高中物理课程标准解读

第一篇 高中物理课程标准研制的背景与思路

第一章 高中物理课程标准研制背景 第二章 高中物理课程标准研制基本思路

第二篇 内容标准解读

第三章 科学探究及物理实验能力要求解读 第四章 共同必修模块 第五章 选修1系列 第六章 选修2系列 第七章 选修3系列

第三篇 实施建议

第八章 教学建议 第九章 评价建议 第十章 教科书编写建议

第十一章 课程资源利用与开发建议 第十二章 附录解读

第四篇 问题与展望

第十三章 问题回顾 第十四章 前景展望

第一篇 高中物理课程标准研制的背景与思路

第一章 高中物理课程标准研制背景

普通高中教育是九年义务教育相衔接的高一层次的基础教育。为了打下高中课程标准研制的基础，本课题组对国际高中课程进行了比较研究；对我国的高中课程实施历史和现状进行了分析；对中学生，尤其是高中生物理学习的心理特征进行了理论综述和部分实证研究；对物理学学科发展对高中课程设置的影响进行了探索；对社会关于中学物理学习的需求进行讨论。这些研究构成了高中物理课程的研制背景。

第一节 高中物理课程的国际比较

一、课程结构

世界各国关于高中物理课程的设置各有特点，但总体讲，有一些相似之处，如都重视学生的发展，尊重学生不同的学习需要，给学生以自主选择的权利，采取分领域或分方向的灵活方式，设置多样化的课程供学生选择。

综合分析各国的高中科学课程的设置，主要可归结为以下几种模式： （1）模式一

高中一年级开始科学课程（综合课），然后根据学生的学习需求开设2门或更多的选修课，其中有并行的选修（没有学习先后的要求）和串行的选修（有学习先后的要求）。

例如，日本在2003年开始实施新的《高中学习指导纲要》。在该纲要中规定，

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选修3 选修1 选修2 科学（必修） 廖伯琴、张大昌、宣桂鑫、李远蓉等，子课题《高中物理课程国际比较》研究报告，2002年上报教育部基础教育司。

所有学生必须至少要在“理科基础”“理科综合A”“理科综合B”三门综合性理科课程中选学一门，2学分。报考非理科类大学的学生，要求最低完成理科的学分是4—5学分；而报考理工科类大学的学生，在完成一门综合性理科课程的同时，要求必须选学物理Ⅰ、化学Ⅰ、生物Ⅰ、地学Ⅰ中的2门，各3学分，并且还必须选学物理Ⅱ、化学Ⅱ、生物Ⅱ、地学Ⅱ中的2门，各3学分，即最低完成理科的总学分是2+（3+3）×2 = 14（学分）。这样的课程设置，学生在高中阶段甚至可以不选学物理，只要选学的理科学分达标，就有资格报考大学的理科专业。

表一 日本理科课程设置 实施年度 1994年 理科各科目名称及标准学分数分布 至少必修学分 选2科 其中包含综合理科 6学分 物理Ⅱ（2） 物理ⅠA（2） 物理ⅠB（4） 综合理科（4） 2003年 物理Ⅱ 物理Ⅰ 化学Ⅱ 化学Ⅰ 生物Ⅱ 生物Ⅰ 地学Ⅱ 地学Ⅰ 选2科 其中包含1门综合理科 4学分 理科基础、理科综合A、理科综合B（各2）

表二 韩国理科课程设置

年级 1年级 科目 基础科学 物理Ⅰ 化学Ⅰ 生物Ⅰ 2～3年级 地球科学Ⅰ 物理Ⅱ 化学Ⅱ 生物Ⅱ 地球科学Ⅱ

（2）模式二

高中低年级不开设《科学》综合课程，而是开设物理等分科必修课程，高年级则开设物理选修课程。

例如法国的普通高中，一年级不划分学习专业，物理作为必修课程，二年级始，物理则只作为科学系列方向的必修课程。我国台湾地区从高一设置物理课程且为必修，高二、高三为选修。我国香港在高一、二年级开设基础物理，在高三、四年级开设高级程度物理和高级程度补充物理的选修课程。

（3）模式三

在初中阶段学习科学课程，进入高中后，物理是选修课，学生仅需要在科学学习领域获得一定学分，可以不再学习物理。

8 4 4 4 4 8 8 8 8 学分 必修 选修 面向将来学习人文或社会科学类的学生 选修 面向将来学习自然科学类的学生 备注 物理（选修） 物理（必修）

选修 1 选修 2 选修 3 如，美国学生在初中主要学习《科学》综合课程，进入高中阶段后，学生可以选修的与物理相关的课程有，综合型课程、常规型课程、提高型课程。其中综合型课程，含有物质科学、生命科学、地球和环境科学；常规型课程的主体由物理学的基本知识体系构成，在呈现方式上又分为“理工型”

和“人文型”两种，供具有不同能力倾向的学生选修。提高型课程又称大学预科物理，重点是深化某些重要概念、规律，强调对物理学基本结构和思想方法的认识。

二、课程目标

综合比较各国课程目标，可概括以下相似点。 1）重视对科学知识的理解；

2）强调科学探究技能的训练，并在内容方面有大的拓展。不仅重视实验、观察、思维等传统技能的培养，还特别重视提问、假设、计划、解释、交流、合作等问题解决技能的培养，强调学生对科学方法的运用；

3）关注学生的内在学习动机、对科学的好奇心、成功感等；

4）重视学生对科学、技术、社会、环境相互影响的理解，培养其基本的环保意识和可持续发展的观念；

5）重视科学史的教育功能。

比较可知，一些国家，如美国、英国、加拿大、马来西亚、中国香港等，课程目标全面而详尽，涵盖了知识、技能、方法、能力、情感、态度、价值观、科学技术与社会的关系等各个方面，但也有些国家，如俄罗斯等，课程目标却显单一或原则。从发展趋势看，世界上很多国家都重视科学·技术·社会（STS）教育思想的渗透，甚至将此拓展到了科学、技术、社会、环境（STSE）领域；重视提问、假说、计划、解释、交流、合作等探究能力的培养；注重激发学生的学习兴趣，让学生在学习中有成功感、兴奋感；培养学生的批判性思维能力和创新精神。

第二节 我国高中物理课程的现状与变迁2

一、1997年后

文革以后，1978年，在拨乱反正、大力加强基础科学的研究与教学的大背景下，教育部颁布了《全日制十年制学校物理教学大纲》。这个大纲对知识学习的要求比现行大纲的要求要高。例如，欧姆表、惠斯通电桥、电源的输出功率、含反电动势的电路，都在要求之列。

1983年又颁布了高中数学、物理、化学的教学纲要，把教学要求分为“基本要求”和“较高要求”。与之对应，出现了“甲种本”、“乙种本”两种教材。在教学实践中，出现了盲目追求高要求的倾向。在这之后，由于高考命题以乙种本为标准，甲种本遂停止出版。这一阶段，多数学校以高考为目的进行教学，出现了过早划分文理科的现象，许多学生只学过力学之后就停止了物理课的学习。

1990年为了改变许多学生不能学到“较完全的物理知识”的现象，教育部颁布了新的教学大纲，规定高一、高二两年全体学生学习“必修物理课”，高三年级中，报考理工科大学的学生学习“选修物理课”。这个办法在实施上有些困难，因为许多内容，例如圆周运动，在高一物理课中只能学角速度、线速度，而向心力等内容则要到高三再学。教师说这种情况是：话到嘴边留半句。因此，在教学实践中，多数学校都是把必修内容和选修内容“打通”学习的。

二、“两省一市”课改方案中的物理课

1997年，原国家教委在山西、江西、天津两省一市开始试验新课程计划，1999年在进行修订之后，这个课程计划及各科教学大纲的“试验修订本”扩大到10个省市试用，2001年扩大到25个省市，成为我国当前高中课程的主流结构。

在这个计划中，物理课由“二一分段”改为“两类物理课”，开始出现“分类型”、“有选择性”的思想。学生可以选择学习I类物理课和II类物理课。I类物理课是全体学生都要达到的标准，是高中毕业会考的依据，II类物理课是较高要求的物理课，是理工科大学入学考试的依据。

由于学生入学时对自己的能力倾向不完全了解，也难以决定将来是否报考理工科大学，所以，两类物理课在高一的学习内容是完全一样的；同时由于学习II类物理课的学生要按I类物理课进行会考，II类物理课的内容完全覆盖I类物理课。

“两省一市”方案是建国以来比较大的一次高中课程改革行动，从物理课程

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张大昌等，子课题《我国高中物理课程实施的现状分析》研究报告，2002年上报教育部基础教育司。

的角度看，它首次体现了分种类、给学生提供选择的意图，尽管不够彻底，而且在操作性方面还需要改进，但它仍是一个重大的进步。

1999年的试验修订版大纲增加了“课题研究”，并且规定为必学内容。它的出现引起了广大物理教师极大的兴趣，全国许多地方进行了尝试并获得相应的经验。它与课程计划中的“研究性学习”和“综合实践活动”一起成为这一课程方案的亮点。

两省一市物理大纲与过去的大纲相比，第一次提出了物理课程“在观念、态度领域的教育功能”，第一次提出物理课程“要注意联系当前普遍关心的社会经济问题，如能源、环境等问题，使学生理解物理学与技术进步、社会发展的关系，从更广阔的角度认识物理学的作用”。

限于当时的历史条件，“两省一市”大纲有一定的局限性。

在当时的大纲中，明确写出要“使学生学习比较全面的物理知识”。为了追求“完全”，什么都舍不得丢，必修物理课（I类）内容饱和，内容与学时的矛盾突出，不可能让学生进行探究式的学习。同时，这也使数理能力较差的学生负担过重，对物理产生畏难情绪。另外，经典力学的内容越挖越深，占据了大部分教学时间，使得近代的内容难以进入。

大纲没有涉及学生的学习方式，教学实践中基本上仍是被动式的学习。 对于教学内容（包括学生实验）的规定仍与过去历届教学大纲一样，过死过细，以致教师在课程建设没有多少空间。

第三节 中学生心理特征对物理学习的影响3

一、学生认知发展对物理学习的影响

研究表明，中学生认知能力的发展并非是线性的，从13到18岁，将出现阶段性的高原期和飞速发展期。高中阶段的学生认知能力的发展接近于成熟的程度，能运用抽象的适于形式逻辑的（演绎的或归纳的）推理方式去思考解决问题，可以进行独立的探究活动和自主的研究性学习。高中学生的抽象、逻辑思维能力不断增强，使得其思维更具有预计性和内省性。

