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【重视物理课中的“边缘”教学】 物理衍射理论中的边缘波行为

时间:2019-01-14 来源:东星资源网 本文已影响 手机版

  一个时期来,由于片面追求升学率,人们对和物理课本知识相关联的知识的教学(我这里简称为“边缘”教学)没有给予应有的的重视。因此,在物理教学中,适当加强物理学有关的知识,可以把学生从呆板的书本学习中解放出来,开发学生的智力,从而可以提高教学质量。
  
  一、 应用讲过的物理知识解释耳闻目见的物理现象和实际应用
  
  青少年的成长过程也是对周围世界不断认识的过程,在他们的头脑中有许多问号,他们渴望着从所学的知识中找到答案。如果我们能帮助他们解开一些长期积存在心中的迷团,这不仅可以使他们更好地掌握所学过的知识,更重要的是可以激发学生学习物理的热情以及逐步地培养起同学们观察分析周围事物的能力。这种能力的培养便是一种智力财富的开发。它将使同学们终身受用。这种教学的效果要比只学会解几道题目好得多。
  如此重要的教学环节却常常被忽视。教师对于原理的演绎推理,公式的计算和应用已给予应有的重视。但是对于物理原理的实际应用的例子却轻描淡写,甚至删去从略,这都是教学中亟待改进的方面。
  
  二、 介绍物理定律的相对性
  
  写进书本的理论不是完美无缺的,指出某些理论的缺陷与争论,把同学们从迷信书本的框框中解脱出来,培养他们独立思考及分析和批判的能力也是教学的目的之一。
  中学物理教材中的力学部分是以牛顿力学作为基础的经典力学。在日常生活中我们观察和接触的力学现象几乎都可以用牛顿力学解释。但是当人们的科学视野延伸到物质的微观领域和高速运动及宇宙空间时,牛顿定律就不再适用了。研究微观领域必须用量子力学,处理高速运动及大尺度宇宙空间问题,必须用相对论力学。要让同学们知道牛顿力学的应用条件。教材中物质波就比较详细地谈到了电子的衍射现象,牛顿力学就无法解释这种现象。在原子结构一章里,也较详细地谈到了卢瑟福原子核式结构学说与经典电磁理论的矛盾。其矛盾的根源出于经典理论,不适于微观领域。
  讲述这部分内容时,也应该向学生们指出相对论力学与量子力学,并不是对牛顿力学的否定,牛顿力学仅是在宏观、低速条件下对物体运动规律的近似描述。
  
  三、 多联系尖端科学
  
  人们形象地把我们当今的时代称为“知识爆炸”的时代,当代的物理学也正面临重大突破。如果我们的教学内容仅仅是格守书本上的几条定律所确定的范围。那么和这个时代就相距太远了。我们应当让学生按摸到科学时代的脉搏。
  例如,在讲解人造地球卫星的运行和三级火箭的推进原理时,可以介绍航天飞机试航成功的重要意义。在讲解电子技术基础时介绍电脑在工业、农业、科研及社会活动中的重要作用。在讲解磁场时可以介绍超导现象在技术上的应用,在讲解原子的受激辐射时介绍激光在各个领域的应用等等。
  把这些与课本知识相关联的古代科学信息传递给同学们,可以扩大他们的知识面。青年人极富于幻想,我们应当引导鼓励他们大胆地去想象、去创新、去探索那些未知的科学世界。
  
  四、 把中学某些物理知识适当地引申深化
  
  例如,在简介气体分子运动论的内容时,为了使同学们对“气体温度的高低反映了大量气体分子无规则运动的激烈程度”这一物理图象有更深刻全面的理解,可以把大量气体分子速率分布所遵循的统计规律通俗准确地介绍给学生。一旦他们领悟了统计规律的涵义,也就意味着在他们的面前又打开一扇物理的天窗。了解了统计规律的含义也为以后某些章节的学习(例如光的本性)奠定了基础。当然,在中学阶段,类似这样的知识也只能给同学们一个轮廓的介绍。
  
