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從量子到宇宙 | 領科教師揭秘國際化學校物(wù)理教學的“平行時空”
發布時間:2023-12-08

在領科上海,Physics物(wù)理一(yī)直是同學們喜愛的熱門學科。而物(wù)理學科之所以受到衆多學子的喜愛,除了Physics本身能夠讓同學們體(tǐ)驗從量子(quantum)到宇宙(cosmos)的或精密,或玄妙,或浩瀚的神奇世界,更是因爲物(wù)理組有一(yī)群認真負責的優秀教師,他們以有趣生(shēng)動和引人入勝的方式傳授抽象的物(wù)理知(zhī)識——注重實驗教學、組織物(wù)理競賽、開(kāi)展學術活動等,以确保從IG到A Level或IBDP的學生(shēng)都能培養他們對學術研究和實驗設計的滿腔熱情和創造性思維。

接下(xià)來,我(wǒ)們将通過對上海美勤教育信息咨詢有限公司上海校區三位優秀物(wù)理教師的訪談,帶您走進國際化學校物(wù)理教學的斑斓天地。



鍾钰老師

簡述來自體(tǐ)制内學校的同學如何學好A Level物(wù)理

對于一(yī)些來自體(tǐ)制内學校的同學們來說,物(wù)理是一(yī)門“解題”的學科。他們認爲,隻要會用公式且善于計算就能“學好物(wù)理”。然而,國際化學校的物(wù)理教學,和體(tǐ)制内相比,簡直可以稱爲是一(yī)個parallel spacetime(平行時空):雖然都是在物(wù)理學大(dà)廈中(zhōng)上下(xià)求索,但教學方法和考試方式則鮮有交集。進入領科後,他們發現曾經“簡單”的物(wù)理不再那麽容易了,甚至可能面臨着聽(tīng)不透、學不深等問題。因此,了解中(zhōng)國學生(shēng)學習特點的物(wù)理教師們在幫助學生(shēng)更好地适應國際課程物(wù)理的過程中(zhōng)起到了非常重要的作用。那麽,接下(xià)來,我(wǒ)們一(yī)起來聽(tīng)聽(tīng)鍾钰老師的分(fēn)享。

物(wù)理教師鍾钰,本碩均畢業于上海交通大(dà)學,擁有12年的教育經驗,曾教過體(tǐ)制内高中(zhōng)物(wù)理、AP物(wù)理和A Level物(wù)理,目前在領科教授IGCSE和A Level物(wù)理。鍾老師的教育理念是:希望我(wǒ)能成爲一(yī)把梯子,學生(shēng)登上我(wǒ),能更上一(yī)層樓。



Q: A Level物(wù)理與體(tǐ)制内高中(zhōng)物(wù)理學科有哪些區别?

鍾钰老師:對于“轉軌”的學生(shēng)來說,需要注意的是,A Level物(wù)理和體(tǐ)制内高中(zhōng)物(wù)理在知(zhī)識範圍、考察重點上都存在一(yī)定的區别。

從知(zhī)識範圍來說,A Level物(wù)理更注重廣度而輕深度,而國内高中(zhōng)物(wù)理則相反。比如,高考物(wù)理中(zhōng),公式的運用和計算是通行的中(zhōng)等難度考題,比如電(diàn)阻公式;雖然是同一(yī)知(zhī)識點,但這種考察形式在CAIE中(zhōng)屬于比較拓展的内容(圖1)。但A level會涉及到一(yī)些高考物(wù)理不會含括的内容,比如力矩與力矩平衡(圖2)。

圖1 導線電(diàn)阻公式的運用考察

上爲CAIE考題,下(xià)爲高考考題


圖2 CAIE的力矩與力矩平衡考題


除了知(zhī)識點的區别,A Level物(wù)理更注重考查使用物(wù)理概念解釋物(wù)理現象,這就涉及到論述題,而此類題目在國内高中(zhōng)物(wù)理的學習中(zhōng)是很少涉及的。另外(wài),A Level物(wù)理會允許學生(shēng)使用計算器,并附上公式本,這在一(yī)定程度上降低了對數學運算能力的考察比重。而國内高中(zhōng)物(wù)理則可能更注重計算題的考核。

同時,對于從教授國内高中(zhōng)物(wù)理轉到教授A Level物(wù)理的教師來說,一(yī)定要主動轉變教學觀念和教學方法,可以通過參加競賽輔導、組織學術項目、撰寫學科論文等方式來提升自己的專業能力。


上海美勤教育信息咨詢有限公司上海校區的物(wù)理課堂


Q: 對于從國内初中(zhōng)轉到國際高中(zhōng)的低年級學生(shēng)來說,他們在學習A Level物(wù)理中(zhōng),會面臨哪些挑戰?您有哪些建議?

