人教版普通高中课程标准实验教科书共同必修——《物理1》《物理2》的编写思想（续），本文主要内容关键词为：物理论文,教科书论文,人教版论文,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。
六、渗透情感态度价值观的教育
1.热爱科学
通过科学课程的学习使学生热爱科学，这是情感态度价值观教育的重要组成部分。怎样使学生通过学习而热爱科学？编者认为最重要的办法是使学生的学习过程成为审美体验的过程。右侧的图片是教科书在介绍力与形变的关系时给出的，许多人说科学美体现在这里。的确如此，但远不止于此。漂亮图案所展示的更多的是外在的东西，物理课程中的科学美其实是让学生在学习中感到舒服、愉悦、痛快、振奋……
有机玻璃的形变
当然，要做到这一点，最重要的还是要让学生学懂物理学。编者为此做了努力。
例如，万有引力定律的建立（《物理2》第七章）教科书的线索是这样的：
虽然这个公式的形式与我们熟知的万有引力定律的公式相同，但它还不是万有引力定律。它来源于开普勒行星运动定律，而这个定律只适用于太阳系的行星，所以我们还远不能称它为“万有”的引力。
牛顿的创造性工作是设想行星与太阳之间的引力跟地球与月球、地球与地面物体之间的相互作用力是同一种力，并且证明了这一点。不但如此，他还把这种力推广到一切物体之间。教科书接下来的线索则是：
学生在了解到第谷为描述行星的运动积累了近万个观测数据的时候，会像所有人一样感到头疼；开普勒把这么繁杂的数据变成了简单的三句话，这使人眼前一亮，豁然开朗。这时学生的体验是高兴、佩服和激动，这就是一种审美体验。开普勒一定也有这种体验，他自撰的墓志铭表达了他的满足：“我曾测量天空，现在测量幽冥，灵魂飞向天国，肉体安息土中（《物理2》第七章第1节旁批）。”
然而，教科书并没有就此止步。在这一节的“科学足迹”中写道：“不过，开普勒并不知道，他所发现的三个定律还蕴藏着极其重大的‘天机’……”这里说的“天机”，指的就是“指挥”行星运动的力——万有引力。是牛顿揭露了这个“天机”，发现了万有引力定律。这个定律比开普勒定律更深刻（揭示了运动的原因）、更普遍（适用于一切物体）、更简练（一个公式），此外还有“自恰”。学到这里，学生的体验是更高兴、更佩服和更激动。教科书曾经引用一位英国诗人歌颂牛顿的诗句（《物理1》第四章章首）：“自然和自然的法则在黑暗中隐藏，上帝说，让牛顿去吧，于是一切都被照亮。”
教科书还抄录了一个“外行人”马克·吐温的话：“科学真是迷人。根据零星的事实，增添一点猜想，竟能赢得那么多收获！”杰出人物的心灵是相通的，这话虽然出自外行人之口，却道出了科学方法的真谛，那就是：
在发现万有引力定律的过程中，尽管第谷的观测数据成千上万，但那只是有关太阳系的行星的数据，因此只能算是“零星”的事实；把行星之间的引力推广到月球一地球之间、地球与地面物体之间，以至推广到一切物体之间，这是“猜想”；后来测得了万有引力常量G，于是根据万有引力定律得出了可检验的结论——对海王星的预言。海王星的发现和天体质量的测量则是马克·吐温所说的“收获”。
新教科书在其他部分也着力体现这样的思想，《选修3-4》对于狭义相对论的介绍是另一个比较完整的例子。
综上所述，按照教科书的线索，让学生从“怪异”的行星运动、繁杂的观测数据出发，越来越清晰、越来越深刻、越来越简洁地看到自然的规律，而后又进一步看到这些科学活动的伟大成就，这样愉悦的心理过程与欣赏一件艺术品的心理过程是一致的，这是一种审美体验。多次经历这样的体验，学生会产生对科学的亲近、热爱，以至“着迷”。
这个例子再一次说明，情感、态度价值观这个维度是科学本身所固有的，它不是人为地“贴”上去的。落实三维课程目标的前提是学生学懂物理学；或者说，与物理学本身脱节的、牵强的情感、态度价值观的教育（以及牵强的过程与方法的教育）是不存在的。
教科书为渗透情感、态度价值观教育还做了其他努力。例如，在学到“万有引力理论的成就”时有这样一段旁批：
