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人教版高中物理新课标教师教学用书·必修1.pdf

人教版高中物理新课标教师教学用书·必修1

雪藏
2011-11-01 0人阅读 举报 0 0 暂无简介

简介:本文档为《人教版高中物理新课标教师教学用书·必修1pdf》,可适用于高中教育领域

高中物理新课标教师教学用书·必修编者的话在教材的编写过程中编者与一线教师进行了广泛而深入的交流。有些共同性的问题在此做些说明。●这次课程改革十分强调科学探究在科学课程中的作用。这套教材中并没有“科学探究”这个栏目编者是怎样考虑的?科学探究是一类教学活动但不限于此。因此我们认为不宜设立一个“探究”栏目好像不是这个栏目的内容就不是探究了。科学探究也是一种精神。在一定程度上可以说人们对未知事物的探究精神是与生俱来的。科学教育应该保护并发扬青少年的这种精神。因此这套教材从整体上是以探究的思路展开的。例如全书开始就提出这样的问题:实际物体的运动是复杂的如果物体都是一个个只有质量、没有大小的“点”问题就简单了。那么什么情况下可以把物体看做这样的“点”呢……又如在第二章开始的时候小车在重物牵引下的运动到底遵从什么规律?提出这样的问题然后引导学生进行实验分析数据得出结论。这是一个典型的科学探究事例。从教学活动的角度讲高中物理中的科学探究不全是实验探究这点必须强调。通过自己的探索变未知为已知这样的教学活动就是科学探究。它们与初中阶段的实验探究具有相同的特征只是研究的手段不那么单一即不完全是实验或者完全没有实验。在这种思想指导下编者安排了几个典型的、没有实验活动的科学探究例如第五章第节“探究弹性势能的表达式”、第六章第节“探究向心加速度大小的表达式”等。有些实验探究性很强这一点在实验的标题中都明确地标示出来了。例如:第二章第节“实验:探究小车速度随时间变化的规律”、第三章第节的“实验”栏目“探究求合力的方法”等。探究性的实验与验证性实验的根本区别在于前者的结论是未知的。这样就增加了实验的难度。编者对此进行了研究在适当环节给出提示帮助学生沿正确的方向前进但又不直接给出结论以保持学习的探究性例如第三章第节实验“探究求合力的方法”等。对于不涉及实验的探究活动教科书为保持教学内容的探究性采用提示的方法帮助学生建立台阶能够不太困难地走下去例如第五章第节“探究弹性势能的表达式”等。科学探究的活力在于每个具体的探究都与另一个不一样它不是僵死的教条无论是科学研究中的探究还是科学课程中的探究都是这样。因此编者在教材中不追求某种探究的“模式”。●实验一直是我国中学物理教学中的薄弱环节。这套教材在哪些方面加强了实验的教学?《课程标准》加强了实验的教学体现之一是它把实验与其他教学内容紧密地结合在一起而不再规定所谓的“必做”实验。例如《课程标准》规定:“通过实验探究加速度与物体质量、物体受力的关系”、“通过实验理解力的合成与分解”……凡是课程标准做出这样要求的教材都安排了实验。还有一点与过去的《教学大纲》不同:《课程标准》没有对实验的具体做法、使用的器材等做出硬性的规定。这样就可以使师生因地制宜地进行实验教学便于提出不同的实验方法有利于实验设计的教学使师生更注重实验中的科学思想而不是背诵实验的器材、步骤等条文。鉴于《课程标准》规定的宽泛性这套教材尽可能地对同一个实验推荐几种不同的实验方案供师生选择例如第六章第节“探究平抛运动特点的实验”等。这套教材中节的标题中有“实验”二字的如“实验:验证机械能守恒定律”是全体学生都必须完成的。这些实验的规模比较大而且多是定量的一般要用两课时左右才能完成。教科书中的“实验”栏目也是要求学生自己动手做的但多是定性的实验可以做随堂实验处理。“演示”栏目也是实验往往由于器材等原因只能由教师做给学生看但有条件的学校应该努力让学生动手操作可作为随堂实验处理。“做一做”栏目也是实验但大多属于扩展性内容其中有的器材不一定是各校都有的有的器材则可用日常用品代用。这些实验可由各个学校、各位学生根据具体情况在课下选做。这些实验尽管不要求每个都做但教学中应该在宏观上有个控制总体上安排若干个有要求、有检查而不要一概不做。●教材的许多地方介绍了用传感器进行的物理实验可是我国的情况千差万别许多学校的计算机还很少为什么要把这些内容写进教材?《基础教育课程改革纲要(试行)》指出:课程改革要“大力推进信息技术在教学过程中的普遍应用促进信息技术与学科课程的整合”。用信息技术改造某些已有的实验、增加原来不能做的实验这是大势所趋教材编者要促进这项工作。但是由于发展不平衡也由于我国在这方面还缺少经验所以不能搞“一刀切”。《课程标准》中指出的是:“重视将信息技术应用到物理实验……诸如通过计算机实时测量、处理实验数据、分析实验结果等。”遵照以上精神教材在“做一做”栏目中多次介绍了信息技术在实验中的应用。例如第二章第节“用计算机绘制vt图象”、第四章第节“用传感器研究作用力与反作用力的关系”等。从全国范围看这项工作刚刚起步各个厂家的产品型号、使用方法不尽相同。因此教材只介绍基本原理不涉及具体的操作主要目的是指出某某实验有应用信息技术进行改进的可能性指出技术方向而具体的实验安排还要教师结合具体情况进行再创造。这方面的内容也不作为对全体学生的要求但教材编者、教师、学生都应该做出努力以推动这项事业的发展。●这套教材怎样加强学生的活动、加强教学的交互性?