① 請介紹一下費曼的物理思想
解世雄 費曼的物理教學思想
費曼的物理教學思想
解世雄
(嘉應學院廣東·梅州514015)
[摘要]R·Feynman(1918—1988)作為最傑出的物理學大師之一,其不僅對物理論本身作出傑出的貢獻,對物理教學的貢獻更是無人能比。對費曼物理教學思想的整理和研究,具有重要的理論意義和實踐指導意義。本文是筆者的初步研究,介紹費曼物理教學的基本思想,並進行必要的拓展。
[關鍵詞]費曼物理教學
一、酷愛教學的物理大師
理查德·費曼,1918年出生在紐約州靠近海邊的一個叫法洛克的小鎮。他在家鄉生活了17年,1935年進麻省理工學院;4年後進普林斯頓大學念研究生。第二次世界大戰期間參加研製原子彈的曼哈頓計劃,戰後他採用自己獨特的方式進行物理學研究,在理論物理方面做出巨大的貢獻,因量子電動力學上的開拓性理論而獲得1965年諾貝爾物理學獎。
費曼非常擅長演講,在物理教學思想和方法方面獨樹一幟。物理教學是費曼一生最重要的工作之一。他非常熱愛教學工作,他曾寫道:「我不相信,如果不教書我還能過得下去。原因是,這樣就算我一點東西都想不出來時,我還能跟自己說:『至少我還活著;至少我還在做一些事情,有些貢獻。』而且在課堂上時,你可以思考一些已經很清楚的基本東西。這些知識很有趣,令人愉快,重溫一遍又何妨?教學能給舊的知識新生命,如果你真的有什麼新想法,能從新角度看事物,你會覺得很愉快。」「學生問的問題,有時也能提供新的研究方向」「因此對我來說,教書以及學生,使我的生命繼續發光發亮,我永遠也不會接受任何人替我安排一切——快快樂樂的不必教書。永遠不會!」
二十世紀60年代初期美國物理教學存在一些問題,就是課程設置過於陳舊。1957年蘇聯人造衛星上天,極大地刺激了美國政府和高等教育。在這個背景下,費曼參與了加州理工學院基礎物理課的改革嘗試。沒有任何大物理學家教過大學新生的物理課,而費曼卻被這一挑戰和機遇所吸引。因此從1961年秋天起,費曼就開始計劃講一年的物理學導論的系列演講。最後實際從1961年9月講到1963年5月跨越了兩個學年。費曼的演講經萊頓和桑茲整理出版了《費曼物理學講義》,這套書成了物理學的指南,是費曼對物理學的理解,如何把不同部分適當地組織在一起,思考事物、解決問題的方法等,都包括其中。《費曼物理學講義》受到了世界物理學界的贊賞。得到極高的評價,有人認為《講義》超過了他對物理學所作的其它貢獻,「他是一位偉大的老師的老師」。
費曼生性樂觀,灑脫,幽默,興趣廣泛,深受他的同事和學生的愛戴。1988年4月14日,他逝世那天,加州理工學院的大學生們在學院11層高的圖書館大樓上懸掛了一條橫幅上寫「迪克,我們愛你」(迪克是費曼名字的昵稱)。費曼確實有他迷人的風采,現在被越來越多的中國物理教師和物理專業學生所了解,國內掀起了一股費曼熱。
二、物理學習的探索性與原創性
費曼從小數學天賦極高,他總被視為小學里的「算術神童」,在10—11歲時,他曾被請到其它班講解他做減法的方法,老師認為這種方法對小孩來說非常簡潔,「在中學也是如此,比如,年長的學生會拿一些在高年級數學中才有的棘手幾何學難題給他,他總是能解答出來」。他性格中有一種從不放棄的韌性。物理學與數學之間存在很深刻的聯系,雖然被視為數學天才,但他真正感興趣的是物理學。
費曼對自然的奧秘,非常好奇,思考問題非常深刻,他在大學完成一次考試時不經意地寫了一首詩非常好地說明了這一點。
「我想知道這是為什麼,我想知道這是為什麼
我想知道為什麼,我想知道為什麼
我想知道竟究為什麼我非常要知道
我為什麼想知道這是為什麼」
讀了這首小詩我們不能不感嘆費曼的好奇心和探索精神,以及超越常人的深刻發問。
費曼的成功除了天賦、好奇心以外,獨特的「原創」思想則是另一個最顯著的特徵。在費曼的學習生涯中,他從不迷信權威,他有疑問時會毫不猶豫地發問,甚至對阿爾伯特·愛因斯坦也是如此。
費曼非常喜歡解決問題,他想讓自己從第一性原理開始來解決每一個問題,這樣就可以確信他做對了,免得浪費寶貴的時間去深入其它人的思想,而最終也許只能發現這些思想一開始就是錯的。
他一生都非常喜歡狄拉克論量子力學書上的最後一句話:「看來這里需要全新的思想。」當費曼第一次讀到這句話時,對其影響非常大,因為狄拉克本人也承認在20世紀30年代對量子理論的理解既不徹底也不完美,而且需要全新的思想。費曼想,最好是從頭開始建立自己的量子力學,他不僅這樣想,而且也這樣做了。因而他獨創了量子電動力理論。