概念获得和问题解决的研究表明：正式物理学习前，学生头脑中存在的前概念、直觉概念、朴素概念以及在学习中形成的相异概念、错误概念对教学产生巨大阻力，是造成学生物理学习困难的一个重要原因。正式的科学教育并未真正改变学生的前概念，它在对学生的问题解决产生正面影响的同时，还会产生新的错误概念。此外，学生物理概念形成和问题解决还受到已获得的专业知识、

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郑渊芳、陈峰等，子课题《高中学生学习心理研究》研究报告，2002年上报教育部基础教育司。

数理基础、元认知水平、问题的熟悉程度、问题的情境特征、问题表征等方面的影响。

在物理教学中，有学者关注学生学习之前已有的前概念和学习方式对学生物理学习的影响，已取得了许多可喜的研究成果，其中在探究式学习、合作式学习、动手学习方面的研究成果最为显著。大多数研究认为，采用以上教学模式不仅培养了学生的探究能力和问题解决能力，而且探究、合作、亲身经验更有利于学生概念的发展、转变，有助于学生获得对知识的深层理解。物理教学中应注意采用多样化的教学方式，有效地促进学生形成科学概念，发展问题解决的能力。

二、学生个性发展对物理学习的影响

从后儿童期（6-13岁）过渡到青年期（13-20岁）的中学生，自身的独立意识开始觉醒，具有一定的分辨是非的能力。情绪表达上趋于独立，不再事事依赖父母。高中学生在行为导向上基本有了自己的价值观念与伦理标准。另一方面，处于青年期的中学生，兴趣爱好日益广泛，求知欲与好奇心强烈，乐于参加各种创造性活动，对学习和科技活动有极大的兴趣和爱好，对于竞争性、冒险性和趣味性的活动更是乐不知疲。此时，影响学生物理学科或其它理科的学习的因素主要有：自我概念、成就动机、直觉能力、兴趣、对学科的先验态度、价值观念以及父母的态度等。

研究证明，对学科的态度与学科成绩呈正相关，学生喜欢热情、知识丰富、友好、风趣的教师，喜欢的教学方法为：实验、教师演示、投影、视听。另有研究表明，对科学的态度因科学内容的呈现方式而变化，且变化的方向与呈现的方式有关。对非理科学生采用更富人性化的科学课程，会获得更大的成功。将来自现实生活情景中的个案研究引入物理课程，有助于培养学生对科学的兴趣，特别是对那些不太喜欢物理的学生更有效。当给予学生更多的学习自由时，他们更能分享学习经历中（所学的东西和进行学习的过程）的乐趣，对学习更有责任感。

三、个体差异对物理学习影响

科学职业的选择、科学成就皆与个性差异有关联。个性差异主要表现在以下几方面：（1）理性的或直觉的；（2）判断的或知觉的；（3）外向的或内向的；（4）思考型的或感知型的。研究发现，对科学的兴趣与心理类型有关，某一种课程可能只适合于某一种心理类型的学生。

个体能力或智力高低呈正态分布，且个体在智力的类型上存在很大的差异。每个学生天生就具备各自不同的才能,很少有人在各个领域都相当完美。R. J. Sternberg认为一个人的成功，不单靠传统的分析型智力（它与传统的考试分数

呈显著性的高相关），还需要创造型智力和实践型智力，所以，学校课程要有助于学生三重智力的发展。H. Gardner认为人的智力有多重，不同智力的组合，就构成了不同智力的人。根据智力理论多元化的发展趋势，学校课程的设置要有利于不同的智力潜力的开发，学科课程标准的制定应考虑学生智力类型的差异，应使之具有更广泛的适应性。

由性别而引起的个性差异也值得重视。一般地，认知能力的性别差异归因于社会心理因素或生物心理因素的差异，且这两种因素的影响都是学习兴趣上出现性别差异的原因。一项对7到9年级学生的研究结果表明，青年期男生形式推理能力发展比女生更快，男生倾向于选择科学和技术类学科，且这种倾向随年龄和形式推理能力的发展呈正相关；而女生对语言、社会研究、人类学研究更感兴趣，且这种倾向与其形式推理能力的发展呈正相关。有研究者认为，男生和女生在科学成就、动机、态度上的差异主要来自后天的教养，而并非天生的，社会期望是造成这种差异的最主要原因。从长远看来，采取长期而直接的措施来改变性别方面的定势印象和角色模式有助于改变这种状况。我们应该正确对待这些差异，消除产生差异的外在的环境原因是消除性别差异的一个重要途径。

第四节、物理学发展对高中物理课程设置的影响4

直到16世纪伽利略对自由落体运动以及抛物体运动等现象的实验研究，物理学才逐步脱离了纯思辩的模式，开创了以实验为基础的物理学。20世纪初，创立了相对论和量子力学，奠定了近代物理学的理论基础。20世纪是物理学各分支学科迅速发展的一个世纪。一方面，随着科学的发展，从物理学中不断分化出来诸如粒子物理、原子核物理、凝聚态物理、量子物理等新分支学科。另一方面，物理与其他学科之间的相互渗透和融合，又形成了一系列边缘、交叉学科，并且取得了长足的发展。如天体物理所揭示的宇宙结构、演变与粒子物理相关性，天体结构、演变与原子核物理相关性，正反映了这一相互渗透的过程。如今，物理学的一些概念、理论、实验手段与精密测试方法，已成为其它许多学科，如天文学、化学、生物学、地学、农学和医学的重要组成部分。甚至一些物理概念，诸如场、熵、混沌和耗散结构等也为社会科学所引用。

科学要解决的问题，是发现自然界中各种具体物质运动形式及其相互关系；技术的任务则是把科学的成果应用到实际问题中去。综观科学、技术的发展轨迹，可以发现物理学与技术的关系存在两种模式。第一次工业革命以解决动力机械为主导，热机的发明和使用提供了第一种模式。这种模式是技术向物理学提出了问

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宣桂鑫等，子课题《物理学发展对高中物理课程设置的影响》研究报告，2002年上报教育部基础教育司。

题，促使物理发展了理论，反过来提高了技术，即技术→物理→技术。电气化的进程展示了物理学与技术的第二种模式。即物理→技术→物理模式。20世纪初以来，物理和技术的两种模式并存且相互交叉。当前的第二次工业革命主要按物理→技术→物理的模式运行的。

物理学的发展和由其带动的一大批学科的兴起，以及相应的实验技术和精密的观测工具的产生，使人们对自然的认识范围，在微观与宏观世界都得到了拓展。人们的洞察范围已经从10－10m的原子深入到小于10－19m的基本粒子内部，从直径1013m的太阳系扩展到我们能观察的极限哈勃半径1026m，空间尺度跨越了45数量级；就时间而言，从Z0粒子寿命10－25s的瞬息到宇宙年龄1018s，宇宙间各种事物的时标跨越了43～44个数量级。物理学从微观和宏观两个层次揭示了自然界的奥秘，展示了自然界的本质和规律。

从国际物理教育改革的发展来看，近半个世纪以来物理教育的发展过程中曾出现过两上极端。一个极端是50年代末－60年代初的“学科中心”课程，另一个极端是70年代－80年代初，强调学生中心，人本主义课程。80－90年代在美国等西方国家出现了新学科主义的课程思潮，它以重视基础科学概念、方法、技能为特征，同时又不忽视社会的广泛需要和学生的发展。学科主义和人本主义两种彼此对立的课程观正在走向彼此协调，现代科学课程的发展正从学科中心、学生中心和社会中心的极端趋向融合和相互渗透，在三者的需要之间寻求一种新的平衡。目前，世界各国高中物理课程的功能向多元化、多层次方向分化，这些都反映了不同类型课程共存，相互补充和协调，以适应学生和社会发展的不同需要这一科学教育课程改革的发展方向。

确立高中阶段物理课程的最低基准，这一最低基准应该符合一定时期对公民科学素质的基本要求。新物理课程的最低基准，在“知识深度”要求方面要适当降低，而在“知识广度”要求方面还需要进一步拓宽，以体现“广、浅、精”这一当代学科基础课程发展的特点；在体验、认识、运用科学方法和知识实际应用方面的要求也应有不同层次的提高，如此构建基础型物理课程，向所有学生提供包括生活物理、概念物理和应用物理在内的必需的物理知识。

高中物理教育的主干内容属于物理课程的核心地位，应包括最基本的物理知识、学科方法、科学态度、科学思想和科学精神等，它们是学生智力开发、能力发展、个性形成以及后续学习的基本条件。物理学对人类未来的进步起关键的作用，它提供了理解和把握世界的知识基础。高中物理教育的主干内容的选择要协调好学生发展、社会需要和学科发展三者之间的关系。要注重高新技术和新材料在高中教材中的切入。如在高新技术方面引人空气囊传感器－力学（动量）、自

动调焦照相机－光学（几何光学，反馈）、条形码识别器－激光（半导体微型激光器）、照相机闪光灯－LC电路、CD随身听－激光和判读、银币分类器－密度和特征识别等。在新材料方面引人新型陶瓷，光纤，光敏玻璃，高Tc超导体等。

第五节 社会各界对高中物理课程需求的调查5

在调查中采取了访谈、问卷、座谈会等多种形式。调查的主要对象有中国科技大学等高等院校的教师、科研院所的工程师、研究员、著名企业家和部分工人、农民、普通高中在校学生的家长和中国科技大学少年班的学生等。初步调查结果如下。

一、高中物理课程设置

1）普遍认为，物理是科学课程中的基础学科，能为其它科学课程的学习奠定基础。并且，对全面提高学生的科学素质，培养学生的创新精神和实践能力具有不可替代的作用。

2）普遍赞同，高中开设多类物理课程，试行学分制。第一类物理适应具有人文和艺术能力倾向的学生；第二类物理适应具有工科、财经和体育能力倾向的学生；第三类物理适于理科学生的发展。分三类物理课程基本可满足学生的不同需求，类别过多不便管理，学生也无所适从。

3）高校教授提出，高中阶段仍是基础教育，文科学生如果没有一定的科学知识基础，将来也很难发展，因此，高中一年级可上相同物理课，在高二年级再选修不同的物理，任选或限选。

二、 关于高中物理课程目标

1）应学习必备的物理知识，掌握通用技能。我国现行的高中物理，对文科学生在知识和技能方面要求偏高，而物理学的一些基本思想、观点、方法渗透较少。而对理科学生在知识和技能方面要求偏低，数学工具的应用滞后于学生高中阶段在数学方面的发展，近代物理的思想、观点反映较少。