有人问李政道教授，在做学生时，刚一接触物理学，有什么东西给他的印象最深？他毫不迟疑地回答，是物理学法则的普适性深深地打动了他。
物理学基本规律的简洁性和普适性，使人充分领略了它的优美，激励着一代又一代的科学家以无限热情献身于对科学规律的探索。
在学到“科学足迹——人类对行星运动规律的认识”时引用了这样一段话：
西方现代科学肇端于文艺复兴时代，而文艺复兴的主要任务和最大的贡献却是美术。从表面看，美术是情感的产物，科学是理性的产物，互不相干。何以“这位暖和和的阿特(art)先生，会养出一位冷冰冰的赛因士(science)儿子”？究其原因，在于二者有共同的母亲（原文如此），这就是“自然夫人”，即源自“观察自然”。——梁启超
教科书的编者认为，科学并非自然本身，它是人类对自然认识的过程与产物，因此，编者希望在教科书中介绍的科学内容不再是独立于人生的冷冰冰的公式和法则，教科书要使学生通过科学内容看到其背后人的智力活动与人的情感。
2.质疑与求知，批判性思维
质疑与求知的欲望是人的天性，是科学发展与人类进步的基础，各级教育都应该鼓励和发展这种天性，而不应摧残它，使它泯灭。前面“三、探究精神贯穿始终”中的例子都包含了提出问题的要素，其实这就是质疑精神与质疑习惯的培养。
除了这些之外，教科书还在其他很多地方做了努力，下面是另外一些例子。
《物理1》在学过参考系和运动的相对性后有一道题，引用了宋代诗人陈与义的诗句，其后问道：……你对诗人关于“榆堤”、“云”、“我”的运动与静止的说法有没有不同的认识？诗人认为“云与我俱东”；有的学生则认为只有“我”在向东运动，而云尽管看起来在跟着人一起走，其实可能没有动或动得很慢，只是船上的人看到岸边景物飞快地后退，错以为云也在随人一起运动。但是，有的学生也会提出别的说法。这个问题不求统一的认识，只要学生敢想，不迷信书本，就达到目的了。
《物理1》第一章在手持式GPS定位器照片的图下文说：“这个GPS定位器此刻处于我国哪个城市的什么部位？从显示屏中你还能获得哪些信息？”提出了问题，目的并非是要学生通过这个问题的答案再学到什么知识，而是通过“提问—寻找答案、提问-寻找答案……”的方式让学生逐渐形成质疑的习惯。
《物理1》在学过了速度的概念之后有一幅协和式客机的照片，图下文说：……是惟一的超音速客机。但是，它的能耗太大，飞行和维护的成本太高，加之起飞和降落时的巨大噪声，以及安全隐患，所有协和式飞机于2003年10月已全部退出运营。近30年的“协和史”引发人们深思：有没有必要无限制地追求‘高速度’？通常人们都认为交通工具越快越好，但这里提出一个相反的问题，引发学生思考。编者并非要让学生接受某个特定的观点，这段话的目的是引导学生对于习以为常的观点做出质疑，这是一种批判性思维。这类内容不需要教师去“教”，有一部分学生看了看、想了想，心里画了一个问号，编者的目的就达到了。这些文字的目的是使学生存疑，而不是为学生解惑。
除了在具体的问题上鼓励学生探索与思考之外，教科书还从更高视角展示人类对自然的永恒的探索。
《物理2》在“宇宙航行”这一节引用了火箭飞行理论的创始人齐奥尔科夫斯基的名句：地球是人类的摇篮，但是人类不会永远生活在摇篮里。这一节里还有两幅照片，一幅是我国第一位航天员杨利伟，展示我国航天事业的成就；另一幅是已经牺牲的美国哥伦比亚号航天飞机上的七位航天员，以此衬托人类探索自然奥秘的永恒而悲壮历程。
3.实验是检验真理的最终标准
这个思想在展开全书所有内容时都有所体现，而在《物理1》最后相当于实验总论的“学生实验”中又做了集中的说明。
首先，教科书举出了古代的例子——伽利略对自由落体、物体运动的原因等力学问题的实验研究。对此前面已有详述。
然后举出了近代的例子：电磁学的发展。
库仑、安培、法拉第等人对静电、电流、电磁现象的实验研究积累了大量资料，这使电磁学来到了大发展的前夕。这时出现了一个具有很好数学背景的物理学家——麦克斯韦，他把实验定律加工，添上自己的猜想与假设，于是电磁学的规律在他的手中变成一个几乎完美的理论，他由此预言了电磁波的存在。然而他的理论正确与否最终还要靠实践的检验，这就是赫兹关于电磁波的一系列实验。
