中学物理课程

第二章 中学物理课程,一、物理课程概述 二、物理课程的价值 三、物理课程改革 四、物理课程标准 五、物理课程改革的特点与趋势,物理课程是实现物理教育目标的重要途径，是组织物理教育活动的最主要的依据。它集中体现和反映了科学教育的思想、观念，肩负着提高学生科学素养、促进学生全面发展的重任。为了适应科学技术进步和可持续发展的需求，培养高素质人才，必须建构符合时代要求的中学物理课程。本章主要阐述了中学物理课程的基本理论问题。,一、物理课程概述,课程一词起源于拉丁语，意为“跑道”。 在学校教育中，其原意是指课业及进程。 课程即教学科目。把课程等同于所教的科 目。 课程即活动。课程是学校为学生进行教育而设计和进行的一切活动的总称。 课程即经验。课程是学习者在学校环境中所获得的全部经验。,（一）什么是课程,必修课程：为全体学生打好共同的知识和能力基础而开设的课程。 选修课程：为了适应学生的兴趣、特长及未来发展倾向由学生自主选修的课程。,（二）学校课程的形态（或类型）,1从学校课程对学生发展产生影响的方式上可分为显在课程和潜在课程,潜在课程：指学校的制度、组织、环境、校风、教风、学风、人际关系等方面对学生所产生的潜移默化的教育。 显在课程：相对而言，把学校教育中有计划、有组织的课程称为显在课程。,2从课程内容所固有的属性上可分为学科课程与经验课程,学科课程：以掌握人类积累下来的文化遗产为主要目的而设置的课程。 经验课程：以使学生获得关于现实世界的直接经验和真切体验为主要目的而设置的课程。,3从学校课程实施的要求上可分为必修课程和选修课程,国家课程：体现国家的教育意志和要求的课程。 地方课程：体现和满足地方社会发展的现实需要而设计的课程。 学校课程：展示学校的办学宗旨和特色而设计的课程。,4以课程内容的组织方式上可分为学科课程和综合课程。,学科课程：又称为分科课程或单科课程，是以学科体系、结构和内容为中心组织的课程。 综合课程：将相关学科内容综合起来而组织的课程。,5从课程设计、开发、管理的角度，可以将课程分为国家课程、地方课程、学校课程,6从课程的定义上来说，不同的课程定义，有时是指在不同层次上起作用的课程。,美国学者古德莱德对此作了较好的说明。在他看来，人们在谈论课程时，往往谈的不是同样意义上的课程。他认为存在五种不同的课程：,理想的课程,即由一些研究机构、学术团体和课程专家提出的应该开设的课程。例如，现在有人提议在中学开设STS教育的课程，并从理论和实践的角度论证其必要性，就属于理想的课程。这种课程的影响取决于是否被官方所采纳。,正式的课程（计划课程）,即指由教育行政部门规定地课程计划、课程标准和教材，也就是列入学校课程表中的课程。许多人理解的课程就是这类课程。,领悟的课程,即指任课教师所领会的课程。由于不同教师对正式课程（或计划课程）会有各种理解和解释方式，因此对课程实际上什么或应该是什么的领会，与正式的课程之间会有一定的距离，从而减弱正式课程的某些预期的影响。,运作的课程,即指在课堂上实际实施的课程。观察和研究表明，教师领会的课程与他们实际实施的课程之间会有一定的差距，因为要根据学生的反应随时进行调整。,经验的课程,即指学生实际体验到的东西。因为每个学生对事物都有特定的理解，两个学生听同一门课，会有不同的体验或学习经验。,其中确定目标最为关键，因为其他步骤都是围绕目标展开的。所以泰勒原理又被称为“目标模式”。,（三）现代课程理论的基本架构和课程编制的基本步骤,1现代课程理论的基本架构,现代课程理论的重要代表人物泰勒在1949年出版的课程与教学的基本原理，被公认为是现代课程理论的奠基石，是现代课程理论领域最有影响的理论构架，这个原理是围绕四个基本问题展开的：,（1）学校应该达到哪些教育目标？ （2）提供哪些教育经验才能实现这些目标？ （3）怎样才能有效地组织这些教育经验？ （4）我们怎样才能确定这些目标正在得到实现？,2课程编制的基本步骤,我们可以把这四个问题看成是课程编制过程的四个步骤或阶段：,（1）确定目标； （2）选择经验； （3）组织经验； （4）评价结果。,（四）物理课程,1物理学是研究什么的？你能否从物理学是研究什么的概述物理学的基本内容和发展概况吗？,就拿力学来讲。17世纪的后期，牛顿在伽利略、笛卡尔、开普勒、惠更斯等人研究的基础上，建立了两个定律：一个是运动定律，一个是万有引力定律。自牛顿以后，经典力学的新发展表现为一些科学家重新表述了牛顿定律。另一方面，就是将牛顿定律推广到连续介质的力学问题中，就出现了弹性力学、流体力学等。,从物理学对四种相互作用研究的角度，自然界存在四种基本相互作用：强相互作用、电磁相互作用、弱相互作用和引力相互作用。 相互作用有强度上的差异：若强相互作用为1，电磁相互作用为10-2，弱相互作用是10-1310-19，引力相互作用是10-39。 致力于各种相互作用的统一，曾是许多科学家追求的目标。目前探索各种相互作用的大统一理论仍是物理学研究的前沿。,从物理学对物质结构研究的角度，物理学所研究的物质结构有不同的层次，从宏观物体到大分子到分子，到原子、原子核，一直到夸克等基本粒子。