中美高中物理教科书量子论内容比较研究-论文.pdf

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1、第32卷总第465期物理教学探讨Vo1-32NO．4652014年第3期(上半月)JournalofPhysicsTeac’}f{。}’}十教学十mM改革蝗L{．}．}．中美高中物理教科书量子论内容比较研究马亚鹏宁夏银川市第九中学，宁夏银川750011摘要：教科书比较研究是整合课程资源．实施有效教学的有效途径之一。本文比较研究了中关高中物理教科书中量子论内容的选择和呈现方式，为教科书的编写和课堂教学带来有益的启示。关键词：教科书比较；量子论；波粒二象性中图分类号：G633．7文献标识码：A文章编号：1003—6148(2014)3(S)一0005-4

2、相对论和量子力学是现代物理学的两大支表2量子论内容的章节安排柱．尤其是量子力学的建立．奠定了高新技术的中国教科书美国教科书物理学基础，也深刻地改变了人类的自然观、科第5章波与粒子第27章量子理论学观和思维方式。物理教科书应该以恰当的方式导入奇异的微观世界起步实验观察白炽灯的反映物理学的最新进展．在内容的选择上体现现发光光谱代性。在高中物理中引入量子力学的初步知识，第1节光电效应第1节波的粒子模型是时代的必然。本文选取廖伯琴教授主编的“司第2节康普顿效应第2节物质波南版”《物理·选修3—5》(以下简称中国教科书)第3节实物粒子的波粒物理实验模拟光电效应

3、和由McGraw—Hill出版公司出版的(Physics：二象性Principles&Problems))(以下简称美国教科书)，第4节“基本粒子”与恒电子扫描隧道显微镜的工比较研究了两国教科书量子论内容的编写方式，星演化作原理以期给教科书编写和课堂教学带来有益的启示。专题探究波粒二象性的1中美高中物理教科书量子论内容选择比较实验与调研1．1量子论在教科书中的位置中美教科书都注重精选适合高中学生认知从章节安排可以看出，中美两国的教科书都发展水平和满足学习需要的内容，并将其安排在注重对量子论基础知识的讲解。中国教科书的内容更加丰富，美国教科书重视实验和

4、技术在物理合适的章节之中。中国教科书将其安排在原子结教学中的应用。构和原子核物理知识之后，美国教科书将其安排1．3量子论知识内容的选择在此之前，美国教科书还介绍了固态电子学方面的知识(见表1)。中美教科书都包含了光电效应、康普顿效表1量子论在教科书中的位置应、波粒二象性、物质波等量子论中的基本观念和基础知识，详细知识点见表3。中国教科书美国教科书对比发现，中美教科书有很多相似点。首先，第2章原子结构第27章量子理论都很重视基础知识的教学，比如，都用了大量篇第3章原子核与放射性第28章原子幅详细介绍光电效应的实验规律。以及爱因斯坦第4章核能第29章固态

5、电子学的光电效应方程。其次，都注重物理学和高新技术的联系，如，美国教科书通过专栏详细介绍了第5章波与粒子第30章核物理电子扫描隧道显微镜的工作原理。中国教材则通1．2量子论内容的章节安排过“信息窗”栏目介绍了多光子光电效应和内光中国教科书主要将量子论的内容放在“波与电效应。最后，都注重物理知识的形成过程，如，粒子”一章，美国教科书在“量子理论”这章讲解两套教材都通过用经典物理学和麦克斯韦电磁量子论内容，二者的章节安排不同，见表2。理论解释光电效应的实验规律，指出理论和实验Vo1．32NO．465物理教学探讨第32卷总第465期(S)3．2014．6J

6、ournalofPhysicsTeaching2014年第3期(上半月)规律之间的矛盾，进而提出光量子假说和爱因斯介绍过量子论的初步知识，已经学习了黑体辐射坦光电效应方程。的实验规律、“紫外灾难”和普朗克的能量子假说，表3量子论知识内容的选择故在《物理·选修3—5》中没再重复这些内容。美知识点中国教科书美国教科书国教科书则通过实验和“炽热物体在不同温度下发射光谱第2章有有的发射光谱图”指出，“在1887—1900年间，许多能量子假说有有物理学家试图运用当时经典的物理学理论来解光电效应有有释这一谱线，但都以失败告终”，最后详细介绍普光子有有朗克的能量量

7、子化假说。再如。美国教科书对波多光子光电效应信息窗有无粒二象性和物质波理论。只是陈述了结论；中国内光电效应信息窗有无教科书介绍了玻恩对光的波粒二象性的解释，认光电效应方程有有为光波是一种概率波．并通过实例对微观粒子的康普顿效应有有波粒二象性进行了具体的说明。总体而言，中国光的波粒二象性有有教科书对量子论基本观念的介绍更加全面、详细概率波有无和丰富。德布罗意波长有有物质波有无(2)语言风格不同实物粒子的波动性有有通过阅读中美教科书．发现中美教科书编写不确定原理有有者的语言风格不同。电子云有第28章有中国教科书逻辑清晰，说理透彻，娓娓道来。“基本粒子”初

8、步有第30章有比如，教科书在“实验与探究”栏目之后，明确提扫描隧道显微镜信息窗有章末有出了光电效应的三大实验