教科书的这段叙述是要展示这样的事实：大多数情况下实验对理论的验证并非对理论的原始表述的验证（过去教学中关于理论与实验关系的处理容易给学生这样的假象），而是要由理论得出“可检验的结论”，之后再通过实验检验这样的结论，以间接地检验理论本身。
与过去的教学不同的是，新教科书注意到了要从近代和现代物理学的角度展示理论与实验的关系。中等以上文化程度的人大多知道杨振宁、李政道曾经获得诺贝尔奖，但是更多的事就不知道了。其实这是关于理论与实验关系的一个很好的实例。新教科书在“学生实验”的总论中，以通俗的形式做了简单介绍。书中指出，他们在分析了实验事实后开始怀疑“宇称守恒”这个当时所谓的定律，经过理论的研究，找出在哪些情况下宇称可能不守恒，并进一步指明实验检验的方向。不久，吴健雄等人通过实验找到了宇称不守恒的确凿事例。教科书引用这一事例还有一个目的：一方面，杨、李二人并没有亲自做实验，但谁也不能说他们的工作不是科学探究；另一方面，他们的课题是从对实验数据的分析中来的，他们的结论要靠实验来检验。这样就让学生看到了理论与实践关系的一个真实图景，避免肤浅的、形式主义的认识。
教科书不仅介绍了古代的、近代的、现代的，还介绍了有待将来解决的问题：关于引力波的实验。这样做的目的是给学生一个印象：物理学是动态的、发展中的科学。
七、学生实验的写法与过去不同
过去的教学大纲列出了22个实验，并在“说明”栏目中指出了所用的器材和方法。不仅如此，由于当时教科书的唯一性，实验的操作实际上也被固定下来了。
课程标准与此不同，它在“内容标准”中给出的是物理实验方面的能力要求，实验的数量比过去多，但对具体器材、方法、操作等的要求却是非刚性的。应该做的学生实验与其他教学内容结成一体，散落在各个模块中。
因此，新教科书中的学生实验不能让学生“照方抓药”，而是做了以下改变。
1.增加了探究性
探究精神要贯穿于整个课程，包括学生实验在内。中学课程里的学生实验有探究性的、验证性的、测量性的（少数几个所谓实验用于技能训练，其实算不上“实验”），即使是验证性的实验，也要体现探究精神。
例如，《物理2》中有一个实验“验证机械能守恒定律”，过去学生按教师的指示，一步一步地操作，得出结论就可以了；现在不同了，在简述了实验原理之后，教科书提出了以下几个“要注意的问题”。
(1)重物下落过程中，除了重力外会受到哪些阻力？怎样减少这些阻力对实验的影响？
(2)重物下落时，最好选择什么样的两个位置作为过程的开始和终结？
……
这段课文是在“提出问题”，学生要做的是做出猜想、然后通过自己的操作或者逻辑分析得出结论。实际教学中有的学生就曾指出，空气阻力未必是最重要的，纸带与计时器的摩擦对实验的影响可能更大。学生还特意把打点计时器调得不再竖直，把这种情况下测得的下落速度与调直时的测量结果对比，以支持他的观点。这不就是在做科学探究吗？
前面谈过另一个学生实验“探究求合力的方法”（《物理1》第三章），那也是一个实例。那段课文没有像以前一样写明应该怎样操作、会看到什么现象、现象说明什么问题、最后得出什么结论，而是在简单介绍原理之后指出“探究时应该注意下面几个问题”。这几个问题实际上是对学生的指导，不过不是用灌输的方式，而是引导学生通过自己的思维活动，在独立思考的基础上获得知识。这样做不仅能使学生更好地学到这段知识，更重要的是使学生提高今后获取知识的能力，发展自己的独立人格。
2.突出科学思想
与操作技能相比，实验中的科学思想与科学方法更重要。
例如，过去用打点计时器测量瞬时速度时，强调的是：纸带上某两点间的平均速度等于时间中点的瞬时速度。现在强调的是：足够小的间隔中的平均速度等于其中任意一点的瞬时速度。为此，新教科书第一个测量瞬时速度的实验不是测量重物牵引的小车的速度，而是测量手拉纸带这样无规律变化的速度（这时平均速度与时间中点的瞬时速度没有确定的关系）。这样做的目的是强化瞬时速度和平均速度这两个概念。
