新课标下物理教材中物理学史素材_的统计及其分析毕业论文(编辑修改稿)

新课标下物理教材中物理学史素材_的统计及其分析毕业论文(编辑修改稿)内容摘要：

问题与练习”：课后练习题的题目中介绍。 ⑤“科学漫步”、“说一说”、“ STS”、“科学足迹”：教材中的特色栏目。 分类统计 按照物理学史素材基本内容，按照物理家的生平简介与逸闻趣事；古代、近代和现代的科学技术成就及其发展；重大发明与 发现、重要试验、理论、定理和概念的演变过程；科学方法的介绍分为四类，并结合其存在形式进行分类，如表 3： 表 内容类型及其基本内容 内容类型 存在类型 基本内容 物理家的生平简介文字 航天员在月球验证落体定律 文字 蝴蝶效应 文字 科学家有重大发现和发明成就时的年龄 注释 庄子简介 注释 洛伦兹简介 第 10页 与逸闻趣事 注释 亚历士多德简介 注释 普朗克简介 注释 恩格斯简介 注释 蒲柏简介 注释 丁肇中简介 注释 劳厄简介 注释 迈尔、焦尔、亥姆雷兹简介 注释 基尔霍夫简介 注释 拉普拉斯简介 说一说 费恩曼的小故事 图文结合 卡文迪实验室 图文结合 吴健雄简介 STS 从伽利略的一生看科学与社会 问题与练习 哈雷彗星 科学足迹 牛顿的科学生涯 古代、近代和现代的科学技术成就及其发展 图文结合 加速器 图文结合 “长江”二号 F型火箭 图文结合 科技技术发展（ 14张图片） 图文结合 秦山核电站 科学漫步 全球卫星定位系统（ GPS） 科学漫步 速度与现代社会 STS 气垫导轨和数字计时器 STS 航天事业改变着人类生活 问题与练习 上海磁浮、神舟五号 问题与练习 三峡水利发电站 问题与练习 过山车 问题与练习 杨立伟、美国航天员 问题与练习 神舟五号 图文结合 达芬奇提出的落体定律。 达芬奇的照片 图文结合 伽利略自由落体运动的研究 图文结合 牛顿第一定律 图文结合 行星的运动 文字 万有引力定律 文字 伽利略的落体定律 第 11页 重大发明与发现、重要试验、理论、定理和概念的演变过程 文字 伽利略创建“加速度”的概念 文字 能量守恒定律与能源 文字 太阳与行星间的引力 文字 万有引力理论的成就 文字 宇宙航行 文字 经典力学的局限性 表格 20 世纪物理学重大发现举例 表格 科学家们一直在关注自然现象之间的普遍联系 科学足迹 人类对行星运动规律的认识 科学漫步 黑洞 科学方法的介绍 说一说 加速度 说一说 vt 图看速度的变化量 科学漫步 流体的阻力 科学漫步 用动力学方法测质量 科学漫步 时间和空间是什么 图文结合 实验的重要性 比例统计 必修 2中共统计出 56 个物理学史素材。 （ 1）按其存在形式分类，九种存在形式各占比例如表 4： 表 存在形式比例 存在形式 所占比例 图文结合 % 文字 % 注释 % 问题与练习 % 科学漫步 % 说一说 % STS % 表格 % 科学足迹 % （ 2）按其内容类型分类，四种内容类型各占比例如表 5： 表 内容类型比例 内容类型 所占比例 物理家的生平简介与逸闻趣事 % 第 12页 重大发明与发现、重要试验、理论、定理和概念的演变过程 % 古代、近代和现代的科学技术成就及其发展 % 科学方法的介绍 % （ 3）必修 2中有个六个特色栏目，物理学史素材分别在所属特色栏目中所占比例如表6： 表 在所属特色栏目中所占比例 特色栏目 所占比例 STS 100． 00% 科学足迹 100． 00% 科学漫步 75． 00% 说一说 15． 00% 问题与练习 4． 38% 做一做 0． 