沪科教版普通高中物理课程标准实验教科书《物理3-2》的编写思路和特点，本文主要内容关键词为：物理论文,教科书论文,科教论文,课程标准论文,普通高中论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
本册教材是按照课程标准选修系列3的第2模块要求编写的，由上海科技教育出版社出版，束炳如与何润伟先生主编，供选修理工科的学生使用。其旨在通过电磁感应、交变电流以及传感器等内容的学习，让学生较全面地掌握与电磁感应有关的物理学内容，进一步了解物理学思想方法，较为深入地认识物理学的技术应用以及对经济、社会的影响。下面就教材如何落实普通高中物理课程标准精神和要求等方面，谈谈教材的编写思路和采取的措施。
一、认识教材的地位与作用，梳理编写思路
电磁感应现象展示了物质不同运动形式之间的联系，也为电能的大规模应用奠定了物理学基础；交变电流是生活和生产中最常用的电能形式；传感器则是生活和生产中各种测量、控制所不可缺少的元器件。学习这些内容时，既要重视其理论意义，又要重视其社会应用意义。
本模块内容传统上都安排在高中二年级，是电磁学中的重要部分。此前，学生在物理课程的两个必修模块和选修第3系列第1模块中，已学习了力、运动、电场、恒定电流和磁场等知识，本模块的学习将使学生对电磁学的认识更加全面，特别是前面各模块知识在本模块相关部分得以综合反映，对培养综合运用知识的能力有较大作用。这部分内容历来都是教师极为重视的，也极受学生的青睐。
有鉴于此，我们编写教材的思路是：在教材的内容结构上，以法拉第发现电磁感应现象为引入，以电磁感应两个基本定律为核心，先探究电磁感应的理论基础，再把交变电流、发电机、高压输电和变压器等作为电磁感应的应用“案例”来学习。这样做的好处是突出了重点，学生易于把握，同时从整体上突出地体现了科学与技术与社会的关系，体现了科学技术对社会发展的作用，让学生体会STS精神。传感器在此模块中较为独立，教材采取的编写方法是：主要探究传感器的一般原理，关注它在现代社会中的应用，同样体现了科学技术对社会生活的促进作用。本教材共设计为四章：电磁感应与现代生活；交变电流与发电机；电能的输送与变压器；传感器与现代社会。
二、重视对基本知识的学习，重视基本技能训练
教材在科学内容上涵盖了课程标准的全部要求，在基础知识和能力要求方面也能满足不同学生的需要。
1.重视基础概念和基本原理的呈现，强调理解和应用
教材不是直接给出相关物理概念或基本原理的条文，而是通过一系列探究概念和原理的形成过程，重在理解和运用。例如对楞次定律，先是通过对实验的分析讨论，初步认识影响感应电流方向的因素，然后通过实验探究得出定律，接着再通过讨论引导学生深入理解定律中“阻碍”等关键词的意义。将导体切割磁感线产生感应电流的方向等问题作为楞次定律的案例，这不仅是对楞次定律应用的训练，而且把产生感应电流的两种形式有机地联系起来，以培养学生综合认识事物的能力。
教材设置了一些与所学知识相配合的例题和习题（家庭作业与活动），帮助学生对概念和原理作进一步理解。例如第11、15面两个案例（如图1）分别帮助学生理解电磁感应的条件和楞次定律，第22面案例引导学生认识电磁感应在闭合电路中的（电源）作用，并进一步将法拉第电磁感应定律、电磁力和能量等联系起来，培养学生综合应用基本原理解决问题的能力。教材并没有将案例问题包办到底，而是重在分析，将一些具体过程留在具体的教学中由师生解决，以培养学生的学习能力。类似的处理还有很多，再如第62面的案例1是通过一个运用初中知识就能解决的电路问题，使学生认识到影响电能输送效率的因素，从而为高压输电的探讨打下基础，使学生不致感到神秘。
图1
2.重视实验及其基本技能的学习训练
为让学生进一步认识物理学习方法，培养其实验技能，充分体现理科特色，教材十分重视物理实验。本册教材共安排实验探究20个，可以说实验内容贯穿教材始终，全面落实了课程标准中本模块的知识和技能目标。
教材中实验所涉及的器材，既有常规仪器如电表、学生电源、变压器等，也有先进的、能与微机接口的DIS实验，这一点体现了随着科学技术的进步实验手段也在不断提高。
在相关实验中通过使用示波器、电表、交直流电源等基本仪器，着重培养学生的实验操作、实验设计和适时观察获取信息的能力。如第58面家庭作业的第4题以及第70面的验证变压器公式实验都用到了一种重要的电工仪表——多用表，其目的不仅在于完成实验本身，更在于让学生进一步熟悉常见仪表的用法，学会根据说明书使用仪器仪表，培养学生将熟悉的仪器仪表迁移扩大应用到新实验中的能力。