鍾钰老師:在回答上一(yī)個問題時,我(wǒ)說到A Level物(wù)理和國内高中(zhōng)物(wù)理的差異,而這正是從國内初中(zhōng)轉到國際高中(zhōng)的學生(shēng)會遇到的挑戰。

具體(tǐ)來說:首先是課程難度上的挑戰,A Level物(wù)理的學習難度可能比國内高中(zhōng)物(wù)理更大(dà),涵蓋的知(zhī)識面更廣,而且更加重視理論與實際應用的結合;其次是語言上的挑戰,在學習國際課程時,英語不僅是一(yī)門課程,也是學好A Level物(wù)理的基礎,對基本語法、詞彙、場景應用、專業性等方面都有着更高要求;最後就是考察方式上的挑戰,如之前說的A Level物(wù)理注重文字描述,因此,學生(shēng)需要提高寫作能力,學會用概念去(qù)描述、解釋問題。這不乏一(yī)些非常考驗學生(shēng)英語寫作水平的知(zhī)識點,比如交流發電(diàn)機的原理解釋(圖3)。


圖3 CAIE的交流發動機原理考題 無法用計算答題


針對這種考察特色,我(wǒ)給到的建議是:提高英語運用能力,如參加各種演講和寫作的活動;采用多種的學習方法,如參加物(wù)理相關的學術社團、開(kāi)展研究項目等,以提高學習興趣,培養批判性思維能力和團隊合作精神。除了課程的學習,學生(shēng)還要學會合理安排時間,制定學習計劃和目标,培養自主學習的能力。


Q:對于考慮申請物(wù)理相關專業的高年級學生(shēng)來說,他們應該如何規劃學業?您有哪些建議?

鍾钰老師:對于考慮申請物(wù)理相關專業的高年級學生(shēng)來說,我(wǒ)的建議是:維持優秀的學術表現,物(wù)理專業對學生(shēng)的學術成績要求較高,因此要努力在數學、物(wù)理和其他相關科目上取得優異成績,也可以參加學科競賽來提升學術表現;充分(fēn)利用學校教育資(zī)源,積極參加各種學科講座、學術項目,例如BPHO 奧賽,Physics Bowl物(wù)理碗,以及Isaac Physics Senior Physics Challenge China Marathon牛頓物(wù)理高級物(wù)理挑戰中(zhōng)國馬拉松(SPCCM),以拓展知(zhī)識面,培養學術研究能力;培養創造性思維和實驗能力,物(wù)理專業注重學生(shēng)的分(fēn)析、實驗和解決問題的能力,因此在日常實驗課中(zhōng),要多進行實踐和探索。最重要的是,要保持積極的學習态度和對物(wù)理學的熱情,不斷提升自己的學術能力和綜合素質。



許慧老師

分(fēn)享實驗教學的重要性

物(wù)理是一(yī)門以實驗爲基礎的學科,因此,在國際學校的物(wù)理教學中(zhōng),教師們不僅注重理論知(zhī)識的傳授,更重視通過實驗活動來幫助學生(shēng)直觀地理解物(wù)理原理,培養他們的探究能力和實踐能力。接下(xià)來,我(wǒ)們一(yī)起聽(tīng)聽(tīng)許慧老師的分(fēn)享。

物(wù)理教師許慧,本科畢業于南(nán)京師範大(dà)學,研究生(shēng)畢業于蘇州大(dà)學,擁有18年的教育經驗,曾教過國内高中(zhōng)物(wù)理和A Level物(wù)理,目前在領科擔任班主任和教授A Level物(wù)理,在實驗教學方面頗有心得。



Q:A Level物(wù)理實驗的重要性體(tǐ)現在哪些方面?