00% 三、教材中物理学史素材统计的 分析 存在形式的分析 对人教 2020 版高中物理教材必修 必修 2 两本新教材的研读，共统计出 56 个物理学史素材。 其 存在形式是多样化的， 不像过去以一种阅读材料的形式出现在章节的最后，而且数量、内容有限。 现在，物理学史的内容存在于教材的任何地方，从引言到每个章节都有引入。 配合着理论知识的讲解，以各种形式，恰当的存在于教材之中， 能够 充分利用了教材的有限空间，与理论知识有机的结合在一起。 “图文结合”的存在形式所占比例最 大 ，有图片的辅助，可以让学生更直观的、清晰的接触物理学史，所谓“眼见为实，耳听为虚”。 图文并茂的形式 有利于 体现历史的真实性与可信性，更有助于激发学生学习物理的兴趣。 “文字”的存在的形式很简洁 ，不用顾及教材版式的局限性，可以随意出现在所需要的地方 ， 如“走进物理课堂之前”，以故事的形式介绍了物 理的学习方法，其中只以几句话引入了伽利略和达芬奇的落体定律，这足以让学生知道 落 体定律的概念，为以后 进一步学习 做出 铺垫。 “注释”、“科学漫步”、“说一说”、“ STS”、“科学足迹”这些是教材中的特色栏目，就是为适应 新课标的 课程目标所建立的，可以用独立的空间融入物理学史内容，明确对学生科学素养的要求。 这些形式的物理学史内容在整体的存在形式中所占比例不大，但在其所属的栏目中所占比例 很大 ，这 也 说明教科书的空间是有限 的，“科学漫步”等栏目不能占据教材的大部分，物理学史的内容是辅助教学，而不能喧宾夺主，这样才不会失去教科书的教学目的。 物理学史的内容适当的存在，才会发挥其独特的教育作用。 内容类型的分析 通读所有的物理学史素材的内容，将其大致分为了四类：物理家的生平简介与逸闻趣 第 13页 事；古代、近代和现代的科学技术成就及其发展；重大发明与发现、重要试验、理论、定理和概念的演变过程；科学方法的介绍。 教材中，物理家的生平简介与逸闻趣事很多，多 以注释的形式存 在。 引言及每章内容的开头，均引用一条学者或科学家的语录，如第一章“运动的描 述”开头则引用了亚里士多德的话“不了解运动，就不了解自然”，不但揭示了本章的内容及其重要性，也说明了近代物理学的产生和发展是从对运动现象的研究开始的，并且在注释中给出这位科学家的生平简介。 将学习的物理知识、方法及其科学家的科学思想和科学精神，向学生作了极浓缩的介绍， 有利于 将 科学思想及其科学精神传递，激发 学生情感， 使学生 受益匪浅。 其中，篇幅最大是“从伽利略的一生看科学与社会”和“牛顿的科学生涯”。 通过伽利略的一生总结出没有学术的民主和思想的自由，科学就不能繁荣，渗透了 STS 思想，领会科学、技术、社会相互的影 响、相互制约、相互促进的互动关系。 牛顿是学生一开始接触物理就知道的伟大科学家，通过对他生平及其科学思想、科学方法的介绍，就不会让学生的认识只停留在“苹果落地”，而是理解牛顿思想的孕育、萌发和形成。 了解科学家们真实地探索足迹，更能激发学生对科学研究的兴趣。 教材中，引入了很多科学技术成就的图片，也通过特色栏目给出拓展性资料，如“全球卫星定位系统（ GPS）”、“气垫导轨和数字计时器”、“航天事业改变着人类生活”。 我国现代航天技术的发展历程，杨振宁、李政道、丁肇中等著名学者在物理学发展中的贡献 ， 使学生们认识到，我 们中华民族同样可以立足于世界科学之林，增 强 学生的民族使命感和责任感，培养学生的事业心和爱国主义情怀。 