设计和实施实验、收集证据、分析与交流讨论是理工科学生的必要素质之一，而本教材是供学习理工科的学生选用的，所以本教材中每一物理概念和规律的学习都与实验结合在一起。例如对交变电流特点的认识，是通过示波器在和直流相比较的观察实验中进行的；对电磁感应现象、楞次定律、法拉第电磁感应定律、变压器电压与匝数关系、传感器等知识的获得，也都是通过实验实现的。
3.重视起点降低台阶，适应多数学生的学习
若学习的起点合适，则学生容易进入所学的物理情境中，兴趣也高。重视起点从两方面考虑，一方面是以学生已有知识为基础提出问题，经过思考、分析、讨论进入新内容学习，例如第2.1节交变电流的引入，就是以初中和《物理3-1》中所学恒定电流为基础，提出电冰箱铭牌标注文字的意义的问题，开始探讨交变电流的；再如高压输电，先是通过一个简单案例认识减少输电线路电能损失的必要性，继而讨论减少线路电能损失的方法，逐步得出用高压输电的原因。这些起点都比较低，学生能比较顺利的接受。另一方面是以学生熟悉的生活环境为背景、或从简单的实验引入，将学生带入相应的物理情境中开始新内容的学习。每章的章图和开篇文字都体现了这种设置背景的意图，例如楞次定律是从学生实验中观察到的现象提出问题的，自感是从日光灯电路和日光灯工作参数提出问题的等等。这使学生感到新知识并不陌生，从感情上就降低了难度。教材还非常注重知识的实际应用，例如一些案例和习题的设置中，有电磁灶、各类变压器、传感器的应用等。
从实际背景中提炼物理问题、探究物理知识，并关注物理知识在社会生活中的应用，不仅贯彻了课程标准“从生活走向物理，从物理走向社会”的理念，也反映了科学、技术与社会的关系。
4.提供丰富多彩的学习资源，使教材更开放适应性更强
教材设立多种栏目向学生提供较丰富的学习资源，以培养学生的学习、探究能力，扩大其知识面，增强其应用和创新能力。在总计4章的教材中，有“信息浏览”“STS”栏目15个，“实验探究”栏目20个，“分析论证”栏目7个，“多学一点”栏目10个，“课题研究”栏目4个，此外还有案例分析、家庭作业与活动等。各栏目内容不仅使教材显得丰富灵活多变，适应性强，而且多个栏目的综合使用可使学生从多侧面获得学习资源，培养了学生收集和处理信息的能力。
教材的这种呈现方式，可充分发挥学生学习的自主性，增大学生的活动空间。
5.改变传统教材一包到底的做法，留给学生自主发展的空间
例如在一些“分析与论证”栏目中采取与学生共同讨论的方式，教材讲一点学生完成一部分；在“案例分析”中对一些案例只提供初步分析，问题解决则要学生完成，以充分调动学生的积极参与。
为让不同的学生学到不同层次的物理内容，教材设立“多学一点”栏目对相关内容进行适当的拓宽和加强，如交流电的功率等。
三、强调认识过程，重视方法指导
1.展示科学发现过程
传统教材对电磁感应只是做一个实验或描述一些现象，就直接给出其定义。本教材则是通过“新课题的提出”“思维定势路漫长”“偶然发现犹迷茫”“深入探究得真谛”等段落展示了电磁感应现象的艰辛发现过程（如图2）。重视科学过程会使学生更能了解科学探索的艰难，体会方法的重要，加深对原理规律的认识，还可培养学生的科学素养。不仅重视基础知识本身，而且重视知识发现和学生获得知识的过程是本教材的特点之一，例如交变电流的特性是通过实验观察，再用交、直流对比的方法知道的；对于感应电流的方向（楞次定律）是经过实验观察，再用分析归纳方法理解的……教材充分体现了课程标准中“过程与方法”目标的落实。
图2
2.设计探究型课例，培养学生的科学探究能力
根据课程标准要求，教材将“楞次定律”“变压器电压与匝数的关系”设计为科学探究课。
传统教材中，“楞次定律”的呈现有两种方式：一是直接给出定律；二是通过实验分析得出。但传统实验使用器材较多，步骤复杂，直观性差，学生分析综合有困难，以致许多教师干脆在“黑板上做实验”。本教材则是根据电磁感应实验现象提出感应电流方向的问题，呈现方式比较自然。如图3所示，教材带领学生设计了一个探究实验，其第一个特点是器材简单，一个磁铁和一个铝环即可进行，人人可做；操作简单，现象明显，这是该探究实验的第二个特点；再者，实验中收集的信息便于分析论证，容易得到结论。本探究实验的设计，不仅探究性强，效果明显，而且在其他资料中没有出现过，是本教材的独创。“变压器电压与匝数的关系”实验则是根据实物模型，先从理论上分析论证，然后进行实验验证。