编者认为改变学生的学习方式是这次教改的一大任务。“改变学习方式”的核心是让学生不做被动的“受教育者”而是做一个主动的“探索者”。这里说的探索当然包括常说的科学探究但不限于此学生的活动也不限于实验活动。学生在学习活动中应该主动地动脑、动手引发疑问、进行思考、实验操作、相互讨论等等。浏览教科书就会发现“演示”栏目和“实验”栏目里多数情况只写用什么器材、进行什么操作、注意观察什么而几乎都没有把实验的现象写出来更不写由此得出的结论。这样做的目的是让学生练习观察并从观察中引发问题、进行实验自己得出结论。在这样的学习中学生不仅可以提高观察与推理的能力而且会逐渐形成观察与思考的习惯不做思想的“懒汉”。教材中有“思考与讨论”栏目它是重要的教学环节。教学中千万不要为了赶进度而用一两句话把结论告诉学生。例如第一章第节的“思考与讨论”要求学生从一个实例出发思考矢量相加的法则学生可能不大容易说出用什么“法则”之类的东西如平行四边形定则但可以感悟出三个位移矢量的“三角形关系”。学生说不出来也不要告诉他们学生只要结合实例认真考虑了即使说不出来也一定能够有所领悟。在教材的安排上这时还不要求学习矢量相加的法则这个法则要在以后接触更多的矢量之后才正式学习但这里的思考会埋下一颗种子到适当时刻就会萌发。再如第一章第节图的“思考与讨论”目的是介绍vt图象的倾斜程度与物体加速度的关系而不是由教师正面讲述先是从一个问题出发即从直线的倾斜程度出发进行讨论。这样不仅促进了学生的主动学习而且有利于学生形成勤于思考、勇于质疑的习惯。教科书虽然做了这样的努力但还不够希望老师们在教学中朝这个方向走下去创造更多更好的教学案例。●这套教材比较注意逻辑线索。有一种意见认为这样做并无必要因为多数人学过高中物理后并不去做物理学的研究者。关于这个问题编者是怎样考虑的?什么样的人才算具有较高的科学素质?这不仅要看他的科学知识有多少而且要看他的言行所反映出的他对科学本质的认识程度以及对科学过程、科学方法的领悟特别是他的价值观在多大程度上与科学的价值观相一致。所以对于以后不去研究物理学的学生来说后者可能是中学物理更重要的教学目标之一。物理学是一门成熟的精密科学实验事实是它的基础逻辑关系构成了它的理论结构两者缺一不可。在高中阶段我们要在可能的程度上按它本来的面目展现给学生使学生看到这是人类三百多年来创造的一个有代表性的学科它满足了人类的求知欲它为我们奠定了现代文明的物质基础。我们不能不负责任地给学生造成一种假象好像科学是一些支离破碎、经不起推敲的知识堆砌。人的科学素质表现之一是“说话要有根据、说话要合乎逻辑”。高中物理教学要一步一个脚印地走事事不马虎。凡是由于知识基础、实验条件等需要跳过的逻辑环节教材中要明确指出。这样做的目的是让学生也养成这样的习惯。例如关于做匀速圆周运动物体的加速度的方向问题本来可以只从小球在水平桌面运动时的受力体验出发得知做匀速圆周运动的物体受力的方向由此推断一切做匀速圆周运动物体的加速度的方向。但是这种做法是从个别几个实例得出的一般性的规律得出的结论有可能是不可靠的还需要进一步验证。本教科书则是利用加速度和矢量运算的知识在普遍情况下得出做匀速圆周运动物体的加速度的方向这样得出的论断才具有一般性。在这之后根据牛顿第二定律得出的物体受力方向也才具有一般性。需要指出的是第六章第节是以“思考与讨论”开始的请学生通过两个实例的分析思考做匀速圆周运动的物体的加速度方向。一个实例是地球绕太阳的公转另一个是绳系小球在光滑桌面上的匀速圆周运动。学生可以看出实例中物体受力的方向并推知物体加速度的方向。尽管不能由此得出普遍的结论但这样的实例却对问题的答案给出了强烈的提示在进行一般性的讨论中它给我们指出了方向。这样的实例分析不是可有可无的。类似的处理方法在第二章第节“匀变速直线运动的位移与时间的关系”中也有典型的体现。对于许多将来不以科学技术为职业的学生也许匀速圆周运动的知识将会忘记但一次又一次这样的逻辑训练将长留心中成为他们的潜意识和价值观。学生将来应该思维有条理、看问题不片面、善于认识新事物。类似的教学设计将对这样思维习惯的形成起到积极作用。应该说明的是诸如匀速圆周运动的加速度方向等问题的讨论并不要求学生独立地复述更不要求用这样的方法解决其他问题。只要学生能跟下来认为说得有理编者的目的就初步达到了。这样做更多的是着眼于情感、态度与价值观方面的教育。经历过这样的学习过程与没经历过是不一样的按教科书这样学习学生会感到物理学是“说理”的。对于教科书中的某些内容要允许学生不完全掌握可能老师、同学们还不大适应。其实这是与过去不同的一种教材观下面还会说到。●教材涉及了斜抛运动、弹性势能的表达式、普遍的曲线运动等内容这是不是说这套教材比过去的教材要求高了?这三个科学术语在过去的教学大纲中、教材中都是不出现的它们从三个方面反映了新课程与过去课程的区别。过去课程的着眼点在“知识点”《教学大纲》没有把斜抛运动写在上面教材就不能讨论斜抛的问题。《课程标准》要求与过去不同:“会用运动合成与分解的方法分析抛体运动”也就是说新课程对“方法”给予了更多的注意对于方法的载体即知识没有苛刻的限制。因此教材在研究了直线运动后把抛体运动当做一个实例目的是讨论在平面上应用牛顿定律解决问题的一般性方法。指出其与解决直线运动问题不同的是需要在x、y两个方向上分别做出受力分析、在两个方向上分别应用牛顿定律和运动学的规律。对于抛体运动在两个方向上运动的具体规律不像现在的课程那样强调对于平抛与斜抛两种运动也不刻意区分。