Making Sense of Secondary Science

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出版者:Routledge
作者:Driver, Rosalind/ Squires, Ann/ Rushworth, Peter/ Wood-Robinson, Valerie
出品人:
页数:210
译者:
出版时间:1994
价格:$ 50.79
装帧:Paperback
isbn号码:9780415097659
丛书系列:
图书标签:
  • 科学教育
  • 中学科学
  • 科学教学
  • STEM教育
  • 探究式学习
  • 科学素养
  • 教学策略
  • 课程设计
  • 教师发展
  • 科学思维
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具体描述

What ideas do children hold about the naturl world? How do these ideas affect their learning of science? When children begin secondary school they already have knowledge and ideas about many aspects of the natural world from their experiences both in primary classes and outside school. These ideas contribute to subsequent learning and research has shown that teaching is unlikely to be effective unless it takes learners' perspectives into account. Making Sense of Secondary Science: Research into Children's Ideas provides a concise, accessible summary of the research that has been done internationally in this area. The research findings are arranged in three main sections: life and living processes; materials and their properties; and physical processes. Much of this material has hitherto been difficult to access and its publication in this convenient form will be welcomed by all science teachers, both in initial training and in schools, who want to deepen their understanding of how their children think.

深入探索物理世界:从宏观到微观的理论与实践 一部全面、深入、且极具启发性的物理学导论,旨在为学生和爱好者提供一个坚实的基础,以理解我们周围宇宙的运作规律。 本书并非侧重于教育学或课程设计方法,而是专注于物理学本身的核心概念、理论框架及其在现实世界中的应用。我们摒弃了对教学技巧的探讨,将全部篇幅献给物质、能量、运动、力和场的精妙交互。 --- 第一部分:运动学的基石与动力学的核心 本卷首先确立了经典力学的基本框架,这是理解所有物理现象的起点。我们从运动学的精确描述入手,详细阐述了位移、速度和加速度的矢量性质,强调了在不同参考系中观察运动的相对性。 第1章:描述运动的语言 本章深入剖析了一维和二维运动的数学模型。