物理教科书的价值与教学功能的体现.doc

第二章 物理教科书的价值与 教学功能的体现第一节 物理教科书的价值课程论专家施瓦布曾指出，课程是由教师、学生、教材、环境四个要素组成的，四要素持续的相互作用便构成课程的基本内涵。教师和学生是课程的主体和创造者，教材是课程的有机构成部分，是由课程政策文件、教科书和其它教学资料构成的。作为核心教材的教科书只有在成为四要素相互作用过程中的积极因素时，只有在满足特定学习情境的问题、需要和兴趣时，才具有课程的意义。因此，对于物理教学来说，我们需要对物理教科书的价值和功能有深刻的理解，才能合理使用物理教科书中呈现的内容，才能满足特定的物理教学环境的需要，才能真正促进学生的全面发展。物理教科书具有多方面的价值与功能，它能帮助实现课程目标，即促进学生在知识技能、过程与方法、情感态度价值观三个维度上的发展，还能对学生渗透人文教育等。物理教科书是教师教学可资利用的重要课程资源，可以帮助教师创造性地教学，实现教学方式多样化。对物理教科书价值和功能的深刻领会是有效使用教科书、提升教学品质的重要保证。一、呈现物理内容，为学生的发展打下基础物理学不仅科学地解释了自然界的各种物理现象，深刻地揭示了各种自然现象的本质，而且极大地开阔了人类的科学视野，提高了人类的知识水平和生活质量，把人类带入了一个全新的科学技术时代，而未来社会的发展更与信息技术、材料科学和超导等物理科学息息相关。因此，现代社会需要公民具有基本的物理科学素质，具有基本的物理学知识与技能。学习者只有学习并掌握了一定的物理基础知识，才有可能尝试运用物理学的概念和规律去解决生活和工作中的问题，才能逐步客观地认识世界、理解世界。从科学教育自身的角度来看，传统的科学教育以传授自然科学知识为主，即向学生讲授自然科学的一般规律，把大量知识灌输给学生。现代科学教育观则认为，科学教育除了科学知识的传授和技能的训练之外，还应重视学生对科学方法的领会和掌握，以及探索兴趣及科学态度和科学精神的渗透和培养。无论是传统科学教育观还是现代科学教育观，都没有极端地把物理学基础知识的教学排除在物理教育之外。这种对物理基础知识的重视很重要的一个原因是，物理学研究方法的学习和情感、态度、价值观的培养离不开知识的学习，甚至是以物理学知识为载体的。正如一位学者所指出的那样，“思维之心只能寓于知识之体”。学生只有经历物理知识形成的过程，辅之以教师的点播和总结，才能深刻领会科学方法。脱离物理知识对科学方法进行的空洞介绍是抽象和干瘪的，无法使学生真正领会科学方法。同样，情感、态度、价值观的获得是孕育于物理知识的获得和对探究过程的体验之中的，脱离了知识和过程的情感、态度、价值观教育只能是苍白无力的和“贴标签”式的说教。由以上的论述可以看出，学习者掌握物理知识至少是现代社会的需要，以及学习者具备科学素养和全面发展的诉求。因此，作为物理课程内容优秀代表的物理教科书有必要呈现物理学的概念和规律，通过学生对物理概念和规律的学习为学生进一步的发展打下坚实基础。当然，物理教科书要呈现物理知识并不等于呈现物理学的全部知识。以基础教育阶段的物理课程为例，这一时期的物理课程应为学生精选终身学习必备的基础知识和技能。美国2061计划的主要目标就是修订不断膨胀的科学教科书，要求学校集中讲授科学素养中最根本的内容，要求考虑那些对现在和数十年以后仍然应当知道的知识有重大影响的内容，尤其要选择能为人生知识大厦建造永久基础的那些物理知识，同时还要求选择的物理知识应体现教育性。总之，物理教科书应以物理课程标准的内容标准为依据来选择和呈现物理学知识。物理基础知识是教科书的骨骼，但不是物理教科书应当唯一展现的内容，物理教科书应当是多姿多彩的。物理教科书承载着帮助实现三维课程目标的重要使命。因此，物理教科书还要以物理知识为载体，引领学生经历物理知识形成的过程，使学生领悟物理学研究的方法，培养学生的探究能力，同时促进学生在情感、态度、价值观方面的发展，这也正是下面将要介绍的内容。二、培养学生自主学习和科学探究能力以往的教材编制对学生自主学习的需要还欠缺考虑，某些学科的教材以生硬的和冷冰冰的面孔，枯燥呆板地罗列概念与公式，成为没有血肉的骨骼、没有背景和色彩的“拼图”。教材仅仅成为教师“教”的材料，学生在面对教材时常常缺乏自主学习的欲望。然而，在信息社会中，人们不仅需要通过不断地自主学习来实现自身素质和能力的持续发展，而且面对庞大的信息资源，还要求具备查找、分析、综合和分辨真伪的能力。因此，新课程背景下的教材要具有“学材”的性质，能帮助学生进行自主学习和学会学习。图2-1 利用力矩原理解决问题 由于中学物理的教学目标是提高全体学生的科学素养，因此在选材和编写体系的设计方面也力求符合新的教学目标与要求。在内容呈现方面，中学物理教材尽量从学生的生活实际和感兴趣的事物中选择有关的物理现象或过程作为基本概念和基本规律的教学载体，对初学者具有强烈的吸引力，在严谨地保证物理概念的科学性的同时，以轻松活泼的笔调充分展现物理学的魅力和价值，再辅之以美丽的图片，体现出物理学本身在表现形式和思维等方面所具有的美学本质。简而言之，物理教科书应具有很好的可读性，有利于调动学生自主学习的积极性，使得学生在自主学习过程中，不仅能学到物理知识，而且逐渐了解怎样去学，从而实现教材从主要为教师而写到主要为学生而写的转变。