清华大学物理系教授郭奕玲沈慧君Guoyltsinghuaeducn市公开课一等奖百校联赛特等奖课件.pptx
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1、清华大学清华大学 物理系教授物理系教授 郭奕玲郭奕玲 沈慧君沈慧君G物理学史与物理教育第1页钱三强教授物理学史序为我们提供了指导思想物理学发展史是一块蕴蕴藏藏着着巨巨大大精精神神财财富富宝宝地地这块宝地很值得我们去开垦,这些精神财富很值得我们去发掘。假如我们都能重视这块宝地,把宝贵精神财富发掘出来,从中吸收营养,取得教益,我相信对我国教育事业和人才培养都会是大有益处。第2页钱三强教授在物理学史序中讲到:n科科学学上上没没有有平平坦坦大大道道。我我们们要要经经过过物物理理学学史史介介绍绍,向向学学生生讲讲清清楚楚,科科学学经经历历是是一一条条非非常常波波折折、非常艰难道路。非常艰难道路。n 然然
2、而而,我我们们教教师师在在对对学学生生进进行行教教育育时时候候往往往往是是应应用用经经过过几几次次消消化化了了材材料料来来讲讲授授,或或者者经经过过抽抽象象理理论论体体系系,这这当当然然是是必必要要,不不过过这这么么教教学学方方法法,往往往往会会使使学学生生对对概概念念产产生生和和发发展展引引发发误误解解,认认为为何何结结论论都都可可用用数数学学推推导导出出来来,失失去去了了对观察和试验兴趣。对观察和试验兴趣。n 这这么么结结果果使使学学生生们们不不了了解解科科学学是是怎怎样样来来,时时间间长长了了,等等到到他他自自己己从从事事教教课课时时就就很很轻轻易易把把科科学学看看成成一一门门死死科学来
3、教。科学来教。n今今天天我我们们科科学学界界有有一一个个弱弱点点,这这就就是是思想不很活泼,这可能跟大家过去受教育有一定关系。这可能跟大家过去受教育有一定关系。钱三强教授在演讲物理学史第二版物理学史第二版第3页钱三强教授:物理学史序第二点看法 经过物理学史能够说明理论与实践关系理论与实践关系。物理学是试验科学,试验工作是基础。强调试验意义,并不是否定理论主要性强调试验意义,并不是否定理论主要性,只有在试验基础上建立了正确、经得起实践检验理论,才能由表及里到达对客观事物规律性认识。假如能在系统地介绍理论发展线索同时,更多地介绍试验工作经过和所起作用,以及理论与试验理论与试验相互依赖关系相互依赖关
4、系,就更有教育意义。第4页物理学是以试验为本科学n在物理学发展中,试验起了主要作用。在物理学发展中,试验起了主要作用。n什么叫试验?什么叫试验?试试验验是是人人们们依依据据研研究究目目标标,利利用用科科学学仪仪器器,人人为为地地控控制制、创创造造或或纯纯化化某某种种自自然然过过程程,使使之之按按预预期期进进程程发发展展,同同时时在在尽尽可可能能降降低低干干扰扰情情况况下下进进行行观观察察,(定定性性或或定定量量),以以探探求求该该自自然然过过程程改改变变规规律律一一个个科科学学活活动。动。第5页试验在物理学发展中地位和作用n发觉新事实,探索新规律发觉新事实,探索新规律n检验理论,判定理论适用范
5、围检验理论,判定理论适用范围n测定常数测定常数n推广应用,开拓新领域推广应用,开拓新领域第6页我国著名物理学家张文裕指出:u科科学学试试验验是是科科学学理理论论源源泉泉,是是自自然然科科学学根根本本,也也是是工工程技术基础。程技术基础。u基基础础研研究究、应应用用研研究究、开开发发研研究究和和生生产产四四个个方方面面要要紧紧密密结结合合在在一一起起,必必需需有有一一条条红红线线,这这条条红红线线就就是科学试验是科学试验。高能物理所原所长张文裕教授1984年照片第7页吴大猷教授对试验和理论关系作过深刻分析和总结,他写道:n试验发觉和研究与理论试验发觉和研究与理论探索是互补,它们共同探索是互补,它
6、们共同或交替促成了物理学进或交替促成了物理学进步。步。n有时候,是一些试验发有时候,是一些试验发觉造成了理论工作巨大觉造成了理论工作巨大发展,而有时候,则是发展,而有时候,则是某项理论工作造成了主某项理论工作造成了主要试验结果。要试验结果。第8页李政道教授1987年曾经精辟地提出物理学家两个定律:n第一定律:第一定律:没有试验家,没有试验家,理论家趋于浮泛。理论家趋于浮泛。n第二定律:第二定律:没有理论家,没有理论家,试验家趋于摇摆。试验家趋于摇摆。第9页两个车轮,相辅相成实 验理 论第10页理论试验30%70%第11页理论试验10%90%第12页物理教学应该重视试验 让学生都有机会做试验为何