研究物质结构尺度的跨度从10-201020cm。 根据物质结构层次，相应地，物理学也可以分成许多学科。例如考虑到微小层次的，就是粒子物理学、核物理学、然后是原子物理学，再上去就是分子物理学、凝聚态物理学，尺度更大的就到固体力学，然后是地球物理，再到空间物理学、天体物理。经典物理遗留下来光学、声学等学科正在朝向应用科学转化。 有两个发展前沿是很明显的，一个是最微小的是一个前沿（基本粒子研究），另一个是最大的宇宙也是一个前沿（宇宙的研究）。 除了这两个明显的前沿外，应该还存在一个前沿，就是探讨复杂物质的结构与物性。,你的观点是什么？,2你是如何理解物理科学的？,观点一,科学是系统化了知识体系,观点二,科学是探索的过程,观点三,科学包括技术,观点四,科学具有相对性,观点五,科学具有局限性,观点六,科学中包含科学精神,3物理学的学科特点是什么？,物理学,一门以实验为基础的科学,一门严密的理论科学,一门精密的定量科学,一门带有方法论性质的科学,一门应用非常广泛的基础科学,从世界课程改革的实践看，它们各自都存在难以克服的内在缺陷。当前，国际教育界普遍认为，社会需求、学科体系和学生发展是制约物理课程的主要因素。中学物理课程改革的目标和确定应当力求实现社会需求、学科体系和学生发展的最佳结合。,物理课程不同于物理科学，它是按照教学目的、要求和学生的认知规律，有计划的选择物理科学的内容，并改造成为学校的一门课程。,不同的课程理论对物理教育的价值取向有很大的差异。,以学科为中心的课程主要以传递知识，帮助学生建立完整的物理学科知识结构，并实现知识的迁移为主要目标；,以社会为中心的课程则强调按社会需要来确定内容，以培养学生参与社会活动的意识和能力为主要目标；,以学生为中心的课程则以学生的学习兴趣和动机为基础，主张“做中学”，以提高学生的学习兴趣，发展学生学习的主动性和创造性为主要目标。,1物理学深化了人类对物质世界的认识,2物理学是自然科学的理论基础,3物理学是现代技术的理论基础,4物理学对人类社会的进步至关重要,（一）物理学的价值,二 、物理课程的价值,（1）物理学是一项激动人心的智力探险活动，它鼓舞着青年人，并扩展着我们关于大自然知识的疆界。 （2）物理学发展着未来技术进步所需要的基本知识，而技术进步将持续驱动着世界经济发动机的运转。 （3）物理学有助于技术的基本建设，它为科学进步和发明的利用，提供所需的训练有素的人才。 （4）物理学在培养化学家、工程师、计算机科学家以及其他物理科学和生物医学科学工作者的教育中，是一个重要的组成部分。 （5）物理学扩展和提高我们对其他学科的理解，诸如地球科学、农业科学、化学、生物学、环境科学以及天文学和宇宙学这些科学对世界上所有的民族都是重要的。 （6）物理学提供发展应用于医学的新设备和新技术所需的基本知识，如计算机层析术（CT）、磁共振成像、正电子发射层析术、超声波成像和激光手术等，改善了我们的生活质量。,1999年在美国亚特兰大市举行的国际纯粹物理和应用物理联合会第23届大会通过决议，呼吁社会重视物理教育的重要性。决议指出：物理学研究物质、能量和它们相互作用的学科是一项国际事业，它对人类未来的进步起着关键的作用。对物理教育的支持与研究，对所有国家都是重要的。这是因为：,在现代社会，一个人如果没有基本的物理知识是很难适应现代社会生活的。 即使将来从事的工作与物理学联系较少，但总要在日常生活中遇到许多现代化的设备，总要处理类似“能源”、“交通”、“环境污染”等社会关心的问题。缺乏基本的物理知识，就不可能合理的使用这些设备和正确的解决这些问题。 至于将来从事技术或科研工作，物理知识就更显重要。,（二）物理课程的价值,1物理课程的学习有助于学生适应未来社会的发展,我们每个人都是天生的科学家，我们生来对周围的事物，组成这个世界的一切物质和对其他有生命的东西都具有好奇心。物理课程的学习将有助于保持这种好奇心和因领悟和探明自然界的事理油然而生的充实之感和兴奋之情。 正如物理学家理查德费因曼所说的那样“学过科学以后，你周围的世界仿佛就变了样子。就拿树来说吧，树的构成材料居然主要是空气。你把树焚烧了，树就会化作原来的空气，在火焰的光热中散发出来的原来被束缚在里面用来把空气转化为树的太阳光热。在火烬中的那一小部分残余物质，则本来不是来自空气，而是来自固体物质泥土。 这些真都十分有趣，这样的例子，科学里面简直是俯拾皆是，不胜枚举。这样一些例子都是很有激励作用的，你可以用他们去激励、去启迪、去教育别的人。” 但是我们看到，有许多学生学了物理课程以后，失去了对大自然的好奇心，这其中的原因是不是我们的课程太深奥、太空洞，或者太远离学生的日常生活和经历。,2物理课程的学习能够满足学生探索自然、理解自然的兴趣和热情,我们生活在一个被科学和技术支配的世界里，在商场里、在乘坐的交通工具里、在家中、在我们的周围科学无处不在。 现代社会中的许多问题需要更多的民众参与，例如，核电站是否安全？如何减少电磁辐射对人体的危害？政府对环境污染采取了什么有效措施？ 如果没有现代科学知识，没有物理学的参与，对现代社会实行民主管理几乎是不可能的。