(gè)學(xué)科的系統結構的誤區。中小學(xué)校應當賦予那些將來(lái)可能成為律師、醫生、建筑師、記者、運動(dòng)員或者藝術(shù)家的孩子們足夠的自然科學(xué)知識,使他們可以積極地參與到社會(huì )發(fā)展過(guò)程中來(lái),甚至有助于他們在社會(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(guò)咨詢(xún)專(zhuān)家的意見(jiàn)來(lái)解決這樣的問(wèn)題。但是,對許多會(huì )影響到整個(gè)社會(huì )的決定,比如,處理能源供應和能源節約問(wèn)題,環(huán)境協(xié)調技術(shù)的發(fā)展,保護環(huán)境的理念,當然還有廢物處理等問(wèn)題,為做出正確的判斷,人們必須具有對自然科學(xué)最基本的認識。而對很多人而言,中小學(xué)校是他們唯一可以學(xué)習自然科學(xué)知識的地方。在中小學(xué)里,物理必須呈現一個(gè)動(dòng)態(tài)的、迷人的知識領(lǐng)域。實(shí)踐表明,多媒體演示在入門(mén)者教育中是一個(gè)非常成功的工具———通過(guò)令人信服的實(shí)驗或對自然的觀(guān)察了解物理學(xué),而不僅僅使用語(yǔ)言和公式來(lái)闡述這些道理,觀(guān)察是學(xué)習物理學(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(guān)察法、描述法、解釋法以及數學(xué)公式等。為了清楚地說(shuō)明自然科學(xué)知識和發(fā)現,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)行轉換。使用數學(xué)公式的一個(gè)重要優(yōu)點(diǎn),就是可以建立物理和數學(xué)之間的緊密聯(lián)系,這對于兩個(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)生人數較少,使老師可以了解到每個(gè)孩子的學(xué)習過(guò)程,給以相應的幫助。物理學(xué)應當與其他科學(xué)溝通。許多自然現象,如果不從物理學(xué)觀(guān)點(diǎn)來(lái)認識,就不能理解,反過(guò)來(lái),生物學(xué)和化學(xué)知識可以幫助和豐富對物理學(xué)中各種關(guān)系的理解。比如,為了理解能量經(jīng)濟學(xué)中的種種關(guān)系,僅僅了解物理能量的定義是遠遠不夠的。發(fā)現能量守恒定律的邁耶(J.R.Mayer),其職業(yè)是醫生。學(xué)生應當了解基本物理學(xué)規律對于技術(shù)發(fā)展產(chǎn)生的正面和負面的影響。僅僅在每一個(gè)物理學(xué)現象后加上其技術(shù)應用是不夠的,還應當從技術(shù)問(wèn)題的角度,看看哪些基本的物理學(xué)規律是可以被“研究”的。
二、德國高中階段的物理教育
在中學(xué)11年級,在大多數聯(lián)邦州里,物理是所有學(xué)生的必修課。在此之后,學(xué)生可以選擇基礎課程和高等課程。打算學(xué)習科學(xué)或工程的學(xué)生,或者開(kāi)始進(jìn)行相關(guān)職業(yè)訓練的學(xué)生,通常會(huì )選擇這類(lèi)物理課程。根據一項德國全國性調查,26%的學(xué)生選擇物理基礎課程,大約12%選擇高等物理課程。這說(shuō)明,將近總數 2/3 的學(xué)生放棄物理作為早期教育課程的可能機會(huì )。學(xué)習物理的學(xué)生數量在12 年級升到 13 年級時(shí)又有顯著(zhù)下降。除了介紹經(jīng)典物理學(xué)知識,中學(xué)教育第二階段的學(xué)生應該關(guān)注 20 世紀的物理知識,20 世紀物理學(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。粒子物理、天體物理、生物物理、量子光學(xué)和非線(xiàn)性動(dòng)力學(xué),這些前沿的內容也編入課程中,特別適合于讓學(xué)生對目前物理學(xué)的研究有深刻的印象。國際性調查顯示,正是這些前沿的物理學(xué)課題使學(xué)生在 12 年級、13 年級有好的表現。要從當前物理研究領(lǐng)域找到內容進(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?jì)热萁淌诮o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,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(wèn)題。只有這樣,在學(xué)校中,物理對學(xué)生才會(huì )有吸引力。學(xué)生必須認識到在物理學(xué)習中獲得知識的方法能對其他課程學(xué)習有所幫助。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(lái),這點(diǎn)不能通過(guò)硬性灌輸已備好的教案來(lái)實(shí)現。正確的方法是,告訴孩子們在自然科學(xué)領(lǐng)域得到新發(fā)現的一些具體過(guò)程,使他們在老師指導下盡可能獨立地沿著(zhù)這條路走下去,讓他們獲得體驗,受到啟發(fā)。德國的學(xué)校中,女生學(xué)習物理的態(tài)度是一個(gè)特殊問(wèn)題。顯然,很少有女生選擇高等物理課程。在德國致力于學(xué)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(xué)習和理解物理問(wèn)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(xué)物理教育教學(xué)的啟示
1.中學(xué)初級階段物理教育的目標放在大多數的未來(lái)公民的興趣和需要上,而不是放在要進(jìn)一步學(xué)習物理而成為科學(xué)家和工程師的少數精英身上。因此,重視物理在社會(huì )上、技術(shù)上的應用而不是追求知識結構的系統性和完整性。
2.中學(xué)高級階段的物理教育,應該要有可供學(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水平,擴大物理專(zhuān)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(mǎn)足對物理學(xué)習有熱情的未來(lái)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(lái),這通過(guò)硬性灌輸的教學(xué)方法是行不通的。如果不給學(xué)生以解決真實(shí)問(wèn)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(xué)生具備解決實(shí)際問(wèn)題的能力。
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