当然在具体的例子中用得比较多的还是平抛运动。第五章第节“探究弹性势能的表达式”的主要目的并不是让学生学习这个关系式而是让学生经历一次探究的过程。关于探究性学习无论是实验性的还是非实验性的书上是否写出了结果、将来是否要求对结果的掌握其教育意义是很不一样的。《课程标准》没有提及弹性势能的表达式本教科书对这个关系式也不做要求因此学生和教师都可以放下包袱一心体验探究的过程而不必过分担心其结论。至于一般性的曲线运动的介绍也是在于它的方法目的在于使学生能在更一般化的条件下比较深入地认识匀速圆周运动。这里并不涉及一般性曲线运动的具体知识。以这三个例子为代表可以看出不宜说新课程的要求比过去高了还是低了应该准确地说新课程与过去课程的侧重点有区别。●一些教学内容的引入和展开例如运动学规律的教学可能有人说过于烦琐不如过去的方法那样“简明、轻快”。为什么要这样处理?这实际上是看问题出发点的差别。如果眼睛只盯着知识的掌握那么从加速度的定义出发经过代数式的变形马上就可以得到v=vat于是就能用来解题了。《基础教育课程改革纲要(试行)》要求我们:“改变课程过于注重知识传授的倾向……使获得基础知识与基本技能的过程同时成为学会学习和形成正确价值观的过程。”按照这个要求教材赋于了这段内容更多的教育意义。教材的思路如下。通过实验真实记录小车在重物牵引下运动时时间与速度的数据↓作出速度时间的图象↓发现存在着这样一种运动它的vt图象是一条倾斜的直线↓发现倾斜直线的vt图象所描述的运动是加速度不变的运动给出匀变速运动的定义↓通过图象一般性地研究得出匀变速直线运动的速度和时间的关系式。v=vat这段教材虽然与人类对此问题的认识过程不完全一致但对于作为个体的人它却是一个学习、认识科学规律的好例子。它强化了从实验得出规律的一般性过程练习用图象分析问题的有效方法逻辑线索清晰。应该说它在价值观及科学过程、科学方法上的教育价值比较高。教科书在其他一些地方例如匀变速直线运动位移与时间的关系、功与物体速度变化的关系、重力势能的引入、万有引力定律的得出、加速度与物体受力及物体质量的关系等出发点都是强调过程与方法、情感态度与价值观这两方面的课程目标。教学中不要为节省时间把学习过程简化。●教材在很多地方利用了极限的概念关于这个问题编者是怎样考虑的?《课程标准》与原来的《教学大纲》的重要区别是与《基础教育课程改革纲要(试行)》的要求相一致即明确提出了三维课程目标。过程与方法、情感态度与价值观是跟知识与技能同等重要的目标。在现代科学中静与动、曲与直、变与不变、部分与整体等辩证关系都需要用极限的思想去理解。这是一种重要的思想方法。在高中物理中适时引入极限的思想是完全必要的对于树立辩证唯物主义的世界观、避免形而上学的思维模式都有积极作用。在高中物理引入极限思想的出发点就在于此。根据编者的经验绝大多数高中学生按教科书这样的方式来接受极限的思想没有任何困难。学生学习极限时的困难不在于它的思想而在于它的运算和严格的证明而这些在教科书中并不出现。实际上教科书甚至从始至终都没有出现“极限”这个术语。对于这个思想方法教材的宗旨是“渗透”。在匀变速直线运动的规律、变力做功、曲线运动等多处反复出现让学生逐步熟悉和感悟。还应该指出关于极限的运用只要求学生能跟着“走”下来使学生相信教科书得出结果的过程是有道理的而不要求学生独立地重复这些推导运算。有一种意见认为大学将来会系统地学习这些内容中学没必要学。我们的意见是学习的内容按性质分一般有两类一类是知识性的一类是方法性和观念性的。对于前者如果以后有机会学没必要重复而方法性的、观念性的东西需要多次接触才能逐步深入地领悟。人们缺少的知识可以在一生中的任何时刻补充而方法性的东西特别是观念性的东西的学习在成长过程中时机的选择是非常重要的。●教材不止一处提到通过实验得出结论需要“勇气”这是否鼓励学生莽撞从事而与我们提倡的科学精神不符?人类的知识是怎样得来的?不是通过演绎得来的单纯的演绎不能得到新的认识。普遍性的规律也不是通过简单的归纳得来的归纳得出的结果只适用于跟原型一致的场合。猜想与假设、对自然规律某些特征所持的信念这些才是创造性思维中最活跃的因素。这是编者写下这些文字时的思想基础。例如在实验研究物体的加速度与它受力的关系时几次实验的aF直线都不会完全经过原点但会十分接近原点。当然可以采用更精密的实验手段但那时我们对精确度的要求应该更高于是它还不会完美地经过原点。适当的时候就要敢于相信真正的自然规律应该是a∝F。所以教科书在以下几个内容中从思路到行文都有类似的具体处理。如在谈到伽利略把沿斜面下滑物体的运动规律外推到自由落体时在把作用于行星与太阳间的引力推广到地球与月球、地球与地面物体甚至推广到任何物体之间时在确定物体动能的表达式时。过去我们关于科学精神的教育主要是辛勤与严谨这两方面的确是不可缺少的现在还要进行这些教育。但是如果仅仅是这些那么对于任何形式的创新都是不够的。因此教材做了上述的努力希望它在激发学生的创新活力方面起到积极的作用。这种活力不限于物理学的研究和学习它会表现在学生未来生活的方方面面。●教材怎样体现“过程与方法”这个课程目标?教材不求以“简明、轻快”的方式给出知识的结论而是努力把得到知识的过程适当展现给学生。关于得到知识的过程它有两方面的含义。一方面是学生个体在学习中的活动过程、思维过程另一方面是历史上人类认识某一规律时科学家群体的活动过程、思维过程。