例如，英国的Physics for You中配有丰富的物理情景图片，并大胆采用了极具童趣色彩的卡通画形式，其中有为了引出问题思考的、描述物理原理的、还有的是课后习题等。编者将物理原理巧妙地设计在卡通情景中，寓教于乐，学生在欢快之余，也将物理内容融入了知识结构之中。如该教材第十五章在讲述如何运用力矩原理解决生活中的问题时，精心地安排了卡通内容(如图2-1)，让学生运用物理知识来帮助画中人物排除困境、解决问题。通过这些喜闻乐见的描述、栩栩如生的情景，促使学生对物理学产生亲近感，求知欲，而避免了物理学习中往往产生的畏难情绪。Physics for You采用的这种方法，充分发挥了图画的丰富性、立体性，将物理知识包含在情景之中，有利于激发学生的思考，促进学生的自主学习。我国中学物理新课标教材在引导学生自主学习方面也进行了许多有益的尝试。例如，高中司南版物理教科书首先在“导入”部分把该章的内容与生活实际联系起来，从生活中的事例或学生感兴趣的问题出发，引入物理内容，有助于激发学生主动学习的欲望；“本章要求”介绍了普通高中物理课程标准（实验）对相关学习内容的要求，可以让学生对本章的学习要求和学习目标做到“心中有数”，“方法点拨”为学生学习物理、了解物理学研究的方法提供及时而有针对性地提示；“迷你实验室”为学生提供动脑、动手机会，便于学生在做中学、亲自总结出问题的答案或获得新知识；“信息窗”为学生进一步学习物理、了解物理学更多的内容打开了窗口，使学生通过这一知识之窗体会物理学知识的浩瀚和神奇，从而激发他们更强的求知欲。“请提问”和“我的收获和问题”等则注意培养学生的自我评价能力和反思能力，强调学生学习的主动性。图2-2 科学探究的主要要素教科书除了能帮助学生进行自主学习之外，还能通过突出学生的探究活动，循序渐进地增加探究的难度，培养学生的科学探究能力。例如，“上科版”义务教育物理课程标准实验教科书考虑到科学探究的真实性以及师生进行科学探究的阶段性和有效性，灵活地引入了科学探究，将科学探究的要素分别渗透到不同的章节，即每一章结合该章内容侧重科学探究的某一个要素，然后再配以与该具体要素有关的“探究点拨”以及有关解释或练习等。如图2-2所示，8年级教科书第一章的第三节从整体上呈现了科学探究的主要要素。然后几乎每章皆突出某个探究要素，待全书结束时，科学探究的主要要素便在该教科书不同的章分别出现过了。例如，第二章探究“速度的变化”活动中，强调了“进行实验与收集证据”这一科学探究要素，第三章“声音的产生和传播”的探究活动中，突出了“提出问题”的这一要素；第四章探究“凸透镜成像”的活动中，则注重“制定计划”；第五章探究“摩擦力”的活动中，关注“猜想与假设”；第六章“牛顿第一定律”的探究活动中，训练“分析与论证”；第七章探究“物质的密度”活动中，则强调“交流与合作”与“评估”等要素。“上科版”物理教科书（8、9年级）共安排了“实验探究”56个，“迷你实验室”24个，“实践活动”20个，几乎每一节都有实验探究的活动。再如，以往高中教材在研究力的合成时，对平行四边形定则是这样陈述的：“在力F1 和F2的方向上各作线段OA和OB，使它们的长度分别表示力F1和F2 的大小。以OA和OB为邻边作平行四边形。量出这个平行四边形的对角线的长度。可以看出，合力F的大小和方向可以用对角线OC表示出来。”而在高中人教版新教材中对平行四边形定则是这样描述的：“我们需要研究的是：合力F与分力F1、F2有什么关系？探究时要注意下面几个问题。图2-3 合力与分力关系的探究1. 几个力的方向是沿着拉线方向的，因此要把拉线的方向描在木板的白纸上。2. 几个力的大小由所挂砝码决定，用力的图示法在纸上画出表示几个力的箭头。3. 怎样表述合力的大小、方向与分力的大小、方向的关系？建议用虚线把合力的箭头端分别与两个分力的箭头端连接，也许能够得到启示。4.得出你的结论后，改变F1 和F2的大小和方向，重做上述实验，看看结论是否相同。”从新旧教科书对平行四边形定则的不同描述很容易看出，物理教科书应有效地促进学生对知识的自主建构，促使其自主学习、科学探究能力的养成，不仅让学生获得新知识，还让学生获得学习和研究的方法，在自主探究中获得对知识的理解。三、促进学生在情感态度价值观方面发展新一轮基础教育物理课程改革确立了三维课程目标，即知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观。它反映了我们对科学教育本质认识上的飞跃。物理学不仅以其概念和规律揭示了自然界的诸多真理，而且还以在建立这种知识体系的过程中所凝炼的科学方法推动科学的继续进步。与此同时，物理学家在研究过程中所体现出的孜孜以求、严谨认真等科学精神和科学态度，也是人类文化中的瑰宝。这就是说，物理学本身就是科学知识、科学方法及科学文化的和谐统一。三维培养目标就是科学本身的三维特征在科学教育中的反映。如果物理教科书不去渗透情感、态度、价值观的教育，就是残缺的科学教育，就会使受教育者“有知识而无见解、有技能而无精神”。