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姚铎俟教育

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高中物理怎样讲相对论?  

2013-05-04 21:34:59|  分类: 教学教育探讨 |  标签: |举报 |字号 订阅

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        高中物理中“相对论” 一章,如何备课?我想也是离不开以下三个教学原则的分析:本章教学如何定位?教学目标是什么?怎样完成教学?
        显然,相对论是物理学科中很难的理论,包括大学物理教授也未必就能运用相对论有关结论很顺利完成他人设置的练习题,而且对相对论相关结论的推导也未必明朗清晰、分析严密。其中最核心的障碍无疑是传统观念的束缚,而对于高中生来说,掌握的数学工具非常有限,这无疑又造成一大学习障碍。那么高中物理设置“相对论”的目的何在?是为了死记硬背几个公式,然后在考试中“套套公式”吗?或者是,要求学生灵活掌握相对论,并且灵活地解决一些课题,从而培养“分析实际问题、解决实际问题”的能力?如果是前者,无疑凸显应试教育的弊端;如果是后者,显然加重了学生的学习负担。那么,我们如何定位本章教学呢?
       教师用书说得好:对于大多数学生来说,不学相对论有关知识,对生活来讲没有任何影响!显然,这是从“知识有用论”这个角度否定了本章教学的必要性。但是,学科教学的必要性不单单从“知识是否直接有用”这个角度评价,还要考虑其它角度,例如培养学科素养。
       笔者认为,高中物理设置相对论内容,核心不在于相对论内容本身,而在于学科理论发展的演变概况,即凸显学科素养。
       但是,如果高中教师“肤浅”地介绍学生并不是很熟悉的发展背景后,直接给出有关结论,简单分析公式中各物理量的意义,然后要求同学死记这些公式,那么很多学生就会陷入困惑中——在网络上初步调查了学生学习的体验——老师只告诉公式,为什么不讲解公式的推导?一旦学生对高中物理教师进入了“质疑”情绪中,那么所谓学科素养的培养就成为了笑柄。因此,博主备课时,力图引导学生自己推导一两个公式,享受“理论研究”的成功体验,而对于更复杂的结论,“鼓励”有志同学到大学去学习有关数学工具后,自己再体验其它公式的严密的数学推导。
       博主认为,“数学推导”很重要,但更重要的是观念的更新!爱因斯坦之所以“独享”相对论的发现者美誉,不在于他的数学推导,而在于他观念的更新——打破绝对时空观的束缚,进入了崭新的相对论的时空观之中。因此,鼓励同学们大胆地打破固有思维观念的束缚,敢于挑战权威,这无疑有利于创新素养的培养。
       阅读课本教材,教材试图理解了同时的相对性后,在这个基础上粗浅地体验尺缩效应,然后在推导钟慢效应。博主认为,可以通过图片形象地引导同学们“严密”地推导钟慢效应公式,在这个基础上再“严密”地推导尺缩效应,如此学生自己就能成功体验理论推导(这种推导自然是方法之一)。尽管这不是“重点”,但前面已经分析了这种教学的教育意义。
         
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