又如，过去借助打点计时器测量加速度时总要利用公式
其实这个公式只能用于匀变速直线运动，没有普适性；用纸带测量加速度的这个方法，在进一步学习中、在技术中，都没有任何用处。新教科书里测加速度的基本方法是在速度一时间图象里测量曲线的斜率。这个方法突出了加速度的物理意义，也能迁移到其他物理量的测量中去。
再一个例子，《物理1》第三章有一个学生实验：“探究加速度与力、质量的关系”，这个实验也体现了编者在实验中对科学思想的重视。这段教学的线索如下：
这里贯穿的科学思想是：由经验做出猜测，做实验为猜测提供新的、半定量的佐证。需要强调的是，不能期望这个实验获得“a与F成正比、a与m成反比”的确切结果，实际上也没必要存有这样的期望，因为科学定律本来就不是从有限的实验数据直接归纳出来的。
再看《物理2》中的一节：探究功与物体速度变化的关系。这节的逻辑线索如下：
这段教学不能满足于让学生按步骤操作，更不能使学生陷入操作的枝节问题，逻辑线索要在学生头脑中清晰起来。
3.加入了设计因素
新教科书注重实验原理，至于具体操作，鼓励师生因地制宜，自行设计。例如，《物理2》有个研究平抛运动的实验，课文着重讲实验原理，至于怎样获得平抛运动的样本，教科书提供了几个方案，供选择，师生也可以设计自己的方案。大多数学生实验都有类似的处理。
与过去相比，上面的三项变化基于编者这样一个理念：大家常说的“实验技能”，主要指心智技能，而非手工技艺。分析历史上的著名实验可以看到，它们之所以著名，原于设计新颖，并不在于操作者的手工技艺多么高超。21世纪对于优秀技工的要求则是脑力劳动主导下的手脑并用，不但手要巧，心更要灵。
4.用信息技术改造原有的实验
将信息技术与物理课程整合，特别是把信息技术应用到物理实验中，是课程标准的要求，教科书介绍了几个用传感器和计算机做的实验。鉴于各校的情况不同，这些实验放在了“做一做”的栏目中，也就是说不做这几个实验并不影响后续学习。但是，教科书中有这样的实验，表示了编者的倾向，在条件具备时应该让学生做一做。
对于这样的实验，一种不同的意见认为有碍基本技能的训练。编者的主张是，基本操作技能是随时代而变的，手工纺纱织布的技能现在已经不重要；十几年前关于计算器是否会取代珠算的争议现在已见分晓。在各个学科中深入应用信息技术不仅有助于提高学生的技术水平，而且能使学生熟悉以后的职业环境；现在哪个行业能够离开计算机呢？减少了繁琐的重复性的操作和计算，由机器快速进行数据处理，这样就能在短时间内得到不同条件下的更多的实验结果，更有利于对科学结论的思考，更有利于物理内容的学习。
编者反对所谓的虚拟实验，即用鼠标在屏幕上移动器材进行的“实验”。尽管这样的“实验”节省物资、节省时间，但它会在情感、态度价值观方面产生负面的教育效果：学生失去了发现自然规律时的振奋感，更没有误操作损坏器材甚至伤害人身的担心——学生失去的是对自然和自然规律的敬畏！出于这些考虑，教科书中涉及计算机的实验都是真实的物理实验，而且大多数都是过去常做的，所不同的是，测量方法先进了、数据处理方法先进了。
八、其他问题
1.怎样处理课程标准中没有明确写出的知识点
新教科书中的某些知识点没有明确地在课程标准中出现，应该怎样处理这些内容？这里以《物理2》中“探究弹性势能的表达式”一节为例，说明编者的意图。这节的逻辑线索如下：
这节所需的知识准备是势能的基本概念、影响重力势能的因素、做功与能量变化的关系。所需的科学方法的准备同样包括做功与能量变化的关系，还包括“以不变的量代替变化的量”的方法、利用图象求和的方法（复习位移公式）。学习时还需要学生熟悉科学探究的要素，包括提出问题、猜想与假设、分析论证等。
由此我们看到，学习这节所必需的知识、方法（含科学思想），以及对科学探究的认识，都是高中物理的基本内容；而探究的结论，即
并不重要，所以它没有在课文中出现，课后也没有用它来解的题目，因此这个结论不需要记忆。教学中完全可以把它当作一节复习课、习题课，用以巩固高中物理的基本内容。学生做过那么多习题，难道都要把结论背下来吗？