他在論述物理學和物理教學到底是什麼這個問題時寫到:「在對科學的學習中,你學會通過試驗和誤差處理問題,養成一種獨創精神和自由探索精神,這比科學本身的價值更巨大。你還要問自己有沒有更好的方法來做。」
通過以上簡短的敘述,我們已經強烈地感到費曼學習物理研究物理的明晰的思路,就是用新的思想去大膽地探索未知。20世紀物理學的發展是建立在新的思想方法之上的,而我們今天的物理學習,不僅要記住物理學的結論,了解和掌握物理學的研究方法,更重要的是通過物理學習感受物理學中的探索和創新精神,養成自己獨立思考的習慣,敢於大膽發表自己原創性的思想。自然是復雜的,同時又是可以部分地被認識,科學的目的是探索自然的奧秘,科學認識沒有止境。
三、物理教學要與自然相遇
費曼曾到南美的巴西作過近一年的客座教授,費曼和巴西的學生之間存在著很大的差異,他教的學生是為了在那種體制中生活並找到物理教師的工作而學習,他們為適應考試已養成了死記硬背課本內容而不去理解自然,這個活生生的「物理」。
強烈的文化差異和敏銳的頭腦,費曼發現了巴西物理教育中存在驚人的弊端,他寫到:「我發現一個很奇怪的現象,有時我問一個問題,學生馬上答出來,但下一次我問同一個問題——至少在我看來是同一個題材,同樣的問題——他們卻答不出來!例如有一次,我談到偏振光,拿了些偏振片給他們。
在討論偏振光問題時,我給每個學生一些偏振片。偏振片只讓矢量為某一方向的光通過,因此我跟他們講解了怎樣根據偏振片的亮暗來判斷光的偏振方向。
我們先將兩塊偏振片疊合一起,通過轉動使透過他們的光最強,這樣我們可知此時從偏振片出來的光的偏振方向相同,通過一塊偏振片的光也通過另一塊,然後我問他們:怎樣才能知道從單獨一塊偏振片的光線的絕對偏振方向?
學生竟無反應。
我知道這個問題不太好回答,就給了他們提示:看看那從外面海灣射來的反射光。
還是沒有人吭聲。
於是我問:你們知道布儒斯特角嗎?
知道!光從具有一定折射率的媒質反射,當反射光成為偏振光時所對應的入射角,就是布儒斯特角。
那麼此時反射光的偏振方向呢?
這光的偏振方向跟反射平面成直角。我自己還要想一想呢,但他們背得滾瓜爛熟!他們甚至還知道那個角的正切值等於折射率!
因此我說:這下行了,答案該有的吧?
仍然無濟於事,盡管他們告訴了我從具有一定折射率的媒質(例如外面的海灣),反射出來的光是偏振光,而且說出了偏振光的方向,但開始的問題還是回答不上來。
最後我說:看看海灣,透過偏振片來看,好,現在轉動偏振片。
噢,這是偏振光!他們大叫起來。」
費曼通過教課和聽其他教授的課和分析巴西的物理教材,他發現了巴西物理教學中的致命的問題:「學生什麼都背得很熟,但完全不理解自己在背些什麼。」
一個人可以得高分通過考試,完成學業,但卻同時可能對很簡單的現象卻不理解,不知道水、玻璃就是光的介質,沒有辦法(也沒有想過)用死記硬背來的材料解決任何實際問題。
費曼批評這是一種「自我繁衍系統」,在這樣的教育系統中,人們通過考試,然後又去教人家怎樣通過考試,誰也不管怎樣理解物理知識的實質。費曼的靈感雖然來自巴西的教育經歷,但是我國這樣的現象也相當地嚴重,至少在我教過的學生中,相當普遍地存在著不能把物理學的概念、結論與真實世界相聯系,他們為考試而學習,不曾領悟到物理就是自然界萬物之運行規律。
費曼告誡我們物理教學要增進學生對大自然的理解。例如他講到有的教材給學生講,磨擦擦發光(tribo-luminescence),只定義是當晶體被撞擊時所發的光。……而不與任何實驗聯系,學生也不會受到任何激發。「但是如果你寫『當你在黑暗裡拿把鉗子打在一塊糖上,你會看到一絲藍色光。其它晶體也有此效應,沒有人知道為什麼。這個現象被稱為磨擦發光。』那麼就會有人回家試著這樣做,那就是一次與大自然相遇的美妙的經驗。」
費曼雖然非常擅長數學和計算,但是他非常重視物理現象和實驗,非常重視理論教學與實驗和現象的聯系。提出了物理教學要使學生與自然相遇的重要觀點,絕非偶然,這是他研究物理和教授物理的一貫思想。
四、物理教學目的多樣性
物理教學是一個龐大的體系,有中學小學的物理教學(小學包含在自然課中)、大學的物理教學,而大學物理教學也相當的復雜。我認為至少可以分為三種類型:為研究物理而學物理;為應用而學物理;為提高文化素養而學物理。即為物理而物理,為應用而物理,為文化而物理。這就構成了物理教學目的多樣性或者說物理學習的多功能性問題。