2)应学习并认识物理学的基本思想、观点和方法。如时空观、守恒与对称、物质与场、波和粒子等基本观点应渗透到物理课程中去。

3)能关注科技和社会发展中的问题，如信息、能源、环境、资源等。物理课程应该适当联系现代技术应用，但又不要把物理课变成过去的“工基”。

4)具有科学探索精神。在实验的基础上，发展学生的理性思维，尤其是发展

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何润伟、王继珩等，子课题《社会对高中物理课程需求的调研》研究报告，2002年上报教育部基础教育司。

批判性、创造性思维。全面提高学生的科学素养。建议不能让学生只按教师和教材的规定程序去做实验，应该让学生自己去设计实验，进行探究。

5）重视渗透思想教育。主要是培养科学的世界观、价值观和辩证唯物主义的观点。要让学生科学地认识不断变化的自然界和社会，培养他们探索科学的兴趣和勇气。培养创新精神和团队合作精神，有社会责任感，有良好的心理素质，良好的品格和顽强的意志，以便从容地应对未来社会的挑战。

三、高中物理课程内容

1）应反映物理学研究的新成果，根据现代物理的发展趋势和已有的成果，用新的观点重新整合高中物理的课程内容。如超弦理论、非线性物理、粒子物理、核聚变实验研究、高温超导、激光冷却原子、纳米材料、大型物理实验装置、高精度仪器的发明和使用、以及物理学在天文学研究方面的拓展等。

2）紧密联系现代科技和社会问题（如信息、材料、环境、能源等）。反映物理学的基础研究是如何推动90年代科技的新发展和21世纪的科技革命的；物理学的发展是如何推动信息科技、生命科技、航天技术和海洋技术的发展。探究人类面临的能源、环境、物质的过量消耗等问题，有人类可持续发展的意识。

3）重视物理基础知识的教学。高中物理的2类和3类课程应让学生具有比较完整的物理学的知识体系，物理1可以介绍物理学最重要的概念、规律和物理学的思想和研究方法。专家提出，要精简传统的高中物理教学内容，尤其是力学和电磁学中有些经典的知识耗费了学生过多的精力；电磁学中的电路计算过于繁琐，已不适应当前电路集成化和微电子化的要求。

4）适当引入技术教育的因素。尤其要将信息技术、能源技术、材料技术、物理实验技术、智能化技术等渗透到高中物理课程中去。

四、高中物理课程中的技能培养

1）培养实验技能。物理学是以实验为基础的科学，高中的物理课程仍然应该以实验为基础，实验探究对培养学生的创新精神和实践能力、全面提高学生的科学素养，形成科学的世界观和价值观至关重要。实验动手能力强的学生，普遍受到用人单位欢迎。

2）培养信息的收集、传递和处理技能。高中物理课程应广泛引入信息技术，让学生用计算机处理和分析实验数据；用信息技术来改变学习的方式；用网络技术来拓宽学生的视野。

3）培养科学思维能力。高中物理应将科学的思维能力的培养列为重点。具有较强的理性思维的学生，一般都表现出较强的创造性和开拓性。

4）培养运用数学工具解决物理问题的能力。现行的高中物理课程运用数学主要体现在解题上，面太窄。应该更加关注如何运用数学建构物理概念和模型，建立物理运动的方程，认识物理现象的本质，分析和处理物理实验的数据上。

第二章 高中物理课程标准研制基本思路

第一节 课程性质、理念与培养目标 一、课程性质

普通高中教育是在九年义务教育基础上进一步提高国民素质的、面向大众的基础教育，普通高中教育应为学生的终身发展奠定基础。这说明普通高中教育应该与义务教育衔接，仍然属于面向大众的教育，主要任务是为学生的终身发展打基础，主要目的是提高国民素质。

在此基础上，提出了高中物理的课程性质，即“高中物理是普通高中科学学习领域的一门基础课程，与九年义务教育物理或科学课程相衔接，旨在进一步提高学生的科学素养”6。

普通高中由学习领域、科目、模块三层次组成。学习领域增进具有相同或相近教育价值的科目间的沟通和整合，一个学习领域由一个或几个科目组成，每个学习领域对学生发展具有相对独立的教育价值。目前普通高中的学习领域有：语言与文学、数学、人文与社会、科学、技术、艺术、体育与健康、综合实践活动，其中科学学习领域含有物理、化学、生物、自然地理等科目。

在高中阶段，物理课程属于科学学习领域，仍然定位于基础课程，课程的主要目的仍然侧重于培养全体高中学生的科学素养，高中物理课程与其它课程一起肩负着造就高素质的劳动者、专门人才以及尖端的创新人才的重任。

二、 课程基本理念

根据《基础教育课程改革纲要》的精神、义务教育阶段物理课程的基本理念以及构建高中物理课程的背景研究等，从课程目标、课程结构、课程内容、课程实施以及课程评价等方面提出了高中课程的基本理念。

理念一：在课程目标上注重提高全体学生的科学素养

这是义务教育阶段物理教育目的的延续，即高中物理课程的教育目的仍然侧重在提高全体学生的科学素养。尽管高中物理教育已不属于义务教育，但仍属于基础教育，因此提升全体国民的科学素养仍然是高中物理课程肩负的主要责任。高中物理课程仍然需要从知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观

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《普通高中物理课程标准》（实验），中华人民共和国教育部制订，人民教育出版社2003年出版，第1页。

三方面培养学生，为学生的终身发展、使其今后能应对现代社会和未来发展的挑战奠定基础。

理念二：在课程结构上重视基础，体现课程的选择性

普通高中物理课程仍然是基础教育课程，因此课程的基础性非常重要，在建构高中物理课程时，应该考虑到全体高中学生的学习需求，确定基本的必修课程。但是，高中物理课程不同于义务教育阶段的物理课程，它不仅应考虑到全体学生的共同发展，而且还应根据学生的学习兴趣、发展潜能和今后的职业需求构建不同类型的选修课程，为学生提供选择的空间，促进学生自主地、有个性地发展，培养学生的人生规划能力。

理念三：在课程内容上体现时代性、基础性、选择性

高中物理课程内容需要加强与社会进步、科技发展的联系，而且还应反映科技进步带来的如环保、可持续发展等社会热点问题，体现课程的时代性。另外，还应注重课程内容的基础性，注重让学生学习对其终身发展有用的基础知识与技能，学习基本的研究方法和科学思想，养成一定科学态度与科学精神。课程的选择性不仅体现在课程结构上，而且还体现在课程内容上，给予学生一定的自由空间，让其选择学习自己感兴趣的物理内容。

理念四：在课程实施上注重自主学习，提倡教学方式多样化

在义务教育阶段的科学探究，需要教师较多的指导和帮助，而高中阶段则应给学生更多的空间，让学生较独立地进行科学探究，培养学生的自主探究、自主学习、自己解决问题的能力。课堂教学应该是多种教学方式的结合，注意通过多样化的教学方式，让学生学习物理知识与技能，具有一定的科学探究能力，养成一定的科学态度与科学精神。

理念五：在课程评价上强调更新观念，促进学生发展

课程评价应始终围绕课程培养目标进行，不仅评价学生掌握的知识与技能，而且还应评价学生经历的过程与学得的方法，评价学生形成的情感态度与价值观等。注重评价内容的多元化，评价方式的多样化，促进学生发展。应改革教学评价，推动教师积极投入课程改革，发挥教师的创造才能。

三、课程目标

高中物理课程总目标提出让学生：

“学习终身发展必备的物理基础知识和技能，了解这些知识与技能在生活、生产中的应用，关注科学技术的现状及发展趋势。

学习科学探究方法，发展自主学习能力，养成良好的思维习惯，能运用物理

知识和科学探究方法解决一些问题。

发展好奇心与求知欲，发展科学探索兴趣，有坚持真理、勇于创新、实事求是的科学态度与科学精神，有振兴中华，将科学服务于人类的社会责任感。

了解科学与技术、经济和社会的互动作用，认识人与自然、社会的关系，有可持续发展意识和全球观念。”7

这四条总目标中，第一条主要是对知识与技能的要求；第二条是对科学探究能力和思维方式的要求；第三条对情感态度与价值观提出了总体要求；第四条则对科学·技术·社会的观念渗透提出了要求。

在高中物理课程的具体目标中，分别从知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观这三个方面提出了具体要求。

在“知识与技能”中提出了让学生“学习物理学的基础知识，了解物质结构、相互作用和运动的一些基本概念和规律，了解物理学的基本观点和思想。认识实验在物理学中的地位和作用，掌握物理实验的一些基本技能，会使用基本的实验仪器，能独立完成一些物理实验。初步了解物理学的发展历程，关注科学技术的主要成就和发展趋势以及物理学对经济、社会发展的影响。关注物理学与其他学科之间的联系，知道一些与物理学相关的应用领域，能尝试运用有关的物理知识和技能解释一些自然现象和生活中的问题”8。在这四条和“知识与技能”有关的具体目标中，强调了让学生学习物理学核心概念，掌握物理学研究的基本技能，了解物理学的发展历程、主要成就以及对社会发展的影响，关注物理学与他学科的联系以及物理学的应用等。

在“过程与方法”中，提出让学生“经历科学探究过程，认识科学探究的意义，尝试应用科学探究的方法研究物理问题，验证物理规律。通过物理概念和规律的学习过程，了解物理学的研究方法，认识物理实验、物理模型和数学工具在物理学发展过程中的作用。能计划并调控自己的学习过程，通过自己的努力能解决学习中遇到的一些物理问题，有一定的自主学习能力。参加一些科学实践活动，尝试经过思考发表自己的见解，尝试运用物理原理和研究方法解决一些与生产和生活相关的实际问题。具有一定的质疑能力，信息收集和处理能力，分析、解决问题能力和交流、合作能力”9。在这五条和“过程与方法”有关的具体目标中，强调了对学生科学探究能力的培养，对学生自主学习能力的培养，对学生实践能力的培养以及对学生解决问题能力的培养。

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《普通高中物理课程标准》（实验），中华人民共和国教育部制订，人民教育出版社2003年出版，第8页。 《普通高中物理课程标准》（实验），中华人民共和国教育部制订，人民教育出版社2003年出版，第8页。 9

