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关于中学与大学物理中的知识“悖点”分析

  Abstract:The knowledge paradox arise when students enter into university to study physics because they are limited by the degree of depth and height of physical content,they are influenced by the fixed thinking pattern of middle school ,and a bad cohesion of physical content between middle school and university . In this paper, Some knowledge paradox are collected to find out the corresponding reason that they were produced from the university
  of perspective combining with the teaching practice. The knowledge paradox are analysised in order to clarify the students' understanding idea ,so as to make students better, faster, more accurate link up the physics knowledge of middle school into the physics knowledge of university let the students form good physical knowledge structure and learn physics well.
  Keywords: physics paradox analysis practical teaching and analytical method
  中图分类号:G64 文献标识码:A 文章编号:1003-9082(2015)09-0092-02
  引言
  翻看过去,中学与大学物理的衔接问题在国际上曾引起过不同的反响。1989年美国夏威夷大学举行的中、日、美物理讨论会的重要专题之一[1] 就是中学与大学物理的衔接问题。1987年发表的《基础物理学新模式》研究论文指出:基础物理学教程改革方案既要明确反映近代的内容和物理学科的特点,还应该考虑是否影响中学物理教程的问题,以便能有效的使中学和大学物理相结合[2]。物理教学内容的衔接方面,教育部高等学校物理学教学指导委员邓明成认为:大学物理内容结构体系与中学物理应重新整合并提高起点[3];物理方法和思想的衔接方面,教育部高等学校物理学教学指导委员贾君茹提出:中学物理研究的问题能将物理中描述运动状态或规律的有关物理变量问题做些条件上的限制和化简,无法将问题深入展开,中学时形成的处理恒定状态下的物理问题的思维方式已经不能处理所有的物理问题,而高等数学中的积分、导数、微分方程等正好可以解决物理中的“变量"问题,物理原理和高等数学方法二者有机结合成为学生从中学物理到大学物理学习顺利转变的关键所在[4]。物理学习方法的衔接方面,教育部高等学校物理学教学指导委员伍春燕认为:中学由于数学上的限制,无法进行深入的探讨,而大学物理通常在学习微积分后才开设,学生能站在一个更高的台阶上,更全面的去理解过去接触过的物理概念,具有更普遍的意义和更广泛的适用性……,由此可见,中、大学物理衔接方面一直备受关注,当然由于衔接不顺也必将会出现很多知识“悖点”,因此本文将结合教学实际收集一些从大学视角来看中学与大学物理中似乎“相悖”的知识点进行分析,找出不同“悖点” 出现的不同原因以澄清学生的理解思路,让学生能更好、更快、更准的把中学物理知识衔接到大学物理知识中来,使其形成好的物理知识结构从而学好物理。
  一、“知识悖点”
  1.对知识“悖点”的解释
  “悖”字本意为事物之间不一致、相互混乱的,甚至是违背常理的、错误之意。而本文的“悖点”是由于学生受中学定式思维、理解角度狭小等因素影响造成他们从中学进入大学学习物理时,知识点理解有障碍,衔接不顺,而并非真正有冲突和矛盾。
  2.知识“悖点”罗列
  基于知识悖点出现的不同原因,本文将中学和大学物理中出现的一些知识“悖点”进行归类如表1.