我们不仅展示了如何使用微积分(为后续的深入学习奠定基础)来描述瞬时变化率,还通过大量的实例,如抛体运动和匀速圆周运动,展示了如何将抽象的数学方程转化为对真实世界现象的预测。对于初学者常常感到困惑的相对速度问题,本章提供了清晰的分解和三维向量分析方法。 第2章:牛顿定律:宇宙的立法者 牛顿三定律是本书的支柱。我们不仅复述了这些定律,更着重于它们背后的哲学意义和应用范围。 第一定律(惯性): 探讨了惯性系的概念,并引入了惯性质量和引力质量的等效性问题,为爱因斯坦的广义相对论埋下伏笔。 第二定律($F=ma$): 这是本书最关键的工具。我们详尽解析了力的分解、合力的计算,以及如何处理摩擦力、弹簧力(胡克定律)和张力等常见约束力。本章包含大量复杂的、多物体系统的受力分析图解,例如滑轮组和连接体运动问题。 第三定律(作用与反作用): 强调了力的成对出现特性,并用此原理分析了火箭推进和动量守恒的基础。 第3章:能量与守恒:宇宙的财富 能量的概念在现代物理学中至关重要。本章超越了简单的动能和势能定义: 功和能的转换: 详细讨论了保守力与非保守力做功的区别,重点讲解了重力势能、弹性势能和电势能的构建过程。 机械能守恒定律: 通过实际案例,如过山车设计和弹跳球,演示了能量如何在不同形式间转换。 动量和角动量守恒: 动量是描述系统整体运动状态的强大工具。我们探讨了碰撞(弹性、非弹性、完全非弹性)的分析,并扩展到更普遍的角动量概念,为刚体转动打下基础。 --- 第二部分:结构与场:超越线性的物理世界 在掌握了线性运动和基础力学后,本书进入了对复杂系统和场论的探索,这部分内容更贴近现代物理学的视角。 第4章:刚体与振动:旋转与周期性运动 真实世界的物体往往在旋转,并且会发生振动。 转动动力学: 引入了转动惯量、扭矩的概念,以及角动量守恒定律。通过对陀螺和滚动物体的分析,揭示了刚体运动的复杂性。 简谐运动(SHM): 这是理解波的基础。我们深入研究了弹簧振子和单摆(小角度近似下)的微分方程解法,分析了阻尼振动和受迫振动中的共振现象及其工程意义。 第5章:引力与电磁场的统一视角 本章将宏观的万有引力与微观的电磁力置于同一“场”的框架下进行比较和分析,强调了场论在现代物理学中的核心地位。 万有引力定律: 不仅计算了行星运动,还探讨了开普勒定律的推导,以及引力场线和引力势的概念。 静电学基础: 从库仑定律出发,详细介绍了电场强度、电势和电势能。重点讲解了电场的高斯定律,如何利用对称性简化复杂电荷分布的计算。 磁场与麦克斯韦方程组的引子: 引入了磁场的基本性质,以及洛伦兹力。虽然未深入研究复杂的偏微分方程,但清晰地阐述了电流、磁场之间的相互作用,并为理解电磁波的本质做了铺垫。 --- 第三部分:物质的结构与相变:热力学与统计物理的桥梁 物理学不仅仅是关于力与运动,更是关于物质如何聚集和转化能量。 第6章:热力学的基本定律与宏观性质 本章将视野转向了大量粒子集合体的行为。 温度与热平衡: 严格定义了温度的物理意义,并探讨了不同温标的转换。 热力学第一定律: 将功、热量与内能联系起来,分析了等压、等容、绝热过程中的能量传递。 熵与热力学第二定律: 这是本书中最具概念深度的一章。我们不仅定义了熵增原理,还探讨了它在不可逆过程中的作用,解释了为什么时间具有“方向性”。 第7章:从微观到宏观:统计力学的初步 本章试图弥合微观粒子行为与宏观热力学现象之间的鸿沟。 理想气体模型: 利用分子动理论,推导出气体压强与分子平均速率的关系,从而解释了宏观压力和温度的统计学起源。 分子能级与比热: 讨论了定容摩尔热容的经典解释与量子修正(如爱因斯坦模型)的差异,揭示了经典物理学的局限性。 --- 结语:通往现代物理的阶梯 本书的结构旨在提供一个逻辑清晰、层层递进的学习路径。它专注于精确的物理原理、严谨的数学推导和对概念的深刻理解,而非简化过程或侧重于实验操作步骤。读者在完成本书的学习后,将掌握解决经典力学、电磁学和热力学中绝大多数问题的工具和思维模式,为进一步探索量子力学、相对论等前沿领域打下无可动摇的基础。 本书适合: 渴望深入理解物理学核心概念的理工科学生、对自然科学有强烈求知欲的严肃爱好者,以及需要坚实基础知识的教育工作者。我们相信,通过对这些基本原理的扎实掌握,任何挑战性的物理问题都将变得“有迹可循”。