,3物理课程的学习能够提高学生参与社会问题的决策能力,在物理学中: 每一个概念的建立过程， 每一个规律的发现过程， 每一项技术的发明过程， 都是对学生进行创新意识培养的典型案例。 前苏联著名物理学家卡皮查认为：数学和物理是培养学生创造性思维能力最合适的学科，而物理和数学相比更接近生活。在实践能力的培养方面，物理课程更具有得天独厚的条件。,4物理课程的学习能够增强学生的创新意识和实践能力,如前所述，随着人类对物质世界认识的深入，物理学一方面带动了科学和技术的发展；另一方面推动了文化、经济和社会的发展。经典物理学奠定了两次工业革命的基础；近代物理学推动了信息技术、新材料技术、新能源技术、航空航天技术、生物技术等的迅速发展，继而推动了人类文化的变化。 在物理课程中，学生通过对物理学内容及技术应用的学习，可以体会物理学的发展对人类文化、社会的影响，认识科学、技术与社会的关系。,5物理课程的学习能提高学生对物理学在促进科技进步和经济及社会发展的作用的认识,6物理课程的学习有助于学生科学世界观的形成和科学价值观培育,好奇心、怀疑、探究、实证、锲而不舍，是科学家在物理学研究中表现出来的崇高的科学精神，也是对学生进行科学世界观和科学价值观培育的及好的素材。,好奇,即能从“司空见惯”的事物和现象中发现自己感兴趣的问题，进而努力探究。,怀疑,即不迷信前人和“权威”的结论。怀疑精神也就是批判精神，其对立面是盲从、轻信。,实证,即对好奇所产生的假想和怀疑的对象进行证伪验真，也就是解决所提出问题的能力。,不断进取、锲而不舍,即对自己探究的结果，自信并有恒心。,三、物理课程改革,单一，评价机制尚未健全。重视外在的评价，忽视学生内在的自我评价，“轻过程、重结果”现象十分严重，导致物理学习的诸多目标难以落实。,（一）现行物理课程存在的主要问题,1课程目标,过于关注知识与技能,对于科学过程和方法、情感态度、价值观教育和实践能力培养方面的要求过于抽象，缺乏针对性和导向性。,2课程结构,过于单一，重视必修课程，忽视选修课程和实践活动，课程缺乏弹性和选择性，不能适应和满足不同基础学生的发展需求。,3课程内容,“难、繁、偏、旧“和过于注重书本知识的状况，存在脱离学生生活经验和社会实际的倾向，学生物理学习的分化现象比较严重，在一定程度上抑制了学生物理学习的兴趣。,4学习方式,以接受学习为主，对“听、记、背、练”的方式习以为常，围绕“应试”展开的重复演练日趋严重，学生动手实践和探究的机会，分析、解决实际问题和合作交流的能力得不到应有的锻炼。,5评价方式,（二）物理课程改革的目标,1、改变课程过于注重知识传授的倾向,强调形成积极主动的学习态度,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。,2、 改变课程结构过于强调学科本位、科目过多和缺乏整合的现状,整体设置九年一贯的课程门类和课时比例,并设置综合课程,以适应不同地区和学生发展的需求,体现课程结构的均衡性、综合性和选择性。,3、改变课程内容“难、繁、偏、旧“和过于注重书本知识的现状,加强课程内容与学生生活以及现代社会和科技发展的联系,关注学生的学习兴趣和经验,精选终身学习必备的基础知识和技能。,4、改变课程实施过于强调接受学习、死记硬背、机械训练的现状,倡导学生主动参与、乐于探究、勤于动手,培养学生搜集和处理信息的能力、获取新知识的能力、分析和解决问题的能力以及交流与合作的能力。,5、改变课程评价过分强调甄别与选拔的功能,发挥评价促进学生发展、教师提高和改进教学实践的功能。,6、改变课程管理过于集中的状况,实行国家、地方、学校三级课程管理,增强课程对地方、学校及学生的适应性。,四、 物理课程标准,以“课程标准”代替目前的“教学大纲”，至少包括了以下四个方面的理解和考虑。 1.课程的价值取向从精英教育转向大众教育 2.课程目标着眼于学生素质的全面提高 3.从只关注教师教学转向关注课程实施过程 4.课程管理从刚性转向弹性,（一）从教学大纲到课程标准,课程标准是什么？我们这里不想给课程标准下一个严格的定义，但是下面几点对于理解课程标准的性质是有帮助的。 1课程标准主要是对学生在经过某一学段之后的学习结果的行为描述，而不是对教学内容的具体规定（如教学大纲、教科书）。 2它是国家制订的某一学段的共同的、统一的基本要求，而不是最高要求。 3学生学习结果行为的描述应该尽可能是可理解的、可达到的、可评价的，而不是模糊不清的、可望而不可及的。 4它隐含着教师不是教科书的执行者，而是教学方案（课程）的开发者，即教师“用教科书教，而不是教教科书”。 5课程标准的范围应该涉及作为一个完整个体发展的三个领域：认知、情感、技能，而不仅仅是知识方面的要求。,（二）课程标准的性质,（三）物理课程标准的框架 课程标准的框架是指课程标准的具体格式。,表1-1课程标准与教学大纲的框架结构比较,1课程标准与教学大纲的框架结构比较,2物理课程标准的框架结构,这一部分对物理课程的性质、价值与功能做了定性描述，阐述了物理课程的基本理念，并对课程标准的设计思路做了详细地说明。