《普通高中物理课程标准》（实验），中华人民共和国教育部制订，人民教育出版社2003年出版，第9页。

在“情感态度与价值观”中，提出让学生“能领略自然界的奇妙与和谐，发展对科学的好奇心与求知欲，乐于探究自然界的奥秘，能体验探索自然规律的艰辛与喜悦。有参与科技活动的热情，有将物理知识应用于生活和生产实践的意识，勇于探究与日常生活有关的物理学问题。具有敢于坚持真理、勇于创新和实事求是的科学态度和科学精神，具有判断大众传媒有关信息是否科学的意识。有主动与他人合作的精神，有将自己的见解与他人交流的愿望，敢于坚持正确观点，勇于修正错误，具有团队精神。了解并体会物理学对经济、社会发展的贡献，关注并思考与物理学相关的热点问题，有可持续发展的意识，能在力所能及的范围内，为社会的可持续发展做出贡献。关心国内、外科技发展现状与趋势，有振兴中华的使命感与责任感，有将科学服务于人类的意识”10。在这六条和“情感态度与价值观”有关的具体目标中，强调了培养学生的学习兴趣，参加科技活动的热情，实事求是、敢于创新的科学态度和科学精神，环境保护和可持续发展的意识以及振兴中华民族的责任感与使命感等。

总之，无论是总体目标还是具体目标都分别从知识技能、过程方法、情感态度与价值观等三个方面提出了要求。

第二节 课程标准框架与特点 一、高中物理课程结构

为了有利于学生灵活选择课程，实现有效学习，本次课程改革将通常要持续2－3年才能学完的科目内容分解组合为若干相对完整的模块，每个模块一般需要36个学时完成，占2个学分。

为了体现课程结构的基础性与选择性，本高中物理课程由必修课程和选修课程构成，共12个模块，每个模块占2学分。这12个模块分别为：物理1、物理2；选修1-1、选修1-2；选修2-1、选修2-2、选修2-3；选修3-1、选修3-2、选修3-3、选修3-4、选修3-5，其中物理1和物理2为共同必修模块，其余皆为选修模块。学生完成共同必修模块的学习后，可获4学分，接着必须再选择学习一个模块，以便完成6个必修学分的学习任务，考虑到必修学分中尽量让学生学习物理主干知识，因此后来的这个必选模块只能在选修1－1，选修2－1，选修3－1中选择，因为这三个选修模块都与电磁学内容有关。

在获得6个必修学分后，学生还可以根据自己的兴趣、发展潜能以及今后的职业需求等继续学习若干选修模块，以便完成科学学习领域所规定学分，为进一

10

《普通高中物理课程标准》（实验），中华人民共和国教育部制订，人民教育出版社2003年出版，第9页。

步学习打下基础。

下图是高中物理课程结构框图11： 选修1-2 选修1-1

在本高中物理课程中，有几点需要说明。

（1）共同必修模块物理1和物理2是为全体高中学生设计的课程，学生通过对物体运动规律、相互作用、能量等核心内容及相关实验的深入学习，进一步体会物理学的特点和研究方法，同时了解自己的兴趣和发展潜能，为后续课程的选择和学习做准备。共同必修模块的内容设计充分体现了物理课程的基础性，即基本的知识、基本技能、基本方法、基本的科学态度与科学精神。

（2）高中物理课程的选择性不仅选修学分中，而且还体现在必修学分中。学生完成共同必修模块学习后，已获4个必修学分，余下的2个必修学分可以通过选学选修1-1、选修2-1或选修3-1中的任何一个模块获得。可见在必修学分中也为学生有个性地发展提供了机会。

（3）完成必修学分的学习后，学生可以根据学习兴趣、发展潜能和今后的职业需求等选学有关内容以便满足进一步的学习需求。教师最好引导学生参照

11

选修3-5 选修3-4 选修2-3 选修2-2 选修2-1 选修3-3 选修3-2 选修3-1 选修 物理2 物理1 共同 必修 必修 《普通高中物理课程标准》（实验），中华人民共和国教育部制订，人民教育出版社2003年出版，第4页。

“高中物理课程结构框图”的顺序选择课程，以便循序渐进，为今后发展奠定基础。当然学生也可以跨系列选学相关模块，根据需要决定学习某系列模块的先后顺序等。

（4）本课程是为大多数高中学生发展设置的国家课程，为了让学有所长的学生更充分地发展，我们建议学校根据具体情况开设相关的课程，如“物理实验专题”12、“物理专题研修”13等，以便进一步提高学生的实验素养，增强学生的创新意识，发展学生的自主学习能力和独立研究能力等。

二、模块说明

共同必修 —— 物理1、物理2：全体高中学生的共同学习内容。在该模块中，学生通过学习运动、相互作用及运动规律、能量等物理学的核心内容，经历一些科学探究活动，初步了解物理学的特点和研究方法，体会物理学在生活和生产中的应用以及对社会发展的影响，同时为下一步选学模块做准备。

选修系列1 —— 选修1-1、选修1-2：本系列课程模块以物理学的核心内容为载体，侧重物理学与社会的相互关联和相互作用，突出物理学的人文特色，注重物理学与日常生活、社会科学以及人文学科的融合，强调物理学对人类文明的影响。

选修系列2 —— 选修2-1、选修2-2、选修2-3：本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。

选修系列3 —— 选修3-1、选修3-2、选修3-3、选修3-4、选修3-5：本系列课程模块侧重让学生较全面地学习物理学的基本内容，进一步了解物理学的思想和方法，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。

三、行为动词说明

1213

见附录1 见附录2

《标准》中部分行为动词界定*

类型 水平 各水平的含义 再认或回忆知识；识别、辨认事所用的行为动词 了解、知道、描述、说出、举例说明、列举、表述、识别、比较、简述、对比 认识 了解 实或证据；举出例子；描述对象的基本特征 知 知识 技 能 目 标 识 动 词 认识 位于“了解”与“理解”之间 把握内在逻辑联系；与已有知识理解 建立联系；进行解释、推断、区分、扩展；提供证据；收集、整理信息等 在新的情境中使用抽象的概念、阐述、解释、估计、理解、计算、说明、判断、分析、区分 应用 原则；进行总结、推广；建立不同情境下的合理联系等 评估、使用、验证、运用、掌握 技 能 独立操作 独立完成操作；进行调整或改测量、测定、操作、会、能、制进；尝试与已有技能建立联系等 作、设计 观察、收集、调查、交流、讨论、经历 从事相关活动，建立感性认识等 阅读、尝试、实验、学习、探究、预测、考虑、经历、体验、参加、参观、查阅 体验性要求 的目标动词 反应 在经历基础上表达感受、态度和价值判断；做出相应反应等 具有稳定态度、一致行为和个性化的价值观念等 体会、关注、注意、关心、乐于、敢于、勇于、发展、保持 形成、养成、具有、领略、体会、思考 领悟  《标准》中有的行为动词前加有“初步”、“大致”、“简单”等词，其对应的水平比原行为

动词的水平低。

以上行为动词皆出现在本课程标准的内容标准条目或课程培养目标中，这些行为动词从三个维度体现了对学习物理内容的相应要求。在“知识与技能”方面，对物理知识的学习有从低到高四个水平的要求，即“了解”、“认识”、“理解”、“应用”，对技能的学习则有“独立操作”方面的要求；在“过程与方法”方面，有与经历有关的一系列行为动词，这些行为动词表明了对过程的要求；在“情感

态度与价值观”方面，有关的行为动词出现在“反应”、“领悟”等类型的行为动词中。

四、课程标准设计框图

实施建议 教学建议 评价建议 教科书编写建议 课程资源利用与开发建议 内容标准（课程模块） 1. 必修模块： 物理1 物理2 2. 选修模块： 选修1-1 选修1-2 选修2-1 选修2-2 选修2-3 选修3-1 选修3-2 选修3-3 选修3-4 选修3-5 培养目标 进一步提高科学素养，满足全体学生的终生发展需求 课程基本理念 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：体现课程的时代性、基础性和选择性 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 课程目标 知识与技能；过程与方法；情感、态度与价值观 第二篇 内容标准解读

第三章 科学探究及物理实验能力要求解读

《标准》把“科学探究及物理实验能力要求”、“共同必修模块”、“选修模块”并列，作为内容标准的三大部分，这表明科学探究、物理实验在高中物理教学中的重要地位。

《标准》把物理实验和科学探究一并提出能力要求，明确了物理实验和科学探究的关系。物理实验和科学探究一样，它不仅是物理教学中的重要内容和学习方式，而且是物理教学中的教学目标。我们在陈述科学探究的能力要求时，实际上包括了对物理实验的能力要求，以下在对科学探究的能力要求进行解读时，尽管不会反复陈述物理实验这个词，但对物理实验的能力要求已经包含在其中。

第一节 科学探究及物理实验能力要求

一、提出问题

1.能发现与物理学有关的问题

发现问题是提出问题的前提，只有发现了问题，才可能提出问题。然而，怎样才能发现问题？我们可以通过对发现问题的过程分析，来理解“能发现问题”的能力要求，下面就以历史上首位诺贝尔物理学奖获得者伦琴发现X射线的过程加以说明。

1895年11月8日，伦琴用克鲁克斯管做实验，克鲁克斯管用黑纸板包着，离管子不远的凳子上放有一张亚铂氰化钡纸。伦琴给管子通电时，偶然发现亚铂氰化钡纸上出现了一条特殊的荧光。伦琴认为，荧光要靠光线照射才能激发，荧光是在克鲁克斯管通电时才发生的，而克鲁克斯管被黑纸板包着，不可能有光照射在亚铂氰化钡纸上，因此引起了伦琴的疑问：荧光效应究竟是不是来自于克鲁克斯管？如果是，它到底是什么？伦琴的进一步研究导致发现了X射线。

我们来看伦琴发现问题的过程：第一，伦琴发现了亚铂氰化钡纸发出荧光的现象（此时，只存在着一个现象，还没有形成问题）；第二，亚铂氰化钡纸的荧光效应的产生不符合原有的认知，被黑纸板包着的克鲁克斯管不可能有有光线射到亚铂氰化钡纸上，事实和原有认知发生了矛盾，伦琴在分析了这一矛盾后提出了问题。对伦琴来说，以上这个过程或许在一瞬间就完成了，但它的确是提出问题的两个环节：发现现象和对现象的质疑。在科学探究中，一个有价值的提问都应该由这两个环节构成的，或者说具有这两个特征。只有现象的发现而没有质疑，

看到什么就在看到现象的后面加一个问号，这样的提问是没有价值的。同样，没有以客观事实为基础的荒唐疑问也是没有探究价值的。上述分析提示我们，在高中物理教学中要发展学生提出问题的能力，应该从两个方面入手：一是养成仔细观察的习惯，善于捕捉新现象；二是不断地把新现象和自己的认知相联系，增强质疑的意识。