图3两节科学探究课展示了科学探究的主要过程，也体现了中学物理中进行科学探究的主要方法，对科学探究教学有较强的指导作用。
此外，“研究电阻、电感和电容对交流电的阻碍作用”“法拉第电磁感应定律”“高压输送电”和“传感器”等内容虽没有设计为科学探究课，但处处都渗透着观察与发现、猜想与假设、制订计划和设计实验、进行实验和收集数据、分析与论证、交流合作以及评估等探究思想，能有效地促进科学探究教学，提高学生的探究能力。
3.在实验器材确定和方案设计上体现了选择性和灵活性
为了培养学生的科学探究能力，与传统教材不同的是，我们对许多实验的安排不是单一的，在器材确定和方案设计上体现了选择性和灵活性。如法拉第电磁感应定律、测量热敏电阻特性曲线等实验都提供了几个方案，供教学时选择。再如在探究变压器电压和匝数关系实验中,传统做法要用两个交流电压表，比较困难，我们根据《物理3-1》中已学过多用表的使用这一点，将使用交流电压表改为使用多用表，既解决了器材不足，又使学生进一步熟悉了多用表的使用，避免了传统教材形成的器材闲置现象（传统教材中，高中阶段对多用表只用了一次）。这不仅是实验设计的灵活性，而且是对学生实验能力的锻炼。
4.重视对实验数据的分析和处理
根据实验信息数据作出分析处理，特别是根据实验数据描绘图象并分析其物理意义，是理科学生应具备的基本素质，传统教材在这方面重视不够。本教材对此给予了较多关注，例如在学习交变电流与发电机时，要求学生自己分析描绘交流发电机发出电流的图线，讨论图线的物理意义；在学习传感器时安排了热敏电阻特性曲线的测量，要求根据特性曲线进行小设计，培养学生利用图线的能力。
5.采用多种措施，加强对思想方法的指导
例如第8、10、13、20、21、50面的旁批，第66面等处的信息浏览就是对物理学思想方法的指导。
四、注重激发情感，倡导主动学习，教育学生树立正确的科学观
1.注重培养学生的科学精神和科学态度
如前所述，在学习电磁感应时，教材从18世纪的电磁研究热开始，导出“将磁转变为电”是一个必然出现的世界性研究课题，但为什么唯独让法拉第摘到了这一重大发现的桂冠呢？他是怎样想的？这是大多数学生十分感兴趣的问题。教材引导学生，从法拉第对问题的反复思考和锲而不舍实验探索的历史回顾入手，了解法拉第的科学思想方法；从初步发现电磁感应现象到继续改进实验、深入分析归纳，最后摘得桂冠，体现了法拉第的科学态度。在经历了法拉第发现电磁感应的历史回顾后，教材又设计几个简单实验，让学生具体经历和体验法拉第的实验，同时较深入地理解产生感应电流的条件。通过法拉第探索电磁感应艰苦历程的展示，使学生认识到科学思想方法的重要，培养了学生的科学精神和科学态度。
教材还通过录音（像）原理介绍、微波炉原理和磁卡应用、生活中各种传感器的应用，使学生认识到科学技术的价值，激发对科学技术的热爱；又通过对发电和输送电原理的探讨，使学生认识到基础科学原理的力量，对科学未来充满了向往，激发学生在科学技术征途上前进的决心。这些，都是对情感态度和价值观课程目标的全面落实。
2.改变传统教材板着面孔说科学、教材教学都是一言堂的情况
我们倡导教材、教师和学生在平等的地位上共同研讨的课堂气氛，教材中有许多请学生参加教学的讨论、思考问题。例如：
请讨论：1.磁铁靠近铝环时，铝环中感应电流产生的磁场方向与磁铁的磁场方向相同还是相反？铝环中感应电流的方向如何？（第13面）
请根据上面的讨论分析，推导出下列公式：
（第69面）。
“请思考”“请讨论”“请你推导一下”等表达方式，使教材语言亲切，让学生有平等、受尊重的感觉，和物理学有了亲近感；和学生共同讨论的方式也为学生开放了活动空间，促使教材和课堂教学的单边活动向多边活动发展，变学生的被动接受为主动思考与探索。
3.渗透STS观点
在教材p36利用“信息浏览”和“STS”栏目展示了自感现象的应用，反映了科学技术发展对社会生活的影响。教材采用多种方式反映科学技术在生活、生产和社会中的应用，反映科学技术进步给人类社会带来的好处，也反映科学技术应用不当带来的负面影响，以培养学生正确的科学、技术与社会观(STS)。
五、对几个问题处理的说明
1.关于课题研究
