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    人教版普通高中课程标准实验教科书共同必修《物理1》《物理2》的编写思想(续2)
    作者:张大昌    文章来源:见正文    点击数:    更新时间:2010-6-17

    人教版普通高中课程标准实验教科书共同必修《物理1》《物理2》的编写思想(续2

    (原载:《中学物理教学参考》,第36卷第4期(20074月))

    六、渗透情感态度价值观的教育

    1. 热爱科学

    通过科学课程的学习使学生热爱科学,这是情感态度价值观教育的重要组成部分。怎样使学生通过学习而热爱科学?编者认为最重要的办法是使学生的学习过程成为审美体验的过程。图1是教科书在介绍力与形变的关系时给出的,许多人说科学美体现在这里。的确如此,但远不止于此。漂亮图案所展示的更多的是外在的东西,物理课程中的科学美其实是让学生在学习中感到舒服、愉悦、痛快、振奋……

     

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    当然,要做到这一点,最重要的还是要让学生学懂物理学。编者为此做了努力。

    例如,万有引力定律的建立(《物理2》第七章)教科书的线索是这样的:

    神奇的行星运动(行星的逆行),第谷的观测数据

    开普勒行星运动定律

    太阳对行星的引力

    行星对太阳的引力(作用力与反作用力)

    太阳与行星之间的引力

    虽然这个公式的形式与我们熟知的万有引力定律的公式相同,但它还不是万有引力定律。它来源于开普勒行星运动定律,而这个定律只适用于太阳系的行星,所以我们还远不能称它为万有的引力。

    牛顿的创造性工作是设想行星与太阳之间的引力跟地球与月球、地球与地面物体之间的相互作用力是同一种力,并且证明了这一点。不但如此,他还把这种力推广到一切物体之间。教科书接下来的线索则是:

    观测数据支持地球与月球的引力地球与地面物体的引力的猜想

    推广到一切物体(万有引力定律)

    测定引力常量(后人的工作)

    称量天体的质量、发现未知天体、航天事业

    学生在了解到第谷为描述行星的运动积累了近万个观测数据的时候,会像所有人一样感到头疼;开普勒把这么繁杂的数据变成了简单的三句话,这使人眼前一亮,豁然开朗。这时学生的体验是高兴、佩服和激动,这就是一种审美体验。开普勒一定也有这种体验,他自撰的墓志铭表达了他的满足:我曾测量天空,现在测量幽冥,灵魂飞向天国,肉体安息土中(《物理2》第七章第1节旁批)。

    然而,教科书并没有就此止步。在这一节的科学足迹中写道:不过,开普勒并不知道,他所发现的三个定律还蕴藏着极其重大的天机……这里说的天机,指的就是指挥行星运动的力——万有引力。是牛顿揭露了这个天机,发现了万有引力定律。这个定律比开普勒定律更深刻(揭示了运动的原因)、更普遍(适用于一切物体)、更简练(一个公式),此外还有自恰。学到这里,学生的体验是更高兴、更佩服和更激动。教科书曾经引用一位英国诗人歌颂牛顿的诗句(《物理1》第四章章首):自然和自然的法则在黑暗中隐藏,上帝说,让牛顿去吧,于是一切都被照亮。

    教科书还抄录了一个外行人马克·吐温的话:科学真是迷人。根据零星的事实,增添一点猜想,竟能赢得那么多收获!杰出人物的心灵是相通的,这话虽然出自外行人之口,却道出了科学方法的真谛,那就是:

    不完整的事实(或不严谨的推理)

    猜想与假设

    可检验的结论

    新事实的检验

    在发现万有引力定律的过程中,尽管第谷的观测数据成千上万,但那只是有关太阳系的行星的数据,因此只能算是零星的事实;把行星之间的引力推广到月球-地球之间、地球与地面物体之间,以至推广到一切物体之间,这是猜想;后来测得了万有引力常量G,于是根据万有引力定律得出了可检验的结论——对海王星的预言。海王星的发现和天体质量的测量则是马克·吐温所说的收获

    新教科书在其他部分也着力体现这样的思想,《选修3-4》对于狭义相对论的介绍是另一个比较完整的例子。

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