,(1)前言部分,(2)课程目标部分,这一部分内容明确了物理课程在知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观等三方面的课程总目标和具体目标。把过程与方法、情感态度与价值观作为课程目标，是新课程的突出特点。,(3)内容标准部分,这一部分以科学探究和科学内容两方面来阐述。课程标准将科学探究列入内容标准目的是将学习的重心从过分强调知识的传承和积累向知识的探究转化，从学生被动接受知识向主动获取知识转化，从而培养学生的科学探究能力、事实求是的科学态度和敢于创新的探索精神。学生在科学探究活动中，通过经历与科学工作者进行科学探究时的相似过程，学习物理知识与技能，体验科学探究的乐趣，学习科学家的科学探究方法，领悟科学思想和精神。 科学探究过程包括七个要素：提出问题；猜想与假设；制定计划和设计实验；进行实验与收集证据；分析与论证；评估；交流与合作。,(4)实施建议部分,考虑到课程实施的各个环节，课程标准提供了教与学的建议、教材编写建议、评价建议、课程资源开发与利用建议等。,（四）物理课程标准的设计 1义务教育物理课程标准的设计,提高全体学生的科学素养,注重学生发展，改变学科本位 从生活走向物理，从物理走向社会 注重科学探究，提倡学习方式多样化 注意学科渗透，关心科技发展 构建新的评价体系,知识与技能 过程与方法 情感态度与价值观,义务教育阶段的物理课程培养目标,义务教育阶段物理课程的基本理念,义务教育阶段物理课程目标,内容标准,科学探究,科学内容,课程实施建议,科学探究包含提出问题、猜想与假设、制定计划与设计实验、进行实验与收集证据、分析与论证、评估、交流与合作等要素,科学内容含有三个主题：物质、运动和相互作用、能量,教学建议 教科书编写建议 课程资源开发和利用建议 学生学习评价建议,2高中物理课程标准的设计,进一步提高全体学生的科学素养，满足全体学生的终身发展需求,课程目的：提高全体学生的科学素养 课程结构：注重共同基础，体现选择性 课程内容：体现时代性和基础性 课程实施：注重自主学习，提倡教学方式多样化 课程评价：更新评价观念，促进学生发展,知识与技能 过程与方法 情感态度与价值观,高中物理课程培养目标,高中物理课程的基本理念,高中物理课程目标,内容标准,科学探究,科学内容,课程实施建议,科学探究包含提出问题、猜想与假设、制定计划与设计实验、进行实验与收集证据、分析与论证、评估、交流与合作等要素,科学内容包含四个系列共12个课程模块：一个必修系列共2个必修模块和三个选修系列共10选修模块。,教学建议 教科书编写建议 课程资源开发和利用建议 学生学习评价建议,高中物理课程结构框图,（五）物理课程标准的特点,1、努力将素质教育的理念切实体现在课程标准的各个部分 2、突破学科中心 3、转变学习方式 4、体现评价促进学生发展的教育功能，“评价建议”有更强的操作性。 5、为课程实施提供了广阔空间,五、物理课程改革的特点与趋势,（一）内容的选取突出基础性和时代性,人类近30年来所积累的科学知识，占有史以来积累的科学知识总量的90%，而在此之前的几千年中所积累的科学知识只占10%。,人类积累的科学知识总量在迅速膨胀：,在内容的选取上，一般采取的做法：,一是更新课程结构，改变传统课程按力、热、电、光、原呈现知识体系方式。,例如我国义务教育物理课程以物质、运动与相互作用和能量为主题安排课程内容；,高中物理课程以领域模块主题为主线安排课程内容；,美国PSSC物理以物理学处于核心地位的守恒定律和波粒二象性为主线，将物理学的基本概念、定律、理论的逻辑关系组织一个整体的系统；,HPP物理以物理科学中的发现、推理及概念形成为主线组织教材内容，把物理学作为人类文化发展的一部分来阐述物理知识。,二是删减和精选经典物理知识。,三是增加近代物理的基础知识。教材在对这部分内容的处理上，一般具有如下特点：定性多，定量少；重思想性；从实验现象引入。,四是体现物理学发展的最新成果。在教材中主要是通过阅读材料、旁批及教材资源等体现出来。,五是重视物理知识与其他学科和生活的联系。,六是渗透STS教育。,在教材中一般采用以下几种渗透方式：,（1）在教材中安排专门的STS栏目。,例如人教版物理1“速度与现代社会”、“从伽利略的一生看科学与社会”；美国Prentice Hall出版社2002年出版的高中物理教材Conceptual Physics中有一个专门的栏目：科学、技术与社会。,（2）在课文中插入实例。,例如在广东版物理2能源的开发与利用中介绍了2003年8月美国东部的一次大停电给社会、居民生活带来的影响。,（3）在讨论栏目中安排相关话题，让学生在讨论、辩论、角色扮演等活动中认识科学、技术与社会之间的关系。,如广东版物理2：讨论与交流栏目要求学生举出科学技术直接或间接改善你的生活的几个途径，举出科学技术恶化你的生活的几个途径等。,（4）主题贯穿。以与物理知识、技术和社会紧密相关的主题贯穿在课文中。,例如在英国柯林斯出版社出版的Physics(AS) 教科书中的第八章“功、能和牛顿运动定律”中，汽车安全问题是该章的主线。