关于第一个方面前面已经有所说明。关于后一方面在天体运动、万有引力等问题的研究中主要在科学足迹的栏目中介绍。在呈现这些历史材料时编者把它放到当时的大的社会背景中去从当时社会的经济、文化环境去认识科学史中的事件。编者认为《纲要》和《课程标准》中所说的科学方法指的是人类认识客观世界、影响客观世界的一些基本观点和基本方法例如前面涉及的处理实验基础与逻辑结构关系的方法、处理具体事例与一般规律关系的方法等也包括科学工作中通用的多少带些技能性的方法如用图象处理实验数据的方法等。对于近年来某些场合经常听到的学习某些十分具体的物理问题时所说的“××法”、“××法”教科书没有提及。●教材怎样体现“情感、态度与价值观”这个课程目标?这里举几个例子谈谈编者在这方面所做的努力。爱科学的前提是要懂科学。编者最基本的努力是使学生学懂。大家说某部分内容难其实不是处处都难而是存在着一两处“思维障碍”难以突破。教科书编写过程中编者研究了学生的思维特点力图在感到困难的地方多搭几个矮一点的台阶。编者认为在一定程度上可以带点夸张地说“没有不能攀登的高山只有上不去的台阶”。例如第六章第节分析匀速圆周运动的加速度方向教科书分步走特别把矢量的运算分得很细引导学生得出正确认识。第五章第节“探究弹性势能的表达式”也是这方面的一个好例子。学生学懂了才能满足他们的好奇心体会到学习的乐趣才会有成就感才会察觉到科学中美好的东西。《论语》中说:“学而时习之不亦说乎!”在这里“习”是弄懂、精通的意思“时”就是及时“说”同“悦”是高兴欢快的意思。这句话的意思是说:学了就及时弄懂弄明白了才高兴得起来。《论语》中的这段话与“格物致知”一样是中国古代的一种教育思想的精华之处。教科书坚持用事实说话。一切概念、规律都有实际事物做依据概念和规律的引入都从生活、技术或实验中的实例出发一切论述都合乎逻辑不相信似是而非的说法不与已有的认识相矛盾。为此这套教科书比较强调逻辑的线索。前面已经举例。这些都是潜移默化的教育。这样做的目的不仅是让学生练习观察、实验及推理的能力更是要使学生养成这样的习惯。章前富有针对性的名人语录都能画龙点睛地在情感、态度及价值观方面起到很好的教育作用。例如第七章第节学过万有引力定律的应用后适时引用李政道关于物理规律普适性的话语第七章第节引用梁启超关于科学与艺术关系的见解以及绪言“物理学与人类文明”引用的庄子的话读起来都会使学生有震撼的感觉。●教材怎样强调科学技术与社会的联系?“科学、技术、社会(STS)”是近年来世界科学教育中的一个潮流它强调的是科学技术与社会的关系而不是科学在技术中的应用。这方面编者做了很大的努力。例如在第一章第节学习速度时介绍了车辆速度的提高与城市发展及军事思想的关系在第七章第节学习万有引力与航天时让学生对某些国家打算将外层空间军事化的企图发表意见在讨论伽利略、哥白尼的思想时把它们放到当时的社会大背景中去看以及多处讨论了环境、资源等问题。这些都是为此做出的努力。在涉及科学技术与社会的问题时重要的是启发学生进行这方面的思考鼓励他们发表自己的见解。不要求学生提出有很高价值的意见更不宜过多地评论见解的对与错。●加强过程与方法的教学强调科学探究这都是必要的但这样做增加了教学时间。应该怎样解决这个矛盾?这仍然是考虑问题的出发点。三维课程目标是《纲要》和《课程标准》所要求的是这次课程改革的精髓。无论教材编者还是教师、学生都要在落实三维课程目标上面下功夫这是必须付出的代价。在过程与方法、情感态度价值观方面多花费了力量留给解题操练的时间必然会少这一点不必回避。有所得必有所失。关于这一点《高中物理课程标准解读》中的以下一段话很能说明问题。任何改革包括现在进行的基础教育课程改革都会以传统意义上的某种质量的“降低”为代价。五四运动是一次伟大的思想革命和文化革命。在提出“科学”与“民主”的同时还提出了摒弃文言文、提倡白话文的主张。由此我们今天六七十岁以下的人要想写一篇文言文或者作一首古诗词之类的东西真是不像样子了。会写文言文会作古诗会填古词当然是一种优点。但是我们因此而在中小学语文课上去大讲“诗词格律”大教青少年怎样作古诗、写古文岂不就是缺点性的优点了吗!其实这套教科书也有一些要求比较高的问题。例如在第二章第节要求根据拍摄的照片估算照相机快门的曝光时间。说这类问题的要求比较高是因为把这个实际问题转化为物理学的问题不是很简单的但它与常见的习题集中难以找到现实情境的古怪问题截然不同。我们的学生在把现实问题转化为物理问题用学过的物理知识来处理这方面的能力确实有待提高。●新课程要求教学具有一定的开放性这套教材对此做了哪些努力?教材中“说一说”“做一做”“课题研究”栏目大多是开放性的并没有确定的要求。例如第三章第节在谈到电磁相互作用后以“说一说”栏目提出了这样的问题:既然质子带正电原子核中的质子应该互相推斥但它们却紧紧地结合在一起可能是什么原因?学生会猜想可能有一种更强大的力使它们结合在一起这为强相互作用的引入做了铺垫。但是也可能有的学生知道万有引力因而认为万有引力使核子结合在一起。这样没有关系我们要允许学生存疑可以有模糊认识学下去问题就解决了。存在这样的疑问反而会使后面的学习效果更好。又如第四章第节大力士与别人“掰腕子”的问题可能有多种不同的解释都会有道理。没有关系教师不要力求当个裁判员裁定谁的解释正确谁的不正确。生活中、科学中总会有一时不能解决的问题有的甚至一生都找不到满意的答案这样我们才会有一个不断提问的心境我们的认识才能不断提高、深入。