摘要:物理学是一项国际事业,它对人类未来的进步起着关键的作用。在中学的各门课程中,物理课在提高学生的科学素质方面起着无可替代的作用。本文从物理学的重要作用出发阐述了对中学物理教师的要求。
关键词:教育学论文,论文发表,物理学,物理教师
国际纯粹物理和应用物理联合会第23届代表大会(1999美国亚特兰大市)通过决议,呼吁社会正视物理学的重要性。对物理学的作用,大会的口号是“探索自然,驱动技术,拯救生命”。决议指出:“物理学——研究物质、能量和它们相互作用的学科——是一项国际事业,它对人类未来的进步起着关键的作用。对物理教育的支持和研究,对所有国家都是重要的。”
中等教育阶段,是一个人从少年步入青年的时期,是身心成长趋于成型的时期,是在知识上和能力上为今后的工作和学习打基础、作准备的时期,有着特殊的重要意义。在中学的各门课程中,物理课在提高学生的科学素质方面起着无可替代的作用。对于这个问题,我想从20世纪科技发展大的背景谈起。
1、物理学推动了20世纪科学技术的高速发展
20世纪,是科学技术空前高速发展的世纪。在此世纪内,人类社会在科技进步上经历了一个又一个划时代的变革。这个世纪之初,无论在动力和信息交流方面,人类社会就全面地进入了“电气化时代”。这是19世纪安培、法拉第、麦克斯韦等一批物理学家和爱迪生等发明家努力的结果。从上个世纪之交放射性的发现,经过近半个世纪原子物理、核物理的研究,40年代物理学使人类掌握了核能的奥秘,把人类社会带进了“原子时代”。今天核技术的应用远不止于为社会提供长久可靠的能源,放射性与核磁共振在医学上的诊断与治疗作用,已为人所共知。这个成果是和卢瑟福、玻尔、爱因斯坦、居里夫人和她的女婿和女儿约里奥-居里夫妇、海森伯、费米、哈恩等一大串光辉的名字分不开的。到了50、60年代,物理学家又发明了激光,它的理论基础是爱因斯坦1916年提出的光的受激发射过程。今天激光技术已广泛应于尖端科学研究、工业、农业、医学、通讯、计算、军事和日常生活,成为几十亿、上百亿的巨大产业。?
20世纪科学技术给人类社会带来的最大的冲击,莫过于以现代计算机为基础发展起来的信息技术。号称“信息时代”的到来被誉为“第二次产业革命”。的确,计算机给人类社会带来如此广泛而深刻的变化,是二三十年前任何有远见的科学家都不可能预见到的。现代计算机的硬件核心是半导体集成电路,PN结是基础。半个多世纪前,巴丁、肖克莱、布赖顿等三位物理学家发明了晶体管,标志着信息时代的诞生。从我们物理学家的眼光看来,这个婴儿在娘胎里至少孕育了20年。这就是说,20年代建立量子力学之后,物理学家发展了费米-狄拉克统计、能带论,从此有了电子和空穴的概念。尔后用掺杂的办法产生了N型和P型的半导体,这才为晶体管的发明打下基础。
以上成果又是和一连串物理学家光辉的名字——薛定谔、海森伯、狄拉克、泡利、布洛赫、索末菲等联系在一起的。自从40年代末晶体管问世以来,60年代制成了集成电路,从70年代后期起,发展成为大规模集成电路,而后是超大规模集成电路,集成度以每10年1000倍的速度增长着。在有的人看来,物理学对高技术的贡献属于过去,今天我国发展高技术的关键在于新材料、新工艺。殊不知,微电子加工和分析手段本身,如离子注入、激光退火、卢瑟福背景散射谱、俄歇电子谱、X射线发光光谱、二次发射离子质谱,以及高分辨的电子刻蚀、同步辐射光刻,哪一样不是从物理学各分支的实验室里移植到工业上去的!现在教育界大谈素质教育和培养学生的创新精神,我想,20世纪高科技发展的事实证明,重大的创造来源于新的物理思想,否则只是“小打小闹”,成不了大气候。
2、物理学和其它自然科学的关系
谈了物理学对高技术的推动之后,我们再谈谈物理学和其它自然科学的关系。
物理学和天文学由来已久的血缘关系,是有目共睹的。当今物理学的研究领域里有两个尖端,一个是高能或粒子物理,另一个是天体物理。前者在最小的尺度上探索物质更深层次的结构,后者在最大的尺度上追寻宇宙的演化和起源。可是近几十年的进展表明,这两个极端竟奇妙地衔接在一起,成为一对密不可分的姊妹学科。
物理学和化学从来就是并肩前进的。自从伽利略、牛顿以来,物理学与天文学已是精密的理论科学,然而长期以来,包括化学在内的其它自然科学却一直是经验性科学。1998年的诺贝尔化学奖颁给了W.Kohn和J.A.Pople,以表彰他们在量子化学方面所做的开创性贡献。颁奖的公报说,量子化学将化学带入一个新的时代,化学不再是纯实验科学了。化学是研究分子的学科。此前,如果说物理化学还是物理学和化学在较唯象层次上的结合,则量子化学已深入到化学现象的微观机理。近年来,量子化学、激光化学、分子反应动力学、固体表面催化和功能材料等物理学与化学间的交叉学科,取得了长足的进展,今后两学科之间的合作将更为兴旺发达。?
3、对中学物理教师的要求
我认为,作一名优秀的中学教师,除了良好的师德之外,最重要的是两条:一是先进的教育思想,二是较高的学术水平。
3.1 转变教育思想
先谈教育思想。过去比较重视知识传授,现在提倡素质教育,其实两者不应是对立的。学校的功能是传授知识,脱离了科学知识的背景,科学素质教育是空的。在传授知识的同时,应注意培养学生的科学素质。但绝不能把素质异化为知识,灌输给学生。
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