,（二）突出“探究活动”，强调“做科学”,强调科学探究，把科学探究和科学内容放到同等重要的地位，是国际和我国物理课程改革的突出特点。,从物理教育的角度来看，我们可以从以下三个层面来理解科学探究：,首先是观念层面，科学探究体现着现代科学观。,科学不是已经完成和固化了的知识体系，而是人类对自然界的永无止境的探究过程。,科学的知识体系在探究过程中不断发展和变化，许多科学的结论是待证伪的，是在发现新的证据之后需要修正的。,学习物理的过程是一个不断转变对自然界的原有认识和观念的过程，是一个自觉的实现观念自我更新的过程。,第二是思想方法层面，,科学探究是科学家群体在长期探索自然规律的过程中所形成的有效的认识和实践方式，其中最重要的是科学思维方式，即我们通常所说的科学思想方法。,当代科学教育理论认为，科学探究没有固定的模式，但有一些可辨别的要素，如提出科学问题、建立假设、搜集证据、提出理论或模型、评估与交流等，这些都是科学思想和工作方式的体现。,在物理课程标准中，根据这些要素提出了对学生理解科学探究和发展科学探究能力的要求。,第三是操作技能层面，,任何实验探究过程都需要某些思维和操作技能，如控制变量、使用仪器、记录和处理数据等。,因此，除了第三个层面要求学生必须动手实验之外，以上两个层面都可以以多种方式渗透在教学过程之中。基于对科学探究的这种理解，新教科书在体现科学探究方式多样化方面做出了一定的努力，而不是把科学探究形式化或标签化，也不是把科学探究仅仅局限于实验探究。,与此相应的新编教科书与以往的相比，活动内容明显增多，,其中一些活动基于hands-on的基本过程：,即提出问题动手实验观察记录解释讨论得出结论表达交流。,例如，美国教育应用研究中心1994年出版的供812年级学习物理用的教材Hand-on Physics Activities中包含了大量与学生生活密切联系的探究活动。,教材共有8个单元，34节，166个知识点。每一节开篇是一段引言，简要介绍本节的主要概念、规律。每一个知识点均设计成一个实验或调查研究活动，整个教材有166个学生活动。,教材编写者期望通过活动为学生和他们的周围世界提供富有意义的相互作用和联系,每个活动包括：,“探究的概念”（Concepts to Investigate）,“材料”（Materials）,“探究的原则”（Principles to Investigate）,“原理和程序”（Principles and Procedures）,美国Prentice Hall 2000年出版的Science Explorer 教材,教材分层次、分类型安排了丰富多彩的科学探究活动。,教材在每一章的章首设置一个贯穿整章的探究活动，,在每一节的课前安排一个贯穿本节的探究活动，,对于重要的概念和技能在教材的旁批处设计一个“试一试”的活动，,对于重要的探究技能如“提出假设”教材设置了专门的栏目“技能实验室”；,在每一章的章未，教材设置了专门的栏目“生活实验室”作为本章知识的应用。,另外教材在适当位置还安排了较多的跨学科探究课题和有助于增进学生对科学方法理解的专业技能训练活动。,“广东版”高中物理教科书在编写思路上 ：,以学生日常生活中观察的现象和具体问题出发，,在观察实验、思考、探究中学习物理概念规律，,在实践和应用中将所学的知识与社会、生活联系起来，,这种编写思路既体现了物理学的特点，又遵循了学生的认知规律，同时也为教师的教学设计提供了思路，从而使教师很容易转化为以探究式教学思想为指导的课堂教学操作模式。,【案例】高中物理必修2（广东版）第二章第二节 向心力,编写思路：,首先通过日常经验和观察中的两个实例引入本节的课题,其次通过一个演示实验的观察和分析得出维持物体作匀速圆周运动需要一个沿半径指向圆心的力的作用，这个力就是向心力。,然后通过实验与探究，使学生对向心力有了充分的感性认识后，给出向心力的公式，再结合牛顿第二定律，给出向心加速度的公式。,最后，运用牛顿第二定律分析生活中的圆周运动问题，培养学生把理论知识应用于实践的能力。,教科书的这种编写思路与教学模式之间的关系如图所示。,教学模式,教材内容呈现,问题导入,观察实验,分析概括,实验探究,理论分析,实践应用,水平湿滑的道路上骑车还是驾车转弯时，都要减速行驶；在高速公路和铁轨的弯道处，路基都要设计成倾斜的，你知道这其中的奥秘吗？,小球在光滑水平面内做圆周运动,向心力的概念和方向,决定向心力大小的因素,向心力、向心加速度的公式,向心力的应用实例,（三）重视学生的认知发展特点和个性的培养,实践证明，在课程内容的选取和安排上，,片面强调本学科的知识体系和现代化，,忽视物理知识的广泛应用和联系，,忽视大部分学生的实际认知水平。,势必使大多数学生感到物理难学，,势必造成学生对科学的冷漠感和不信任感，,既不能引起他们的学习兴趣，,又不能满足生活、就业的需要。,因此，课程教材内容的选取和安排要在社会需求、学生认知发展水平以及物理学科体系三个因素之间寻求平衡。课程教材内容的确定不能过分强调某个因素而忽视其他因素，否则重心就会发生偏移。,高中物理教育与初中物理教育的不同之一在于，,不仅要重视学生的共同发展，而且还应该让具有不同兴趣、不同能力和发展倾向的学生得到不同的发展，满足学生的不同需求，因此高中物理教育应有所区别，尽量做到因人而异，因材施教。