首先來看物理科學的價值,費曼認為:第一點科學應用價值,是眾所周知的。科學知識使人們能夠製造許多產品,做許多事業。但是他提醒我們,科學知識給予人們能力去行善,也可以去作惡,它本身並沒有附帶使用說明。科學的另一個價值是提供智慧與思辯的享受。這種享受在一些人可以從閱讀、學習、思考中得到,而在另一些人則要從真正的深入研究中方能滿足,這種享受的重要性往往受人忽略。科學上已發現的理論和定律,是科學研究的收獲,也是科學家得到的最高獎賞。科學家發現這些理論時激動不已,而學習者從學習和理解的過程中得到滿足和成就感,而這種心情對於人來說是極其重要的。第三個價值是改變人們對世界概念的認識。人類為了滿足自身的物質和精神需要而創造出來的科學知識,成為一種文化背景改變人們對自然和世界的認識方式。第四個價值是科學的精神價值,科學就是對未知世界的永無止境的探索,科學家們對研究對象,不知道答案時他是無知的;當他大概有了猜測時他是不確定的;即使滿有把握時,他永遠會留下質疑的餘地。科學家的責任是探索更好的辦法留傳給下一代。
物理教學的目的,費曼有非常深刻而全面的觀點。他認為學習物理有五方面的理由:第一是為了學會怎樣動手做測量和計算,及其知識在各方面的應用;第二是培養科學家,他們不僅致力於工業的發展,而且貢獻於人類知識的進步;第三認識自然界的美妙,感受世界穩定的實在;第四是學習怎樣由未知進到已知的科學求知方法;第五是通過嘗試和糾錯,學會一種有普遍意義的自由探索和創造精神。費曼在他的《費曼物理學講義》的結束語中這樣寫道:「我講授的主要目的,不是為你們參加考試做准備——甚至不是為你們服務於工業或軍事做准備,我最想做的是給出對於這個奇妙世界的一些欣賞,以及物理學家看待這個世界的方式,我相信這是現今時代里真正文化的主要部分。也許你們將不僅對這種文化有欣賞,甚至也可能你們會加入到人類理智已經開始的這場偉大的探險中去。」
由上可見物理教學的目的是多樣性的,而教學的功能也是多方面的,我們在進行物理教學活動時,應該有更加廣闊的文化視野,有對人的和諧和全面發展有更深刻的思考,還要關注學生學習的愉快問題,以及保護他們的好奇心,培養探索精神,以及科學應用中的道德問題的探討等等。
五、物理教學應該是令人愉快的
低水平的物理教師,枯燥呆板的教材,缺乏學習動機的學生,三者結合必然是一種應付考試的學習模式,沒有愉快而言。學習變成痛苦與焦慮。這正好與豐富多彩的物理探索活動,變化無窮的物理世界,形成鮮明的對比。而費曼給我們的是生動活潑、幽默、形象的、充滿樂趣的物理教學。
費曼的物理教學生涯最著名的是他1961年9月—1963年的那次長達兩年的演講,由此產生的《費曼物理學講義》成為物理學界的經典之作。費曼的演講達到了一種理想的地步,它們象是演出,開頭、中間和結尾都很有趣。每個演講自成一體,而且都對要點的概括作為結束,以便學生可以留作將來參考。他往往以不同的方式和不同的側重點來講述問題,以達到最佳效果,在愉快的氣氛中教你正確的方式和如何與這個世界融洽相處。為了體會他的風格,我們引用他的兩段文字。
「如果在某種大變動後所有的科學知識將不復存在,只有一句話能流傳後世,那麼什麼樣的敘述能以最少的語詞包涵最多的信息呢?我相信這就是:世間萬物都由原子組成的原子假設(或者叫原子事實,或其它隨你怎樣叫的名字),原子這種永恆運動著的小粒子,當他們彼此遠離時互相吸收,彼此靠近時就互相排斥。從這句話中,只要用一點點想像力和思考,你就會明白其中包涵了有關這個世界的極大量的信息。」
費曼講述方式非常新奇,讓人把一句枯燥的話,或者說一個科學假說「包裝」得如此精美,讓你永遠也難以忘記。
費曼在講述狄拉克反粒子理論時,有一個讓人過目忘的幽默,根據狄拉克假說微觀粒子有與它相應的反粒子,如中子、反中子、質子、反質子,就是說自然界有正物質和反物質。這個理論非常讓人激動,對解釋世界物質的起源很有啟發。費曼說到這個地方幽默地說:「當你遇到一個外星人時,他想和你握手,你一定要留心他是用左手還是右手和你握。」
物理教學盡量讓學生愉快,這是一種教學思想。費曼獨特的生活方式的核心就是要讓自己愉快,不壓抑自己。愉快的物理教學有助於提高學生的學習興趣,有助於培養學生的樂觀與自信。有了這種思想方法的指導,任何好的教師都會積累和創造出一些好的方法和例子,使學生有愉快的學習環境。
參考文獻:
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.P.Feynman&;.
