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普通高中物理课程内容与大学物理课程内容的适切性研究

许静  
【摘要】: 自1999年开始,我国进行了新一轮的基础教育课程改革,这次改革的力度之大是空前的,在课程理念、课程目标、课程内容、课程实施方式上发生了根本的变革,是一个全方位整体改革的系统工程。在新时期,新形势下,物理课程也发生了相应的变革。我国基础教育阶段的物理课程改革顺应了世界科学教育和物理教育的发展趋势,为了使高中毕业生具有更高的科学素质,以适应二十一世纪技术化社会的需要,在物理课程设置和教学内容等方面进行了调整和更新,现行的高中物理新课程在内容上体现了时代性、基础性、选择性,对于进一步提高学生的科学素养起着重要的作用。 本研究是在高中物理新课程改革背景之下,基于学生通过高中物理学习对现行大学物理学习的适应性如何的疑问而进行的,即高中物理新课程所提供的知识准备是否充分?高中物理课程内容的变化将会在一定程度上对大学物理课程的学习产生怎样的影响?对这些问题的看法,物理教育研究者的意见存在分歧,至今为止,没有清楚的研究,因此我们认为对现行高中和大学物理课程内容进行研究具有必要性和紧迫性。通过本研究可使我们真正了解基础教育物理课程改革,可以真正了解通过新课程学习的学生,在现行大学物理课程学习中的适应性如何?理清这些问题将有助于促进中学物理新课程改革有序健康地发展,同时也可为大学物理课程改革提供一定的借鉴。 本研究涉及到以下三项研究: 1.高中物理课程内容分析 我们以普通高中物理课程标准为依据,将普通高中物理课程标准实验教材作为研究对象,通过对教材内容的分析,呈现高中物理课程内容。对于高中物理教材的选取,我们认为现行高中物理课程标准实验教材在统一的课程标准之下、统一编审的前提下,逐步实现了多样化,出现了“一纲多本”的局面,对于每个版本的教材进行分析,显然是不现实的,各版本的教材是遵循高中物理课程标准进行编写的,体现了相同的课程理念,所包含的知识内容是基本相同的,不同之处仅在于知识呈现的方式,语言文字的叙述,版面的设计等方面,即教材的深层结构没有什么差别,这也正是我们要研究的内容,所以在此我们选择“司南版”高中物理教材作为我们的研究对象。 对于高中物理课程必修模块和选修模块(3个系列)的内容分析,我们主要从知识分析和方法论分析着手。知识分析主要分析教材体系和逻辑结构、教材的重点、难点及其知识应用,方法论分析即教材中所体现的研究物理学所应用的各种基本方法,如:分析、综合、归纳、演绎、类比、理想化方法等,通过分析,可以明确物理学的研究方法,体现出教材如何实现对学生的科学态度、科学精神以及科学世界观的培养。 2.大学物理课程内容分析 由于专业设置的不同,大学物理没有统一的教学大纲,所以我们以大学物理教材作为研究对象,通过对教材内容的分析,呈现大学物理课程内容。对于大学物理教材的选取,我们通过调研就大学物理教材的使用情况进行调查统计,调查取样是在全国各省市选取综合性大学、工科院校、师范院校、农林、医学院校进行调查,调查采取的方式主要有以下几个途径:一是向各高校发出信件询问大学物理教材的使用情况(向100所高校发出信件),二是通过电话与高校的物理学院取得联系,三是通过上网,进入各高校的物理学院进行查询(教学计划),或者是通过各高校的精品课程介绍也获取了有价值的信息,最后我们收集到全国25个省市自治区,共105所高校大学物理教材的使用情况,我们经过统计得到使用数量较多、具有代表性的物理教材作为我们的研究对象(共约53本教材)。 3.高中物理课程内容和大学物理课程内容的比较和分析 在对高中物理课程内容和大学物理课程内容分析的基础上,我们就高中物理模块课程与大学不同专业物理课程的对应情况作进一步的分析,研究高中物理模块课程在多大程度上能够提供学生进一步学习的需要,同时,考虑到模块课程的选取问题,我们还要分析不同模块课程的选取对学生后续学习的影响。 研究结果认为: 1.高中物理共同必修+选修1系列同文科大学物理的价值取向基本是一致的,它所提供的物理基础知识,基本上能够满足学生将来进一步学习文科大学物理的需要 文科大学物理教材对力、热、电、光、原的知识进行了简单的定性讲述,教材内容大部分介绍了物理学研究的前沿问题,如基本粒子、现代宇宙学、熵、混沌、分形、对称性原理等,还探讨了物理学与社会、科技发展有关的问题,主要涉及到航天技术、物理学与材料科学、物理学与能源科学、物理学与生命科学、物理学与环境科学、医学中的物理学、信息技术、激光的应用、微观世界的近代技术应用等。 