为此，我国中学物理课程标准对情感态度价值图2-4 哈雷彗星与满天星斗交相辉映观这一维度提出了具体目标，要求发展学生对科学的好奇心和求知欲，实事求是的科学态度和坚持真理、勇于创新的科学精神，具有合作精神，了解并体会物理学及相关技术对经济、社会的影响，有可持续发展的意识，有将科学服务于人类的意识等。物理教科书从自然和生活走向物理，能够较好地激发学生的好奇心和求知欲。例如，初中沪科版在第一章中的“走进神奇”让学生领略自然界和日常生活中的许多神奇，从而激发学生探索自然奥妙的欲望，将学生的注意力吸引到物理的学习上来。如图2-4，浩瀚太空，群星闪烁，它们从哪里来，到哪里去？我们生活的地球在宇宙的什么地方？如图2-5，筷子放入水中，为什么看起来像被折断了？图2-5 被水“折”断的筷子物理教科书应在培养学生严谨认真、实事求是的科学态度方面发挥作用。教科书应引领学生参与到探究的过程中，通过对现象的观察、数据记录和处理养成学生尊重事实的科学态度，并使学生体验科学研究中克服困难的愉悦。同时，小组探究还有利于培养学生与人交流、合作的意识和能力，使学生既乐于独立思考，勇于提出与他人不同的见解，又不固执己见，善于采纳别人的意见和建议。教科书还可以介绍第谷布拉赫对星体进行认真系统的观测，使当时测量的误差从10降低到2，证明了托勒密和哥白尼的理论都与事实不符。而开普勒一开始希望用第谷的数据进一步解释哥白尼的行星圆形轨道，却发现得到的结果与第谷的测量数据有8差距，他尊重事实，从此开始转向研究行星非圆周非匀速的运动，导致了开普勒三定律的发现。由于这些事例本身的生动具体，对学生科学态度的培养也能够发挥潜移默化的作用。物理教科书重视物理与科技的联系，体现从物理走向社会，能使学生深刻体会到物理学的价值所在，培养学生将物理服务于人类的意识。例如，英国中学物理教材Physics for You非常注重展示现代科技的应用，书中专门设立了“物理学的应用”栏目，内容涉及家用电器、激光、光学纤维、通讯、核技术等，通过这些让学生感受到物理学对社会发展所起的巨大推动作用。美国教材物理：原理与问题（Physics：Principle and Problems）的部分章节中设置了“物理与社会”栏目，内容多为本章知识在社会中的应用，该教材第二十一章“电场”中的“物理与社会”栏目是“为残疾人服务的计算机”，详细介绍了用计算机帮助残疾人的各种功能，并要求“研究斯蒂芬霍金的经历，找出他对科学的贡献、他对身体的挑战及帮助他进行挑战的信息”。国外还有的教科书以“交通事故”为主题组织力学教材，包括应用物理知识分析交通事故的原因，学习和讨论交通法规，讨论交通事故的防治办法。我国高中沪科版物理教科书在“信息浏览”栏目中介绍了物理学的模型理论在经济学中的成功应用、拿破仑拒绝发明家将风帆换为蒸汽机的建议等史料，并提示同学思考：“你从这些事例中得到了什么启示？如果你今后并不打算成为物理学家或从事物理学方面的工作，你是否就可不学物理？”，这些都使学生充分体会到了物理学的价值。当然，科学技术的不当或过度使用也导致了环境破坏、能源枯竭等问题，物理教科书有责任也能够培养学生的可持续发展的意识。国外很多教科书都将生态、环境、能源、人类生存的空间等作为主题来展开教学内容。让学生在学习知识，体验物理概念和规律的形成过程中，体会物理对社会的影响，树立可持续发展的观念。我国司南版高中物理教材在“能源与可持续发展”一节中指出能量的大量消耗不知不觉中已经对环境造成了严重的破坏，煤炭的不当使用对空气造成了严重污染。酸雨已毁灭了大片的森林（如图2-6）。教材还向学生揭示能量的转化和转移的方向性的问题，使得学生明白在许多情况下能量的利用过程是不可逆的（如图2-7），并通过“讨论与交流”栏目让学生进一步对“有人认为，我图2-7 手握冰块，内能从手转移到冰块们国家现在经济条件好了，浪费一点能源没有关系”等看法进行讨论，使学生加深了对能源危机、环境危机以及能源可持续发展等概念的理解，养成珍惜现有能图2-6 美国佛罗里达州被酸雨破坏的森林源、不浪费能源的习惯。总之，物理教科书通过从生活走向物理，从物理走向社会等多种途径，能够激发学生对物理学的热爱和研究的欲望，培养学生的科学态度，促使其形成正确的价值选择，使得学生具有社会责任感，并逐步学会如何做一个高素质的社会人。这种过程将深刻地影响他们的人生抉择、工作绩效以及思想品质。四、渗透人文教育，体现学科融合自文艺复兴以来，人类似乎一直执著地坚持着一种错误：让人文、艺术与科学分道扬镳，形成了科学与人文“鸡犬之声相闻，老死不相往来”的局面。英国学者C.P.斯诺在剑桥大学发表的题为两种文化与科学革命的演说中指出：“在我们这个时代，实际存在着两种文化。一种是人文知识分子代表的人文文化，另一种是自然科学家所代表的科学文化。两者之间，有着很深的鸿沟。这种分离和对立，对整个社会，特别是青年人是一种很大的损失。”现在人们开始认识到，单纯的理科教育确实可以使学生掌握更多的科学知识，但也可能使学生缺乏对社会的责任感、无法感受生活的真谛、无法体验人间的真情、缺乏审美情趣，不利于学生成为具有完整人格结构的人。梁思成先生也指出：“我们要走出半个人的时代，即不能培养只懂科学、不懂人文，或者只懂人文、不懂科学的人”。没有科学精神的人文文化和没有人文精神的科学文化都是残缺的和扭曲的。