目前我國的基礎教育新課程正在向多層次、多特色的方向發展。在德國,科學和技術教育得到高度重視且特點突出。研究德國中學的物理教育,對我們的中學物理教育會有一定的啓發作用。德國的中小學教育共13 年(6- 18 歲),其中中學教育可分爲兩個階段。7- 10 年級爲初級階段,11- 13 年級爲進階階段。這兩個階段分別與我國的初中階段和高中階段相當。
一、德國初中階段的物理教育
在德國16 個聯邦州,物理是中學初級階段的必修課。只有幾個州作爲科學教育的起點,在小學開設“自然現象”課程。大多數州,物理課程直到7~8 年級纔開設,學生年齡大概有 13 歲,對校外的事物越來越感興趣。在 7~10 年級開設的科目爲光學、熱學、電學和力學。少數幾個州 10 年級還開設天文學課程。初級階段物理課程的目標及強調的教學理念有:中小學的物理教育不應當陷入試圖使學生們瞭解整個學科的系統結構的誤區。中小學校應當賦予那些將來可能成爲律師、醫生、建築師、記者、運動員或者藝術家的孩子們足夠的自然科學知識,使他們可以積極地參與到社會發展過程中來,甚至有助於他們在社會中作出決策。事實上,這些孩子可能一輩子都不可能需要做出有關物理方面的重要決定。即使需要,他們也可以透過諮詢專家的意見來解決這樣的問題。但是,對許多會影響到整個社會的決定,比如,處理能源供應和能源節約問題,環境協調技術的發展,保護環境的理念,當然還有廢物處理等問題,爲做出正確的判斷,人們必須具有對自然科學最基本的認識。而對很多人而言,中小學校是他們唯一可以學習自然科學知識的地方。在中小學裏,物理必須呈現一個動態的、迷人的知識領域。實踐表明,多媒體演示在入門者教育中是一個非常成功的工具———透過令人信服的實驗或對自然的觀察瞭解物理學,而不僅僅使用語言和公式來闡述這些道理,觀察是學習物理學基本概念的最好方法。學生們必須非常熟悉自然科學的工作方法,比如觀察法、描述法、解釋法以及數學公式等。爲了清楚地說明自然科學知識和發現,學生們必須學會在日常用語和科學語言之間進行轉換。使用數學公式的一個重要優點,就是可以建立物理和數學之間的緊密聯繫,這對於兩個學科發展都非常有利。教授物理課,最好每個班的學生人數較少,使老師可以瞭解到每個孩子的學習過程,給以相應的幫助。物理學應當與其他科學溝通。許多自然現象,如果不從物理學觀點來認識,就不能理解,反過來,生物學和化學知識可以幫助和豐富對物理學中各種關係的理解。比如,爲了理解能量經濟學中的種種關係,僅僅瞭解物理能量的定義是遠遠不夠的。發現能量守恆定律的邁耶(r),其職業是醫生。學生應當瞭解基本物理學規律對於技術發展產生的正面和負面的影響。僅僅在每一個物理學現象後加上其技術應用是不夠的,還應當從技術問題的角度,看看哪些基本的物理學規律是可以被“研究”的。
二、德國高中階段的物理教育
在中學11年級,在大多數聯邦州里,物理是所有學生的必修課。在此之後,學生可以選擇基礎課程和高等課程。打算學習科學或工程的學生,或者開始進行相關職業訓練的學生,通常會選擇這類物理課程。根據一項德國全國性調查,26%的學生選擇物理基礎課程,大約12%選擇高等物理課程。這說明,將近總數 2/3 的學生放棄物理作爲早期教育課程的可能機會。學習物理的學生數量在12 年級升到 13 年級時又有顯着下降。除了介紹經典物理學知識,中學教育第二階段的學生應該關注 20 世紀的物理知識,20 世紀物理學以場論方面的發展爲特徵,尤其包括原子、原子核和固體物理知識。粒子物理、天體物理、生物物理、量子光學和非線性動力學,這些前沿的內容也編入課程中,特別適合於讓學生對目前物理學的研究有深刻的印象。國際性調查顯示,正是這些前沿的物理學課題使學生在 12 年級、13 年級有好的`表現。要從當前物理研究領域找到內容進行講解,獲得高質量的物理教學,要求物理老師不斷自修。要完整地將物理學全部內容教授給學生是不可能的。中學第二階段物理教學的基本目標,是告訴學生物理與其他自然科學、人文科學的相互聯繫。好的物理教學必定是不侷限於技術知識領域,而是解決學生在自然、環境和技術中面臨的問題。只有這樣,在學校中,物理對學生纔會有吸引力。學生必須認識到在物理學習中獲得知識的方法能對其他課程學習有所幫助。必須在學校教育中逐步將學生們引向物理學家的思考方式和工作方式上來,這點不能透過硬性灌輸已備好的教案來實現。正確的方法是,告訴孩子們在自然科學領域得到新發現的一些具體過程,使他們在老師指導下儘可能獨立地沿着這條路走下去,讓他們獲得體驗,受到啓發。德國的學校中,女生學習物理的態度是一個特殊問題。顯然,很少有女生選擇高等物理課程。在德國致力於學習物理或工程的女生的比例遠小於其他歐州國家。有責任感的物理教師必須牢記女生在學習和理解物理問題中天生並不比男生差,需要的只是幫助她們建立自信。
三、對我國中學物理教育教學的啓示
1.中學初級階段物理教育的目標放在大多數的未來公民的興趣和需要上,而不是放在要進一步學習物理而成爲科學家和工程師的少數精英身上。因此,重視物理在社會上、技術上的應用而不是追求知識結構的系統性和完整性。
2.中學進階階段的物理教育,應該要有可供學生選擇的高等物理課程。物理提高課不僅要提高物理課程的知識水平,擴大物理專業知識範圍,還應引入當代前沿的物理課題。高等物理課程要滿足對物理學習有熱情的未來成爲科學家和工程師的學生的需求。
3.學校教育中要逐步將學生們引向物理學家的思考方式和工作方式上來,這透過硬性灌輸的教學方法是行不通的。如果不給學生以解決真實問題的體驗,即使有很多的知識和很好的理解力,也不能保證使學生具備解決實際問題的能力。