4、關洪《觀光,還是探險?——從〈費曼物理學講義〉誕生談起》,《大學物理》1998年第17卷第6期
(作者簡介:解世雄現任嘉應學院教務處副處長、副教授。研究方向為:物理文化與物理教育)
② 請問美國高二的數學與物理教學程度相當於中國的幾年級
初三或者高一。
但是不是說他們教的容易,是他們考的容易,美國高中數學物理教完了以後老師考試的時候多數題都是照抄作業題或者書上的例題,只不過改個數字,也有少數幾道是需要動點腦子才做出來的。但中國考試題老師恨不得變著花樣給你出,讓你拐彎抹角才能解出來,所以顯得更難。
③ 求美國學生的物理書內容
美國高中物理教材《Physics—Principles and Problems》之特色分析
──從生活走向物理
江蘇省蘇州市田家炳實驗中學尹華
1
物理與生活 物理學起源於對自然界的觀察和研究,自然界又是人類生活的環境,因而物理學與生活具有廣泛的聯系,物理來源於生活,又為生活服務,是一門地地道道的生活科學。而物理教育也應該構築在生活的基礎上。我國教育家陶行知先生教育思想的核心就是「生活教育」。美國教育家杜威也曾把教育的本質概括為「教育即生長,教育即生活,教育即經驗的不斷改造」。他認為「生活就是發展,而不斷發展,不斷生長,就是生活。」因此,認為最好的教育就是「從生活中學習」。 物理教學和生活緊密聯系,一方面能夠激發學生學習的興趣,使學生愛學、樂學。「興趣是最好的老師」,學生只要對學習內容產生極大的學習興趣,學習過程對他們來說就不是一種負擔,而是一種享受;另一方面,還能夠使學生保持對自然界的好奇,保持對科學的探索興趣,通過長期的探究實踐形成良好的科學素養。 目前,世界各國的教育改革中都把「從生活走進物理,從物理走向社會」作為物理課程標準的基本理念。下面,我們通過美國物理教材《Physics—Principles and
Problems》來介紹這一理念在國外教材中的體現。 2 美國高中物理教材中的生活元素 美國高中物理教材《Physics—Principles and
Problems》是由美國密執安-迪爾伯恩大學的著名物理學家保羅?齊策維茨博士主持編寫的。隨著美國《國家科學課程標准》的頒布,本書經過修改力圖體現課程標准中有關高年級(9-12)物理學習的精髓,即科學的本質、作為探究對象的物理學、科學與技術、從個人和社會視角所見的科學等。 本書的編者認為物理學遠遠不僅是一些方程和數字,物理學是關於你周圍世界所發生的事情的科學。它涉及到彩虹的顏色、鑽石的光澤和硬度,涉及行走、奔跑、騎車、駕駛和探索星際等活動。物理學的原理在玩具、球類活動、健身器材和發電機中都有應用。在教材的第一章《什麼是物理學?》就提出「雖然可怕的原子彈是眾多物理學家研製出來的產物,但造福人類的電子計算機和電視系統的集成電路晶元、用於製造吉它和高爾夫運動器材的還氧石墨材料、播放音樂的CD機、電子游戲機、錄制及播放電影的激光視盤等,也都是物理學家研製出來的。」隨後在「你將學到什麼?」中,教材又告訴學生「若你能理解,甚至預見到你周圍所發生的物理現象,你將產生一種滿足感。」可見,這套教材力圖將我們身邊的物理引入到課堂中去,使學生能夠用所學的知識去解決我們身邊的物理問題。 2.1 引言中的生活問題 這套教材的突出特點之一就是各章的引言。每章開始的照片就是學生身邊物理學的例子,並在展示照片的基礎上提出相應的問題,並以此作為本章的一條學習主線。各章引言舉例如下: 章節名稱背景照片標題問題矢量知識登山望鄉GPS接受器顯示你的家在距你150km、北偏西40°的地方,但面前只有通往正北的路,若你沿這條路前進10km,那麼你的家距你多遠?在什麼方位?能量、功和簡單機械山地自行車運動員一種並不簡單的機械為什麼騎著變速自行車能在各種地形下最省力地運動?能量過山車猛沖下來啦過山車緩緩地爬上第一個山頭,拉好你的帽子!過山車飛一般地掠過谷地,又開始爬下一個山頭。第一個山頭應是所有山頭中最高的嗎?光的衍射和干涉甲蟲恰到好處的波長甲蟲可能是花園中令你心煩的動物,但它們往往有著美麗的外表。日光下,甲蟲的硬殼發出明亮而有金屬光澤的絢麗色彩。光的什麼性質能解釋這種非同尋常的效果呢?靜電閃電天空中跳躍的閃電在雷雨天氣,莫莉和帕雷什觀察了空中的閃電,帕雷什對閃電的圖樣留下了深刻的印象。莫莉問帕雷什:「為什麼閃電能在雲和地之間跳躍呢?」 和我國教材相比,這套教材各章節引言的標題非常具有藝術性,所選的問題背景又貼近學生的生活,能夠以此問題為學生興趣的出發點,引起學生繼續探究的動機。而各章引言中的問題,在各章相應小節中都成為學生自主探究的問題,使學生的探究活動更貼近生活,使學生能夠在學習物理的過程中獲得更多的滿足感。 2.2