编者把这样的问题做习题课处理，是出于这样的认识：习题的物理情境应该是可实现的、有意义的，用本节的问题来使学生进一步学习基础知识、科学方法，熟悉科学探究，要比从臆想中来的题目好得多。
必修和选修的教科书中都有少量知识点，在课程标准中没有明确出现，编者的意图与此相同，教学中可以同样处理。
2.符号和术语
有的老师问：《物理1》研究直线运动时位移符号用的是x，而不是l，编者有什么考虑？首先要明确的是，教科书符号的使用是严格按国家标准执行的，例如力的符号一定要用F，不能用N、T之类的字母，如果要区分不同的力，可以加下标。近年来几个版本的教科书都是这样做的。国家标准没有给位移规定符号，因此编者就有了一定的自由度。这就像一个矩形的边长，可以用a、b表示，也可以用c、d表示，还可以用
表示，都没有问题。因此，新书用x表示位移是可以的。
那么，为什么不再沿用l、s等字母呢？在研究运动和力时，新书突出了坐标系的作用，所以质点沿着坐标运动时，它的位置、位移都甩表示坐标轴的字母。这里隐含着“位移是位置变化”的意思。
可能大家又会问，为什么到了《物理2》，研究做功的时候位移的符号又用l、s了呢？原来尽管功是力与位移这两个矢量运算的结果，但中学物理计算功时，力和位移都是作为整体的矢量研究的，从来不做投影式的运算，这里反而不应该突出坐标系的作用。国家标准没有规定位移的符号，但是规定了“程长”的符号：l或s，所以在计算功的时候教科书采用了这两个字母表示位移。
一般说来，教科书在突出坐标的作用时用x、y、z等字母表示位移，不打算突出坐标的作用时则用l、s。当然，学生不这样用也不为错，而且用不着向学生说上面那些话，教师明白其中的缘由就可以了
一个新的问题是：既然x的本意是坐标，即表示质点的位置，现在又用它表示位移，它的大小是个长度，怎样区别这两种情况？答案是：看上下文。
例如，在导出公式
的过程中，我们是把x当作位移处理的，但这个位移是对于原点的位移，所以x同时也是质点的坐标。
编者的观点是，不必拘泥于符号和术语，在具体运用中不发生误解就可以了。像速度和速率、平均速度和瞬时速度，以及物理课中的正负离子和化学课中的阴阳离子，都是这样。在《物理1》第一章中有一道习题，计算京九铁路中某一区间的平均速度。这道题引发了一场讨论，有的老师认为应该引入平均速率的概念。其实，大家都明白这里要计算的是哪个物理量。不仅日常生活中说到铁路运行时大家会说“平均速度”，在科学技术上这么说也不可能引起误解。教学中应该引导学生抓住科学本质，不要纠缠于符号、术语，反对学究式的讨论。
3.条件“不好”，怎样落实新课程？
新教科书的许多内容放在了“思考与讨论”这个栏目中，有的老师说，我的班额太大，七八十人，怎么进行讨论？实际上，设置这个栏目，是因为学到这里时容易出现几种可能的想法，教科书把它展示出来，以启发学生的思考。书里说的“讨论”，其实是指思想的交锋。极端情况下，教师在台上唱“独角戏”，同样可以体现思想的交锋，关键是教师要能够“解剖”自己，也就是把自己的思维展示给学生。教师可以自问自答，也可以提出可能的疑问、可能的尝试，留出几秒钟给学生自己去思考，做判断。关键是教师要放下教育者的架子，自己扮演学习者的角色，沿着初学者的思路，进行各种可能想法的试探，与学生共同学习。“思考与讨论”需要的不是形式，而是师生之间思维的活跃、心灵的沟通。
“我当老师多年，现在实施新课程，反而不会教书了。”这是一种误解。新课程并不神秘，多年来我们都在提倡“启发式”、“以学生为主体”等多种理念，这些理念早已深入人心。新课程继承了这些理念，把它们肯定了、落实了，新的教科书更是把它们落实到文字上，把它们具体化了。
也许有的老师过去对这些理念考虑得少些，也许有的学校的条件相对差些，这都没有关系，从现有的基础出发向前走就是了。新课程没有僵死的样板，它是一个方向、一种进步，任何条件下都要进步，从任何起点都可以进步。（全文完）