在中學物理教學中滲透現代物理知識

宋斌

摘要：社會現代化、教學手段現代化了，教學內容也要緊跟上去，教學內容要現代化，就要讓更多的現代物理知識進入我們的課堂。

關鍵詞：物理教學；現代物理

G633.7

物理學在不斷地發展變化，也帶動社會迅猛發展，物理教學必須要跟得上時代步伐，將物理學發展的前沿動態和物理學的實際應用引入課堂教學，使學生及時了解當前科學技術的發展概況，是十分必要的。

一、現代物理知識運用到中學物理教學中的必要性和重要意義

1.據有關調查中學生所掌握的科技知識沒有達到令人滿意的地步，且學生較少關注和參與科學技術相關的社會活動，其實驗能力也較差。

2.我國現行教材基本上都是經典內容，新的教材雖做了一些改變，但這些變化都集中在增加學生生活、社會性物理知識的應用和提供學科內進行研究性學習的材料方面，在現代物理知識的吸納方面做的不夠，長期以來，學生的思維方式、知識結構局限在經典物理中，遠落后于現代物理和科學社會的發展。

3.現代物理知識對提高學生學習興趣有獨特作用。物理學是最早發展起來的自然科學，從哲學中分離，在生活中誕生，為應用而發展。從誕生的那一天起，它就與大自然、人類的生活密不可分。在教學中有意識地突出現代物理的廣泛應用，可開闊學生視野，增強物理有用性的認識，培養理論聯系實際的習慣，強化學習意識，提高學習物理的興趣。

4.有效地講授現代物理知識是提高學生科學素養的重要途徑。

二、現代物理知識運用到中學物理教學中的可能性

有些人認為，中學物理教學內容即20世紀以前的物理學是基礎中的基礎，而中學生的知識基礎不可能去接受理解高深的物理知識理論，中學物理與現代物理之間存在著巨大的鴻溝，難以逾越。筆者認為在中學傳授一定的現代物理知識已具備一定基礎，但要講究傳授的方法、途徑。

中學生通過一段時間的經典物理基礎知識學習，可以說已具備了進一步學習現代物理相關知識的可能性，再者，高中生已具有一定的抽象思維能力和科學思想方法。布魯納曾強調學習各門學科的基本結構。指出基本結構就是最能反映其本質的基本概念、原理和規劃。學科的結構就是本學科的基本理論，掌握這種基本理論，可聯系各種相關現象，從而理解各種相關現象，學科的基本結構是課程的核心，也是教學過程認識的基點。他還認為基本學科是可以提早學習的，并且必須提早學習，因為早年學習一些觀念和作風影響著人們的一生。這些為我們進行現代物理知識教學提供了認識論基礎。現代物理是剛發展起來的新理論體系，雖然對絕大多數一般的學習者來說他是深奧和抽象的，要用到精、專的物理學理論及相應的數學物理方法，并非一般初涉物理學領域的人所能掌握的。但我們可把有關知識的基本結構和方法論教授給初學者（中學生），他們是完全能夠掌握和理解的。布魯納就認為，“凡是用現行手段教授的一切題材，都可能用單純的形式，更早地教給兒童。”

三、現代物理知識運用到教學中的途徑

1.將基礎知識拓寬延伸。

現代物理知識追根溯源都有它最初的端倪和最原始的理論，正如愛因斯坦所說："我們的科學進步得如此之快，以致大多數原始論文很快失去了它的現實意義，而顯得過時了，但是另一方面，根據原始論文來追蹤理論的形成過程，始終具有一種特殊的魅力。

例如通過激光冷卻技術使人們實現了操縱和控制單個原子。同時依靠這種新的手段，人們在分子原子物理學領域獲得了一個又一個重大突破。通過凍結原子降低溫度，1995年兩名美國科學家康奈爾和維曼以及德國科學家克特勒分別在極為接近絕對零度的條件下首次通過實驗證實了玻色-愛因斯坦凝聚（簡稱BEC），玻色-愛因斯坦凝聚是愛因斯坦在75年前所預言的一種特殊物質狀態。這被物理學家認為是20世紀末物理學上的最重要的成就。我國也于2002年由中科院院士王育竹領導的研究小組在銣原子云中實現了BEC。這項技術也可用于涉及新型的原子鐘，其精確度比現在最精確的原子鐘（精確度達到了百萬億分之一）還要高百倍，可應用于太空航行和精確定位。

激光制冷是通過激光光子的能量直接束縛被冷卻物質的分子或原子的熱運動來降低溫度的，是微觀對微觀的物質行為。根據量子力學理論，如果正在進行中的原子被迎面而來的激光照射，只要激光的頻率和原子的固有頻率一致，就會引起原子的躍遷，原子會吸收迎面而來的光子而減小動量。與此同時，原子又會因躍遷而發射同樣的光子，不過它發射的光子是朝著四面八方的，因此，實際效果是原子的動量每碰撞一次就減小一點，直至最低值。動量和速度成正比，動量越小，速度也越小，溫度也就越低。因此激光冷卻的實質是原子或分子在激光的作用下的減速。

在學習了原子躍遷后，有機地進行滲透這些內容，學生就不會覺得現代物理遙不可及，學生不僅掌握了物理知識，更了解了這些知識的實用價值和社會價值。

2.通過物理事件或物理現象講授有關知識

當某些理論很深奧、抽象難懂時，可以用一個事件的闡述，使學生了解有關知識產生的歷史和過程，從事件中領悟知識原理。

3.讓現代物理知識、思想及應用滲透在STS問題中

如2004年12月26日印尼蘇門答臘島附近海域強烈地震引發了海嘯，造成的破壞程度和人員傷亡數之眾，被聯合國稱為近幾世紀以來最嚴重的自然災害。地震海嘯給人帶來的災難是十分巨大的，對于海嘯，目前人類沒有能力阻止其發生，但可以通過預警和防備來減少死傷，海嘯的預警就用到了物理知識。

4.拓寬物理教學的空間，將物理教學延伸到校外。

因為物理學有著廣泛的應用，所以與之相關的教育資源是非常豐富的，教師可以向學生推薦合適的科技類網站，讓學生自己瀏覽，如中國科技網、科學在線等。還可以引導學生多觀察周圍的新事物，多注意報紙、新聞，特別是科技類的報刊雜志，通過閱讀了解各種動態。

科學技術的突飛猛進極其深刻地變革著整個世界和人類生活的面貌。其中很多與現代物理學的發展是分不開的，肩負著培養下一代教育重任的中學物理教師，應該把握物理前沿的脈搏，把現代物理知識滲透到中學物理教學中去。這些也是學生感興趣的內容，對中學生有很大的激勵作用。只有教師不斷地參與學習，努力提高自身的學術水平，才能對現代物理知識理解得更深刻，才能更深入淺出、簡明生動的向學生闡述深奧的物理學理論，有利于激發學生的求知欲和創造性，使更多的學生愛學物理，學好物理。