坚持学科特性 体现显著特色——教科版高中物理新课标教科书选修系列介绍，本文主要内容关键词为：教科书论文,新课标论文,学科论文,教科论文,高中物理论文，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。
新课程改革提出的模块式教材结构，是从教材结构上体现为既面向全体学生科学素质的提高，又为不同特点的学生提供自由发展的空间。这种新理念，为教科书编写从理论和实践上创新提供了历史机遇。教科版高中物理新课标教科书在3个选修系列教材的编写中，进行了深入研究。在课程标准基本理念指导下，力求在内容和结构两个方面进行创新，形成有显著特色的3个选修方向，为不同发展方向的高中学生学习适合其发展需求的内容创造了平台。
一、选修1系列：突出物理文化教育
选修1系列教科书主要着力对学生进行科学世界观和方法论的教育，培养学生尊重事实，探究客观规律的科学思想和科学精神，理解物理学的发展和人类文明进步的关系，为此我们主要构建以下几个方面的内容：
1.构建具有物理文化特色的教材知识体系
选修1系列教科书突破了传统中学物理教材的知识体系，把物理学与社会科学、人文科学的有关内容融合起来。
如在选修1-1中，在基础理论部分（第1～4章），把物理学原理与物理学史、科学方法论、科学家的科学精神与高贵品质结合起来；在电磁学应用部分（第5～7章），把物理学与技术进步、社会发展、人类文明结合起来。教材不是零散地介绍电磁学原理发展中一个个的具体进步，而是整体论述电磁技术与社会发展、人类进步的关系，阐述了电磁技术对人类发展的三次重大贡献，并通过对家用电器的介绍（第6章）使学生感受到物理学应用给社会生活现代化带来的贡献。
在内容取舍方面，在保证学生掌握电磁学最基本、最重要的概念、原理、定律的前提下，一般不进行数学推导，不追究细节，只做少量例题，把节省下来的篇幅及时间用来介绍电磁学的技术应用。这样的设计可以降低学习难度，激发学生的学习兴趣。
2.体现科学与人文的融合与统一
选修1系列教科书力求做到科学与人文的融合统一，具体体现在以下3个方面：
(1)在科学发生过程的描述中，力求逻辑与历史的统一
对诸多概念规律的发生、发展过程的描述，教科书的重点是抓住基本的、关键的、有重大历史意义的事件及过程。如在选修1-1中，重点是抓住电磁场理论建立的全过程，其中的核心要素是“电场”概念的建立，电流效应的发现，电磁感应定律的发展和麦克斯韦两个“假设”的提出。围绕以上要素，教科书把电磁场理论产生与建立的过程，融入到电磁学原理的学习之中，较好地体现了逻辑与历史的统一。
(2)从整体上论述科学技术与社会发展的关系
教科书不是依靠列举电磁技术的一项项应用、能源的一个个具体开发及应用的例子来说明它们对社会发展的作用，而是力图进行历史地、整体地阐述。例如，在选修1-1中，专门创设“电磁技术与社会发展”一章，并编有参考附录“电磁学与电磁技术发展大事年表”（包含年代、事项、范畴、意义及评价）。这样一种安排揭示了电磁技术与社会发展历史性、立体性、整体性的关系。
(3)注意物理学与日常工作、生活的联系
物理学是当今众多技术的基石，普通百姓不仅需要享受生活现代化的便利，也需要对这背后的科学内容有所了解。因此，在高中阶段，学习一些日常工作及生活中经常碰到的电磁技术、家用电器、热机与冷机等内容，是非常必要的。在教科书中，它们既没有呈现为技术培训材料，也并非写成科普读物，而是在学习物理学基本原理及其应用基础上，使学生认识物理学发展带来的技术创新及其创造的现代化物质文明。
3.优化呈现方式，提供丰富的有关科学与人文的信息
我们特别注意使教科书图文并茂、文字简洁流畅，有些不容易理解的内容采取了对话、讨论交流的形式，生动活泼，便于学生理解。另外，教科书提供了科学及人文方面的大量信息，给学生学习留有相当广阔的拓展空间。尤其是其中的一些照片及图表，较为准确地表达了相关的课程内容，有些传递了具有一定历史价值的信息，有些力图从人文视角显示物理学的价值。
二、选修2系列：注重基础、联系实际、鼓励动手
根据课程标准规定，选修2系列课程模块“以物理学的核心内容为载体，侧重从技术应用的角度展示物理学，强调物理学与技术的结合，着重体现物理学的应用性、实践性”。如何有效地提高学生学习物理的兴趣并不断增强学习的自信心，是这个系列教科书的重要任务。那么，如何对选修2系列教科书进行科学定位呢？关键在于正确地处理物理学与技术的关系，做到既突出物理学的应用性、实践性，又保持本系列教科书作为高中物理课程的基本学科特性。本教科书为体现本课程模块特色，主要着手于以下几个方面：