上面说的例子是对学生个体的学习的开放性。这套教科书还注意了学科的开放性即物理学尽管是成熟的科学但它仍然不能为一切问题找出答案旧的问题解决了新的问题又提出了。例如在物理必修的最后“关于时间和空间到底是什么”关于黑洞的探索以及最后的问题:“相对论和量子力学是哪一种更广泛理论的特殊情形呢?我们现在还不知道……”其目的都不在于让学生对这些问题有什么了解不过是让学生感到人类对真理的追求是无止境的。此外实验提出了多个案例由学生依具体情况选择书后推荐课外读物等都是这套教科书为开放性教学所做的努力。教科书的开放性涉及许多问题其中教科书在课程中的角色应该如何定位?多年来大家都有一种心理认为课本上的每一句话(除星号内容和小字内容外)都应该学懂课本外的任何知识在学生阶段都没必要深究。现在的课程理念则认为课本与实验室、图书馆、报刊和电视等大众传媒、周围的人群等都是课程资源课本只是其中之一。尽管课本十分重要但它不是惟一的。也不要把课本奉为《圣经》。只有《课程标准》才是国家颁布的法规性的文件教学的内容和要求应该以《课程标准》为准。●我们国家的经济文化发展很不平衡各位学生的发展潜能、兴趣爱好也不相同。教材编者是怎样处理课程“弹性”的?这要在两个层次上考虑。高中各科新课程的共同特点是它们的“选择性”和模块结构。物理课的共同必修内容只有两个模块课时。学完共同必修内容后学生就可以选学不同特点的物理而在此之后更可以决定是否继续学物理或学习哪种特点的物理。这些是在过去的《教学大纲》框架下所无法做到的。这种安排在根本上保证了“选择性”即“弹性”的实现。从另一个层次上考虑在物理课程内部无论在必修模块还是在选修模块中都有一些弹性教学内容。例如“说一说”“做一做”它们不是每个学生一定要做、必须要掌握的学生和教师可以根据具体情况安排。每册书的后面都介绍了若干课外读物这也是过去的教材所没有的。学生可以根据自己的学习情况以及所能找到的图书选择阅读。每册书都有“课题研究”不同学校、不同学生也可以按照自己的情况灵活安排。●“说一说”栏目与“思考与讨论”相近“做一做”栏目与“实验”相近。为什么要设立不同名称的栏目?“思考与讨论”“实验”“演示”都是教学中的必要环节如果越过去教学会难以继续。鉴于其重要性教科书是以与正文同样大小的字排印的。“说一说”“做一做”属于扩展性的教学内容它们与“科学漫步”“科学足迹”“STS”等栏目一样如果不学虽然对充分实现课程目标会有妨碍但不致影响教学的继续可以根据学校和学生的具体情况安排。这些栏目是以较小的字排印的。致教师们物理教学是科学课程的重要组成部分它像一条历史的长河继承传统与发展创新是它的永恒课题。多年来新中国的科学课程进行了多次改革这些改革凝聚了大批教育工作者的心血构筑了中国基础教育不断前进的阶梯是一笔宝贵的财富。中国是一个大国。一个大国的教育创新不能没有广阔的国际视野中国又是一个文明古国一个文明古国的教育创新必须继承和发扬传统教育的精华。没有这两方面的努力就不能与时俱进。因此必须在中西方教育观念的撞击和中华民族教育观念的古今流变中去观察和思考中国的教育创新问题:承华夏传统纳四海文明。就物理课程而言这种观察和思考的结果是:课程目标应该全面反映时代对知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观三个方面的需求有利于受教育者健全人格的养成应该继承和发展“格物致知”的思想重视科学探究教学内容要注重基础性、体现时代性还要为学习者提供选择的可能。基于对课程改革的这种理解编者根据《基础教育课程改革纲要(试行)》(以下简称《纲要》)的精神按照《普通高中物理课程标准(实验)》的要求(以下简称《课程标准》)编写了这套高中物理教科书和教师教学用书。在编写这套教材的过程中编者不断学习《纲要》和《课程标准》并力求把学习的心得体现在教材中。这里编者就教材编写中对一些问题的考虑与教师们交流并对这套教材的使用提出一些建议。一、物理教学要落实三维的课程目标《纲要》指出:《课程标准》是教材编写、教学、评估和考试命题的依据是国家管理和评价课程的基础它应体现国家对不同阶段的学生在知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观等方面的基本要求。在这里《纲要》明确规定了课程的三维目标把过程与方法、情感态度与价值观和知识与技能并列这是对教育本质认识的一种飞跃。物理学不仅以其概念、规律揭示了自然界基本运动的诸多真理它还在建立这种知识体系的过程中发展了科学思想方法和研究方法推动了科学的进步。不仅如此它的知识和思想对人类活动的广阔领域都产生了影响成为人类文化的重要组成部分它的每一次重大成就都改变了人们的自然观、世界观成为人类思想和观念进步的伟大阶梯。这就是说物理学本身就是科学知识、科学过程与思维方法和科学价值观的统一体。三维课程目标乃是物理学的本质在物理课程中的反映。科学知识是科学家们从事科学活动的成果。知识就是力量也是物理教学的基础。但是什么知识是重要的知识?例如在牛顿运动定律的教学中从“基本知识、基本技能”的课程目标出发也许要说牛顿第二定律最重要因为它在实际的生产、生活中应用广泛在教学中能够解题易于进行教学评价。然而从三维培养目标来看牛顿第一定律包含着极富成果的科学概念如力、惯性、参考系等。正是它摧毁了旧观念的基础引导牛顿时代的科学前辈以新的视角看待引力从而令人信服地表明天上与人间遵从同样的力学。