,目前国际上较为通行的做法，,一是采用不同层次、不同侧重点的教科书；,二是增加教科书的弹性。,例如香港的文达物理和物理2000是针对香港中学会考编写的教科书，相当于内地的“必修”物理，对于要参加大学理科入学考试的学生还要另外学习“高级补充内容”。,在美国除了规定必修的物理内容以外，为了适应各类学生的需要，还提供了单独选修的不同层次的多种类型的物理课：,常规型一年物理课、荣誉生物理课、高等位（Advanced Placement，简称AP）物理课、概念物理（又称“非理科物理”）课。,同一类型的物理课又提供了具有不同风格和特色的教科书，供学校和学生选用。,我国高中物理教科书的模块化设计，为满足学生的不同学习需求和发展倾向，促进学生自主、富有个性的学习创造了条件和机会。同时教科书在弹性内容的设计方面也做了一定的努力。,例如，“广东版”的高中物理教科书在“实践与拓展”栏目中的内容不是对全体学生的要求，教师根据实际情况，在条件许可和不增加学生负担的情况下选择使用。,“资料活页”和“我们的网站”提供的学习材料，是供有兴趣和学有余力学生课外阅读、查阅和钻研的，也不是对全体学生的要求。,对有些在高中阶段无法讲清或不能证明，但实际中又需明确的问题，如必修物理2中向心力和向心加速度公式和适用条件，动能定理不但适用于恒力而且适用于变力，以及机械能守恒定律的适用条件等，则直接告诉学生，并说明它可以证明，但高中阶段无法证明，学生知道这一点和不知道这一点是不一样的。知道这一点，学生运用时心中有数，也给善于钻研的学生留下余地。,（四）重视对学生的学习评价,广东版高中物理教科书鼓励学生提出问题，反思自己的学习过程，在每章后的“本章小结”栏目中设置了“回顾与评价”。,例如广东版物理选修32第一章回顾与评价栏目如下图：,提不出问题，往往是学习缺乏兴趣和没有学懂的典型表现。要求学生填写“回顾与评价”，不仅可以帮助学生了解自己的学习情况，也为教师了解学生的情况提供了反馈信息。,（五）重视课程资源的开发与利用，课程资源丰富多样,国外物理课程改革的实践表明，教科书不再是唯一的课程资源，也不仅仅是知识的载体，它应起到将多种资源联结起来的指导书的作用，从而发挥教科书对教师的教学行为、教学资源开发指导和学生学习活动、学习资源利用指南的作用。课程资源是教科书配套不可或缺的重要组成部分。,目前，许多国家出版的教材已形成以教科书为核心的多种配套体系，学生手中的学习材料不再只限于课本，而是“学习包（Learning Kit or Teaching Kit）”，包括学习材料、学生活动手册、评价手册，有的还包括教师指导手册、多媒体光盘及On-line指导材料。,广东版物理教材,教科书,教师参考书,学习册,实验册,多媒体辅助教学光盘,我们的网站：/gzwl,（六）提供物理学习情景和学习资料，扩大学生的科学视野,1 以日常生活中的现象和事例作为创设学习情境的材料,我国高中物理教科书通过图片创设不同的学习情景，将学生引入学习过程。,（1）创设生活的情景，拉近教科书与生活的距离,如广东版必修物理1中把从北京西广州的时刻表作为学生区分时间与时刻情景材料；把驾驶员守则中的安全距离图作为匀变速直线运动规律的应用中引入有关汽车安全问题的情景材料。,人教版必修物理1把飞机起飞时每隔4s曝光一次所得照片作为引入加速度的情景材料（如图）。,（2）利用卡通图片创设问题情景，更能拉近教科书与学生的距离,利用卡通图片创设问题情景，更能拉近教科书与学生的距离，激起学生的学习兴趣，引发学生的思考。,如广东版必修物理2用下列一组卡通漫画（如图）作为学生讨论与交流“做功与否”的情景材料。,如人教版必修物理1用下列这组连环卡通画（如图）作为学生思考与讨论“有没有摩擦力“的情景素材。,2教科书为学生提供喜闻乐见的丰富多彩材料，扩大学生的科学视野,这些材料放在教科书中的不同位置如每一节的开始、中间、末尾、习题、课后阅读中反映的要求也有所不同。这些材料既有文字形式也有图片形式。,（1）介绍身边的物理现象,例如广东版必修物理1在失重和超重现象时，先引入生活中偶然碰到的一个有趣现象：多人同乘一台电梯向上运动时，当电梯静止时，超重报警装置并没有响，可是当电梯刚向上启动时，报警装置却响了起来。电梯运行一段时间后，报警装置又不响了。难道人的体重会随着电梯的运行而发生变化吗？这样引入不仅使学生感到亲切， 而且更容易激发起学生的好奇心。,（2）提供生动的物理趣事,例如人教版必修物理1引用了著名物理学家费恩曼讲过的一则笑话（如图）。,（3）体现物理知识在实际生活的应用,例如人教版必修物理1自由落体运动一节在“做一做”栏目中设置了这样一个问题：,从某砖墙前的高处使一个石子自由落下，拍摄石子在空中的照片如图所示。由于石子的运动，它在照片上留下了一条模糊的径迹。已知每块砖的平均厚度为 6 cm，拍摄到的石子位置 A 距石子起落点的竖直距离约 2 m。怎样估算这个照相机的曝光时间？石子从 A 到 B 的运动能否按匀速运动处理？