教材在每一章后都设立一个课题研究（从磁卡到感应卡、研究动圈式话筒和动圈式扬声器，电磁式打点计时器的原理，用电情况调查……），主要探究基本物理原理在技术层面上的应用，或根据相应原理进行社会调查，旨在培养学生的自主学习、实际应用、创新和组织能力，并不是新知识的学习。因此，课题研究不是课堂教学内容，应是课后的小组活动内容，教材建议以全书最后所附的课题研究报告会形式结题。当然，课题研究的内容还可以根据实际情况而增减变化。
2.关于设立旁批的用意
前已说过，旁批有的是对思想方法的指导，如第8、10、13面旁批等；有的是对科学成就的评价，如第8、11面旁批等；有的是对我国科技史的简述，以映衬我国现代科技发展的成就，如第46面旁批；也有如第62、63面所示，提供一些相关的科技数据，作为正文叙述的补充；还有如第76、79面的旁批，则是科学的预测。这些旁批不是必学内容，是对正文内容的补充和拓展，旨在对学生思想方法及科学素养的形成起到潜移默化的作用。3.关于第11面信息浏览内容的处理
该栏内容是三位科学家在探索电磁感应道路上的遗憾，不是必学内容，但它和法拉第电磁感应艰难探索的配合，能更好地体现出思想方法在科学研究中的重要性。所以，在教学中不应只是简单地作为一个有趣的信息加以处理，而应恰当地引导学生阅读了解，并进行思考。
4.关于“探究感应电流方向”的教材设计
这一内容为科学探究型教材设计：首先，以前述实验现象为基础提出问题；再做一实验，运用已有电磁知识分析论证，初步总结出影响感应电流方向的因素；最后，给出科学家的研究结论——楞次定律。这一设计符合探究规律和认识规律。实验现象是供分析论证用的，因此实验一定要做；教材中实验简单易做，现象比较明显（磁铁的磁性要强一些，市场上有强磁铁出售），可使教学重点突出，而且学生根据已学知识很容易分析论证。该实验也可用实验室楞次定律演示器来做，因器材简易，建议由学生自己做。
5.关于第28面图1-46的说明
这是一幅日光灯起辉过程中的灯管两端电压图，难得的是它拍摄了激发灯管的脉冲电压，因其时间极短，抓拍很困难，本照片是在近两百张照片中才得到的。此图左边是灯管两端被点亮（中段还是暗的）时的波形，这时的电路状态是：起辉器两触片间有电弧（相当于短接），灯管两端的灯丝可认为直接相连并与镇流器串联，示波器显示出两根串联灯丝上的电压；图中尖脉冲则是起辉器两触片分开瞬间，原呈连接状态的两灯丝断开，镇流器和灯管串联后接在交流电源上由于自感产生的电压；图中右部波形是日光灯正常工作时，灯管两端的电压波形，这时电路是镇流器和灯管串联后接在交流电源上。
教材应用此图的目的，不仅在于展现日光灯工作时的电压变化过程，也在于向学生显示此实验是一瞬态过程，说明在实验中要善于抓住时机获取有用信息，也是对学生实验能力的潜在培养。
6.关于教材第4章“传感器”内容的设计
课程标准中关于传感器的要求是：(1)知道非电学量转换成电学量的技术意义。(2)通过实验知道常见传感器的工作原理。(3)列举传感器在生活和生产中的应用。根据要求，教材先用生活中的光声控延迟开关实验将学生带入自动控制环境中，使学生感到传感器并不神秘，但却神奇而有趣，从而带着浓厚的兴趣来学习。
如果仅就一般要求，教材第4章的第1、4两节已能达到，但我们的教材却又设计了第2节和第3节，为什么这样做呢？第2节是一节实验测量，因为器材元件的性能是制作仪器仪表的基础，因此在设计制作之前都要对元器件的性能进行了解，了解方法一是查阅元器件手册，另一是进行测量。本节设计是从理科角度考虑，让学生经过元器件特性测量的过程，掌握元器件性能的了解方法。从实验能力方面来看，本实验是以伏安法测电阻为基础完成的，电路对高中生来说不困难，但此实验要控制测量时的温度，因此能力要求又高于单纯的测电阻实验。此外，该实验的方法设计还具有选择性，所以本节对学生实验能力的提高是有帮助的。
第3节用传感器做实验比较新，本套教材中前边已有多处应用传感器做实验的例子，但当时学生对传感器还不知是何物，只能是被动地接受和操作着，设计本节则是为了让学生对常见传感器的传感头结构原理有个一般了解。传感器在社会生活中的应用已十分普遍了，也已进入了中学物理实验室，这反映了科学技术的进步及其对社会生活的影响。
以上是对沪科版普通高中课程标准实验教科书选修《物理3-2》的简单介绍，限于编者水平，教材中必定存在不少疏漏和错误之处，希望同行们给予指导，在此表示感谢！