教材內容的生活化 這套教材不僅在創設物理情景時大量使用了生活化的情景,而且在具體知識傳授中,也十分注重利用學生的生活經驗,幫助學生對物理知識的理解。 例如,在講到相互作用力時,就藉助於接球員接球時的情景,幫助學生理解。棒球在美國是一項非常流行的運動,很多學校內都組織有棒球隊,絕大多數學生都有棒球運動的經驗。藉助於這一情景,就降低了學生學習牛頓第三定律的難度。而在講完機械內容後,教材又指出:「人類也是用杠桿這種簡單機械來行走和跑動的。……人在行走時,臀部作為支點成為腳運動圓弧的圓心,身體質量的中心作為阻力繞同種圓弧的支點運動,圓弧的半徑,就是腿骨形成的杠桿的長度,競走運動員就是通過向上擺動臀部來增大半徑以提高速度的。……」人每天都在走路,是最平常不過的事情,可原來還蘊藏著豐富的物理原理。這一段內容安排在學生學過機械這一節後,開拓了學生的眼界,提高了學生對機械的認識。而在講到能量這一抽象概念時,教材中還有這么精彩的一段:「錢當然可有多種形式:錢在銀行中是存款,具有被花掉的潛在能力,即為「勢」。無論是存錢還是從自動取款機上取錢都沒有改變你所具有的錢的總數,只是從一種形式轉變成另一種形式。」教材利用學生存錢、取錢的生活經驗,形象地說明了「勢」的含義和能量守恆的原理。這種建立在生活經驗上的學習過程,會使學生感到熟悉和輕松,物理的學習變得不再枯燥乏味。 2.3 物理實驗的生活化 物理是以實驗為基礎的自然科學,物理實驗是學生獲取知識、進行知識創新的重要手段,是培養學生科學興趣、科學態度和提高學生終身學習能力的重要途徑。這套教材中的實驗非常注重生活化,實驗內容向貼近學生的生活方向發展。 教材將實驗分為兩種類型:袖珍實驗室和物理實驗室。袖珍實驗室顧名思義是隨手可做的小實驗,這些小實驗通過簡單易做的活動來幫助學生理解書中的原理。例如,當講到光的反射時,書中就設置了這樣一個袖珍實驗室。它要求將一隻網球擲到牆上使其能反射到你的搭檔那裡。預測將球擊到牆上何處才能使球沿你要求的方向運動。這個實驗僅僅利用了一隻網球,讓學生觀察了反射原理,而且模擬出了光的粒子性。再如,在講光的衍射的應用,提出顯微鏡用何種濾光片時,書中安排了這樣一個小實驗:晚上,遠處汽車的兩盞車燈好像混在了一起,通過你准備的紅色或藍色玻璃紙看車燈,用哪種顏色能較容易地分辨開兩盞車燈? 而物理實驗室中的實驗,所用器材也十分簡單,往往取材於玩具、生活用品,且很多實驗並沒有現成的實驗方案,需要學生自己設計。如力學部分,共有「紙塔」「謎點」「運動概念」「紙河」「小球追汽車」「乘電梯」「擲壘球」「軌道」「爆炸」「你的功率」十個實驗。其中「謎點」「運動概念」「小球追汽車」「擲壘球」「你的功率」都需要自己設計實驗。而「運動概念」「紙河」「乘電梯」「擲壘球」「你的功率」這些實驗還需要在實驗室外進行。這十個實驗所需的器材有:白紙、透明膠帶、剪刀、金屬線、地磚、尺、天平、秒錶、繩子、電動小車、量角器、紙帶、彈子球、木塊、坐標紙、彈簧測力計、壘球、圖釘、夾子。我們僅看這些隨手都能拿到的器材,很難想像用這些器材竟能做十個實驗。而這些實驗很多又以游戲的形式進行,使得學生興趣盎然、積極參與,真正做到了寓教於樂。 2.4 教材中的生活化欄目 這套教材設置了多個欄目,其中「物理學與社會」「它是如何工作的?」「物理學與技術」這些欄目的內容大多取材自生活。如「物理學與社會」設置了「研究工作」「評估危險」「潮汐能」「預報地震」「你可以帶著它」「用電子計算機幫助殘疾人」「電磁場」「機器人領域的革命」八個內容。在「研究工作」中介紹了「研究經費誰來資助?」「怎樣獲取資助?」「誰將獲利?」三個問題,並在最後要求開展辯論:「美國政府是應該資助空間科學研究計劃,還是應將這部分資金用於更多的人道主義研究方面?」。而在「用電子計算機幫助殘疾人」的內容中,要求學生找出所在社區里殘疾人使用的工具並說出這些工具給他們帶來了那些便利。這些似乎與物理毫無關系的問題,在我國的物理教材中是從未出現的,但這樣的問題緊緊聯系社會,讓學生融入社會生活,從中也體現出了美國的人文精神。而在「它是如何工作的?」