2.从物理学的角度较明确地表述这些问题

明确表述所发现的问题，不仅使探究问题的内容有一个明确的主题，而且也使别人对该问题的核心有一个初步、大致的了解。例如同样是对光的本性的疑问，以下两种表述的效果就截然不同：

“光线究竟是什么？”

“光线是否是发光物质发射出来的很小的物体？”14

前者强调的是语气，但物理学内容没有涉及，别人无法知道该问题的主题是什么，这种表述不是我们所希望的。

后者是牛顿在《光学》一书中所提出的问题，它精练、明确地表述了对光的本性的疑问。“物体”、“很小的”、“发光物质发射出来的”等词句，从物理学的角度，把光线的本质、尺寸、来源等看法讲得非常明白。

除了上例中所列举的“是什么”的问题外，物理学还经常有“为什么”和“怎么样”的问题，这一类问题主要讲的是物理规律。要从物理学角度明确表述这类问题，就需要表述所探究的物理规律内容和存在该规律的物理条件。例如以下所表述的两个问题：“如果能忽略空气阻力，物体自由落下的位移和时间有什么关系？”“闭合线圈在磁通量增加时，其感应电流的方向是怎样的？” 上述问题的物理意义是很清楚的：“忽略空气阻力”、“磁通量增加”表述了实验的条件；“位移和时间有什么关系”表述了所研究的是哪两个物理量之间的关系，“感应电流方向是怎样的”表述了探究的方向和有待于发现的因素，都是所探究物理规律的内容。

二、猜想与假设

1.对解决问题的方式和问题的答案提出假设

2.对物理实验结果进行预测

猜想与假设是科学思维的一种形式，是对所研究的问题根据已知事实材料和科学知识作出的一种猜测性陈述，对问题中事物的因果性、规律性作出的假定性解

14

【美】H.S.塞耶编，《牛顿自然哲学著作选》，上海人民出版社，1974年11月第1版，第186页。

释。

猜想与假设，可以从两个方面来提出要求：一是猜想什么、假设什么；另一方面是怎样猜想、怎样假设。《标准》是从前一个方面对学生提出要求的，要求学生能够对解决问题的方式和问题的答案提出假设、对物理实验的结果进行预测。这样要求，指向性强，操作性好。

物理学中的许多理论，都来自于提出了正确的假设。19世纪的光谱学家凭他们敏锐的发现和一丝不苟、坚持不懈的工作，测出了氢光谱的一系列光谱线，这些光谱线的波长精确到6位有效数字，把这些光谱线画在同一张光谱图上，看起来非常有规律，波长较长的相邻两谱线之间的距离较大，波长短的相邻两谱线间距离小，谱线疏密的变化均匀、流畅。显然，氢光谱谱线的分布一定是具有某种规律的，不少物理学家都在根据自己的认知对该规律作出假设，但均难以和实验数据相吻合。有趣的是，对此取得突破的不是物理学家，而是瑞士的一位中学数学教师巴耳末，他完全从数学的角度出发，提出了一个氢光谱波长公式的假设，按这个公式所计算的氢光谱数值和实验结果相差不到4万分之一。28年后，丹麦物理学家玻尔提出了新的原子结构理论，该理论对氢原子光谱的解释表明了巴耳末公式的正确性。

以上实例具体阐明了巴耳末对“氢原子光谱有什么规律”的答案作出的假设，即我们应该“假设什么”的问题。上述实例还同时揭示了猜想与假设能力的另一方面：我们应该“怎样假设”。实例中包含着假设过程的两个基本特征：一是具有一个客观事实；二是研究者原有的知识和经验。研究者运用自己原有的知识、经验对客观事实的结论作出猜测性解释，这就是假设。在上例中，这客观事实就是具有精确测量的氢光谱的谱线；研究者的原有知识和经验，对物理学家来说，就是光学的、力学的、声学的知识，当时有人把氢光谱谱线和声音的基音和谐音联系起来，后被否定了，对巴耳末来说，这原有知识就是投影几何、透视图形、勾股定理等，由此琢磨出来的假设，得到了事实的检验。因此，从“怎样猜想、怎样假设”的角度来思考，要发展学生猜想与假设的能力，就要增强学生应用自己的原有认知来审视所面对的事实的意识，学会仔细观察、分析事实，并在其中寻找跟原有经验和知识中相似的特征，尝试用自己的知识和经验对它作出解释。

我们再从猜想与假设的形成环节来认识这一过程。假设的形成过程，大致来说，可以分为两个环节，第一是提出假定，第二是运用已有的知识和经验对该假定作初步的逻辑证明，构成假设。提出假定的过程，是一个思维非常活跃的过程，思维常常是非逻辑性的、发散性的；而后一个对假定进行初步逻辑证明的过

程，思维是逻辑性的，收敛性的。因此，整个假设的过程，就是一个非逻辑思维和逻辑思维反复交替的过程，这显然是非常具有创造性的。从这个角度上考虑，我们要发展学生猜想与假设的能力，在实施环节上，就应该让学生反复经历假定和解释这两个过程，形成良好的思维习惯。

三、制定计划与设计实验

1.知道实验目的和已有条件，制定实验方案

要制定实验方案，必须明确实验目的，即明确这个实验想说明一个什么问题。实验目的来自于猜想与假设，制定实验方案，实际上就是从操作的角度把探究的猜想或假设具体化、程序化。

要对假设的验证具体化、程序化，或者说，要把实验目的演变为一个实验方案，中间有一个桥梁，这就是实验原理。同样的实验目的，应用不同的原理，将会制定成不同的实验方案。我们举一个历史的实例：自从哥白尼提出日心说以来，尽管人们对地球的自转已经深信不疑，但直接用实验来验证地球自转的工作仍在不断地进行。一种方法就是利用自由落体运动来验证，静止的重垂线严格来说是随着地球一起绕着地球的自转轴转动的，而作自由落体运动的物体，它没有受到地面物体的约束，是在悬空的情况下受地心引力作用下运动的，严格意义下的自由落体运动将不会沿着重垂线的方向下落，直至19世纪30年代，还有人在180多米深的矿井中进行实验，多次重复的实验确认，落点偏离重垂线达到2.8厘米，为地球自转提供了直接证据。法国物理学家傅科所应用的却是另一种原理，他设计的是另一种方案。傅科实验的装置是一个很长的单摆，单摆在重力的分力作用下向低处运动，由于单摆周期长，而且摆球连续不停地来回摆动，能够通过持续观察，明显看到摆球相对地面的运动轨迹在在作有规则地变化，直接证明了地球自转的事实。

因此，根据探究假设来确定实验目的，根据实验的目的来思考实验的原理，按照实验的原理，来设计实验的程序和步骤，这是构思实验方案的基本线索。当然在制定实验方案的实施技巧上，我们还可以根据实验目的来分析实验需要解决的各个问题，然后提出解决每个问题的各种方法，经比较、选择、优化后，形成最终的实验方案。

2.尝试选择实验方法及所需要的装置与器材

实验器材是和实验装置相关的，实验装置不确定，就无法确定实验器材；实验装置又是和实验方法相关的，只有确定了实验的方法，才有可能设计实验的装

置；而实验方法的选择，是由各种因素综合考虑决定的。例如对自由落体运动的研究，如果实验目的已经确定为研究自由落体运动位移随时间变化的规律，该选择哪种实验方法来收集证据？或者说，在猜想自由落体运动是匀变速运动的情况下，怎样验证这一猜想？可选择的实验方法是很多的，例如：1.打点计时器；2.频闪照相；3. 光电门和电子计时器；4.数码照相机或摄像机；5. 微型电子计算机和传感器；6.“落棍”实验；7.其它能测量或能比较自由落体运动位移、时间的装置。以上这些方法各有特点，例如：打点计时器的实验装置比较普及，学生熟悉，操作时间短，便于作为课堂上的探究性实验；光电门和电子计数器装置，如果把遮光板尺寸设计得不大，可以把遮光板通过光电门的平均速度看成是遮光板到达光电门时的瞬时速度，因而可以直接探究自由落体运动速度跟时间的关系，这在实验原理上将开辟另一条思路；用数码照相机连续摄影研究自由落体运动可以增强学生运用家庭用具探究物理规律的意识；电脑和传感器的实时处理装置有利于体现探究手段的时代性和启发电脑运用的普适性；“落棍”实验及其它自行设计的装置能激发创造热情和发展创造思维。因此，究竟选择哪一种方法，应该根所具有的实验条件、所需要的实验精度、所允许的实验时间、实验者对实验器材的熟悉程度以及预定的教学目标等不同情况，作相应的选择。

选择实验器材所涉及的面很广，如实验原理、实验的误差要求、实验器材的功能、实验器材的安全、实验操作的方便以及实验器材的代用品等，这些方面都会对实验器材的选择产生影响。

学生在具有多次选择实验经历以后，可以总结一些在选择实验器材方面的基本思路，例如：首先从实验原理、实验步骤方面来选择实验器材的种类；然后从保证实验器材的安全、减小实验误差方面来选择实验器材的规格；同时从实验器材的功能、周围环境与就地取材来考虑实验器材更广泛的来源（包括应用日常生活器具等）。

3.考虑实验的变量及其控制方法

经过初中物理课的教学，学生已经尝试考虑了影响问题的主要因素，初步具有了控制变量的意识。高中物理的《标准》中，在控制变量方面提出了更高一步的要求，学生在具有控制变量意识的基础上，需要考虑和分析实验的变量及其控制的方法。

对一个物理量在某过程中是变量还是常量的分析，应该贯穿在物理教学中的多个场合，而不应该仅仅局限在实验中。例如，我们在应用匀变速运动公式分析问题时，就应使学生理解，对一个确定的匀变速运动而言，公式所涉及的5个物

理量中，有两个是常量：初速度v0和加速度a，有3个是变量：时间t、末速度v和位移s。这3个变量中的每两个之间，都能构成一组两者的变化关系，这就是末速度随时间变化的关系、位移随时间变化的关系、末速度随位移的变化关系，应该从变量之间的函数关系来理解和应用物理学公式。

应该从物理图象的教学中增强变量与常量的意识，在观察一个物理图象时，应该让学生想像图象中纵坐标轴物理量是如何随着横坐标轴物理量的变化而变化的，还应使学生意识到，在图象所表示的这一物理过程中，除纵坐标轴和横坐标轴所表示的物理量以外，其它的物理量都应该是常量，如果这是一个实验过程，这些量在实验中必须是不能变化的。