1.立足于物理与技术的结合，创设情景，以基本物理内容为核心建构教科书体系
精选生活中存在的大量与物理有关的技术问题，创设情境，引出物理概念，是选修2系列教科书的基本做法。如选修2-1以学生熟悉的节日彩灯“树花”、可调台灯等引入串联、并联电路；选修2-2的“共点力的平衡”一节，先列举两个令人震惊的事故，进而从社会学角度和物理学角度看待这些事故，实现了“从生活到物理”的转变，拉近了学生与物理学之间的距离。
“侧重从技术应用的角度展示物理学”是课程标准的一个新理念，科学地处理物理与技术关系是编好选修2系列教科书的关键。本系列3个模块的章、节名称基本上都使用物理核心知识，保证物理知识在各章节的基本地位，同时也紧密地联系实际技术，体现其应用性、实践性。如选修2-2模块就是用运动、力、力的平衡3个核心概念作为基础，结合它们在各种机械中的应用来建构这一模块的体系。这样使教科书结构清晰，既体现物理学科基本特征，又密切联系技术，突出有趣、易学、有用的特点。
2.突出物理实验教学，让学生在充分动手、动脑的过程中学习物理
选修2系列3个模块的教科书，都通过栏目创设，提倡更多地让学生通过各种活动进行学习，通过活动体验、认识和理解知识。例如，选修2-1中“电路的连接”、“串联电路的电压分配”、“并联电路的电流分配”都是学生通过活动进行学习的。又如电场、磁场、磁感应强度等抽象的物理概念，也都是让学生亲自经历、观察、动手、测量、讨论等活动，通过体会去理解。
3.注重中学物理实验的可行性，提高实验教学效率
选修2系列教科书在让学生联系实际动手实验方面作了深入研究，下了很大工夫，为提高物理实验教学质量作出了有成效的探索，主要体现在以下两方面：
(1)充分利用生活中的器材开展物理实验，普及物理实验新理念。
(2)对传统实验进行可行性研究，通过改革、创新，确保教科书实验的科学性和可操作性。如选修2-1中图2-1-3、图2-4-2的实验都是创新设计。前者（关于电场力大小的实验探究）改进后，增强了科学性和操作性；后者（如何描述磁场强弱的实验探究）因很难观测，长期以来在教学实践中几乎不做，新设计的实验巧妙、简洁，解决了长期以来磁感应强度教学中的老大难问题。图5-1-2的电磁振荡实验中，教科书提供了切合实际的参数，使实验获得良好效果。
4.突出物理学在技术创新和文化创新中的重要作用
一方面，教科书在许多章节中编有专门介绍物理学在技术中应用的内容，如选修2-1中“电磁感应在技术上的应用”、“电能的输送”、“电磁波的发射和接收”、“信息技术”等章全面体现了电子理论在技术中的应用；又如选修2-2中的“机械与社会”和选修2-3中的“核技术及其应用”等章节。
另一方面，选修2系列各模块教科书通过章首页图片与导言、每节前的引入和节后的应用等细节，从细微处出发，为学生刻画出许多物理学创造技术、改变世界的美丽图景。
三、选修3系列：为创新型科技人才培养打基础
课程标准对于选修3系列的要求是：“本系列课程模块侧重让学生全面地学习物理学的基本内容。进一步了解物理学的思想方法，较为深入地认识物理学在技术中的应用以及对经济、社会的影响”。本系列教科书力图使学生在科学思想、科学方法、科学技能和科学精神等方面受到较系统的教育，为培养创新型科技人才奠定初步基础。为此，教科书主要着手于以下几个方面：
1.注重重点、难点突破，挖掘学科潜力，使学生较易接受与理解
本教科书注重从实验入手，引导学生理解一些有难度的物理概念。例如，对于交变电流概念的处理。选修3-1没有采取传统的方法，而是借助仪表（示波器）以及学科间的横向联系，即数学中已学到的三角函数及其图像，首先通过观察并分析各种电压在示波器上的图像与三角函数的关系来定义交流电，然后再讨论它的产生。这样不但降低了学习难度，增加了学习兴趣，而且加深了概念的理解。在讨论电容、电感对交流电的作用时也都是从实验入手，均收到比较好的效果。
培养统计观念和统计思想是课程标准对高中物理提出的新要求，但统计观念的建立有一定难度。选修3-3中通过投掷硬币和“伽尔顿板实验”引导学生“先感性后理性”地认识统计观念及统计思想，然后再通过对分子速率分布的讨论把问题进一步引向深入；对较难理解的“气体压强的统计性质”这一内容，用滚珠撞击电子秤的模拟实验来说明，也是基于同样的考虑。
热力学第二定律和“熵”概念是课程标准新增的高中物理内容，对于中学生来说是相当难以理解的。为化难为易，在教科书3—3中采取了如下步骤：