7、?n经历科学过程,体会科学方法,经历科学过程,体会科学方法,树立科学价值观树立科学价值观n愈加热爱科学,体验科学工作乐愈加热爱科学,体验科学工作乐趣趣n学习科学知识,提升操作技能学习科学知识,提升操作技能n (人教版新书本)(人教版新书本)n补充三点补充三点 n认识物理学精华n体验科学精神n树立科学态度第13页为何要引进经典试验?为何要引进经典试验?n了了解解前前人人科科学学过过程程,能能够够生生动动地地说说明明科科学是怎样来。学是怎样来。n了了解解科科学学家家工工作作,他他们们是是怎怎样样想想、怎怎样样提提出出问问题题、发发觉觉问问题题和和处处理理问问题题,由由此此能够学习前人探索精神。能够
8、学习前人探索精神。n经经典典试试验验都都是是一一些些开开创创性性工工作作,都都经经过过历历史史检检验验,学学习习它它能能够够领领会会科科学学方方法法精精华。华。第14页经典试验有一定时代不足经典试验有一定时代不足n方法原始,仪器简陋n设计奥涩,想法古怪n波折复杂,难以了解麦克斯韦电量单位比试验麦克斯韦电量单位比试验比如,麦克斯韦电量单位比如,麦克斯韦电量单位比试验装置何其复杂!比试验装置何其复杂!第15页引用历史题材双刃剑引用历史题材双刃剑n著名经典试验何止成百上千,我们总不能像著名经典试验何止成百上千,我们总不能像19世纪以前物理教科世纪以前物理教科书那样书那样“从猿到人从猿到人”百科全书式
9、讲授;所以,精选和提炼是必要。百科全书式讲授;所以,精选和提炼是必要。n前人面临情况和我们不一样,他们探索活动往往经历过后人难以前人面临情况和我们不一样,他们探索活动往往经历过后人难以想象艰难困苦,有时还有些盲目,在后人看来甚至有些可笑和愚想象艰难困苦,有时还有些盲目,在后人看来甚至有些可笑和愚蠢。没有必要让同学们都去实际体验蠢。没有必要让同学们都去实际体验“万里长征万里长征”艰辛;不过正艰辛;不过正是这些过程表达了追求真理伟大力量,正是这些科学精神有待我是这些过程表达了追求真理伟大力量,正是这些科学精神有待我们学习、继承和发扬。他们一些们学习、继承和发扬。他们一些“古怪古怪”想法,可能正是我
10、们缺想法,可能正是我们缺乏;他们使用乏;他们使用“简陋仪器简陋仪器”和和“原始设备原始设备”很可能给我们很多难很可能给我们很多难得启示,给我们学习好机会,有还尤其适合初学者。得启示,给我们学习好机会,有还尤其适合初学者。n利用历史题材当然要占用有限学习时间,不过那是值得。只要经利用历史题材当然要占用有限学习时间,不过那是值得。只要经过适当处理加工,取其精华,去其糟粕,就会成为宝贵精神财富。过适当处理加工,取其精华,去其糟粕,就会成为宝贵精神财富。第16页利用历史题材,值得提倡n要忠实于历史事实,不可捏造杜撰要忠实于历史事实,不可捏造杜撰n要恰如其分,不可过分夸大要恰如其分,不可过分夸大n不要喧
11、宾夺主,不能代替主课学习不要喧宾夺主,不能代替主课学习n不要死记硬背,不应该成知识点不要死记硬背,不应该成知识点n不要照本宣科,防止千篇一律不要照本宣科,防止千篇一律n老师首先要有深入认识老师首先要有深入认识n要努力发掘资料,开展科学研究要努力发掘资料,开展科学研究n怎样利用,希望一起探讨怎样利用,希望一起探讨n我们愿意抛砖引玉,给大家尽可能我们愿意抛砖引玉,给大家尽可能地提供一些有用可靠资料。地提供一些有用可靠资料。第17页第18页伽利略斜面试验伽利略正在演示斜面试验伽利略正在演示斜面试验伽利略斜面试验数据伽利略斜面试验数据 (详见光盘)第19页伽利略平抛试验伽利略斜面试验示意图伽利略斜面试
12、验示意图伽利略平抛试验数据伽利略平抛试验数据 高中书本中平抛试验装置高中书本中平抛试验装置(详见光盘)第20页库仑滑动摩擦试验伽库仑研究滑动摩擦试验装置伽库仑研究滑动摩擦试验装置库仑对摩擦起因说明库仑对摩擦起因说明 第21页库仑滑动摩擦试验库仑滑动摩擦试验n我们能够仿照库仑思绪,分析滑动摩擦与我们能够仿照库仑思绪,分析滑动摩擦与哪些原因相关?有什么关系?哪些原因相关?有什么关系?n还能够追问为何相关?也能够深入对凹凸还能够追问为何相关?也能够深入对凹凸说和粘合说作出判断,看看那一个说法更说和粘合说作出判断,看看那一个说法更高明,从而把探究活动延伸到分子力作用。高明,从而把探究活动延伸到分子力作
13、用。n假如同学们对这一课题发生了兴趣,还能假如同学们对这一课题发生了兴趣,还能够引导他们了解摩擦学进展。当代摩擦学够引导他们了解摩擦学进展。当代摩擦学是工程技术上不可或缺一门专业,包括到是工程技术上不可或缺一门专业,包括到机械工程、材料科学、表面物理,从宏观机械工程、材料科学、表面物理,从宏观到微观,从静态到动态,内容极其丰富。到微观,从静态到动态,内容极其丰富。n假如取其中一个小问题,比如润滑作用,假如取其中一个小问题,比如润滑作用,让学生们试着作为课外小作业,按照科学让学生们试着作为课外小作业,按照科学家思绪,进行力所能及探究,应该会得到家思绪,进行力所能及探究,应该会得到相当多收获。相当
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