許慧老師:A Level物(wù)理實驗的重要性體(tǐ)現主要體(tǐ)現在:幫助學生(shēng)将所學的理論知(zhī)識應用到真實的物(wù)理場景中(zhōng),通過實驗學生(shēng)可以直觀地觀察和測量現象,驗證理論模型,從而加深對物(wù)理學概念和原理的理解。比如說在很受學生(shēng)歡迎的楊氏模量實驗中(zhōng),學生(shēng)們通過測量材料的形變程度以及施加的力來計算楊氏模量,直觀地體(tǐ)會到這個在工(gōng)程與材料科學中(zhōng)都相當重要的參數對材料剛性、彈性的描述意義。

培養學生(shēng)的實驗設計和數據分(fēn)析能力,實驗不僅僅是驗證理論,它還要求學生(shēng)設計實驗、收集數據并進行數據分(fēn)析,這有助于培養學生(shēng)的創新思維和批判性思考;

提高實踐動手能力和觀察力,通過親自操作實驗設備,學生(shēng)可以提高自己的實驗技巧和問題解決能力,同時,實驗還要求學生(shēng)具備敏銳的觀察力,這對于物(wù)理研究至關重要。



領科物(wù)理老師正在指導電(diàn)阻測量實驗


另外(wài),A Level物(wù)理實驗是需要參加CAIE考試,在AS階段有實驗操作考試,在A2階段有實驗設計和評估考試,這也是重要性之一(yī)。

總之,A Level物(wù)理實驗不僅是對理論知(zhī)識的補充和驗證,更是培養學生(shēng)多種能力和素質的重要環節。


Q:A Level物(wù)理實驗落實在實際教學過程中(zhōng)面臨哪些挑戰?

許慧老師A Level物(wù)理實驗在教學過程中(zhōng)面臨的挑戰主要包括以下(xià)幾個方面:

首先是實驗設備和材料的限制。精确、齊全的實驗器材對于成功完成物(wù)理實驗至關重要。目前市場上難以買到理想的實驗器材。

其次是實驗課程設計的難度。實驗本身是一(yī)個載體(tǐ),目的是培養學生(shēng)實驗設計和數據分(fēn)析的能力,而不是爲了實驗而實驗。爲此,我(wǒ)特意編寫了《IGCSE&A Level實驗手冊》,年輕教師可以按照手冊引導學生(shēng)進行實驗操作。同時,我(wǒ)們物(wù)理組給每位教師都安排了實驗教學計劃,一(yī)是爲了加強教師對物(wù)理實驗的重要性的認識和提升其對物(wù)理實驗的教學程序的理解;二是爲每個學生(shēng)提供足夠的實驗機會。

最後是探究性的物(wù)理實驗對于大(dà)多數學生(shēng)來說具有一(yī)定的挑戰。在日常實驗教學中(zhōng),驗證性實驗是最常見的實驗類型。在這驗證性實驗中(zhōng),學生(shēng)隻要依據已有的理論進行實驗,以确認這些理論的正确性。盡管這類實驗對于學生(shēng)來說,難度不大(dà),但不太适用于高年級的學生(shēng),尤其是G5大(dà)學爲目标的學生(shēng)。



同學們正在進行小(xiǎo)組實驗操作


我(wǒ)們鼓勵學生(shēng)多嘗試難度更大(dà)的能培養學生(shēng)科學思維能力的探究性實驗。這類實驗的難度在于,它要求學生(shēng)利用已經學過的知(zhī)識,通過自己設計實驗來探索和發現新的科學知(zhī)識——在探究性實驗中(zhōng),學生(shēng)在對預期結果并無預先了解的情況下(xià),通過自己的實驗、探索、分(fēn)析、研究得出結論,從而形成科學概念,以支持或推翻某個科學假設。不同于驗證性實驗中(zhōng),學生(shēng)先學習理論,再通過實驗來驗證理論的正确性。

一(yī)個實驗的教學可以設計成驗證性與探索性兩種模式。比如胡克定律實驗,教師可以先教授力與彈簧伸長量之間成正比例關系,然後學生(shēng)在實驗室測量根據數據畫出力與伸長量的關系圖像。如果是一(yī)條過原點的直線,就驗證了理論的正确性;如果不對,說明實驗的設計或者實驗儀器選擇有問題,需要重新設計和尋找合适的彈簧再進行驗證。而這個實驗設計爲探究性的情況下(xià),教師先不教授胡克定律,給學生(shēng)儀器,讓學生(shēng)先尋找力與彈簧的長度之間的關系,根據這兩者之間的關系圖像,引導學生(shēng)分(fēn)析出力與伸長量之間的關系,寫出數學表達式。最後,教師說明學生(shēng)得到的關系是叫胡克定律,是三百多年前英國物(wù)理學家胡克得出的,這就是探究性實驗。