还应该让学生学会分析具体实验中的常量和变量，学会在实验中实施对常量的控制，对变量的操作，以及对变量和必要常量的实验数据进行合理的收集和记录，从控制变量的观点认识通常所说的“实验条件”究竟是怎么一回事。

要控制实验变量，保持实验过程中的常量不发生变化，就要对实验中相关物理量的概念有一个比较本质的认识。例如要研究单摆振动周期和摆球质量是否有关，实验中的摆长、振幅都应该是常量，如果实验者通过更换不同大小的摆球来操作实验的自变量（摆球质量m）的话，这就导致了应该属于常量的摆长发生了变化，因为摆长不是摆线的长度，而是悬挂点到摆球球心的距离。

设计实验，有时会遇到不只是两个物理量之间的关系问题，探究所涉及的是多个物理量，这时候，应该把整个探究活动分解成几个过程，每一个过程只讨论两个物理量之间的关系，而保持其它的物理量不变。例如，要探究匀速圆周运动物体所受向心力的大小和圆周半径、角速度有何关系？在设计实验时，可以先探究半径相等时向心力和角速度的关系，再探究角速度相等时向心力和半径的关系。我们以图中圆锥摆为例，圆锥摆（摆球质量已知）沿水平方向做匀速圆周运动时，其向心力可以从摆线的倾斜角度测算出来，摆线的倾角是由摆的长度和圆半径决定的，事先测出摆的长

度、实验中测出圆半径，就能算出向心力。图A和图B是半径相等时向心力和角速度关系的探究实验，其中图B的半径由实验者通过操纵角速度使其和图A半径相同，用秒表测出 A、B的角速度，就能获得向心力和角速度关系的数据。图B和图C是角速度相等向心力和半径关系的探究实验，实验者操纵图C的角速度（图C中a的角速度小，c的角速度大），当b的角速度和图B相同时，两

图A

图B

a 图C

b c

种情况下的角速度便成了常量，因而能获得角速度相同时向心力和半径的关系的实验数据。

四、进行实验和收集证据

1.用多种方式收集数据

观察是收集数据的重要方式，它是人们有目的、有计划地感知和描述客观事物的一种科学认识方法，是科学研究过程中的一种基本的认识活动。通过观察收集数据，要有严谨的科学态度。16世纪丹麦天文学家第谷在当时还没有望远镜的条件下，凭肉眼观察记录了大量天文学数据，正是由于这些数据的精确性和可靠性，才引起了他的学生开普勒对当时行星运动学说的怀疑，导致了对行星运动规律新的模型的遐想和论证，发现了具有历史意义的开普勒行星运动三定律。应该使学生认识到，观察不是纯感性的活动，不动脑筋的观察不是科学的观察，尽管我们把观察和分析分别作为两个不同的环节提出来，但它们绝不是割裂的。18世纪英国植物学家布朗利用显微镜观察植物花粉授粉的情况，无意发现花粉在不停息地运动，而且花粉本身也在不断转动和变形，布朗开始认为这是有生命的花粉自发运动的原因，进而找出上百年前的植物标本微粒和岩石粉末进行观察，发现都有类似现象，证明这不是生命现象，而是任何微小颗粒在液体中都具有的运动特征，正是由于布朗善于捕捉意外的偶然现象，善于把理性思维融于观察过程中，才发现了以他的名字命名的“布朗运动”。

实验是收集数据的主要方式，物理实验不同于在自然条件下对物理现象观察的地方，就在于它是人工控制条件下对物理现象的研究过程。通过观察、实验收集数据都有以下要求：首先要有明确的观察目标，知道是在哪一个研究对象上收集信息；同时要明确收集信息的内容，知道所收集的是反映哪一现象的特征的数据；还要明确收集信息的时间，知道是在哪一个时刻或哪一段时间内记录有关信息。做到在预定的时间观察预定的目标，收集预先所关注的数据。由于实验是在人工控制下进行的，因此实验数据的收集可以和实验方案的制定、实验装置的设计结合起来，例如利用光电门和电子计数器结合起来做实验，用各种传感器和电脑结合起来做实验，所收集数据的对象、数据内容、收集时间都已经事先体现在实验装置中，使实验过程和数据的呈现能自动进行，收集数据的前一半工作已经在实验操作之前完成了，剩下的工作只是记录数据。

其它实验者按照相同实验条件进行实验所收集的数据，也是科学研究的依据或重要借鉴资料。因此，学生还应该具有从纸介信息资源中收集数据的能力，会

从图书、报刊、杂志中查找到自己所需要的数据；会通过调查、访谈、参观，了解相关的数据；会在互联网上通过检索、下载获得有用的数据。

2.按说明书进行实验操作，会使用基本的实验仪器

义务教育的物理课程标准要求学生会阅读简单仪器的说明书，进入高中阶段的学生，物理知识比初中更丰富，对物理知识的理解、运用的能力比初中更强，在按说明书进行实验操作的时候，因而有条件对说明书中的内容作更深入的理解。例如学生实验中的简式电阻箱，箱内有4个10位刷形开关，开关的接线柱上所连接的电阻共有以下8种规格，它们都是串联的。分别控制这4个开关，就可以调节电阻箱的阻值，其范围是0－9999Ω，最小步进值是1Ω。

阻值/Ω 功率/w 最大电流/A 1 1 0.9 5 1 0.4 10 1 0.28 50 1 0.13 100 1 0.09 500 1/2 0.029 1000 1/2 0.02 5000 1/2 0.009 我们从说明书中看这些电阻的规格，虽然表格中列出的是功率和最大电流，但应该理解到这些不同规格的电阻能承受的最大电压是不同的，例如我们把2V电压加在10Ω电阻上，它是安全的，加在1Ω电阻上就超载了；又如把4V电压加在电阻箱上，电阻箱的电阻调节为11Ω时，对10Ω电阻来说已经超载，但与其串联的1Ω电阻却是安全的。理解了说明书的内容，才能进行符合要求的操作。

初中物理教学中，学生初步熟悉了天平、弹簧测力计、量筒、温度计、电流表、电压表、滑动变阻器等简单实验仪器操作，进入高中后，对这些基本仪器的使用仍有进一步掌握的必要。例如滑动变阻器，初中只作限流用，使用时只用滑动变阻器上两个接线柱，随着高中欧姆定律问题的深入和广泛，用滑动变阻器提供一个从零开始的变化电压来进行实验，已经有了需求和可能。学生用滑动变阻器和电源、用电器组成混联分压电路应用于高中物理实验，同时用上了3个接线柱，使滑动变阻器的使用进一步达到“会”的水平。

在初中物理的基础上，高中物理课程中的基本仪器具有新的内容：共同必修模块中的打点计时器，电路模块中的多用表，电磁感应模块中的检流表，交变电流模块以及机械振动与机械波模块中的示波器等，都是高中物理课程相关模块的基本仪器，学生应该会正确使用这些仪器。

正确使用高中物理实验的基本仪器，包括了解仪器的使用要求，辨明仪器的测量范围和最小分度值，正确地装配仪器，正确地操作仪器，正确读取仪器的读数等。

3.如实记录实验数据，知道重复收集实验数据的意义

是否能如实地记录实验数据，这涉及到实验者实事求是的态度，也涉及到对实验的理解。

实验是检验假说、理论的重要手段，实验结果将对所检验的假说、理论提供肯定或否定的证据，如果不能如实地记录数据，实验所作出的检验将是无效的，该实验将毫无价值。还应该认识到，即使对于成熟的理论，实验结果和理论之间的偏差是正常的，这是由于因实验原理和实验器材所引起的系统误差和因实验操作所引起的偶然误差造成的，在正常误差范围内的偏差是允许的，只有如实记录数据，才能认识、理解和分析出实验所表现的现象跟理想结果之间发生偏差的真实原因。

实验需要重复收集实验数据。在一次实验中，重复相同的实验操作，分别收集各次操作中同一物理量的数据，合理地得出在相同实验条件下该物理量数据的 平均值，能够减少这次实验的偶然误差。

对不同实验者来说，或者对同一实验者在不同时间、场合下进行同一实验来说，重复收集实验数据具有更深刻的意义。科学实验在保证其结果可靠性方面必须遵循的基本原则就是要有可重复性，作为一个客观规律，它具有在同样条件下必然会同样出现的规律，实验者进行必要的重复实验，才能总结出可靠的结论。如果甲所收集的实验数据，乙在相同条件下的实验中却与甲不符，或甲在另一时间、场合下具有相同实验条件的数据竟跟原先不同，这种不能通过重复实验考验的数据，都不是可靠的实验数据。

4.具有安全操作的意识

实验的安全主要体现为实验仪器的安全和实验者的人身安全。

在考虑实验仪器的安全时，应该具有关注实验仪器量度范围的意识，例如，天平所测量物体的质量不能超过天平的称量；不能把温度计用来测量有可能超出其量度范围的温度；不能对弹簧用力尝试超过它的弹性限度；不能使电学元件通过的电流值超过其标称的额定值。在考虑实验仪器的安全时，还应该具有关注实验仪器使用条件的意识，例如，打点计时器的电源是交流的，但不是220V。

应该对实验操作的程序具有安全性考虑的意识。当用滑动变阻器控制电路中的电流时，开关闭合前，应审视变阻器的接线和滑动头的起始位置是否会造成变阻器的短路。当对电路的接线没有十分把握的情况下，闭合开关前，会用瞬时碰接的方法来探测电路在接通时的安全性。对于一些比较复杂、有操作程序要求的实验器材，应该弄清楚先操作哪个开关或步骤，然后再操作哪个开关或步骤。

当使用易破、易碎的器材做实验时应具有谨慎操作的意识。例如在使用长的

玻璃管和薄的玻璃器皿时应该采取合理的防范措施，应该对220V交流电源的使用始终保持用电安全的意识。

五、分析与论证

1.对实验数据进行分析处理

要对实验数据进行分析处理，从操作上考虑，需要明确数据处理的基本方向、物理原理、数学思路、处理方法、处理手段等各个方面。

数据分析的基本方向，即我们期望从实验数据中获得哪一方面结论，这首先来自于探究假设，因此，我们可以沿着探究假设的方向来对实验数据进行归类和分析。对于探究假设中并不明确的数量关系，可以从实验所探究的变量关系来处理数据。例如，探究单摆周期如何随着摆长的增加而增加，尽管实验的假设是定性的，没有对周期和摆长的可能定量关系作出描述，但所研究的变量关系是清楚的：摆长是自变量，周期是摆长的函数。因此，所寻找的必然是周期的数据和摆长的数据之间的定量关系，明确了数据处理的基本方向后，接下去就要梳理数据分析的原理和思路。

