德国卡尔斯鲁厄物理课程教师用书

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1、德国卡尔斯鲁厄物理课程教师用书F.Herrmann，G.Job著陈敏华译中文版序物理知识的总量在不断地增加，而物理教学的时间基本保持不变。卡尔斯鲁厄物理课程就是为缓和这一矛盾所做的努力。德国卡尔斯鲁厄大学物理教学研究所在25年前就开始开发这一课程，并在德国许多学校进行了试验。我们的开发计划不仅仅是编一套新的中学物理教材，我们的目的是要寻找一种新的物理教学方法，这种新方法适合于不同年级的学生。这套适合于初中学生的教材仅仅是我们所开发的教材中的其中一套。我们还开发了一套大学水平的教材。高中水平的教材正在开发中。在这套初中教材的试验阶段我们获得了许多反馈意见，这些意见有利于

2、我们在每次再版时对教材进行改进。试验过程是在学校领导的严格监督下进行的。在三年紧张的观察过程中，没有出现大的困难。我们所在的巴登-符腾堡州的几所学校的领导总体上允许我们在他们的学校中使用我们的新概念。从那以后，使用这一课程的学校和教师的数量一直在稳步地增加。卡尔斯鲁厄物理课程的一些理念已经被采纳到官方制定的州学习标准（statelearningstandards）中。这一课程中有许多创新的细节。它的特点从根本上来说基于以下两个观点（Herrmann2000）：1.抛开了许多历史负担物理学的发展历史是一条错综复杂的道路。尽管存在着更容易到达相同目标的捷径，但我们在教学中

3、还是把这条复杂的道路强加于我们的学生身上（HerrmannandJob1996）。我们已经做出了努力，来将这些历史负担从物理教学大纲中消除。2.强调广延量我们已经选择了一个科学教学的统一方法，这个方法基于在经典物理学和现代物理学中扮演着基本角色的一类物理量。这类物理量都是广延量(extensivequantity)，它们是：能量、动量、角动量、电量、物质的量和熵。当我们强调广延量时，物理学各分支学科之间的划分只不过是根据广延量在每种情况中所扮演的主要角色而对自然过程的分类罢了。仅仅一个物理学分支学科的知识就已经给我们提供了一个描述其他分支学科（包括化学和生物学）的类比

4、方法。卡尔斯鲁厄物理课程的中文翻译工作是由绍兴县教师发展中心的陈敏华老师完成的。作者早在上世纪九十年代初就已经和陈老师开始进行科学上的合作。在此，我们向他表示特别的感谢。这套中文教材的出版由德国Job基金会（Eduard-Job-StiftungfürThermo-undStoffdynamik）资助。这个基金会的总目标是资助在热力学和化学领域中的教育和研究项目。F．Herrmann2007年6月15日于卡尔斯鲁厄参考文献TheKarlsruhePhysicsCourseF.HERRMANNEur.J.Phys.21,49-58(2000)Thehistoricalb

5、urdenonscientificknowledgeF.HERRMANNandG.JOBEur.J.Phys.17,159-163(1996)序数学家们一直关注他们领域的概念结构，而物理学家们则没有这个传统。在大学里，物理学家们总是倾向于拓展他们的研究领域，在他们的领域里（特别在基本粒子物理、天体物理和复杂系统物理这些领域里）研究一些“新”的现象。在研究过程中，他们总是忘记打扫自己的园子。他们经常将新的结论简单地整合到现有的知识结构中。他们总喜欢继续进行他们自己特殊的研究。这影响到教学。在“现代”物理教科书和19世纪初编写的教科书之间有很大的相似性。他们大概过多地考虑

6、了曾经生活在20世纪或今天仍然活着的物理学家。20世纪物理学的见解通常被看作为是附加上去的东西。教科书中含有新旧知识，但不是新旧知识的理想结合。这是物理课程的内容有这么多问题的原因之一。卡尔斯鲁厄大学物理教学研究所在重组物理内容方面已经做了不少工作。我们的研究结果是对这个问题的一个解决方案。但我们声明，这不是唯一的方案。福尔克（G．Falk）教授打下了构建这一新物理学的基础。在他的指导下，我们开发出了许多大学课程、入门课程、初中课程和高中课程。许多同事参于了这些课程的开发和传播工作。因此，实际上我们可以说这里将出现“福尔克学派”（FalkSchool）。我们正在介绍的

7、是初中水平的卡尔斯鲁厄物理课程（KarlsruhePhysicsCourse）。这一课程是经过在莱茵河畔Wörth的公立完全中学八年试验后才产生的。我非常感激这一项目的许多同事和支持者。首先，我要感谢我的导师福尔克教授。他为所有这些课程提供了理论基础。没有他，就不可能有这些课程。我要感谢的另一位学者是汉堡大学的G.乔布（G.Job）博士。在这一课程中包含了他的许多观点。这个课程中的热力学和物理化学的大部分内容都建立在他的工作的基础上。我特别要感谢我的博士生Schmalzle博士、Mingirulli博士和Morawietz博士。他们做了大量具体的工作