它是牛顿物理学的基石。出于这样的考虑这套教科书对于牛顿第一定律也做了比较多的讨论。今天物理教学不应只让学生认识“题海”而要帮助学生思考“科学”究竟是什么!科学过程是科学家们从事科学活动的智力劳动过程。把科学过程和科学方法引入物理教学能使学生有身临其境之感而且能领略科学前辈的研究方法、科学思想、科学精神得其精髓有所借鉴。科学课程不应该忽视人类对科学认识的历史过程的教育不应该让科学家们曲折顽强而又闪烁智慧的创造性思维和实践过程被公式和条文所遮盖。科学文化是科学发展过程中人与科学的相互作用、社会与科学的相互作用、技术与科学的相互作用形成的。科学意识、科学精神、科学的自然观和世界观、对于科学与社会及科学与人类命运关系的认识等等均属于科学文化。从三维培养目标来看教育不仅是知识和方法的传递更是心灵的唤醒。所以传播科学文化是科学课程必不可少的责任。物理学是一门与自然、生活、技术、社会有着广泛联系的学科。我们有理由相信坚持物理教学的三维培养目标一定有助于物理课程重新焕发自己的魅力。二、倡导自主学习重视科学探究实现教学方式的多样化教学应该是师与生、生与生、师生与各种教学资源(包括教科书)之间互相交流的过程。学生应该直接接触多种教学资源丰富和发展学习的内容从而使学生真正成为学习的主人进入自主学习的境界。为此这套教科书安排了“思考与讨论”“实验”“演示”以及“说一说”“做一做”等栏目它们是实现学生自主学习的桥梁。每册书的后面都列有课外阅读的参考书目教学参考书中也编选了比较丰富的多视角的辅助材料。正如费恩曼所说:“我们的责任是给未来的人们一双没有束缚的、自由的手”。有鉴于此物理教学应力戒枯燥呆板地罗列概念和公式而应轻松活泼地展现科学思想发展的脉络对学生产生强烈的吸引和激励。如此学生们才可能真正地走向自主学习的大门。为实现物理课程的三维目标教学方式必须是多样化的。在学生自主学习的基础上讨论式的教学就是可以采用的一种方式。例如“伽利略对自由落体运动的研究”“万有引力与航天”等内容均可这样处理。为了加强学生的探究活动改变学生过多地被动式学习提高学生自主获取知识的意识。《纲要》和《课程标准》十分重视教学中的科学探究活动。科学课程中的科学探究是让学生经过自己的探索获得知识与技能体验其中的曲折与乐趣体验科学思想和科学精神。与科学的结果相比教学中的探究更重视的是科学过程因为探究活动在教育中的主要作用在于播种一种行为收获一种习惯。科学探究与物理实验既有联系又有区别:从一个方面看物理实验是某些科学探究的重要手段但也有些探究不涉及实验从另一方面看科学研究中的许多物理实验其目的是探索未知的规律但也有些实验是为了验证已知的规律或用已知的规律进行某些测量。因此不能因为强调探究而忽视物理实验在物理课程中的独立地位。自然界是沉默不语的它不会自动告诉人们掩藏在现象背后的本质、规律和内在联系。我们可以把实验看做人类与自然的“对话”正是靠着这种对话迫使自然做出回答才能有所发现和收获。因此一个学习科学的青少年必须学习和掌握基本的实验规范和技能。同时还应该认识到实验是用理性分析来指导观察的方法为了在实验的基础上建立物理定律还需要逻辑推理包括数学演算。一句话实验和理性思维是不可分割的。教学方式的多样化以及对其内在联系的探索与实践是物理教学成功的重要因素。三、“书本是科学的世界”和“世界是科学的书本”物理教学应引导学生从身边熟悉的自然现象和生活现象中探索和认识物理规律并尽量把认识到的知识和研究方法与生活、生产中的应用联系起来体会物理学在社会进步中的作用。这就是“从生活走向物理从物理走向社会”的课程理念。这一基本理念在教学实践中是有层次的。高中时随着学生认知水平和能力的提高应从更广阔的自然现象和生活现象入手并力求取得普遍、准确、深刻的认识。在联系生产、生活中的科学应用方面也应着眼于高新科技跟上科技与社会的发展步伐。从生活走向物理的一个重要含义是从常识走向科学。教科书第一章第节“速度”中的“说一说”栏目讲了一个人驾车超速的笑话。显然主人公没有速度的科学概念但她一定会有快慢的概念。可是只有快慢而没有速度的概念还会有物理学吗!物理教学把常识之中的模糊之处提升到科学层次与此同时还要在这一过程中发展学生的科学思维能力。对于科学家而言一个科学问题就是他的一道“习题”。为了求解他要调动已有的科学知识及科学方法。当他得到满意的解答时他就创新了知识而这种新知识的获得定会发展新的科学思想与方法。对于学习者而言一道习题应该看做一个“科学问题”像科学家那样去思考和探求才能有所收获。科学知识与科学思维互为刀和刃。没有刀何来刃?没有刃的刀何用之有?成功的教学不仅在于解决了学生们已有的问题而且应该诱发出新的科学问题哪怕是一些暂时不能解决的难题。例如在自由落体运动教学之后是否还可能诱发出一些诸如“如此司空见惯的现象怎么会成为物理学研究的一个源头”“伽利略的成功对物理学有什么意义”“其他星球上的自由落体加速度可能是多少”“地球上的自由落体加速度有可能随白天和黑夜而异吗?如果真是这样世界将会怎样”……这样在学生们的面前科学的大门开启了探索真理的道路展现了他们将会正确认识“书本是科学的世界”和“世界是科学的书本”的真正含义。四、物理教学应该展现科学的人文价值科学文化是求真求实人文文化是求善求美。两者尽管形成的背景、关注的对象以及涵盖的内容有所不同但在深层的价值取向上则是沟通的、互补的。