广义而言，科学文化的内涵包括有科学知识、科学思想方法和科学精神，而科学精神则是其核心和灵魂，其基本特征是求真求实。人文文化就是人生观、价值观及对世界本原的看法，它包含着人们对人生理想和信念的追求，对善良、诚信和一切美好事物的赞颂，其基本特征是求善求美。科学文化与人文文化尽管形成的背景、关注的对象以及涵盖的内容有所不同或各有侧重，但在深层底蕴和价值取向上，则是沟通的、互补的，共同的目标指向就是真、善、美的理想境界。对此，有人把自然科学、人文社科与艺术形象地比喻为一个三棱锥塔的三个面，当人们站在它的不同侧面底部时，它们之间相距很远，但当他们爬到塔的高处时，他们之间的距离就近多了。这个隐喻的推论是，随着高度的不断上升，自然科学、人文社科与艺术将越发接近，并在最高点达到理想的统一。由此可见，在以往的科学教育中，对科学内容的人文价值几近漠视，只是因为我们所站的位置高度不够。物理教科书应努力弥合这两种文化的畛域和裂痕，提倡文理交融，使学习者受到科学与人文相结合的教育，这将是一种对青少年健全人格的培养。图2-8比萨斜塔诚然，科学文化的主要表现是理性和逻辑，但不能由此便认为科学文化中无人文因素。科学是人为的和为人的活动，因而必然蕴含着人格力量和人文关怀。物理学中的人文因素是可以考虑进入中学物理教科书的。例如，哥白尼何以能够在1543年出版天体运行论，迫使托勒密的地心说行将就木呢？首先，在此前一个世纪，文艺复兴的智力与艺术繁荣已在意大利萌芽并扩展到全欧洲。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。中国的四大发明业已传播到欧洲。这一系列事件及其所形成的思想解放的潮流，对于解脱人们思想的枷锁起到了很大的作用。由此，哥白尼才有可能对已纳入基督教神学教义的地心说发起冲击。哥白尼并不仅对托勒密体系缺少简洁性而不满，作为文艺复兴时期的一个具有高度才智的人，他比其前人能采取更广阔的视角观察自然和洞察自然。就像文艺复兴时期的艺术家的眼光超越了基督教艺术，哥伦布的眼光超越了欧洲一样，哥白尼的眼光超越了地球本身，把它视为宇宙空间中的一个与其他天体相似的物体。在他如此开放的观点面前，地心说的观点是多么狭隘和偏执！日心说粉碎了宗教神学存在的基础, 从而使人们摆脱了“神”的束缚而为尽情展现多彩多姿的人性提供了科学基础。伽利略赶在米开朗其罗去世前三天出生，仿佛故意来连接一个时代：文艺复兴基本完成，近代科学开始奠基。但是，伽利略的科学生涯并不是一帆风顺的。虽然他也曾由于学精识广成为过罗马教皇的座上客，但终因宣扬科学真理而成为教廷的阶下囚。1633年判刑入狱，后改为在家监禁，晚年双目失明。虽然伽利略曾在比萨斜塔上做过自由落体实验的传说并非真实，但世界各国旅人仍把那座斜塔当作他的纪念碑。到了十八世纪末，人类对宇宙体系的研究已使人们认识到太阳并不是宇宙的中心，使“权威象征中心”的思想受到挑战。人类的精神世界开始挣脱传统意识的桎梏，萌生宇宙万物平权且有秩序、有组织的观念。于是在人与人、人与社会的关系上，人人生而平等的民主思潮开始发展，民主的国家体制与法制的社会秩序也逐渐建立。图2-9 古琴曲流水第一主题旋律图2-10 梵高画的星夜物理也可以与艺术这种最为典型的人文文化相提并论，它们都是人类最富有创造性的活动。物理教科书可以体现物理与艺术之间的联系。例如，上科版初中物理课程标准实验教材八年级上册第二章对“运动的描述”中写道：人们用不同的方式描述运动的世界。诗人用语言的韵律和意境赞美运动，画家用形态和色彩描绘运动，音乐家用旋律和节奏表现运动。科学家用什么来描述运动呢？教材同时配以古琴曲流水第一主旋律的乐谱（如图2-9）和梵高的油画星夜（如图2-10），将“运动”在音乐和绘画中的表现展示出来，体现了物理与艺术的交融。最后，物理与人文的相互渗透使我们想起福楼拜的一段话：“越往前走，艺术越是要科学化，同时科学也要艺术化。两人从山麓分手，又在山顶汇合。”体现物理教科书对学生进行人文教育的价值和功能势在必行。五、为教师创造性教学提供课程资源教科书是随着社会形势、教育体制的变化以及教育研究的进展而不断发展的。在教育实践中，存在着两种不同倾向的教材观，即目的型教材观和手段型教材观。目的型教材观认为，学生的发展直接受制于教材的选择和排列，把教材的习得视为教学本质。而手段型教材观则认为教材是教育过程中的必要成分，但它是可以广泛地彼此替代的。只是在作为刺激学生发展的手段之时，才会发挥教育的功能。目的型教材观在教育史上即有体现，以基督教的圣经和儒家的四书五经等为代表的经典文献的原文曾作为教材来使用。尽管也要求理解其内容，但基本上采用的是死记硬背的方法。目的型教材观把教材视为完成教学任务的决定性手段，把教材内容本身的习得等同于儿童的发展。也就是说，目的型教材观认为教材凝聚了人类文明和人类知识的精华，具有学术性、权威性和知识性的特征，教师教学要以教科书为本（以本为本），吃透教科书，教好教科书。目的型教材观并不把教材视为学科内容与儿童之间的媒介，而是把教材视为从一开始就要求儿童习得的对象，诸如那些原封不动地摆在儿童面前的概念和法则，教学就是要让学生获取、掌握和积累教科书中陈列的知识。