這隻是個簡單的例子,在物(wù)理教學中(zhōng)有很多的這樣的實驗。在電(diàn)磁感應中(zhōng)探究怎樣能夠在電(diàn)路中(zhōng)産生(shēng)電(diàn)流,在核物(wù)理部分(fēn)通過投擲骰子去(qù)模拟放(fàng)射性元素衰變過程,并且畫出未衰變的原子數與時間關系圖像,并計算出半衰期。都是學生(shēng)很喜歡的實驗。



在團隊合作下(xià),成功完成實驗


盡管探究性的實驗對學生(shēng)提出了種種要求,但能夠培養學生(shēng)的創造性思維、問題解決能力和科學探究精神。這正符合領科“緻力于培養科學精神的人才”的培養目标,也是牛劍準學生(shēng)需要具備的能力。



Shahida老師

淺析如何激發學生(shēng)學習物(wù)理的熱情

在學習A Level物(wù)理的時候,學生(shēng)有可能會陷入一(yī)個學習誤區——認爲在考試中(zhōng)得高分(fēn)就能學好這門學科。然而,A Level物(wù)理不僅注重學生(shēng)的學術成績,更重視其學科素養——學習這門學科不僅關乎到之後更高階的學習,更需要考慮未來的大(dà)學專業方向。

因此,對于學習A Level物(wù)理的學生(shēng)來說,不僅要有學習的熱情和興趣,還要有能力持續地學習。那麽,在物(wù)理教學中(zhōng)激發學生(shēng)的求知(zhī)欲和創造力是教師不斷探索的一(yī)項重要話(huà)題。如,正在如火(huǒ)如荼進行中(zhōng)的2023年科學周正是提高學生(shēng)的學習興趣和培養其探究精神的方式之一(yī),這也領科每年都開(kāi)展的學術活動。接下(xià)來,我(wǒ)們一(yī)起聽(tīng)聽(tīng)Shahida老師的分(fēn)享。

教師參觀2023年科學展


The head of the Physics & Computer Department, Shahida Asif, is from Pakistan, and graduated from the University of Peshawar. She has 18 years of experience teaching IGCSE and A Level courses. Her educational philosophy is that learning is a very interesting process, and the learning atmosphere in the classroom should be safe, clean, and positive.

物(wù)理&計算機組組長Shahida Asif,來自巴基斯坦,畢業于白(bái)沙瓦大(dà)學,具有18年教授IGCSE和A Level課程的經驗,教育理念:學習是一(yī)個非常有趣的過程,課堂的學習氛圍應該是安全、幹淨和積極的。



Q:What do you think of the learning attitude and ability of Chinese students?

您覺得中(zhōng)國學生(shēng)的學習态度和學習能力怎麽樣?

Shahida老師:Chinese students have strong mathematical skills and are dedicated to academics. However, writing descriptive answers and expressing themselves in English is one major challenge for them.

中(zhōng)國學生(shēng)擅長數學計算,學習十分(fēn)刻苦。然而,對于他們來說,用英語描述性地回答問題并表達自己的觀點是一(yī)大(dà)挑戰。


Q:What teaching methods do you use to adapt to Chinese students’ learning styles?

您會采用什麽樣的教學方法來适應中(zhōng)國學生(shēng)的學生(shēng)方式?

Shahida老師:Since many Chinese students and parents prefer the traditional teaching approach, I use a mix and balance between interactive, hands-on activities and traditional learning style. 

Handouts and worksheets are provided along with PowerPoint presentations and explanations so the students can read independently if they cannot follow explanations. Similarly, they take notes and answer questions on the given handouts.

由于許多中(zhōng)國學生(shēng)和家長更喜歡傳統的教學方法,所以我(wǒ)會兼顧互動的、實踐性的活動和傳統的教學模式。我(wǒ)會提供講義和學習單,以及PowerPoint演示文稿和解釋,以便學生(shēng)在無法理解解釋時可以自行閱讀。同樣,他們也會記筆記并回答講義上的問題。


Q:How do you stimulate students' interest and enthusiasm in physics?

你會如何激發學生(shēng)對物(wù)理的興趣和熱情?

Shahida老師:Incorporating visual aids, pair discussions, and having various tasks can help sustain students' engagement in class. Highlighting misconceptions, relating concepts to everyday phenomena, and practical applications to make physics more meaningful for the students.