「物理學與技術」中介紹了許多生活用品的工作原理,如電子計算器、拉鏈、家裡汽車內的全球定位系統、高技術含量的網球拍、DVD光碟等。 2.5 物理習題生活情景化 楊振寧教授說過:「很多學生在物理學習中形成一種印象,認為物理學就是一些演算。演算是物理學的一部分,但不是最重要的部分,物理學最重要的部分是與現象有關的,絕大部分物理學是從現象中來的,現象是物理學的根源。」物理學的根源是現象,而現象來源於生活。給學生的習題創設生活背景,也就是為學生創造了與真實生活「親密接觸」的機會,讓學生感受到物理就在自己的身邊,並且最終達到學以致用的目的。 《Physics—Principles and
Problems》這套教材的復習題也體現了這一特點。尤其是其中的「批判性思考題」別具新義。如:當你日落時分在城裡駕車出遊,城裡到處是裝有玻璃幕牆的建築物,你可能被反射過來的落日余輝搞得什麼也看不見,你可用戴偏振眼鏡的方法解決這一問題嗎?又如:H.G.威爾斯寫的一部名為《隱身人》的科幻小說中,人喝了一種葯水後就變得看不見了,但他還具有其他功能。試說明為什麼隱身人是不可能看見東西的。 而在「更深入一步」中有這樣的任務:「當你在商店裡打工時,要將貨箱搬上離地12m高的閣樓。現有30個貨箱,總質量為150kg,要你盡可能快地把它們搬上去,故你要考慮不能每次只搬一箱。但若你一次搬得過多,上樓的速度就非常慢,還要常停下來休息;若每次只搬一箱,你又要把大量的能量耗在提升自己重力方面。你身體可以提供的功率如圖那樣取決於你搬的箱子數。這種曲線既適用於人也適用於機械,求出最省時間的每次搬運的箱子數,你用多長時間來完成這一工作?(忽略下樓,搬起和放下箱子等時間)」美國的學生都有在假期打工的經歷,或許這一問題的答案正是學生們迫切想知道的。 3 借鑒 新課程改革正在我國逐步實施,在高中物理課程標准中對物理教學與生活的關系有明確的描述。要求學生能嘗試運用有關的物理知識和技能解釋一些生活中的問題;嘗試運用物理原理和研究方法解決一些與生產和生活相關的實際問題;有將物理知識應用於生產和生活實踐的意識,勇於探究與日常生活有關的物理學問題。在這樣的大背景下,借鑒國外教材的成功經驗,在教材中將物理與生活更好得結合起來,就更具有現實意義。
④ 為什麼美國的初中可以實行不分科的「科學」課
美國大部分地方的初中(不少西歐和北歐國家也差不多)沒有區分物理化學生物,只是用「綜合科學」,或者「科學」課而代之。台灣的課程改革,在諾貝爾獎得主李遠哲的領導下,也採用了這個做法。李遠哲最欣賞美國的這個做法,認為對比起台灣學生在國中( 也就是相當於我們大陸的初中)階段的科學課就分科教學而言,美國的做法更能培養學生的科學素質,更能培養將來的諾貝爾獎獲得者。因為李遠哲本身就是一個諾貝爾獎得主,他的說法自然有非常權威的份量。於是,台灣在國中轟轟烈烈地推行開來。(沒過幾年,李遠哲發現他引進而且最有把握的這個科學不分科的做法完全失敗,才醒悟到原來他對某些東西欠缺了考慮,後悔莫及。此是後話。)最近,武漢也變相宣布使用不分科的科學課的做法是失敗的,在「深化改革」的漂亮口號下,改回原來分科的做法。對於關心「新課程」改革的我們一線老師而言,自然非常想知道:為什麼同樣一個東西,在美國和不少歐洲國家實行的時候,沒有聽說人家有什麼不妥,為什麼在中國就實行不了呢? 從教育理論上來看,初中不分科的「科學」課,其優越性是顯而易見的: 首先,「科學」課的覆蓋面非常廣,包括的科目有:物理、化學、生物、生理、地質、氣象、天文、衛生與健康、信息技術科學、環境科學以及農業科學。可以說,現代科學領域裡面重要的分支基本都涉及到了。學生可以得到非常完整和全面的科學教育。 其次,由於「科學」課沒有明確劃分「科目」,不同的科目以章節的方式在課本裡面編排,相關的科目甚至還可以用交叉、整合的方式來編排,非常方便教師運用「 項目整合」的方式來教學,能給學生最真實的學習經驗。學生對「科學」的認識,再不是孤立的科目,而是跟人類自身密切相關的各個領域的緊密協調,不僅培養了他們的創造性,更使他們從宏觀的角度認識科學,為將來在高中、在大學,針對具體的科目深造的時候,打下一個堅實的基礎。比如,我在教初中的時候,曾經讓學生進行過「七張報紙搭出一座能承重5公斤的建築物」的比賽;然後,讓學生針對舊金山是地震區的特點,找出建築物如何才能抗震的辦法,並在電腦上模擬。