这种教材观容易导致灌输式的教学，教师对教材的研究以及教学的创新也无从谈起。手段型教材观则把儿童借助教材发展能力和智慧视为教材的作用，认为教材不是儿童直接习得的材料，而是发展能力和智慧的手段。例如，布鲁纳的结构课程改革，明确地把目标定在结构、原理、法则上，在知识“教不胜教，学不胜学”的时代背景下，以“不限于人类尚未知晓的事物的发现”为方法，使得教材从目的转换成达到目的的材料。又如，赞科夫的实验教学论体系，也明确地提出教学要以学生的一般发展为目的，而掌握教材知识在他的实验教学体系中也已经成为一种手段。手段型教材观能看到教材与教育目标之间的差距，这就为教师创造性地使用教材提供了可能。这种教材功能观将教材内容作为促进学生研究与思考的材料之一。根据教育目标对教材的灵活处理能拓宽受教育者的视野，激活他们的智慧，甚至激发他们的创新意识和愿望。我国学者钟启泉指出，在教学实践中是“教教科书”，还是“用教科书教”，清晰地反映了目的型教材观和手段型教材观的差异，是新旧教学的分水岭。在我国基础教育物理课程改革的背景下，物理教科书已不再是供学生掌握的目的和提供记忆的知识仓库，也不再是教师们所必须遵循的“圣经”，而成为重要的课程资源之一。对于物理教师来讲，教科书的价值不在于为教师的教学提供“法定文件”，而是为教师的教学服务，为教师精心打造可资利用的课程资源，同时“最大程度地满足教师的教学创新，引导而不是禁锢、规范而不是限制教师利用教材对教学进行建构和创造”。为此，教科书应改变以往那种将所有事实和原理全部直接呈现的做法，在教学内容的安排上要为教学留有余地，有意识地引导教师能动地乃至个性化地解读教材。既要方便教师组织教学，对学生进行帮助和指导，还要有利于学生进行讨论式、探究式和合作式的学习，有利于学生从相应的实践活动中构建新的知识，使师生在物理教学活动中获得创新的体验。例如，我国“上科版”义务教育物理课程标准实验教科书第五章第五节“科学探究摩擦力”就为教学留出了空间。在传统教学中，做完了“摩擦力与接触面粗糙程度有关”、“摩擦力与接触面之间的压力有关”的实验后，教师就会把结论告诉学生。新教科书在提出有关摩擦力的几种猜想后，设计了两种探究方案。探究后指出，“以上是定性探究，有兴趣的同学可以在课外继续探究，摩擦力是否还与其他因素有关”。这里既没有把结论合盘托出，也没有告诉学生只有这两种实验方案。学生欲罢不能，迫切地希望通过自己的探究获得正确的结论，这就为师生留下了发挥的空间。教科书设计的两种探究方案只是教师教学的一个参考，处理这一教学内容时，可以视具体的教学情况灵活掌握。如可以将学生分成几大组，每组侧重探究2-3种猜想，最后全班共同交流讨论，也可以重点探究这两种猜想，其它的留到课外处理。阅读与思考：除了第一节内容中介绍的价值与功能外，物理教科书是否还有其它的价值与功能？ 建议：学生可阅读“拓展阅读”中的关于物理教科书功能的一些思考（续）、粤教版高中物理教材指导思想和特色、国际教科书研究要素综述、普通高中物理教科书特色对比研究、差异与均衡美国典型高中物理教材设计特点分析，然后思考上述问题。第二节 如何体现物理教科书的价值追求物理教科书所具有的多方面的价值追求需要通过合理的教学来体现，而这又有赖于对教科书内容的深度解读和灵活使用。针对实践中的难点，即如何发挥教科书所设栏目的作用，如何体现科学探究的思想，如何进行开放式教学，本节内容将着力解决解决如何体现教科书的价值追求。一、例说教材对课程理念的体现普通高中物理课程标准（以下简称标准）已于2003年7月以实验稿的形式颁布了。随着标准的颁布，高中物理教材在2004年进入了第一批国家级实验区进行实验，“司南版”教材也是其中的一套。为了让广大教师了解新课程、新教材的特点，下面以“司南版”高中物理教材为例，谈谈新教材是如何注重体现新课程的理念及要求，力图从课程功能、学习内容、教学方式、课程评价等方面实现课程改革目标的。 （一）注重保护探索兴趣，学习欲望图2-11隐含于生活习惯中的物理问题本套教材非常注重对学生学习兴趣的保护，激发学生的学习欲望。基础教育课程改革纲要中明确提出“关注学生的学习兴趣和经验”，兴趣是最好的学习动力，只有对学习的内容感兴趣，学习者才能自主、用心地学习。图2-12 从嫦娥奔月到“阿波罗”上天例如，从绪论便开始引导学生对物理学产生兴趣，告诉孩子们大自然充满了奥秘，在万物繁荣、多姿多彩的大自然背后，隐含了统一和谐的自然规律，接着还告诉孩子们这些规律就在我们的身边，伴随于我们的衣食住行中。正如教材中所展示的那样，“喝开水时，你会不自觉地向杯中滚烫的水吹气，或者用其它东西隔离杯子以免烫手”。通过这些展示，希望培养孩子们对物理学的亲近感，求知欲，避免孩子们对物理产生畏难情绪。再如，每章都有精彩的导入，旨在吸引孩子们的学习兴趣。例如通过 “嫦娥奔月”的神话与“阿波罗登月”的现实对比，激发学生对登月的好奇与求知欲，为万有引力定律的学习做铺垫。（二）强调从自然、生活走进物理，从物理走向社会本套教材非常注重物理学与学生生活经验的联系，与生产、生活的联系。这一方面符合高中学生的认知特点，让学生感受到物理学就在身边，物理学对社会发展的巨大推动作用，同时也培养孩子善于观察，乐于探究，注意从身边现象探索物理规律，注重将物理知识与生活实践相联系的探究能力与科学精神。