数据分析的物理原理，即实验数据是根据什么原理来体现所探究的物理量的。例如，用打点计时器研究匀变速运动的速度随时间变化的规律时，所需要分析的物理量有两个：一个是运动时间，另一个是瞬时速度。这两个物理量都是由一张纸带间接体现的，因此，首先要知道怎样从纸带上看出物体运动的时间，知道怎样从纸带上看出物体的瞬时速度。又如，用气垫导轨和光电门探究物体在碰撞时动量传递规律（验证动量守恒）的实验，必须知道实验中物体的速度是通过什么数据体现的。如果不是用气垫导轨，而是采用一个小球沿斜面滚到水平轨道上和另一静止小球碰撞后作平抛运动落地的实验方法，小球碰撞前后的瞬时速度却完全是用另外方法体现的，两种情况截然不同。明确数据分析的物理原理，是数据的数学分析之前需要解决的问题，只有把所研究的物理量和实验数据之间的关梳理清楚之后，才可能从数学的思路上来分析数据。

数据分析的数学思路，就是对数据进行比较，寻找数据之间的规律。比较数据，有时是比较一个物理量在不同实验条件下的特征，例如，感应电流的方向和各种电磁感应的具体情境有什么关系。比较数据，有时是比较两个物理量之和、之比值、之乘积，在不同实验条件下的特征。如闭合电路的内电压跟外电压之和在不同负载时是否变化；电荷在电场中所受的力和电荷电量的比值在电场中不同位置上的特征；力和力臂的乘积对物体转动所产生的作用等等。所比较的数学关

系是指：相等还是不等（对不同对象），变化还是不变（对不同时间），增大还是减小，正比还是反比等等。

实验数据的处理方法，有计算列表法，图象法等。计算、列表是常见的数据处理方法。采用列表法时，根据对实验数据关系的预期，列出需要进行比较的数据表格，把实验的原始数据在经过必要计算后填入表格，以通过数据对比发现数据间的规律。列表法操作简单，数据间的简单数学关系一目了然。数据间的数学关系比较复杂时，列表法就不容易奏效，这时可以采用图象法，作出两物理量关系的图象。两物理量关系的图象如果不是直线而是一条曲线，应该通过观察曲线的形状，改变其中一个坐标轴，让它变为原物理量的平方、开方或者倒数，或者其它的数学关系的量，目的是使作出来的图象是一条直线，从而能够发现与实验数据吻合的定量关系。

实验数据的处理手段，可以采用纸笔计算、作图等人工方法，也可以用计算机，借助常用的数表软件进行处理，例如在探究单摆周期和摆长的定量关系的实验中获得如下数据：

摆长l/m 周期T/s 0.4 1.27 0.6 1.56 0.8 1.80 1.0 2.01 1.5 2.46 „ „ 从表格中的数字我们难以判断周期T和摆长l有什么定量关系，我们把这些数据输入到Excel工作簿中，让计算机来绘制周期T和摆长l关系的图表和确定

T和l的数学关系式。在操作中，当把T和l的趋势线设定为乘幂关系时，可看到计算机根据表格中的数据所描绘的点，都落在右图的曲线上。如果选择“显示公式”选项，计算机在曲线旁注明的纵坐标和横坐标的数学关系是y=2.0105x0.4997

T/s 32.521.510.50y = 2.0105x0.4997，式中2.0105是常数，

l/m 00.511.52设为k，0.4997约等于1/2，上述数学

关系可写为ykx，即Tkl，明确得出“单摆周期和摆长的平方根成正比”的结论。随着计算机技术的普及和学生在信息技术课程中学习水平的提高，高中物理教学中采用常用的数表软件来处理实验数据，已经具有很好的基础。

2.尝试根据实验现象和数据得出结论

3.对实验结果进行解释和描述

探究性实验的结论应围绕探究假设进行：假设究竟是得了验证还是被推翻。

在描述实验结论时，不仅要陈述假设获得验证或者被推翻的结果，还要说明假设获得验证时成立的条件或者假设被推翻的理由。

对于探究物理规律的实验，实验结论的形成通常建立在两方面分析的基础上：因果分析和数据分析。如果能知道一个现象的发生是由于某个原因所引起的，又能知道该现象和某原因之间所存在的数据关系的规律，只要把这两方面概括起来进行描述，这就是实验的结论。

原因和结果，在物理实验中，通常表现为物理条件和物理现象，物理条件是原因，物理现象是结果，物理条件的改变引起了物理现象的变化。因此，要归纳科学规律，就要关注物理条件改变与物理现象变化之间的联系。例如，在进行光的折射实验时，操作入射角变化，将观察到折射角的变化，总结光的折射规律，就要总结折射角数据和入射角数据之间的关系；又例如，操作弹簧受力的变化，将观察到弹簧形状的变化，要总结弹簧形变的规律，就要总结弹簧形变数据和受力大小数据之间的关系。

在描述实验结果时，语言要客观、准确。所描述的结果如果只是在某种实验条件下进行的，不仅要描述所探究到的规律，还要客观地指出这一规律所存在的条件。例如，在实验室用液柱封闭一段空气探究气体压强随体积的变化规律时，应得出的结果是：“一定质量的空气，在温度保持不变时，它的压强跟体积成反比。”在这段描述中，“一定质量”、“空气”、“温度保持不变”，讲的就是实验条件，“压强跟体积成反比”讲的是规律。如果进一步对各种气体进行实验，上述成反比的规律都成立，便可以把上述描述中的“空气”改为具有广泛意义的“某种气体”。

对实验结果的描述，还应注意语言的概括性。规律的简洁性和普适性，不仅是该规律能够广泛应用的基础，也是一种美的体现。实验结果的描述，应该通过抽象和概括，最终用极其简洁的语言来表现物理规律的本质。例如，我们在研究电磁感应现象时，如果我们获得了“在相同时间内，感应电动势的大小跟磁通量的变化成正比”这一规律，又获得“在磁通量变化相同时，感应电动势的大小跟变化的时间成反比”规律，我们便可以把上述两条进一步概括为“感应电动势的大小跟磁通量的变化率成正比”这一更简洁、更普适的结论。又例如，如何判定感应电流的方向，不同的实验条件，可以得到许多符合本实验条件的结论，仅条形磁体跟线圈之间相对运动的实验，就有N极插入、拔出，S极插入拔出4种情况，如果用原副线圈做实验，又有类似的4种情况，再加上直导线在磁场中作切割磁感线运动，至少存在着十多种各式各样的情况。如果一种情况一个结论，就存在着各式各样的结论。楞次定律巧妙地用“磁通量的变化”把各种情况统一起

来，在概括实验规律时不用“感应电流”而用“感应电流的磁场”作为描述规律的主体，用“阻碍磁通量的变化”来高度概括所有各种电磁感应情况下普遍适用的规律，这种对物理规律的概括方法值得在教学中作为一个范例来讨论。

要提高学生概括、陈述实验结果的能力，除了让学生对自己的实验结果进行概括和陈述之外，还可以让他们对所概括、陈述的结论进行交流和评价，评价所陈述语言的科学性和简洁性。

六、评估

1.尝试分析假设与实验结果间的差异

2.注意探究过活动中未解决的矛盾，发现新的问题

探究假设是对探究结果的预期，探究结果是对探究假设的验证。若结果与假设吻合，则假设被证实；若结果与假设冲突，则假设被推翻。关于这方面的内容，属于“分析与论证”要素的范围。现在我们所讨论的是，经过分析、论证、形成了探究结论后，还需要对结果与假设之间的差异性作进一步深思和评价，寻找该差异的特征并判断其性质。倘若结果与假设之间存在着一定的差异，就该差异的性质，有以下几种可能情况：第一，假设是正确的，结果与假设之间的差异是由于实验误差所引起的；第二，假设是正确的，结果与假设之间的差异是由于事实中还隐藏着另外一个因素；第三，假设大体上是正确的，但有值得进一步修正的地方。以上第二、第三种情况，都意味着该差异是受另一种尚未发现的规律支配的结果，因此，关注这种差异，分析这种差异的规律，实际上就是在发掘引起这种差异的因素，这是发现问题和提出问题的前奏，是创造性思维的表现。

例如我们在关于“影响导体电阻的因素”（电阻定律）的定量探究中，其中假设之一，是“导体的材料、横截面积一定时，其电阻和长度成正比”。在用电阻丝进行实验验证时，实验数据和假设大体上吻合得很好，但也有实验小组发现了事实和假设之间有一定差异：当被测量的电阻丝长度很小时，其测得的电阻值比假设略大。这是否是由于电阻丝粗细不均匀等原因所引起的实验误差？为了对此作出判断，在电阻丝的各个部位取该相同长度的一小段进行实验，发现电阻都比预计的略大，说明这并不是实验误差所致，而是其中隐藏着一个必然的因素。进一步对此因素进行假设和验证，发现它就是温度，金属导体的温度变化太大时也会对它的电阻产生影响。以上实验中的差异，就是因为所取的一小段电阻丝长度太短，电路中没有使用滑动变阻器控制电流，致使通过电阻丝的电流太大、温度过高而造成的。学生在该评估活动中获得了新的发现。

科学史上，由于理论预期和实践测定之间存在着差异，并围绕着这个差异进一步探究而导致新的发现的事例是不胜枚举的。17世纪，开普勒在研究行星运动轨道时，发现行星并不是以太阳为圆心绕太阳作匀速圆周运动的，后以“偏心圆”为轨道模型，理论计算和观测数据之间有了很好的吻合，但仍然和他的已故老师第谷的观测结果存在一定的差异。开普勒判断，该差异超出了第谷的观测误差，不是由于观测误差所引起的，行星轨道“偏心圆”模型的假设需要修正。当开普勒用“椭圆”模型重新建立假设时，其理论计算和实测数据非常吻合，由此发现了行星运动轨道的椭圆定律，也就是开普勒行星运动第一定律。18世纪，在研究天王星的运行轨道时，发现它的实际轨道总是跟用万有引力计算出来的有一定差异，研究者根据这个差异，推测天王星外面还有一个未发现的行星在对天王星起作用，通过进一步的理论和实践研究，终于发现了海王星。完全相似的过程，因理论和实践之间的差异，又导致发现了冥王星。