我們也曾做過一個設計過山車的學習。學生們要運用物理,心理,生理學的知識,設計一座最吸引人玩的過山車,並且在電腦上模擬,還到游樂園現場觀摩,看看人家的設計跟自己的設計有什麼不同。還有一個單元,我們在閱讀了《誰造了月球》這本書以後,學生要以小組為單位,提出假如人類要建造月球的話,會如何進行。這里要用到的綜合科學知識就更多了。 然而,中國的老師馬上就可以發現,像美國那樣教「科學」課,對教師的要求相當高!中國的師范大學長期以來的分科設置,根本無法培養出任何的博物學家,沒有一個教師是通曉科學課包括的所有科目的:生物系畢業的師范生大概也懂點化學、環境;可是,物理系畢業的師范生肯定不懂生物。而無論是生物系或者物理系的師范生,肯定不會懂天文、地質和氣象,也不見得懂信息技術。西方國家在達爾文的時代就開設的「博物學」科目(達爾文就是一個博物學家,精通生物學,礦物學,地質,天文等),中國目前的大學裡面好像並不存在。美國的教師,通常要讀四年本科再加一年到兩年的教師課程才合乎資格教書,而小學和初中的教師,是要求掌握「全科」的,不通過「網路」的教師執照考試,根本就無法得到小學或者初中的教學執照,因此,大學本科讀「科學」相關科目的教師,教綜合科學課難度並不算大。中國的師范生,比美國的師范生少讀了一年到兩年書,本科又沒有類似於「博物學」的科系,自然就有點先天不足了。 除了「先天不足」以外,導致中國大陸和台灣無法學習美國的初中開設綜合科學課的最大原因,是教育體制的差異。 美國的高中,是建立在學分制上的選修制。每一個學生,在進入高中以後,自己根據自己的目標,在顧問的指導下,選修能達到目標的課-- 希望上好大學的,從高中第一年開始,就要多選修一些大學承認的高級的課程或者AP課程。想讀理科的,多選點理科的課;想將來讀文科的,多選點文科的課。不想上大學的人,完全不必選太深的數學或科學課,只讀家政、跳舞、木工也能畢業。因此,在美國很多高中裡面,物理和化學根本就不是必修課,學生不學也可以畢業。但是,舉例來說,想到大學讀海洋生物學的高中生,假如在高中沒有修過海洋學,地質學,天文學,生物學,根本就不會有機會考上大學海洋生物學的專業。高中的課程跟大學專業如此緊密相關,這在中國是完全不可想像的。 中國的高中,大部分是建立在「高考要考什麼」建立的科目的基礎上的。美國的初中生學完了初中跟物理有關的知識之後,可以完全忘記,也可以一知半解,因為到了高中,他們很有可能根本就不必再讀物理了。(因為要想到大學讀工程或者物理、電子之類專業的學生才會選修高中物理,而美國高中的物理課本一上來就要用三角函數來分解受力;就要引進導數來解題;知識的跳躍非常大,數學不好的學生根本就沒有資格選修。)但是,中國的高中生一上高中一,每一個人都要讀物理化學,而且很多人還要在高考裡面考的。假如初中的基礎沒有打好,到了高中根本就接不上。(高中跟初中無法銜接的現象,台灣出現過,現在中國大陸也開始出現了。) 因此,李遠哲在台灣的教改失敗後,第一個反思就是,他忘記了台灣的教育制度跟美國是完全不同的,台灣的學生無法象美國學生那樣,在高中階段有自己的充分自由選擇自己想上的課。他也忘記了,台灣的家長,無法容忍自己的孩子高中畢業以後去當空調維修工;而美國的家長,對孩子畢業以後去當牧馬人,不僅不反對,還相當自豪的。 綜上所述,美國的初中可以實行不分科的科學課,而中國的初中不行,有下面的主要原因: 首先,是中國的師資跟不上,跟美國的師資相比,有先天的缺陷,不是一朝一日就能改變的,要從大學、從師范大學方面開始改革。 其次,是中國的考試制度和教育制度限制了初中進行不分科科學課的做法。中國的高考要求學生對考試的科目的掌握,從細節到解題,都是美國學生望塵莫及的。假如初中不分科,沒有打好初中的基礎,到了高中,絕對無法投入殘酷的高考應試中,絕對會成為失敗者。 因此,武漢恢復科學課分科的做法,實在是很聰明,也很無奈。
⑤ 美國的數學、物理課程與國內有很大的區別嗎很多同學到了美國後,說美國的課程簡單,是因為他們選課難度
安生外國語專修學校知道,美國高中一般的數學、物理、化學、生物的題目本身確實沒有中國的難度大,但是理、化、生涉及的范圍較廣,有很多應用和實際的問題在中國教科書中也未見到.另外,美國各個高中的數理化生均無統一課本,各校都可能使用不一樣的課本.甚至同一所高中,同一年級的學生也可能使用幾種不同的課本,對同年級不同班級的學生也可能有不同的教學與要求.