图2-13从银杏落叶引出重力例如，用学生熟悉的秋日落叶、高压电线下垂等现象引出重力问题；用面包、吉他、扎橡皮筋等日常生活事例引出弹力，用众人推车、费劲拎包等引出力的合成与分解；从瀑布、荡秋千等引出机械能守恒等内容。这些都体现了从自然、生活走向物理的课程理念。再如，人们利用材料的弹力生产了各类生活用品、乐器、音乐器件等；人们利用功与能的知识发明了省力的工具、机械等；人类利用稳定平衡的知识建造了各式宏伟的高楼与神奇的桥梁等。这些都体现了从物理走向社会的课程理念。 （三）注重课程的逻辑性与可操作性图2-14概念的引出循序渐进本套教材在各章、各节、各段的布局以及各知识点的呈现方面都非常注重逻辑性以及教学的可操作性，为教师的教学和学生的学习提供了方便。本套教材强调了对以往教材的继承与发展，体现了课程的在知识技能、过程方法、情感态度与价值观等三方面的基础性。例如，在引出瞬时速度、加速度等概念时都注重了概念发展的循序渐进与逻辑性，突出了公式法与图形法的特点。在讨论一种特殊的变速运动匀变速直线运动中，注重了对学生基本实验技能的训练，通过采用实验真实数据强调了科学探究中的严谨认真和实事求是，并且也体现了实验方法中误差处理的特点。 （四）注重知识构建过程,注重物理实验,培养探究能力本套教材非常注重学生实验、演示实验以及一些有趣的小实验和低成本实验的引入，这有利于培养学生的科学探究能力，不仅让孩子们学到物理知识，而且还让他们经历一些探究过程，学习科学探究的方法。例如，通过“实验与探究”栏目或者某节内容来展示对科学探究过程的要求，并且在“迷你实验室”栏目中介绍了大量丰富多彩的低成本实验，为学生进一步动手实践，开拓思路提供了宝贵的资源。图2-15“实验与探究”涉及学生做的实验，“迷你实验室”对应可选做的有趣小实验 （五）注重情感态度价值观的熏陶，培养科学精神与科学态度本套教材特别注重让学生感受到物理学的美，物理学的内在价值，力图让学生们感受到知识结构的逻辑美，科学探究的方法妙，科学精神的伟大与崇高，培养学生对科学的热爱，树立科学的价值观。图2-16科学之美不仅在于其能解释自然，还在于其能理解自然，推动社会发展例如，无论是封面设计、颜色选择、章图构建、版式布局还是每章导入、栏目确定等都力图让学生感受到物理学是美的，物理学是奇妙的，物理学对人类文明做出了巨大贡献。再如，在讨论自由落体运动时，回顾了历史上关于自由落体运动的探索历程以及相应的科学方法。从亚里士多德的观点到伽利略的猜想与推算，不仅展现了科学家的思想和科学研究方法，而且还体现了科学家的求实精神。 （六）关注不同地区的课程资源，强调学科渗透本套教材特别关注不同地区的孩子对不同课程资源的需求。作为全国教材，尽可能同时满足农村孩子与城市的需求。并且，本套教材很注重多学科渗透，力图让孩子们综合了解物理学与其它方方面面的关系。例如，用手拉行李箱、乡村石拱桥讨论力和合成与分解；用挑苹果、犁田、飞机着陆等事例解释机械功；用盘山公路、帆船、举重等事例解释功和能。再如，在学科渗透方面，本套教材分别融入了艺术、建筑、农学、医学、考古、天文学、体育、生物学、化学等相关内容。这些内容主要展示于“信息窗”、“讨论与交流”等栏目，这为开阔学生的思路提供了丰富的课程资源。图2-18通过艺术家对运动的感受让运动的概念得到拓展图2-17平衡及稳度的课程资源既来自城市的赛车也来自边远地区的伸臂桥 （七）注重课程选择性与拓展性图2-19“拓展一步”等栏目开辟了学生选择、深入发展空间本套教材非常注重体现不同选修系列的特色，并且竭力为学生有个性地发展提供空间。这是标准强调的理念之一，在注重全体学生的共同基础的同时，根据学生的兴趣、发展潜能和今后的职业需求，增加课程的多样性与选择性。例如，在标准中，有的要求有一定弹性，如“通过实验，认识安培力。会判断安培力的方向。会计算匀强磁场中安培力的大小。”针对全体学生，教材讨论了电流方向与磁场方向垂直这种特殊情况下的安培公式，而在“拓展一步”栏目中则讨论了一般情况下的安培力计算公式，这便为学有所长的学生提供了深入发展的空间。除此之外，还有“交流与讨论”、“信息窗”、“请提问”、“迷你实验室”、“方法点拨”等栏目皆为学生有个性地发展提供了空间。另外，本套教材还特别注重在不同选修系列中体现了不同的教材特点，增加了不同的特色栏目和特色专题。 （八）注重经典与近代物理的融合，体现课程时代性本套教材强调了课程的时代性，在必修课程中忠实体现了课程标准中关于经典物理与近代物理的融合。因为制定标准时，大家一致认为在必修课程中不仅要让学生学习经典物理内容，而且也应让学生了解近代物理的一些内容，如相对论和量子论的初步等，否则有些学生高中毕业后对近代物理的主要思想完全不知，这无疑不利于提升公民的科学素养。并且，本套教材非常注重展示现代科技的应用以及现代科技应用带来的社会问题等。例如，在必修课程物理2中用整章内容讨论了相对论与量子论初步，希望今后继续学物理与不学物理的学生都对这些内容有初步了解。再如，在讨论机械与人的有关内容时，展示了现代机械人的发展状况；在讨论能源问题时，展示了我国的核电站发展状况，同时对科技应用带来的环境问题给予了足够关注，这些都是课程时代性的体现。