网络课《物理学与自然基础科学》课程说明

　　在天津市第一，第二周期中学物理教师继续教育培训中，许多人呼吁培训内容应增加自然基础科学的内容，以使他们能适应今后基础教育的课程改革（为综合课的讲授），高考3+x的实施和校本课程（为科技前沿选修课程）的开设。为此，在第三周期中学物理教师继续教育培训方案中设置了《物理学与自然基础科学》课程，这门课程是4-10年教龄中青年教师和11年以上教龄中老年教师全员培训的必修课，3个学分。设置这个课程的目的旨在针对基础教育新课程体系拓宽学员的知识面，通过对物理学及相关基础自然科学关系的阐述，使学员加深对新教材的理解，达到驾驭新教材的能力，也使他们今后能更好地适应基础教育课程改革（综合课的讲授），高考3+x的实施和校本课程（如科技前沿选修课等）的开设，课程主要内容包括：20世纪物理学及其在基础自然科学中的地位和作用，数学与物理学，化学与物理学，生命科学与物理学，地理学与物理学。
　　本门课程的网络教材主要选用了殷传宗教授主编的《物理学与自然基础科学》一书中的相关专题的基本内容，并为适应网络课程教学进行了适当的处理。本教材有以下几个特点 ：

　　 一、 从现代科学发展对人类影响最大的理论中寻找主线

　　在现代科学发展中，最突出的对人类思维方式、认识方法产生深远影响的理论是四大基础理论，它们是：量子力学、相对论、基因理论和系统理论。这四大基础理论粗略地描绘了迄今人类所认识到的自然界的图景。同时，还建立了五大模型，他们是：宇宙演化的热大爆炸模型、粒子物理的标准模型、遗传物质DNA双螺旋结构模型、智力活动的图灵计算模型和地质结构的板块模型。这五大模型更详细的描述了几类自然图像。
　　以上四大基础理论、五大模型对20世纪科学与技术以及社会产生了全面的、深刻的影响，并推动了一系列新学科与新技术的诞生。本书拟将这四大基础理论、五大模型为主线，贯穿在全书中。

　　二、从物理学于自然基础学科的相关性审视、选择和组织教材内容

　　自然基础各学科的基础知识、基础理论和基本技能训练，无论是初级、中级乃至高级层次的著作比比皆是。本书不是全面介绍这些学科的理论和方法，不涉及这些学科的系统性。
　　本书主要是介绍20世纪物理学及其在自然基础学科中的地位和作用，以此为主要线索，力求以新体系、新面貌展现给读者。物理学研究的运动普遍存在于其他高级复杂（如化学、生物等）的物质运行形态之中。所以，物理学是最基础的学科。从科学发展史来看，前三次科学革命都是由物理学革命引发的，因而在上世纪中叶以前，物理学一直是带头学科，对整个科学系统产生了深刻的影响。在此以后，现代科学的学科重心开始转向生命科学，正在导致新的科学革命。即使这样，物理学依然是最基础的学科，因而还在起着基础的作用。更何况物理学与其他自然基础科学和横断科学（如数学）有着伙伴关系，互相促进，共同发展。
　　
　　三、教材的整合性

　　本书中心内容以整合的面貌出现。表现在：物理学与其他自然基础学科知识的整合；理论（观点、思想）与方法的整合；知识与应用的整合。在整合中我们的处理尽可能具体和细致些。但在不少情况下我们采取“跳跃式”的或“渗透式”的叙述法，读者也许只知道一个大概的联系和发展方向，留下的悬念，今后可以进一步学习，慢慢体会。

　　四、教材的适用性

　　根据当前教学改革的需要，本书在适用性方面，有以下几点想法：
　　1． 把科学素质和创造能力的培养放在重要位置。科学素质与科学知识相比是更高层次的、基础性的东西，是对知识本质的理解、内化和激活。它应该包括科学知识、科学思想、科学态度和科学方法。
　　２． 对综合课程的开发起促进作用。综合课程有助于给学生提供完整的世界图景、融合知识的分化以恢复知识的完整性。本书将给读者提供自然基础学科的综合知识，其中包括有关专题提供的案例分析和思考题，这些都为在中学开设综合课程做好必要的准备。本书的编写正是着眼于各自然基础学科的交叉和综合 ，把分立学科集约成整体的融合型综合，作为副产品，本书也为高考“3+X”的改革提供了一副综合的背景。综合考试的命题，增加了综合性和应用性，有助于学生以整体的观点来分析自然界形形色色的现象和规律，更有助于学生把知识与社会生活紧密联系起来。本书也能对这方面的研究提供一些资料。
　　３．两个“主体”作用的发挥。本书应用性第三点想法是：如何充分发挥物理和物理教师在中学综合课程的开发、高考“3+X”的改革和校本课程、活动课程（如科技前沿选修课）等中的作用 。即以物理学和物理教师为主体的作用。

　　五、教材的专题性

　　本书以专题形式撰写，各专题均可以相对独立，自成体系。各专题在撰写的风格和模式上也不强求一致，各有特色。
　　综上所述，本书的特色可概括为：一（根）红线——20世纪物理学及其在自然基础科学的地位和作用；两（个）主体——以物理学和物理教师为主体；四大理论——量子力学，相对论、基因理论和系统理论；五大模型——它们是宇宙演化的热大爆炸模型、粒子物理的标准模型、遗传物质DNA双螺旋结构模型、智力活动的图灵计算模型和地质结构的板块模型。

　　本教材以专题为单元，每专题下面是若干节（以一 、二、 三……表示）专题正文前面有本专题学习指南，目的要求，本专题有关概念，原理总表。希望在学习正文之前读者对整个专题的内容和基本要求有个大致的了解，也可供学员深入阅读正文时参考。正文后有思考练习题，作业题从练习题中选取。