,（4）介绍物理技术在社会中的应用,例如广东版必修物理1在阅读材料中，人教版在“科学漫步”栏目中都介绍了“全球卫星定位系统（GPS）（如图）”在社会生活中应用。,（5）介绍物理学家、物理发现等物理学史知识,例如人教版物理教科书的“科学足迹”栏目，广东版物理教科书的“阅读材料”和“我们的网站”。,（6）物理学及其技术给社会带来的影响,例如广东版物理教科书的讨论与交流、阅读材料、我们的网站、实践与拓展等栏目，人教版的STS栏目等。,（七）加强对学生学习指导，培养独立思考能力,转变学生的学习方式，促进学生积极主动的学习，是中学物理课程改革的重点。自主合作学习、独立思考的能力是现代社会对人的素质的基本要求。就学习过程而言，只有自主学习和独立思考才能真正做到对知识的理解，有效的培养思维能力。,广东版高中物理教科书对这一问题从以下几个方面作了尝试。,教科书中设有“讨论与交流”栏目，其中提出的问题或是学生基于已有的知识能够分析思考得出结论的问题，或是对新知识中的疑点、难点的问题，或是基于生活经验易产生错误的问题，或是促使学生对科学技术社会之间相互关系的理解问题等。,对这些问题，希望教师根据学生的实际，对他们提出恰当的要求，鼓励学生自己独立思考，在讨论交流中，增进对知识的理解，培养他们分析问题、讨论问题、与他人合作交流的能力和科学语言表达能力，而教师不要包办代替，由教师讲给学生听。,教科书中“观察与思考”栏目中，很多地方都在实验演示前或实验中提出了问题，这些问题也最好经学生思考后，再演示或总结。,能让学生自己概括、推理、证明的，应该尽量鼓励学生自己去做。,必修物理2教科书在很多地方在这一方面作了努力，,如物体做直线或曲线运动的条件的理论分析和论证，竖直方向上的抛体运动公式的推导、平抛运动和斜抛运动规律的公式，线速度、角速度和周期之间的关系的推导，天体质量的计算，动能的表达式和动能定理的推导等在教材中都没有给出，要求学生运用已有的知识自己分析、推理、论证。根据学生的实际情况，经常要求学生这样做，相信可以大大提高学生的思维能力。,适时总结，可以使学生对学过的知识和方法系统化，而且总结本身也是一种方法的训练和能力的培养。,必修物理2教科书中，在一些重要之处，如处理圆周运动问题的一般步骤，动能定理和机械能守恒定律处理问题的思路和方法等都要求适时总结，并鼓励学生自己总结，章后的“本章小结”栏目中的“知识结构”只是为学生提示了本章的知识线索，不是对本章知识和方法的系统总结和归纳，希望教师在此基础上指导学生自己总结本章学到了什么？,人教版高中物理教科书在倡导独立思考、同伴交流、师生互动方面也作了有益的尝试。,如教科书中所有的“思考与讨论”、“说一说”、“实验”、“演示”都不给结论，鼓励思考、讨论及师生之间的互动。,例1“思考与讨论”地球可以看做一个巨大的拱形桥，桥面的半径就是地球的半径（如图）。会不会出现这样的情况：速度大到一定程度时，地面对车的支持力是零？这时驾驶员与座椅之间的压力是多少？,例2“说一说” 质子带正电，但质子（与中子一起）却能聚在一起构成原子核。根据你的推测，原因可能是什么？,例3 学生实验虽然没有具体步骤，但给恰当的提示、指出可能出现的问题，多数实验还有几种不同方案供选用。 “实验验证机械能守恒定律” 1.简述实验方法，如图。 2.提示要注意的问题 怎样减少阻力？以哪两个位置作为始、末位置最为合适？实验报告应包括哪些内容等等。,3.速度测量的建议,如图可以用AC的平均速度代表B 的瞬时速度。,（八）将实验和理论融为一体，突出实验在物理教学中的基础地位,物理学是以实验为基础的科学。,实验在物理学研究中的作用在于形成、发展和检验物理理论，并使物理理论在实践中得到应用。,在物理教学中，实验的作用在于为学生创造适于探究的物理情境，在学生自主探究中，获取物理知识，训练技能，提高能力，体验科学方法，培养科学的态度和价值观。,正因为实验在物理教学中的独特作用，世界各国在教材中都把实验放在比较突出的位置上予以强调。其中一个明显的变化，实验已从教学的辅助手段转变为贯穿在整个教学过程中创造物理情景、探索物理规律的主要手段，实验由在教材中独立设置，转变为有机地嵌入在教科书中，将实验与物理知识融为一体，实验的过程即为学习的过程。,例如广东版必修物理2中的实验的特色。本教科书在编写中从以下几个方面加强了实验。,演示实验的数量较现行教材有较大幅度的增加。,对于演示实验，在教材中，用“观察与思考”栏目下给出，希望教师在教学中按照要求进行演示，有的演示可以采取边讲边实验的方式进行，有些演示实验可创造条件变为学生的随堂探究实验。,对于学生实验，改变了现行教材将学生实验和课文内容分开，单独成文，作为附录列于教材之后的写法，而是将实验与理论融为一体，不再单独成文，统一于“实验与探究”的栏目下。,实验的要求除了体现出探究的要求外，也注意分出层次，增加灵活性和开放性。