图2-20注重课程时代性从上可见新教材全面贯彻普通高中物理课程标准的新理念，充分体现知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观三维培养目标，忠实落实课程标准各条要求，同时新教材也深谙作为国家教材的常规要求。因此新教材所有章节还有以下特点：坚持科学性，无论是概念、定律、例题，还是信息介绍、方法拓展，都严格坚持科学性，杜绝科学性错误；具有逻辑性，从各章的排列，各节的引入，各段的呈现，乃至语句的顺序等，皆注重逻辑性与条理性，注重原因与结果的联系；注重语言流畅、言简意赅，注重语言的准确与文采；注重趣味性、可读性，力图引人入胜。二、了解教科书特点，体现教科书特色教科书作为教学的重要资源，教师应根据课程标准用好、用活它。任何一套教科书都有自己的特色，教师教学时应了解所用教科书的特点，弄清教科书中设立的各个栏目的用途，发挥教科书所设栏目的作用。国外教科书栏目形式多样，如“挑战者”、“思考库”、“头脑风暴”、“网站全接触”、“安全告诫”、“活动教室”、“问题探究”、“单元心理测试”、“微型测验”等。我国根据中学物理课程标准编写的实验教科书也进行了这方面的探索，如“人教版”初中物理教科书设计的拦目有“想想做做”、“STS”、“阅读指导”、“探究”、“想想议议”、“演示”、“动手动脑学物理”、“科学世界”；“上科版”初中物理教科书设计的拦目有“迷你实验室”、“实验探究”、“讨论与交流”、“信息窗”、“请提问”、“实践活动”、“加油站”等。这些栏目都很新颖，具有启发性，有助于指导学生的自主学习和探究。下面对“上科版”初中物理教科书和司南版高中物理教科书的部分栏目进行简要分析。 图2-22感受分力图2-21橡皮筋吉他“迷你实验室”介绍了一些妙趣横生的小实验，这些实验可以激发学生学习物理的兴趣，取材容易，教师应鼓励和指导学生完成。如“橡皮筋吉他”、“感受分力”等。“实验探究”需要学生动手、动脑，以培养学生的各种能力。在该栏目中，除了那些明确要求验证某规律的实验可以考虑做成验证性实验（如高中教材中的“验证共点力的平衡条件”），其它的探究性实验都应做出探究的味道来，都要在学生不知道结论的情况下，在一个令他们感兴趣的“谜”的调动下，经历充分的主动思考而不是对教师的被动应答，通过实验的现象和数据得出结论。不能在学生先知道结论的情况下再去做验证性实验，否则就违背了教科书编写者的意图了。如“探究压力的作用效果与哪些因素有关”（提出问题）；“与压力大小是否有关？与力的作用面积是否有关？”（猜想）；根据猜想设计实验方案并进行实图2-23探究压力的作用效果与哪些因素有关验，最后得出结论。图2-24 讨论与交流“讨论与交流”希望教师能引导学生积极地参与到讨论中，畅所欲言，充分发表自己的见解，如图2-24所示，学生围绕冰箱为什么结霜展开讨论。学生的观点无论是对还是错，教师不要急于肯定和否定，应让学生在讨论与交流中达到相互促进、共同提高的目的。同时培养学生思考能力和语言表达能力。“信息窗”为学生提供了自学的阅读材料，为学生开启了了解现代科技发展、了解科学家的贡献和生平、关注物理与其他学科交融等的窗口，目的是让学生了解一些与所学内容有关的知识，并不一定要求学生掌握它们。如司南版教材必修2第五章第三节“人类对太空的不懈追求”中的信息窗介绍了我国神舟6号载人飞船（如图2-25），第六章第一节“高速世界”中的信息窗介绍了物理学家爱因斯坦（如图2-26），第一章第二节“功和能”中的信息窗介绍了埃舍尔的石板画（如图2-27）。 图2-26爱因斯坦图2-25神舟6号载人飞船图2-27 “瀑布”埃舍尔的著名石板画“探究点拨”主要是针对探究过程中的某一方法进行点拨和指导，教师应结合教学内容对学生进行方法上的指导。如对“分析与论证”的点拨：“分析收集的信息，归纳比较实验数据，总结出其共同特征及变化规律，对结果进行解释。”对“评估”的点拨：“想一下自己的探究过程和探究结果是否合理，猜想与所得的结果间是否有差异，注意发现新的问题，吸取经验教训，改进探究方案”。“拓展一步”是对基本要求的拓展，以便学生更深入地了解相关内容。例如，司南版高中物理教材必修2第五章第一节“万有引力定律及引力常量的测定”中的“拓展一步”栏目介绍了如何从牛顿运动定律和开普勒定律推导出万有引力定律，还介绍了牛顿是怎样论证地球对苹果的引力与天体间的引力具有相同的性质。“请提问”意在启发学生对所学知识、所经历的探究过程进行思考，学会提出问题。这个栏目是开放性的，也是以前的教科书中没有的，教师应鼓励学生发现问题、提出问题，并为学生创设讨论与交流的机会。如学过“做功的快慢”后，引导学生提出“是否力大的人功率就大”等问题；如学过“液体的压强”后，引导学生提出“海底最深处的压强有多大”等问题。“实践活动”是一个开放性的栏目，目的是让学生去亲历具体的实践过程。在实践活动中学会学习，学会求知、学会合作、学会做事。如第二章中，计划一次旅行，收集从一地到另一地的有关资料（包括地图、汽车、火车、飞机等时刻表），并安排行程。“加油站”是教学中需要用到的、暂时还没有学到的知识，暂不要求学生掌握。如第六章，在探究“动能的大小跟那些因素有关？”