物理学与人类文明教学设计第一课时

5.4物理学—人类文明进步的阶梯

教学目标

1.知识与技能

（1）了解物理学与自然科学其他领域的关系，知道物理学的研究成果和研究方法对自然科学的影响和促进作用。

（2）了解物理学对现代科学技术发展的推动，体会物理学的巨大影响和作用。

(3)了解物理学对人类社会文明发展的推动，体验物理学对人类社会生活的影响．

2．过程与方法

。

(1)举例说明物理学的研究成果和方法对自然科学其他领域的影响和作用，体会物理学对自然科学发展所起的重要作用．

(2)列举物理学理论转化为高新技术成果的具体实例，体会物理学对科学技术的推动．

(3)收集科学技术推动人类社会发展的具体实例，关注科技发展对冬类生活的影响．

3．情感、态度与价值观

(1)通过了解人类借助自然科学认识世界，改造世界，创造美好生活的“事迹” ，激发学生对前人的敬仰，对科学的兴趣和对理想的憧憬．

(2)通过呈现物理学对推动人类社会文明的进步，使学生更深刻感犟物理学的价值．促进学生情感的迁移和人性的完善，进而无限地热爱“物理世界”．

(3)促进学生关注物理知识与技术的发展，使学生感受物理知识对现代生活的影响，从而引发他们的学习热情，利用所学知识和技能开创自己的未来．

教法与学法

本节内容涉及的知识面较广，许多内容在高中阶段都不可能涉及．在此只能作一般性介绍，并不要求学生对诸多具体问题深入理解和掌握．因此本节教学适宜采用师生互动型的讲座、演讲、讨论交流等灵活多样的形式开展，除共同学习、体会教材所提供的实例外，应指导和鼓励学生从多种渠道收集物理学对自然科学、现代科技社会进步起推动作用的例证，学生对自己收集的信息体会更加深刻．同时，信息社会化和社会信息化是当今重要的时代特征，人们在从事科学研究活动的过程中，要处理大量的信息，并需要与其他人进行有效的信息交流．应该说，信息能力既是学生科学素养水平的体现，也是学生今后在现代社会生存和发展所必须的一项基本能力．本节教学十分适于锻炼和培养学生的信息能力．

本节内容有两个主题，安排了“讨论与交流”、“实践与拓展”各两项．在进行活动时需要

学生了解大量相关拓展性知识，拓展性知识是基础性知识的拓展，与现实生活密切相关，可以为学生提供广阔的背景(如知识背景、生活背景、文化背景、政治背景)．实际上，随着物理和物理教育理论的发展，物理教育不应当仅局限于知识的传授，而应当拓宽物理教育的视野和背景，以适应学习化社会的发展．

教学过程

物理学是自然科学的基础之一，物理学的研究成果和研究方法，在自然科学的各个领域都起着重要的作用．

1．物理学的发展推动了科学技术的高速发展．几乎所有重大的新技术领域，如原子能技术、激光技术、电子和信息技术等的创立，都是在物理学中经过长期的酝酿，在理论上和实验上取得突破，继而转化为技术成果的．

2．如果没有1909年物理学的α粒子散射实验和爱因斯坦的质能方程就不可能有今天核能的利用．

3．18世纪得益于牛顿力学和热学的研究而发明了蒸汽机，带领人们进入蒸汽机时代；19世纪以电机的发明和电力的应用为标志的电力技术革命，使人类社会全面进入了电气化时代；属于20世纪最伟大的科学成就之一的原子能技术，把人类社会带进了原子时代；20世纪后期，电子信息技术和通信技术又为人类创造了一个新时代——信息时代．