(1)从日常生活中大家都有体会的“热传导的方向性”、“扩散现象的方向性”、“功能转化的方向性”出发，引出“不可逆过程”的概念；
(2)把以上几种不可逆过程的有关特点列表进行比较（见第四章第5节），引导学生分析列表，讨论过程始末的状态特征与重大差异，引出“序”的概念；
(3)在定义“序”概念后，再定义“熵”：熵代表系统的无序性程度；
(4)根据宏观过程的方向性引出“孤立系统的热过程总是从有序走向无序，也就是熵增”的观点。
通过以上几步，让学生经历科学思维过程，体会方法，把复杂的概念分解成若干学生熟悉、可以接受的概念，使熵的意义比较容易接受，也较为准确。
2.充分发挥物理实验的教学功能，引导学生进行探究式学习
一方面，教科书设计了一些简易可行的实验；另一方面，通过对重要实验进行改革，尽力引导学生通过实验探究经历问题的提出和解决过程，以加深对物理问题特别是疑难问题的理解。
例如，“电动势”概念历来是个难点，教科书首先创设了一个贴近生活实际的情景：手电筒不亮，检查灯泡没坏，拿出电池测得电压为1.3V，这就与初中学过的知识发生了矛盾，形成认知冲突。然后通过3个探究性实验，观察现象并从中得出“路端电压”概念和“路端电压总小于电池的‘标称电压’”的结论（这个结论与初中认为电池的“电压”不变的说法相矛盾，有助于激发学生的探究兴趣）。此时，提出电池的“标称电压”实际就是电源的电动势，会给学生留下深刻印象：电动势和电池联系在一起，电动势与路端电压有关且单位一致。然后，再对电动势的物理意义进行讨论。这样的结构与顺序顺应了学生的思维习惯，更有利于学生接受电动势概念。
磁感应强度是一个较难理解的概念。选修3-1通过编写组设计的创新实验让学生动手测量，并与先前建立的电场强度概念做类比，自然地引出了磁感应强度的概念。
3.抓住物理学发展中的典型事例，加强对学生进行科学方法及科学精神的教育
课程标准提出了三维的教学目标，不仅要求学生掌握知识与技能，而且要经历过程及习得方法，培养正确的情感、态度与价值观。在这方面，选修3系列教科书注重“抓住物理学发展中的典型事例，加强对学生进行有关科学方法及科学精神的教育”。
在选修3-2“电磁感应现象的发现”一节中，教科书一改以往平铺直叙的方式，按历史事件的发生顺序展开：从奥斯特实验的启迪开始，介绍法拉第的不懈努力，其中不仅介绍了法拉第的成功，还介绍了科拉顿的遗憾。这样的陈述方式，可以使学生从中体会到科学事业上的成功不仅要有坚定的信念和持之以恒的努力，还要有正确的方法，意图向学生渗透一种科学方法意识，从而提高学生的科学素养。
在选修3-3“能量守恒与热力学定律”一章中，配合图表，教科书简明而全面地介绍了能量守恒定律发现的历史背景、永动机制作的失败、能量守恒定律的发现与确立及其对学科进展与技术变革的贡献，使学生认识到物理学的发展与社会历史的联系，即在物理学研究过程中，往往既有正面的经验，也有负面的教训，物理学的发展是千百万劳动者与许多领域的科学家长期生产实践与科学活动的结果。
4.突出物理学对技术创新、经济生活的推动作用，充分体现了教科书的时代性
在传统教学中，固体与液体一般只作为“物态”来讲，不被重视。本系列教科书（选修3-3）把“固体”与“液体”看成凝聚态——凝聚态是天然材料与人工材料的主体。这样一处理，“固体与液体”一章的内容与材料科学就联系起来了。进而教科书选择了当代科学技术中令人瞩目的新型材料——半导体（发光二极管LED）、纳米材料、液晶等一一做了介绍，体现了内容的时代性。
在教科书3-3中专门设立了一章，来介绍“能源与可持续发展”的基本内容，包括能源与人类生存的关系、能源利用与环境问题、可持续发展战略等，收集了相关的照片、图表、数字，以增加学生的感性认识。除此之外，还安排了若干课外活动，不仅让学生增加了相关的知识，还培养了学生的环保意识及社会责任感。
此外，为引领学生进入美妙的物理世界，激发学有余力的学生关注科学的前沿发展，教科书在不同地方介绍了许多发展性的内容，为学生认识奇妙的物理世界打开了许多信息窗口，能大大开阔学生的视野。
例如，选修3-5在“动量守恒定律”内容之后，利用课后的“发展空间”向学生介绍了守恒定律与对称性；选修3-4在“广义相对论点滴”一节中介绍了广义相对论的效应（光在引力场中的弯曲，光谱在引力场中的红移等）及宇宙大爆炸学说；在选修3-5中，在“原子核的核力”内容之后简略说明了大统一理论以及基本粒子、夸克模型等物理学前沿问题，简洁又较完整地介绍了人类对波粒二象性认识过程中的重大事件，等等。