时，补充介绍了“1、小球在光滑斜面上由静止开始下滑，到达斜面底端的速度只与起点的高度有关，起点越高、到达底端的速度越大。2、不同质量的小球分别从光滑斜面上由静止下滑，并撞击平面上的木块，被撞击的木块的运动距离越长，运动小球所具有的动能越大”等知识。“作业”这一栏目与传统教科书中的作业栏目不同，它形式多样、内容丰富、动手实践多。例如，“上科版”初中物理教科书第二章第一节作业是：设计一个与运动有关、图文并茂、充满幻想的画页。新课程实验区的学生对这一作业非常感兴趣，画出了各种教师意想不到的，充满想象力的画页。该教科书中的这类作业还有估测长度和时间；用天平测量硬币的质量，用量筒测量小铁块的体积；调查学校和家庭所在社区的光污染现象；查阅保护视力的措施，了解几种打捞沉船的方式，还有小论文等。阅读与思考：请学生浏览任一版本的高中物理新课程教材，谈一谈教材中所设栏目的作用。(提示：以上海科技版高中物理教材为例，思考“分析论证”、“实验探究”、“课题研究”、“多学一点”、“家庭作业与活动”、“STS”等栏目的作用)三、解读教科书，改变教学方式我国基础教育课程改革背景下的物理教学着力改变重灌输、轻启发，重讲授、轻活动，重机械训练、轻实质体验的教学方式，注意培养学生自觉思维的习惯和解决问题的意识，培养学生的创新能力和综合分析问题的能力。为此，物理课程标准实验教科书凸显探究活动的重要性，旨在培养学生的科学探究能力。实践证明，如何解读和利用教科书中设计的探究活动是中学物理教学的难点，若不能充分体现教科书中设计的探究活动的价值追求，则容易出现“形似而神不似”的探究教学。因此，探讨如何解读和利用教科书培养学生的探究能力、为学生的探究创设良好的条件是十分有必要的。下面我们先来简要地回顾“上科版”初中物理教科书第七章第四节“阿基米德原理”的内容，再来看一个“阿基米德原理”教学设计片段。经过阅读与思考后，我们再深入探讨如何解读教科书，改变教学方式。“阿基米德原理”教科书内容：教科书首先通过万吨巨轮在水中不下沉、热气球能腾空而起两个例子，引入浮力，并提问“什么是浮力？它的大小与哪些因素有关？”图2-28巨轮远航和气球腾空教科书提出，“由以上现象可猜想，液体和气体对浸在其中的物体可能有一个竖直向上的托力”。教科书通过如下面两幅插图所示的实验，得出“液体和气体对浸在其中的物体有竖直向上的托力，物理学中把这个托力叫做浮力”。图2-29探究液体的浮力图2-30探究空气的浮力 在接下来的探究中，教科书着力解决“浮力的大小与哪些因素有关”，并提到“轮船从江河航行到大海，吃水的深度变化了。由此猜想：浮力可能与液体的密度有关。从井中提水，盛满水的桶露出水面越多，提桶的力就越大。由此猜想：浮力可能与物体排开液体的体积有关，也可能与物体浸没在液体中的深度有关。你还有哪些猜想？请与同学们交流。”教科书接着提出，可以按照下面三幅图所示的方法完成实验和验证假设。图2-32 观察同一物体浸在液体中的体积不同时，弹簧测力计示数的变化情况图2-33观察同一物体浸在液体中的深度不同时，弹簧测力计的示数是否变化图2-31鸡蛋与浮力 在得知浮力的大小与哪些因素有关之后，教科书最后着力解决“浮力的大小与物体排开液体的重力有什么关系”这一问题，给出如下图所示的实验并最终得出阿基米德原理。表1-1“阿基米德原理”教学设计片断教学活动设问1、 观察演示实验（一）1.弹簧秤示数为何会减小? 2.你能求出浮力的大小吗?2、 观察演示实验（二） 3、物体在气体中会受到浮力吗?3、 观察演示实验（三）鸡蛋放入清水，水中加盐后鸡蛋上浮4、设问：浮力的大小与那些因素有关？4、学生探究实验 在物体的二等分处做一个记号，先将物体的一半浸入水中，再将物体全部浸在水中，读出有关数据。 称出物体在水中一半、全部时所排出的水的重量。 将水换成煤油后，重复上述实验。5物体受到水对它的浮力作用时，是否一定排开了水?6物体浸在水中所受的浮力与此时物体排出的水重有何关系?7改用煤油后，物体浸在煤油中所受浮力与排开的煤油重是否也有相等关系?8综合以上步骤，你能得出什么结论?9知道了浮力的大小计算后，你想知道浮力的产生原因吗?案例评析：“浮力”是初中物理教学的一个重点和难点。这节课与传统教学相比已有一定的改变，有教师演示实验、有学生探究实验，看上去学生被调动起来，随着教师的指示学生动手不停地实验，进行探究活动，但实际上与真正的探究学习还是有一定距离的。仔细分析，学生的行为实际是对教师指令的被动回应。例如，“在物体的二等分处做一个记号，先将物体的一半浸入水中，读出数据，再将物体全部浸在水中，读出数据；称出物体浸入水中一半、全部时所排出的水重；将水换成煤油后，重复上述实验”。类似这种做法，好像是让学生探究，但实质上仍停留在“告诉事实，验证结论”的水平，学生没能经历主动的观察与分辨的学习活动，思维活动量明显投入不足。教学结束后，学生对“沉在水底的物体是否受浮力”等一系列问题还有疑问。比如，学生往往会认为：浮在水面的物体受到浮力，沉在水底的物体不受浮力；轻的物体受浮力，重的物体不受浮力；密度大的物体不受浮力，密度小的物体受到水的浮力，等等。如果学生头脑中的这些问题不解决，他们对“浮力”的概念还是不能真正建