物理学对人类文明的影响可以从三个方面把握理解. 1.物理学是基础自然科学.物理学的研究成果和研究方法直接应用于化学、生物、地理、气象等自然科学，大大加速了自然科学的发展和分化独立，甚至形成了新的独立学科或分支学科.如天体物理学、空间物理学、地球物理学、流体力学、生物物理、物理化学、量子化学等等，使人们更全面地探索、认识自然界的规律. 2.物理学几乎是一切工程科学的基础.物理学的成就直接发展了各种各样的工程技术，形成了今天门类齐全、多样的工业体系.今天的许多高新技术也仍然是以物理学的研究成果为基础的.这些工程技术的发展应用，极大地提高了社会生产力水平，改变了人类的生活、生产方式，创造了辉煌的物质文明.比如，机械、建筑科学就是经典力学原理的实际运用.今天的电力、电子工业是电磁学发展的结果，光学特别是激光技术使得光纤通信、互联网、激光医学等蓬勃发展，在万有引力定律基础上发展起来的航天技术使得人类的足迹不断地向宇宙深处延伸. 3.物理学在自身的发展进步中积累的思想方法是人类思想领域的瑰宝.这些思想方法和物理学的研究成就一道在改善人们的生产、生活条件的同时，也改变着人们的思维方式，指引着人们破除迷信、消除愚昧、尊重客观事实、尊重科学，不断追求真、善、美，推动人类

文明的车轮滚滚向前. 人类社会历史上的几次工业革命都是以物理学的重大成果为基础的. 牛顿力学、热学的发展导致了第一次工业革命，使人类进入蒸汽机时代，解放了人的体力. 电磁技术的突破性成就迎来了第二次工业革命，人类进入了电气化时代. 量子理论、相对论使得核物理学取得重大突破，引发了第三次工业革命，人类进入了原子能时代. 物理学的基础性、技术性、思想性使之成为推动人类文明进步的重要力量. 对应上述几点，应努力多了解一些具体的事例.

1．物理学与自然科学一人类文明进步的基石

在物理学的基础性研究过程中，形成和发展出来的基本概念、基本理论、基本实验手段和精密的测试方法，已成为其他许多学科的重要组成部分，并产生了良好的效果．这对于天文学、化学、生物学、地学、医学、农业科学甚至经济学都是如此，1997年诺贝尔经济学奖授予的项目，是一个对全球金融产生巨大影响的期权定价模型——Black一Ccholes公式．该公式的主要创建人F．S．Black的学历背景如下：1959年毕业于哈佛大学物理系，1964一年获该校数学应用系博士，1971年任芝加哥大学经济系教授．当前出身理科的人跻身经济学界的大有人在．

19世纪末、20世纪初，相对论和量子论的确立是物理学革命的高潮，以物理学革命为先导，带动了化学、生物学、天文学、地质学等学科的理论也都发生了革命性的突破，并形成了一些交叉学科，如物理化学、生物物理、地球物理等等．当前科学中最活跃、最引人注目的课题，如生命科学、宇宙起源、材料科学等等，都与物理学的研究成果和研究方法密切相关．现代物理知识对其他学科的渗透比上个世纪要广泛得多，教师在教学过程中必须拓宽视野，重视物理学与人文科学和其他技术科学知识的交叉与拓宽．

2．物理学与现代技术——人类文明进步的推动力

为说明物理学的发展与科学技术发展的密切关系，教材列举了电子信息技术、核能发电、激光技术的发展应用以及相关的物理理论和实验基础(详细背景知识可参阅课程资源)，目的在于使学生切实体会物理学的发展对科技发展的推动作用和对人类社会生活的巨大影响，教学中要提示学生特别注意每一项科学技术诞生的物理学发展背景．

本节最后一段总结了科学技术发展推动人类社会不断进步，概括了人类社会随科技发展而进入的四个时代，目的是使学生更深地体会科学技术是认识自然和改造自然的强大武器，在历史上始终是一种起推动作用的进步的革命力量．20世纪以来，科学、技术、经济、社

会的关系日益密切，并且相互制约、相互影响．科学技术的迅猛发展已使社会生活的各个方面发生了深刻的变化．