对此有人把科学、人文社科、艺术比做三棱锥的三个面认为“当人们站在它的不同侧面的底部时他们之间相距很远但当他们爬到塔的高处时他们之间的距离就近多了”。科学是人的活动它的目的又是为了人。因此科学必有广阔而深刻的人文背景。比如说哥白尼何以能够在年出版《天体运行论》迫使地心说寿终正寝呢?首先在那个时代文艺复兴的艺术繁荣已经在意大利萌发并扩展到全欧洲马丁路德向教会的权威发起了正面的冲击哥伦布已经完成了划时代的远航……这一系列事件及其形成的思想解放的潮流使人们的头脑超越了基督教艺术、哥伦布的眼光超越了欧洲同样也使哥白尼的眼光超越了地球本身把它视为宇宙空间中一个与其他天体相似的物体……世纪需要有真才实学、有文化底蕴的综合性人才。如果物理课程能够在一定程度上把人文文化与科学文化融合在掌握科学知识的同时受到科学与人文两种文化的熏陶有所领悟兴致勃勃乐在其中地学习这不就是真正有实效的素质教育吗?教科书只是众多教学资源中的一部分。从教科书演变成实际教学的过程其中有教师再创造的广阔空间。这将是展现教师对物理学的理解及对教育的理解的多彩舞台也是师生情感交流、智力交锋的轻松和谐的场所。通过这种富含智力与非智力因素的教学活动使固化在书本中的内容在学生的心中和手中活起来……这是教师的光荣使命。第一章运动的描述一、教科书的编写意图.强调力学是物理学的基础也是物理学及其他科学研究的典范。对物体运动的研究是物理学产生和发展的源头之一。正如古希腊圣贤亚里士多德所说的那样:“不了解运动就不了解自然”。物体的空间位置随时间的变化是自然界中最简单、最基本的运动形态人们称之为机械运动。在物理学中研究物体做机械运动规律的分支就是力学。人们在力学的研究中不仅了解了物体做机械运动的规律而且还创造了科学研究的基本方法。所以著名物理教育家和科学史家霍尔顿说:“无论从逻辑上还是从历史上讲力学都是物理学的基础也是物理学及其他科学研究的典范……力学之于物理学如同骨骼之于人体”。这就是《普通高中物理课程标准》把“力学”的内容作为必修模块的主要原因。科学的发展过程和人的科学素质的提高过程具有一致性是科学教育有效性的基础之一因而也是科学教育应遵循的一个原则。力学是物理学及其他科学研究的典范其表现是多方面的。在这一章中最为突出的是质点模型的建立。物体运动的复杂性向人类渴求描述运动的愿望和智力提出了挑战。认识到科学地描述自然包括描述物体的运动不是一种简单的模写不是拍照而是突出研究对象和问题的主要方面忽略次要因素建立理想化的“物理模型”并将其作为研究对象。这样不仅使描述和研究成为可能而且更深刻地把握了事物的本质。理想化模型源于具体事物又高于具体事物是感知、思维的产物。就此而言它的建立既是一种典范又具有普遍意义。许多著名物理学家都曾谈及过理想模型。例如美籍奥裔物理学家韦斯科夫曾风趣的说:“什么叫模型?模型就是奥地利的火车时刻表。奥地利的火车经常晚点乘客问列车员:‘你们干吗还要时刻表?’列车员回答说:‘有了时刻表你才知道火车晚点呀!’”如果真的没有列车时刻表铁路交通将会怎样?由此我们就能感悟到理想化物理模型在科学中的地位和作用了。关于质点的概念教科书是从如何处理实际物体运动的复杂性而提出问题应该说它是以引导学生进行科学探究的思路展开的。如教科书在展示实际物体运动的复杂性的同时用极度虚化后飞鸟的图片引发学生思考:如果物体都是一个个只有质量、没有大小的“点”问题就简单了。那么什么情况下可以把物体看做这样的“点”呢?……这样处理的目的不是要求学生记住“质点”的概念而是要通过这一过程渗透和培养这种科学的思维方法。.明确区分位置和位移()质点位置随时间的变化规律是运动学的核心问题。教科书明确提出位置坐标以区分位置和位移研究质点的位置坐标随时间变化的关系体现教科书内容的基础性。教科书指出应在参考系上建立坐标系并且定量地描述质点的位置。质点沿直线运动中用x表示位置(又如在抛体运动中用x、y表示位置)用Δx表示位移。时刻和时间间隔的区分也因此更加明确。现行教材课标教材平均速度加速度这样处理速度和加速度的概念有利于准确、简明地表述运动学的规律也便于学生理解。()现代科技飞速发展人类活动的空间范围越来越大个人活动的地区范围也越来越大确定物体和人在地球表面和空间的位置显得越来越重要全球卫星定位系统(GPS)适应时代的要求它能相当精确地、实时地确定物体和人的位置并且应用越来越广泛。本教材通过“科学漫步”栏目初浅地介绍了利用GPS如何确定物体位置的方法既可以激发学生的好奇心和求知欲又为他们了解物理知识与社会发展的联系创设情景。.突出了变化率的概念任何事物的变化包括物体位置的变化总是伴随着一个过程。在这一过程中我们关心两件事情一件是变化的多少另一件是变化的快慢后者就是变化率。以物体的直线运动为例位移Δx是变化的多少速度就是变化率。两者相比在研究物体的运动中作为位置变化率的速度是更为核心的内容也是学生学习中应该上的一个台阶。因为它不像位置变化的多少那么具体那么“看得见摸得着”。速度有平均速度和瞬时速度之分。两者相比平均速度要容易理解因为它是与一个真实的变化过程相联系的:真实的位移Δx与真实的时间间隔Δt的比值。与此不同瞬时速度就难以理解了。在这本教科书中该问题是在较小的时间间隔Δt内平均速度更能比较精确地描述物体运动的快慢程度。从这一事实出发Δt越小描述越精确进而给出一个推断和认定即当Δt很小很小时就说是物体在时刻t的瞬时速度。在这里渗透了极限思想但并未要求学生准确地从极限的意义上去理解瞬时速度的概念。