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(二)认识基本途径,继续学习探究方法
《课程标准》要求“认识一些用科学知识解决技术问题的基本途径”。
在近代,由物理学的一些原理的突破而导致新的技术出现的例子不胜枚举。在2-1模块中介绍的法拉第发现的电磁感应现象,就是从原理上解决了“磁生电”的条件和规律,导致电力技术出现;麦克斯韦提出的电磁场理论,后经赫兹实验证实,导致无线电通信技术出现。在2-2模块中,涉及到18世纪工人瓦特在前人工作的基础上制成了实用的蒸汽机。但是那时的热机效率只有5%-8%,如何提高热机效率成为技术进步向科学发展提出的问题。它促使卡诺定理的提出和热力学第一、二定律的建立,推动了物理学的发展,并使热机效率得以大幅度提高。这正反映出科学与技术的联系。在热机效率和制冷系数的讨论中,隐含着卡诺定理和热力学第二定律,就是从原理上解决了热机效率。2-3模块中介绍的透镜成像规律的发现,就是从原理上解决了“物生像”的条件和规律,导致光学仪器技术出现;利用透镜成像的原理,人们根据科学领域及日常生活的各种需要,制造了各类成像光学仪器,诸如显微镜、望远镜、照相机等。
任何一台设备都由大量的部件组成,其中任一部件的改进或更新,都会对设备的功能有所改进。例如“干簧管”,它是一种十分简单的传感器,但是在多种产品中有很好的应用。
根据某一目标,综合运用多种科学知识设计、制造新的设备或装置,是技术应用的重要途径。在2-1模块第2章,选用了中国科学家为阿尔法磁谱仪研制的永磁体,就是一个典型的事例。
以上都是科学史上科学家和发明家运用科学知识解决技术问题的一些途径。学生学习时会有所认识,有所启发。
更重要的是要激发学生运用科学知识解决一些实际问题的兴趣以及了解和掌握一些解决问题的方法、途径。教材通过“广角镜”“大家做”“思考与讨论”“课题研究”等栏目提出课题,鼓励学生应用学过的知识解决一两个生活中遇到的问题,体会一些用科学知识解决技术问题的基本途径。
在科学研究和技术开发中,探究是基本方法。在必修模块中,学生已初步学会用科学探究的方法提出问题、分析问题和解决问题。选修系列2仍然继续坚持这一方法。
(三)打破神秘感,加深亲近感
《课程标准》要求“在学习物理内容和技术应用过程中加深对科学技术的亲近感”。
随着现代科技发展,越来越多的新产品飞入寻常百姓家,人们对科学技术感到亲近的同时,由于缺乏对其了解,不免产生神秘感。
例如,近年来,移动通信不仅早已普及,而且其更新换代之快,使人目不暇接。人们在享受使用方便的同时,也希望对其工作模式、常用术语和各种功能有所了解。教材从电磁波的发射、传播和接收出发,介绍移动电话、基站、移动服务中心以及和市话网之间的关系,使学生初步了解“蜂窝移动通信”的机理,进一步让学生通过查资料了解“漫游”等知识。
又如,教材从照相机的组成、曝光量的控制、照相机镜头出发,介绍传统照相机,使学生初步了解“照相机”的机理,进一步让学生通过 “自动测光”“数码变焦”“景深”“慢快门拍摄”“B门拍摄”“感光度”等子项目的研究来体验“数码相机的使用” 课题研究。
即便如此,对于层出不穷的手机(如“彩信”“3G”等)和数码相机,物理课不可能一一介绍。因此,要使学生养成收集信息、阅读说明书的习惯,培养实践能力就显得十分必要。
此外,教材不仅在正文中设计了演示、实验、大家做的栏目,还在课后的问题与练习中要求学生查找资料、开展调查研究,从而拉近物理学习和生活之间的距离。这样,就会打破学生对科学技术的神秘感,加深亲近感。
(四)主动体现科学、技术和社会的互动关系
《课程标准》要求学生“体会科学与技术相互促进又相互制约的关系以及科学技术与社会发展的关系”。
作为技术系列,主动体现科学与技术的相互促进又相互制约的关系以及科学技术与社会发展的关系是理所当然的。
本模块所涉及的热学、电磁学、光学和核物理内容,是开创人类历史上的三次技术革命的核心。教材通过相关物理知识的应用、技术的发展及其对人类生活的影响,生动地体现了科学、技术和社会的互动关系,让学生认识物理学对于技术、经济与社会发展的影响。
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