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读后感

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用户评价

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这本书的排版和视觉呈现是灾难性的,让我怀疑出版商是否在制作过程中采用了某种反人类的审美标准。字体选择非常老气,行距和字距都挤得让人心烦意乱,很多重要的图表(如果能称之为图表的话)清晰度极低,仿佛是从几十年前的复印机里拯救出来的残次品。比如,当讲到生物学的细胞分裂过程时,那些黑白的、模糊不清的示意图,完全无法帮助读者区分有丝分裂和减数分裂的关键性差异。我得频繁地对照外部的、清晰的资源来弥补书中视觉信息的不足,这无疑极大地破坏了阅读的连贯性和体验。更别提那些乏味的“思考题”了,它们更像是对书中上一段话的简单复述性提问,而不是真正能引导学生进行批判性思考的挑战。一个优秀的科学读物,理应利用现代的印刷和设计技术来增强知识的传递效率和趣味性,但这本书似乎反其道而行之,它用一种近乎侮辱性的视觉设计,来劝退每一个有志于深入学习科学的读者。这种对读者体验的漠视,直接反映了内容编纂上的敷衍态度。

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阅读这本书的过程简直是一场与冗余的斗争,我感觉自己像是一个试图在沙漠中寻找绿洲的旅人,但找到的却只是一片又一片干燥、毫无生机的沙丘。这本书的篇幅似乎被不必要的背景信息和重复的定义塞得满满当当,但真正有价值的核心概念却被淹没在这些文字的汪洋大海里。我特别关注了关于化学键的部分,期望能看到一些现代化学研究中那些令人兴奋的分子轨道理论的简化介绍,或者至少是更生动的VSEPR模型应用。结果呢?它提供了一堆高中课本上常见的、经过无数次重复的“得失电子”描述,然后就草草收场,仿佛电子的行为是可以被如此简单粗暴地画上等号的。更令人气愤的是,书中对实验设计的讨论几乎是缺失的,科学教育的精髓恰恰在于“动手做”和“观察验证”,而这本书却偏偏回避了这一关键环节,只关注理论的复述。这让我想起一个只会背诵食谱却从没进过厨房的人在指导烹饪,理论上的完美与实践中的苍白形成了巨大的反差。它未能提供任何新颖的教学策略,也没有展示如何将这些知识与现实世界中的复杂问题联系起来,读完之后,我感觉我的科学素养丝毫没有得到提升,只是脑子里多了一些需要随时准备遗忘的术语。

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这本书的适用人群定位也显得极为模糊和矛盾。它既不够深入,无法满足那些已经有一定基础、希望进行深入研究的学生的需要,因为它缺乏对前沿理论和复杂数学模型的探讨;同时,它又不够基础和易懂,无法真正帮助那些对科学感到畏惧的初学者入门,因为它在基础概念的解释上依然使用了过多学科特有的、未经充分消化的术语。我在尝试用它来辅助一位对物理学有兴趣的邻居时,发现他很快就对书中关于“波的干涉”的数学推导感到沮丧,尽管这些推导本身在技术上是正确的,但缺乏必要的图形化辅助和直观类比,使得抽象概念无法落地。这本书仿佛是为两个极端群体——那些不需要它的人和那些根本无法使用它的人——同时编写的,结果就是两头不讨好。它试图面面俱到,结果反而因为缺乏明确的焦点和受众导向,导致其价值被稀释到几乎可以忽略不计的程度。最终,我只能将其归类为一本“可以查阅特定公式”的工具书,而远非一本能提供系统性理解的“好书”。

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从教学法的角度来看,这本书展示了一种过时的、以知识灌输为核心的教育理念,它完全忽略了现代认知科学对学习过程的深刻见解。我本以为会看到一些关于建构主义学习理论在中学科学教学中如何应用的实例,或者至少是针对不同学习风格(视觉型、听觉型、动觉型)的学习者如何调整教学材料的建议。然而,书中充斥的却是那种自上而下的、不容置疑的陈述,将科学知识描绘成一套已经完成、不容置疑的真理集合。这种方法对那些需要通过提问和探索来构建理解的学生是极其不友好的。例如,它在讨论地球科学中的板块构造理论时,完全没有触及地质学家是如何通过几十年不懈的观察和模型修正才最终建立起这个宏伟理论的,缺乏了“科学是如何运作的”这一元认知层面的讨论。因此,这本书培养出的更可能是一个“背诵家”,而不是一个“小科学家”。它把科学的严谨性误解为枯燥的教条主义,而错失了展示科学探究过程的真正魅力,这对于一本声称要帮助读者“弄懂”科学的书来说,无疑是致命的缺陷。

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这本书的封面设计简直是乏善可陈,那种老掉牙的配色和字体,让人一眼就觉得是那种大学里教材堆里最不起眼的角落里的灰尘积累物。我本来对科学教育类的书籍抱有很高的期待,毕竟“making sense”这个短语听起来就充满了希望,暗示着能将复杂的科学概念化繁为简,让初次接触中学科学的学生或者希望回顾基础知识的成年人都能找到清晰的脉络。然而,这本书的实际内容给我的感觉是,它只是把现有的中学科学课程大纲重新排列组合了一下,用一种极其枯燥、缺乏灵魂的语言进行叙述。举例来说,在讲解牛顿第二定律时,作者似乎完全没有意识到学生在理解“力”和“加速度”之间的向量关系时会遇到的认知障碍,而是直接抛出公式 $F=ma$,然后迅速跳到几个教科书式的例题,仿佛只要背诵了公式,理解就自然而然地发生了。这种处理方式,对于那些真正需要“弄懂”而非“记住”的学生来说,无疑是雪上加霜。我花了大量时间试图在这些密密麻麻的文字中寻找哪怕一丝启发性的洞察,但最终发现,这更像是一本需要靠毅力才能读完的参考手册,而不是一本能激发学习热情的指南。它的结构松散,章节之间的过渡生硬得像是被人硬生生地用胶带粘起来的,读起来完全没有流畅感可言,让人不禁怀疑作者是否真正理解了如何构建一个引人入胜的知识体系。

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