  五、 介绍历史上的科学家为探求科学的真理而奋斗终身的事迹
  
  例如,布鲁诺伽俐略为科学献身的精神;牛顿、爱因斯坦严谨的治学态度;居里夫人蔑视名利的高尚情操等等都是同学们的楷模。从某种意义上来说这些科学家的伟大成就,改变了人类历史的进程,受到了后人永久的尊敬。
  在我们进行四化建设的祖国,需要大批为探求科学的真理而永攀高峰的人,富有强烈进取心的青年人,可以从大批优秀科学家的身上汲取前进的力量,这是单纯的物理概念,公式的传授所不能取代的。因此结合物理课的章节教学介绍一些著名科学家的事迹是十分必要的。
  
  六、 注意物理课中的语文
  
  物理课教学的全过程贯穿着语文课的教学。这并不是说要求物理课中讲语文,而是强调物理课中有语文。
  物理课学习中一个突出的薄弱环节就是学生不会用语言来表达自己的观点,对于观察到的物理现象,缺乏归纳、分析、总结的能力。因此,教师在物理课的教学中就应十分注意培养学生用准确简洁的语言来表述一条定律或一个物理现象。注意培养学生从众多的物理现象中归纳、总结出某个规律的能力。并且尽量从书本上或从自己的教学中为学生们做出表率。
  例如,玻尔理论的主要内容之一便是这样表述的。“原子从一种定态跃迁到另一种定态时,它辐射或吸收一定频率的光子,光子的能量由这两种定态的能量差决定。”
  简洁的三句话准确地表述了三个物理图象,而且指明了三个物理图象的内在联系。其中“跃迁”两个字准确、形象、生动地描述了原子能量的“量子化”现象,为学生展示了一幅清晰的物理图象。教师在讲授这部分内容时,不仅是解释这段文字所表达的物理概念,而且还要帮助同学们分析这段文字是如何沿着时间的顺序来描述了一个物理过程。当然,我们也可以沿着位置的顺序,因果的顺序等来描述一个物理过程。只要在这方面肯下工夫,就能收到更加满意的物理教学效果。
  
  七、 重视物理学的发展史
  
  物理课的教学与辨证唯物主义的教育是不可分开的。物理学的发展史,也是一部唯物主义与唯心主义斗争的历史。培养学生用辩证唯物主义的观点去观察整个物理世界,指导他们在物理学的学习和研究过程中少走弯路,培养他们为探究科学的真理而奋进的精神,是每个物理教师义不容辞的责任。
  例如,在介绍电场与磁场时,一定要向同学们反复强调电场与磁场是客观存在的物质,因为场与场之间存在着力的相互作用。这也证明了某些物质客观是否存在,不是以人的意志为转移的,不能以人的感官能否被直接感知作为判断客体是否存在的依据。这就是最基本、最朴素的唯物主义教育。前面提到的相对真理与绝对真理的辨证统一也是学习辩证法的一个生动例子。
  
  八、 介绍物理学与其它学科的相互渗透
  
  例如海豚、蝙蝠有着完善的发射和接收超声波的器官。深入地研究动物身上的超声波器官的构造和功能,并将获得的知识用来改进或创制新的设备,这便是仿生学所研究的内容。
  人体内有生物电流及磁场,近年来,人们更进一步发现生物细胞可以发射无线电信号,因此研究生命体内的电磁学现象,可以更进一步地探索和揭示生命现象的本质,这又属于生物物理学所研究的内容。
  大地磁场使岩浆中的铁磁成分有序排列。因此,研究古老岩石中的铁磁物质分布规律,可以推测地壳的演变过程以及大地磁场的变化规律,这是地球物理学所研究的内容。
  边缘教学调整了物理学的教学节奏。物理教学的全过程,如同演奏一部交响曲,如果只有主旋律,而无其它声部的有机配合,便不能称其为交响曲。同样的道理,如果物理教师的教学仅仅是拘泥于基础概念的传授,那么学生学到的只可能是呆板的和狭隘的知识,是不完整的物理知识。
  我们强调物理课的“边缘”教学,并不要求把这部分内容放到教学的主导地位上,在时间的安排方面,可以是5分钟,甚至是1分钟。但是这部分内容决不是可有可无的。它是物理教学的一个重要的方面。其教学的成果,在过去或现今的升学考试中碰不到,但是在同学们以后漫长的工作、学习、研究过程中会体现出来,这也正是我们呼吁注重边缘教学的原因。

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