在“问题与练习”中多次提到了“神舟五号”，对中国第一位航天员成功进入太空进行介绍。 这些关于科学技术的 发展和 成就告诉学生，物理知识的应用无处不在，我们生活的社会有很多技术来源于物理的 知识 ，这样学生知道学有所用，就会更愿意去学习、思考，用所学的东西回报社会，为社会的科技发展贡献一份力量。 教材中，重大发明与发现、重要试验、理论、定理和概念的演变过程很好的和理论知识结合。 “伽利略对自由落体运动的研究”作为单独的一节 ，采用资料分析的方式，呈现了这一发现的科学背景及大致历程，突出展示了伽利略的科学研究过程，然后再引导学生从科学方法、科学哲学、科学精神及实验技术等角度思考问题。 这样，使学生能够从一个典型的科学史实出发，通过对前人探究过程和探究方法的分析，从科学前辈那里汲取营养，用以提高自身的科学素养与人文素养。 第七章“万有引力与航天”就是完全以史实资料的形式呈现理论知识，达到史学知识与理论知识整合的完美案例，可以引起我们的思考，让物理学史内容更多的与理论知识整合，深入浅出、引人入胜的在理论知识中穿插，发挥独特的教育意义。 教材中，渗透了一些科学方法的介绍。 “ vt 图看速度的变化量”渗透了数学极限的方法，“实验的重要性”强调了物理学习的一种重要方法 —— 实验法等。 这些科学方法的介绍可以很好的指导学生学习物理。 在统计时发现，“做一做”栏目中没有物理学史内容引 第 14页 入，我认为可以在这个栏目中多加入一些物理学史的内容，多介绍一些物理学家使用怎样的科学方法研究思考的。 先介绍一下物理学家们是怎样做的，再要求学生学习他们或用自己独特的方法做，这样既可以掌握科学方法，又可以锻炼学生的思考能力， 培养 学生的创新能力。 四、统计分析物理学史素材后的启示 在教材中渗透物理学史的内容，使教材不仅是知识点的堆积，还要体现教材的历史感，因为，物理知识不是静 态 的真命题的集合，而是 探究 性的历史画卷。 教材中融入物理学史素材的指导思想 随着新课程改革对强调培养学生的科学素养，物理学史的教育功能备受重视。 通过物理学史的引述，给学生一个比较完整的物理学发展的线索，树立历史上科学家、著名理论的形象或典范。 这样不仅使学生了解科学知识本身，而且使学生了解这些科学知识是如何得来的，从而为使学生具备获得新的科学知识的能力。 和人教 03 版教材对比， 04 版新教材中的物理学史素材明显增多。 旧 版只通过“阅读材料”这一栏目融入些史学教育，而新版中有“科学足迹”、“ STS”、“科学漫步”、“说一说”等特色栏目，从不同的角度和不同的教育意义呈现多元化的物理学史内容，更有以注释形式存在的科 学家生平简介，让学生了解更多的科学家。 从单一到多元化的改变， 体现了科学社会的进步。 美国物理教材《物理：原理与问题》中物理学史 内容 主要是以文字、图片的形式穿插于知识之中，而教材中的很多特色栏目，如“袖珍实验室”、“物理实验室”、“问题解决策略”、 “物理学与社会”等物理学史内容很少，这点与我国教材不太一样，但是有一点值得我们学习的是，这些特色栏目的内容在目录中单独存在，并注明章节页数，清晰明了。 我国教材的目录只有知识章节的页码，而没有体现特色栏目的存在。 我 认为 可以学习美国教材，将特色栏目列入目录，让学生学习、查找更加直观、亲切，使教材更像一种学习读物。 因此，要科学地选择物理学史素材，有目的地收集到教材中，使之成为内容比较充实、引人入胜的、有利于能力培养、可以作为物理读物的教材，并且达到实现全面提高学生的科学素养和人文精神的目标 的标准。 