高中物理必修模块讲述了经典力学的基础知识,以及相对论和量子论的初步知识,为学生进一步学习电磁学、热学等知识打下了一定的基础。选修1-1讲述了电磁学的基本概念和规律,选修1-2讲述了热学的基本概念和原理,而对于机械振动、机械波、波动光学的基本知识没有涉及到。学生在学习了高中物理共同必修和选修1系列后,能够掌握力学、电磁学、热学、原子物理、相对论和量子物理的基础知识,为学生进入大学后的学习奠定了一定的基础。而对于机械振动和机械波,以及波动光学的知识,虽然在选修1系列中没有涉及到,如果在大学阶段需要进一步的学习这部分知识,那么根据学生高中阶段的物理基础知识,结合文科大学物理自身的特点来讲,学生同样可以较容易地接受。 2.高中物理共同必修+选修2系列同一般工科大学物理的价值取向基本是一致的,它所提供的物理基础知识,基本上能够满足学生将来进一步学习工科大学物理的需要 工科大学物理涉及到力学、热学、电磁学、波动与光学、近代物理的内容,是在高中物理基础上的进一步深化和提高。其重点放在讲清物理本质上,讲解物理概念和规律的应用(通过计算去分析问题和解决问题),以帮助学生建立鲜明的物理图像。没有繁琐的公式推导和数学运算,数学仅限于微积分和矢量分析。就教材中涉及到的具体内容而言,光学部分只讲解了波动光学的内容,而没有涉及到几何光学部分,对于物理学在工程技术上应用的内容介绍较少。 高中物理选修2系列没有涉及到机械振动和机械波、动量的知识内容,通过分析我们认为,对于学生后续的学习不会产生大的影响。此外,高中物理选修2系列突出了物理学的应用性和实践性,注重学生动手实践能力的培养,为学生将来从事实际应用和操作等方面的学习打下了良好的基础。 3.高中物理共同必修+选修2系列同农林、医学院校大学物理的价值取向基本是一致的,它所提供的物理基础知识,基本上能够满足学生将来进一步学习大学物理的需要 农林院校和医学院校的物理课程所涉及到的物理学知识的深度和广度基本相同,就具体的知识内容而言,力、热、电、原子四部分基本相同,只是在光学部分内容稍微有些差异,农林院校没有讲述几何光学的内容,讲述了光的吸收、色散和散射,而医学院校则与之相反,在原子物理部分,医学院校则重点讲述了X射线的知识。如果将农林、医学院校的物理课程所涉及到的知识与工科院校相比较,其区别在于流体力学的知识和光学部分,对农林、医学院校来讲,这部分知识都是作为专门的一章来介绍的,涉及到流体力学的主要概念和规律。光学部分工科院校物理课程只讲述了波动光学的知识,而医学院校则讲述了几何光学、波动光学,农林院校讲述了波动光学和光的吸收、色散和散射。在知识的讲述上,农林、医学院校的讲述方式是简单介绍物理学基本原理,然后就介绍物理理论知识在生物科学、农林科技以及日常科技中的应用、物理学在现代医学方面的应用,较少涉及到公式的推导、数学计算等。由此看来,高中物理选修2系列与农林、医学院校大学物理课程相比,两者在取向上是一致的,都侧重于物理学知识在生产、技术中的应用,它所提供的知识准备也是足够的。 4.高中物理共同必修+选修3系列同理科大学物理的价值取向基本是一致的,它所提供的物理基础知识,基本上能够满足学生将来进一步学习大学物理的需要 理科大学物理同样涉及到力、热、电、光、原五部分的内容,但是,同工科院校相比每一部分的内容讲得都比较深入,注重物理学的理论、思想、方法、数学方法的运用、计算量较多。此外,对于某些重点工科院校及相应的专业,其对物理知识的要求较高,对于今后想报考这些学校的高中学生来讲,选择高中物理选修3系列进行学习同样是适合的。 5.不同模块课程的选取对学生后续学习的影响 通过高中物理共同必修1、共同必修2、选修3-1、选修3-2的学习,学生能够较系统地掌握物理学中力学、电磁学的基本概念和原理,以及其中的物理学思想、观念和研究方法,为大学阶段的进一步学习打下了良好的基础,选修3-1、选修3-2可作为选修3系列中的必选内容。就选修2系列来讲,对于那些今后从事实际应用和工程技术的学生而言,选修2-1是电磁学的基础知识及应用,学生可将这一模块作为选修中的必修,为今后的进一步学习奠定基础,选修2-2是力学和热学的基础知识和应用,这一模块涉及到刚体、热机、制冷机等应用性知识,对于将来从事工程技术方面学习的学生可选择这一模块进行学习。选修2-3是波动光学、几何光学和原子物理的基础知识,对于从事农林、医学方面学习的学生可选择这一模块进行学习。就选修1系列而言,选修1-1讲述了电磁学的基本概念和规律,文科学生可将这一模块作为选修中的必修。


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