⑥ 美國高中物理學什麼急!!
我去年修的AP物理B,物理知識是從中國初中一直到高一的,中國講的比較細,美國的都是概括來講,省略了很多內容。不過不難,美國高中物理都是從頭學的,在國內學的多糟都沒事,而且我學校的物理是選修課,生物,綜合科學,物理,化學,4選3。不知道你要去的學校是不是也是這樣的選課制,我就沒有學化學,呵呵。
⑦ sat 美國高中的物理化學
我不知道你的情況是怎樣,但就我個人而言,我是高一結束來的美國,然後我junior的時候的AP chemistry 和 AP physics都是A,而且學得很輕松,你要是在中國上的學校不錯而且平時考試都能拿70幾80就沒什麼問題,美國人覺得他們難,主要是因為他們的理解很慢,所以一道題搞好久還搞不懂,像你在中國用題海戰術堆出來的,對套公式之類又那麼熟,根本不用擔心
AP biology我沒修,但是我有借過我同學的書來看,不是很難,只不過不認識的單詞多了一點,認真一點的話沒什麼問題的,其實美國的課程蠻奇怪的,像我就覺得chemistry和AP chemistery的內容並沒有差很多,只是增加了很多閱讀而已,所以AP就是差不多的內容挖得再深一點
其實中國小孩在美國讀書理科都很容易,基本上都是學過的東西,真要說的話physics比chenistry要簡單一點
不過美國很多州都有不一樣的教材,有的公立和私立的教材也不一樣,所以我說不準你們那裡的情況,但一般是沒有什麼問題的
如果你沒有參加什麼sports team或是在學生會工作又或是參加了很多club的話,在美國讀書自由時間真的很多,AP能多修一點就多修一點,這樣到大學裡面就可以輕松一點,有很多都可以cover掉
如果你不想都修science之類的話,可以選其他的AP課程,像我修過那個AP psycology就很有意思
至於SAT的考試,很簡單,真的很簡單,考的全都是我來之前學過的東西,我連復習都沒有復習就上了...orz
結果分數出來還很高把我那個復習准備了好久的美國朋友氣了個半死
PS:honor跟AP其實是不一樣的,你要想賺大學學分的話就要修AP,honor 是介於AP與regular之間的,AP有專門的AP考試,honor是沒有的
總而言之祝你好運,歡迎你將來畢業了來做我學弟(妹?),good luck!
⑧ 看費曼的物理學講義需要基礎嗎該准備些什麼
費曼是美國的一名物理學家,出生在1918年。費曼出生於一個猶太裔的家庭,在1935年時進入了麻省理工學院。在麻省理工學院,費曼學習了數學和物理這幾門課在1939年費曼從麻省理工本科畢業,隨後考入了普林斯頓大學當研究生,主要的研究是量子力學方面的一些疑難問題,隨後費曼獲得了物理學的博士學位,同時出版了費曼物理學講義這一本書。費曼在物理學方面的成就是非常巨大的,他在量子力學方面的成就甚至還獲得諾貝爾的物理學獎,這個時候有很多人在問看費曼的物理學講義需要一些基礎嗎?該准備些什麼呢?下面就和小編一起來了解一下吧。
總的來說,費曼的物理學講義是非常深奧的,也是非常晦澀難懂的,如果想要搞懂費曼的物理學講義的話,是需要有一定的物理學基礎,同時也要去准備好一些紙和筆,以及對於不會的問題要及時的進行詢問。
⑨ 在美國讀高中一定要學物理嗎
額。。選課確實自由,不過基本課是一定要選,英語,數學,科學和社會學(就是地理歷史)是一定要上的,然後想音樂美術體育演講電腦跳舞等等你就可以自己選了。
物理當然可以不選,不過說不定你的水平在美國也不算低呢,可以上生物或者化學。。我就選了化學沒有選物理。。。雖然數學什麼的簡單,但是如果有國內沒有學過的東西你光靠老師講是聽不懂的,因為美國數學老師講題根本就不細,練習也不多,你自己不下功夫是記不住的。
要是你在9年義務教育體制裡面基本在80分以上,那麼在美國你的數理化肯定很好,還有歷史地理說不定也能不錯,我當年歷史考試論述題偏偏出了個關於中國的,我那叫一個洋洋灑灑一氣呵成令人嘆為觀止分數創下新高呢,呵呵,要是你運氣好也可能遇上這等好事呢。