  二、知识“悖点”辨析
  1.由于中、大学物理教材对知识点的安排顺序不同而导致的知识“悖点”
  从介绍知识的逻辑顺序来看,中学介绍牛顿第二定律为先,动量为后,对牛顿第二定律进行探讨时较注重实验的验证。大学介绍动量为先,牛顿第二定律为后,对牛顿第二定律的研究较注重理论的推导,相对更严谨、系统。
  2.由于学生掌握知识的广度不同导致的知识“悖点
  3.由于学生掌握知识的深度不同导致的“悖点”
  4.由于学生在中学物理学习中的思维定势影响导致的“悖点”
  表1“悖点”4 中的波粒二象性 中学:学生由于受机械波等知识的影响,理解误区之一是波性和粒子性是相斥的,是波就非粒子,是粒子就不可能是波。理解误区之二是物质为由经典的波与粒子的简单拼合体(犹如大象是由扇子、柱子、墙组成地错误思想),中学生始终觉得波粒二象性理解很抽象。大学:波粒二象性[7]是一个重要概念,它不是经典粒子与经典波两种概念的简单拼合,要从波和粒子性的本质特征去理解,光的干涉、衍射实验体现波动性本质,光电效应和康普顿效应等体现粒子性特征,正如“一轮明月照九周”,月亮像轮子重在形容外表,照九周体现其能照明照亮的功能,是一个事物的两个方面。在大学中量子思想可让一些物理问题理解起来很清晰明了。再如表1“悖点”4 中的势垒贯穿[8]中学:按照经典物理,能量低于某值,不会越过该值势垒。大学:在量子物理中,由于量子效应,即使能量低于某值,粒子也有穿越该势垒的概率。   5.由于学生受经典模型影响导致的知识“悖点”
  三、出现“悖点”的其他原因
  1.由中、大学不同教学要求造成的知识“悖点” 中、大学是学生从事物理学习的不同时段,各自有不同特点。中学阶段偏重激发学生兴趣,学生形象思维较强,所接受的为结论性、验证性知识。中学一般是由实验导出结论、引出定律的知识顺序模式。而大学阶段偏重理性思维,以数学为主导工具,更深层次去研究其中的细节问题,追朔来源,知识结构更系统。与中学相比,大学物理中许多知识点在深度上升了档次,对学生的思维能力要求高出许多倍,尤其是对高等数学要求更高、联系更紧密。大学物理教材中知识点多从数学角度出发,推出更加成熟的理论,并有切实的物理意义。
  2.由于中、大学生获取知识的方式方法不同造成的知识“悖点” 中学往往一个星期只学几个概念或公式,学生在课堂上就能消化理解,方法通常为“灌给式”,而在大学生具有一定的自学能力且大学知识点非常繁多复杂,在课堂上老师不能面面俱到,只是将问题的重点提出来,不可能在课堂上消化全部的内容,所以学生课后一定要自学和复习,通过自学,独立思考,提出问题,才能真正的学到知识,采用的是自学和课后复习的学习方法[9]。
  3.中、大学生的学习态度不同导致的知识“悖点” 大多中学生学习物理的目的是为了在应考中取得好成绩, 有学习的动力 ,相对来说中他们学习比较刻苦;大学生尤其刚考入大学的许多新生学习目地并不明确[10],学习迷茫,此状态下的学习效果较差,更容易出现似是而非的理解障碍即所谓知识“悖点”。
  4.学生站的高度不同导致的的知识“悖点” 中学展示物理问题只是让学生能掌握初步基本知识,使之能为将来进一步学习打下坚实基础;大学里学生是在中学基础上更深层次去研究学习物理问题,走进更高学习研究阶段(如博士、研究生阶段),与国家和社会发展联系更加紧密, 学生也更加成熟,探知能力增强,对一些知识“悖点”在研究探索中能自解。
  5.物理呈现知识的“过去时”与“将来时” 中学阶段学生所接受的是已经成熟的、经典的知识,在大学随着学习的深入,知识的深化,思维的提升,学生会有更宽广的思维视角,更有能力去探索很多未知的东西,在这过程中出现的知识“悖点”恰恰是学生进步的主动力,成为学生更上一层楼的阶梯。
  四、结论
  本文通过中、大学物理的一些知识“悖点”进行辨析,找出 不同“悖点” 出现的不同原因以澄清学生的理解思路,可使学生站在更高、更广的视角去看物理问题和更好、更准确的去分析物理问题,从而形成自己较强的物理知识体系的驾驭能力。当然,中、大学物理的知识“悖点”还有很多,本文仅列出了一些,希望通过对之进行粗浅分析能为教学提供一些启示性信息,对物理教学能有所帮助。

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