,有的实验提供了可供参考的实验方案，如探究曲线运动的条件，其目的是为学生进行实验探究提供一种示范，在实验中学生可按提供实验方案操作，也可以参考实验方案自行设计实验进行探究；有的实验只给出部分的实验步骤和过程，其余的步骤和过程由学生自己去完成，如对平抛运动规律的探究；有的实验提出探究的问题、实验器材、实验要求和问题，要求学生自己设计实验方案，并进行实验，如探究外力做功和物体的动能变化的关系；有的则只提出实验的要求，实验方法和实验过程不再给出，完全由学生自己设计，如验证机械能守恒定律。,为了增加学生动手机会，教材中的“实践与拓展”栏目和习题中，也包含了一些要求学生独立完成的实验性课题。,（九）重视物理学史料的教育功能，关注知识产生与发展过程,将物理学史料引入物理课程具有多方面的作用：,（1）可以提供重要的物理事实、概念、原理及方法的历史背景、现实来源和应用，从而既有利于启发学生的思维，加深学生对所学知识的理解，又给学生一个典型的科学探究的案例教育。,（2）可以显示科学理论的形成是一个不断探究、深化和修改的过程，让学生更好地理解科学的本质。,（3）可以体现科学态度、情感与价值观教育的载体。,（4）可以展示科学知识形成中的曲折与艰辛，以及科学家不屈不挠的探索精神。,其实，在每一个知识的背后，都有一个非常精彩的“故事”。,每一个“故事”都有它发生的时间（什么时候发现或提出的）、,背景（在什么背景下发现或提出的）、,人物（是由谁发现或提出的）,过程（发现或提出的过程是怎样的，有没有不同的认识和解释）、,结果（是如何为人们所接受和表述的，有何影响和不同的评价）。,在物理教学中，把这些故事呈现在学生面前，不仅能吸引学生的注意力，让学生体验到知识产生和发展的过程，更能启迪他们的智慧，更有利于科学世界观的形成。,（十）注重科学、技术与社会的关系， 培养学生的创新精神和实践能力,注重科学、技术与社会的关系，培养学生的创新精神和实践能力是世界科学教育改革和发展的趋势。,课程标准在规定教学内容和活动建议时在这方面有充分的考虑。在教材中，一般以课题研究或实践性课题的形式呈现。这类课题大体包括：,1探索性实验,以往的学生实验，除了某些单纯的技能训练性实验外，主要有两大类，,一类是验证性实验，即在学过相应的知识之后通过实验进行验证，,例如“验证牛顿第二定律”、“验证机械能守恒定律”,另一类则是知识的应用，,例如“用双缝干涉测光的波长”、“测定电源的电动势和内阻”,这两类实验的前提都是认为学生已经掌握所涉及的知识，因此实验的目的不是探索新的知识。这些实验对于培养学生获取新知识的能力，激发他们的创新精神，没有很大的作用。,探索性实验是为弥补这些不足而设立的。,以“研究弹簧振子的周期和小球质量的关系”为例。,课程标准或教学大纲并不要求学生学习这个知识点，因此实验的前提是学生不知道振子的周期和小球质量的定量关系。,做这个实验时，学生在测出若干组数据后列表，在坐标纸上描点，作出拟合曲线，用相应的函数表达这条曲线。如果再换其他几个弹簧做这个实验，还可以进一步解释函数式中参数的物理意义,按照过去对于验证性实验的处理，要先学习这个知识点，实验前学生已经知道相应曲线的形状，实验后假若有的点不在这条曲线上，要分析出现误差的原因。,但是，在这个研究课题中，学生事先并不知道它的图象是什么样的，只是在看到这些点的分布和走向之后才意识到它也许能用某个二次函数来近似地表示。,在这种想法的鼓舞下，有些学生会尝试作出,的关系曲线，在这之后就会明确地得到周期与小球质量的定量关系。,在验证性实验和探索性实验这两种不同的做法中，实验内容可能相似，但是按照两种不同的思路去设计，学生的心理活动不一样，得到的训练也不一样。,中学阶段并不要求学生掌握弹簧振子的周期和小球质量的关系，但是这个实验所用的方法却是科学研究中一个非常典型的方法，学会这个方法将使学生在今后的工作中受益无穷。在教学中安排这个实验，目的是进行研究方法的教育，而不是为了多学一个知识点。“研究影响滑动摩擦力的因素”、“研究材料的保温性能”也是这样的课题。,2开放性问题,实践中的技术问题大多没有惟一正确的答案，只能从不同的角度、不同的需要权衡利弊进行评价。我们过去的科学技术教育却把这样复杂的事情简单化了：要么对，要么错，没有选择。这种教育培养出来的人脱离实际，思想方法绝对化，不能适应社会的需要。物理课程标准和教材中有意识地安排了一些没有惟一正确答案的课题。,例如“估测压力锅内水的温度”,可以通过测量限压阀的质量而知锅内的压强，进而查表得知水的温度；,也可以把热敏元件贴在锅外，其外再加保温层来直接测得，,还可以把热敏元件直接放入水中；,在这些方案中，热敏元件的耐高温问题、直接放入水中时锅的密封问题等，都要研究。不同方案测得的水温肯定不会完全相同，这就需要讨论、评价。这些工作在以往的中学科学教育中从未有过。,过去我们认为科学界没有定论的内容不应在中学课程中涉及，其实不能一概而论。让高中生接触一些目前还有不同认识的课题有助于使学生认识科学的过程，激发探索的热情，培养创新精神，避免思维的片面化。,3跨学科的综合性问题,科学技术的发展，在高度分化的同时出现了综合化、整体化的趋势。选择物理学与其它学科相联系的综合性问题作为课题研究的内容，可以培养学生综合运用所学知识解决问题的能力。,如“从电冰箱到臭氧层”这一课题，综合性很强，,涉及到电冰箱的工作原理，氟利昂的物理性质，化学性质，氟利昂