我(wǒ)會結合視覺輔助工(gōng)具、小(xiǎo)組讨論,以及各種活動幫助維持學生(shēng)在課堂上的參與度。同時,需要強調的是我(wǒ)會将物(wù)理原理與日常現象和實際應用聯系起來,以便物(wù)理對學生(shēng)來說更有意義。



Shahida老師引導學生(shēng)進行實驗


Q:What are your unique teaching methods or techniques during the teaching process?

您在教學過程中(zhōng)有哪些獨特的教學方法或技巧?

Shahida老師:Creating a dynamic and inclusive learning environment is the major focus of my teaching approach. I try to include everyone in questioning and other activities and meet the needs of individual students and interests.

創造一(yī)個充滿活力和包容性的學習環境是我(wǒ)教學方法的主要重點。我(wǒ)盡量讓每個人都參與到提問和其他活動中(zhōng),滿足每個學生(shēng)的個人需求和興趣。


Q:What are the highlights of this year's science exhibition? What do you hope students will gain from this activity?

今年的科學展有什麽亮點?希望學生(shēng)通過該活動收獲什麽?

Shahida老師:This year, we organized a combined Science Fair Exhibition rather than individual Physics or Chemistry weeks as in the past to increase collaboration between science departments. Physics, Computer, and Chemistry teachers have collaboratively developed the plan, timeline, and final display. 

Many IGCSE students work hard on projects and research in small teams. This group work will develop their communication and teamwork skills. Giving them the freedom to choose a subject and topic will help highlight their interests and intended significance for future studies. 

今年我(wǒ)們組織了一(yī)次綜合科學展覽會,而不是像往年那樣分(fēn)别舉辦物(wù)理或化學周,以加強科學部門之間的合作。爲此,物(wù)理、計算機和化學教師聯合制定了活動計劃、時間表和作品展示。

許多IGCSE學生(shēng)在團隊中(zhōng)努力完成他們的項目和研究。這種團隊合作将培養他們的溝通、團隊合作技能,同時,他們通過自由選擇感興趣的活動主題也将有助于培養他們的學習興趣,以及發現未來的學習方向。



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2023年科學展作品


Q:What do you think is the significance of organizing a science exhibition?

你覺得開(kāi)展科學展的意義是什麽?

Shahida老師:Conducting a science exhibition holds several significant benefits. It provides students a platform to showcase their creativity, problem-solving skills, and scientific knowledge. It fosters a hands-on approach to learning, encouraging practical applications of theoretical concepts. In addition, love for science subjects is promoted, and students become familiar with the scientific methodology. 

舉辦科學展覽有幾個重要的意義:它爲學生(shēng)提供了一(yī)個展示他們的創造力、解決問題的能力和科學知(zhī)識的平台;它重在培養學生(shēng)的動手實踐能力,鼓勵學生(shēng)要有學以緻用的意識,掌握運用理論的技能;此外(wài),它還促進了學生(shēng)對科學科目的熱愛,并使學生(shēng)熟悉科學方法論。



著名的天才物(wù)理學家費(fèi)曼曾經說過:“Nobody ever figures out what life is all about, and it doesn't matter. Explore the world. Nearly everything is interesting if you go into it deeply enough.”(沒有人能完全掌握生(shēng)命的全部。但那也沒關系。探索這個世界吧。如果你足夠深入,幾乎每件事情都讓人着迷。)

好奇心和思辨是物(wù)理學的精神,也是領科學生(shēng)培養三大(dà)目标之一(yī)的“科學精神”。

感謝三位物(wù)理老師的精彩分(fēn)享,讓我(wǒ)們對國際課程有了更全面的認識——不僅注重學生(shēng)的知(zhī)識儲備,更強調培養學生(shēng)的創新能力、團隊協作能力和跨文化溝通能力。這些能力對于學生(shēng)未來的發展至關重要。

物(wù)理老師們對物(wù)理學和教育的熱愛創造了巨大(dà)的“磁場”,以學生(shēng)爲中(zhōng)心的教學方法讓喜歡探究的學生(shēng)們增加了“動量”,越來越多與自主學習“絕緣體(tǐ)”學生(shēng)開(kāi)始成爲“超導體(tǐ)”。

如果你也喜歡物(wù)理,加入領科參加下(xià)一(yī)屆的科學展吧!