物理学史 内容 的 爱国主义 教育 意义 物理学史的教育意义不 是 简单介绍物理发展的过程来活跃课 堂的气氛，而是在于培养学生的科学素养、人文精神。 学习物理学史可以培养学生 积极的爱国主义精神。 中国是世界文明发达最早的国家之一，中国古代物理学就是从实践中发生和发展起来的。 由许多的文献和文物可以证明，这些内容 可以引入教材之中，成为物理学史内容的一部分。 如：在“运动的描述”章节介绍中引入墨子的话“动，域徙也”、“动偏祭徙者，户枢免瑟”，运动的定义简洁明了，即空间的改变。 其论证也很简单，门枢免除嘎吱声，在于它的边际经常运动。 14；在“做一做 —— 悬挂法测重心中”中，可以先介绍《考工记》中关于重心应 14刘树勇，《中国古代物理学史》，首都师范大学出版社， 1998 年，第 33 页 第 15页 用的记述，看看古人是 怎样确定悬吊重心的，再要求学生自己做一做；在“科学漫步 ——时间和空间是什么”中加入 “最早的与空间有关的概念是老子提出的。 他说：‘天地之间，其犹 橐龠 乎。 虚而不屈，动而俞出。 ’他把天地之间的‘空间’比喻为一个大风箱，其间并不空，充满着 ‘气’。 ” 15关于中国的物理学史内容更能培养爱国主义精神，更能激发对科学的学习兴趣。 让学生多了解自己国家的科学文化发展， 更 有利于科学素养的提高。 五、 结语 物理学有它的结果，也有它的过程。 它的结果表现为知识，它的过程蕴含着智慧。 领悟这些智慧，培养学生坚韧不拔的意志、执着求实的信念 、积极的爱国主义精神；鼓励学生敢于挑战权威、善于运用科学的思维和方法创新；发展学生以科学探究为主的多种能力。 通过对物理学史内容的学习，从科学曲折的发展过程认识理论知识的本质，更好的理解、掌握知识。 教材中科学的融入物理学史的内容，是实现这一目标的重要途径之一。 牛顿坦诚的把自己的成就说成是“站在巨人的肩上”的结果，那物理学史就是学生取得成就的基石，开启科学思维能力的金钥匙。 由于缺乏实际教学经验，只能对教材中的物理学史素材列表统计，按照新课标的要求分析其教育意义，分析工作缺少教学实践的检验。 希望 在 从事教育工作 、 切身体会物理学史的教育功能和价值后，再进行更深一步的研究，充分挖掘物理学史内容与教学整合的实用教育意义。 致谢 本课题是在王士平教授多次悉心指导下完成的，在此，谨向指导老师表示衷心的感谢。 在论文的修改过程中，对宋广利、李丹老师提供的帮助表示衷心的感谢。 王士平教授的 “科学技术史” 、邢红军教授的 “ 教育论文写作 ” 、李艳平副教授的 “ 近代 物理学史 ” 、刘树勇副教授的 “ 中国物理学史 ” 等课程的学习对本文 研究提供了理论基础，在此，对老师们的 辛勤 培养表示衷心的感谢。 15刘树勇，《中国古代物理学史》，首都师范大学出版社， 1998 年 ，第 31 页 第 16页 参考文献 [1]张大昌等 .普通高中课程标 准实验教科书物理 :人民教育出版社 ,2020 [2]张大昌等 .普通高中课程标准实验教科书物理 :人民教育出版社 ,2020 [3]人民教育出版社物理室 .全日制普通高级中学教科书物理（第一册） . 北京 :人民教育出版社 ,2020 [4]普通高中物理课程标准 (实验 ). 北京 :人民教育出版社 ,2020 [5][美 ]保罗 齐策维茨 .物理 :原理与问题（第一册） ,仲新元译 .上海 :上海科学技术出版社 ,2020 [6]李艳平 ,申先甲 .物理学史教程 .北京 :科学出版社 ,2020 [7]刘树勇 .中国古代。