另外教科书选用了费恩曼杜撰的那个著名笑话不仅告诉学生只知道快慢的概念而不懂科学的速度概念会闹出怎样的笑话而且还想让学生认识到没有瞬时速度就没有运动学、动力学……加速度也是一种变化率。作为速度的变化率它比速度的变化量具有更深刻的含义。本章不仅希望从变化率的角度认识速度和加速度而且还想让学生的认识得以拓展教材通过“科学漫步”栏目让学生认识到自然界中某一个量D的变化可以记为ΔD发生这个变化的时间间隔可以记为Δt变化量ΔD与Δt的比就是这个量的变化率。变化率在描述各种变化过程中起着非常重要的作用。.加强与生活、技术、社会的联系本教材非常注意物理知识与生活、技术、社会的联系无论是概念的引入、阐述、应用、练习都注意联系实际特别是联系学生身边的生活、现代科技。如:阐述质点位置时联系全球卫星定位系统(GPS)讲解位移、路程时联系北京去重庆的交通路线。讲速度和加速度则联系学生感兴趣的一些物体和交通工具的速度和加速度等。在测定物体运动速度的实验中还特别介绍了借助传感器用计算机测速度的新方法。教科书注意物理知识的人文特色以及与社会发展的联系。为帮助学生理解运动和静止的相对性在练习中引入了宋代诗人陈与义(-)《襄邑道中》的一首诗:“飞花两岸照船红百里榆堤半日风。卧看满天云不动不知云与我俱东”。并配有诗的意境图让学生体验科学与文化的联系。教材还特别撰写了一篇STS的短文:速度与现代社会介绍交通工具的速度与城市发展规模等各方面的关系也介绍了交通网络促进经济发展和交通堵塞、污染等带来的社会问题使学生对科学与社会发展的互动关系有所认识。.注意为学生自主学习、教学方式多样化创造条件教科书编写注意激发学生的兴趣和学习积极性让学生积极参与乐于探究。如质点概念的引入和阐述自然地把学生引入物理情景引起学生联想积极进行探究。又如短文《速度与现代社会》的表述通俗易懂适合学生自主学习。教科书编写还注意为教师教学方式多样化创造条件。如教科书对质点概念的引入、阐述教师可采用启发提问探究的方式进行教学也可采用让学生阅读课文、交流、讨论教师总结的方式进行。又如用打点计时器测速度的实验除了介绍电磁打点计时器外还介绍电火花计时器可以选用以及用气垫导轨和数字计时器测速度的方法供有条件的学校选用。.本章教材概述研究一种物理现象总是先从现象的描述入手。作为研究物体机械运动规律(力学)的第一章本章章名“运动的描述”就清楚点明将要讲述的是有关描述物体运动的物理量:位移、时间、速度和加速度。要理解这些物理量就必需理解质点、参考系和坐标系等概念。所以本章首先介绍质点、参考系和坐标系接着说明时刻和时间间隔、路程和位移指出矢量和标量的区别然后主要研究直线运动中的位置、位移、速度、加速度等概念。有了本章的基础下一章就能进一步研究匀变速直线运动的规律。本章讲述的质点、参考系、坐标系、位置、位移、时刻、时间间隔、矢量、速度和加速度等不仅是下一章学习的基础知识也是以后力学各章学习的基础知识。这些基础知识在实践中有广泛的、重要的应用教材注意联系生活实际引出概念并说明它们的应用。作为高中物理的第一章对学生的要求不能过高教学中要注意引导学生初步领会物理的科学思维方法如:质点模型的建立速度概念的定义等。二、教学要求与建议课时分配建议第单元质点参考系和坐标系(学时)时间和位移(学时)第单元运动快慢的描述速度(学时)实验:练习使用打点计时器(学时)速度改变快慢的描述加速度(学时)质点参考系和坐标系()教材分析要描述物体的运动首先要对实际物体建立一个物理模型最简单的是质点模型。由于运动的相对性描述质点的运动时必须明确所选择的参考系。为了准确地、定量地描述质点的运动还要建立坐标系。质点、参考系和坐标系是描述物体运动的基础知识教材逐步展开这些内容最后介绍全球卫星定位系统。本节知识是学习后面内容的基础也是整个力学的基础。()质点的教学质点模型是高中物理提出的第一个理想模型。我们对质点概念的形成以及质点模型的建立过程其教学要求是初步的。学生对科学思维方法也只能是有所认识要求不能太高。教科书对质点模型建立的思维过程有以下考虑:①物理概念、规律是对一定的物理模型来说的物理模型的建立过程体现了科学思维方法。②质点概念固然重要但更重要的是引导学生领悟质点概念的提出和分析、建立质点模型的过程为此教材通过实例说明要准确描述物体的运动是十分困难的分析困难的原因并逐步指出建立质点概念的必要性充分展示了物理学研究的科学思维过程让学生体验什么是科学思维的方法。教学中要进一步为学生创设问题情景。如放映录像:鸟的飞行流水、瀑布羽毛下落……·详细描述物体运动有什么困难?·我们需要了解物体各部分运动的区别吗?·演示羽毛下落。·教师引导学生讨论并总结质点概念。要明确质点概念的确切内容和在什么情况下可把物体看做质点。同时要明确建立物理模型是物理学研究问题的基本方法。()参考系和坐标系的教学①学生在初中已学过参照物教师可让学生举例说明同一物体对不同的参照物运动情况不同对学生列举的典型例子教师应充分肯定同时结合教科书中的图.加以分析。然后教师说明“参照物”的科学名称是“参考系”即可。②坐标系的建立是教学重点我们可创设一个实例让学生思考。图-如图所示一辆汽车从天安门沿长安

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人教版高中物理新课标教师教学用书·必修1

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