3.吸取经验教训，改进探究方案

探究方案的改进，包括在实验方法、器材、步骤和数据处理等各个方面的改进。因此它涉及对“制定计划与设计实验”、“进行实验与收集证据”、“分析与论证”这几个环节的评估。

要对这些环节进行评估，首先要有具有反思的意识，即具有对这些环节中的优点和缺点进行评价的愿望，这种愿望，通常表现为对以下问题的思考：

·探究方案中所确定的实验方法，其原理是否科学？是否有利于收集证据？ ·探究方案中所选择的实验器材，是否有利于减小误差？

·按要求应该保持不变的物理量是否在实验中真正做到了保持不变？ ·是否存在着和整个实验数据的合理趋势相违背的个别异常数据？ ·实验数据是否能有力地支持所得出的实验结论？ 对这些问题的思考都反映了评估的意识。

下面我们用一个具体的实验案例来说明通过评估改进实验方案的情况。传统高中教材中，验证玻意耳定律的实验是用注射器来进行的，实验时把注射器竖直固定在铁架台上，在活塞下密封一段空气，改变并测量作用于活塞向下或向上的作用力，测量活塞横截面积，就可以改变和计算空气柱的压强，从而研究其体积随压强变化的关系。要对该实验方案作出改进，就要对方案中的实验方法、器材以及实验时收集、处理数据的具体做法进行评估。

从实验方法上考虑，利用注射器做实验，可以避免早期教科书中用水银封闭空气柱方案的水银污染问题，但带来的问题是固体之间的摩擦较大，活塞和外壳

之间滑动的不流畅经常为实验带来障碍。因此，重新考虑用液柱封闭空气，这是从实验方法方面所所做出的一种改进选择，事实上，如果用水柱代替早期实验中的水银柱，用两根下方通过橡皮管相连的竖直长玻璃管来代替早期实验中单根玻璃管，以获得较大的压强变化，能产生很有说服力的实验效果。

从实验器材上考虑，当我们仍然采用注射器方案时，究竟采用哪一种注射器，这也是很关键的。例如，采用医院打青霉素用的小口径注射器，就能在很大程度上改进实验效果。这是因为针筒细，活塞和外壳相接触的面积比较小，两者之间吻合度好、摩擦小，同时还因为活塞横截面积小，使得空气柱的压强和体积能在较大幅度内变化，增强了实验的说服力。实验器材中还涉及到活塞和外壳之间的润滑剂，传统的做法是用润滑油，一方面起润滑作用，另一方面还有密封效果，但事实并非想像，活塞和外壳之间经常产生被“吸住”的现象。在选用润滑剂材料方面，如果摆脱用液体做润滑剂的传统思维束缚，改用固体“润滑剂”，把6B铅笔的笔芯均匀涂在活塞上，使活塞和外壳之间附上一层很薄、极细的碳粉，其摩擦将得到极大的改善。

再从实验数据的收集和处理来考虑实验的评估。本实验中需要验证的结论是

pV＝(p＋Δp) (V－ΔV)，如果在实验操作时Δp较小（当然ΔV也就较小），在这种情况下比较气体体积和压强的乘积是否变化是没有意义的，因为即使在实验中把Δp读成了不可容忍的2Δp，由于2Δp也很是，上述等式仍然是成立的，实验没有说服力，现实中的许多学生却没有对此作出评估。如果不是用列表、而是用描绘p、V的关系的图象（其中一个坐标轴为1/V）来处理实验数据，Δp较小的缺陷就会暴露无疑，因为实验数据在图象中只有一个很小的范围，无法体现图象的特征。

从以上实例中可以看到，通过评估改进实验方案的过程，就是发现问题、分析问题、创造性解决问题的过程，对学生的发展是有积极意义的。

七、交流与合作

1.能写出实验探究报告

初中物理课程标准要求学生能写出简单的探究报告，即能在探究报告中初步陈述探究的问题、探究的过程和探究的结论，高中学生应该在这个基础上再提高一步。

高中学生在写探究报告时，应比初中学生要有更高的独立性和自主性。学生应尽可能独立地构思报告的内容和格式，尝试不同的实验探究课题所陈述的内容

和表现的方式具有不同的侧重和各自的特征，避免套用刻板格式的实验探究报告“八股文”，应该让学生在理解实验、并具有自己的考虑的情况下写实验探究报告，即学生自己写探究报告和写自己的探究报告。 ．．．．．．．

高中学生写探究报告，内容上应比初中更深入和更完备。实验数据的记载要更准确，实验过程的描述要更详尽，实验数据处理的定量化水平更高，其图表、图象形式的分析方法更为普遍，实验结论的形成更富有逻辑和说服力，陈述的语言更简练。

高中学生写探究报告，观念上应比初中有所提高。学生应该具有把实验数据作为证据的观念，认识实验事实是不可动摇的根据；学生应体现“证据＋逻辑”是进行探究的基本理念，所有的结论都应该建立在证据和逻辑分析的基础上，根据证据进行逻辑分析，贯穿着整个探究过程；学生应树立实践是检验理论的惟一标准的观念，该标准应有意、无意地体现在探究报告中。学生应对实验过程中不符合这些基本观念的内容作出评估、提出疑问，这些具有个性化和创造性特征的质疑，应能不时地出现在高中学生的实验探究报告中。

2.在合作中注意既坚持原则又尊重他人

3.有合作精神

科学探究中要发扬合作精神，发挥各人的积极性，就要群策群力，使每个人都贡献出自己的聪明才智。合作精神表现在探究过程中，就是既有分工，也有合作。应使学生体会到，合作能提高探究的质量和效率，例如同一实验小组在收集某个实验信息时，有读数人，有读数审核人，有记录人，还有记录审核人，明确的分工，在短短时间内能准确、有效地获得实验数据，这种互相分工、互相合作、互相关联、互相制约的活动，放大来看，好像是在扮演社会分工中的不同角色，让学生认识到合作能力是现代社会人们必须具备的重要能力。因此，要克服做实验时总是只有成绩好、动手能力强的少部分学生忙碌的现象。

尊重他人，是具有合作精神的重要表现。要尊重他人，就要认真思考别人的观点，分析别人观点与自己观点不同的地方，一旦发现自己的想法有错误时，要勇于承认、放弃或修改自己的错误的地方。尊重他人，还表现为听取别人意见时，能以别人思考问题的角度，能站在别人的立场上，认真琢磨别人意见中的道理。一旦发现别人意见中的合理因素，应尽量吸收到自己的探究方案中来，完善和改进自己的探究方案。

在合作中要坚持原则，具体表现为坚持实事求是的精神，坚持严谨的科学态度，坚持用实践来检验理论的观点，坚持依靠证据结合逻辑分析进行科学探究的

方法等。

第二节 对科学探究及其要素的认识

一、对科学探究的认识

1.科学探究是一种学习方式，是学习目标，也是学习内容

从学生的角度来看，科学探究是一种学习方式，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，领悟科学的思想和精神。

科学探究也是学生完成物理课程所必须达到的学习目标，《标准》对科学探究及物理实验能力提出了明确的要求。

科学探究的方法是一种程序性知识，学生对探究方法的掌握以及对各探究要素意义的认识，都有一个系统学习和不断加深理解的过程，它属于物理课中的重要教学内容。

2.教学中对学生探究行为的设计是提高探究能力的关键

学生探究能力的提高不可能只通过理解就能实现，学生必须经历探究的过程，而且在这个过程中，学生要有相关的探究行为，因为某一方面的基本能力一定是和相关的行为联系在一起的。因此，在课堂教学中，学生探究行为的设计是提高他们探究能力的关键。例如，要提高提出问题的能力，就要让学生去发现、去质疑、去对问题进行抽象和概括；要提高猜想与假设的能力，就要让学生去假定、去解释；要提高制定计划和设计实验的能力，就要让学生去优选实验方法、去选择实验器材、去分析和控制变量、去评价现有的方案；要提高分析和论证的能力，学生就需要去比较（分析）数据、去作因果分析、去形成结论；要提高评估能力，就要让学生去反思、发现新问题，去改进探究方案；要提高交流能力，就要让学生去构思表达的内容结构、去即兴表达、去倾听交流和评价交流。如果学生在探究过程中没有这些行为，相关探究能力的提高将是一句空话。

3.科学探究的行为应渗透在整个物理教学中

由于科学探究能力的提高是和相关行为联系在一起的，而这些行为在非科学探究活动的教学过程中也是可能存在的，因此，尽管学生参与科学探究活动是提高他们科学探究能力的重要途径，但在其它的教学活动也让学生发生这些行为，同样对学生在某一探究要素方面的能力发展具有非常积极的意义。例如在平时一些陈述性很强的教学过程中插入让学生质疑、假定、解释等活动，实际上就是在

发展学生提出问题和猜想、假设的能力；在解答物理问题时引导学生自己进行因果分析、变量分析，自己进行数据处理，归纳结论，这些行为，都是和科学探究中制定计划、分析与论证等要素相吻合的，也有利于提高学生相关的能力。因此，除了科学探究之外，在物理教学的其它方式中渗透科学探究的行为，不仅是可能的，而且是必要的。

4.学生的自主探究和教师的合理指导相结合

学生在科学探究中需要有自主性，学生自主性的体现就是具有独立的探究行为，如前文所说，学生的探究行为的发生是其探究能力发展的关键。同时，学生探究活动的开展也要得到教师的指导。这样一来，教师的指导和学生的自主性之间就构成了一对矛盾：学生要有自主性，教师就不宜过多指导；但教师不指导，探究有时就很难进展下去。

解决这一矛盾的方法就是具体分析和规划科学探究课题的过程目标。对于一个具体的探究课题，学生应该在哪个要素上下功夫，或者说，该探究课题的主要能力目标是哪个要素，对此，教师不仅要十分清楚，而且要进行规划。属于让学生产生独立探究行为要素，应该充分发挥学生的自主性，让学生独立去完成；对于不属于本课题的过程目标，教师可以大胆指导，甚至于可以通过陈述的办法顺利越过这一环节，让学生把主要精力放在教师事先设计需要强化的要素上。一个课题究竟需要强化哪一个要素，应该根据探究课题的特征、学生循序渐进的要求进行合理和全面规划，看起来一节课似乎只突出了某一两个要素，而实际上不同的课题分别突出了不同的要素，学生所得到的是深入和全面的发展。

二、对科学探究要素的作用和意义的认识

《标准》关于科学探究及实验能力的基本要求中，每一科学探究要素的最后一项要求，就是认识该要素的作用或意义，现把它集中进行解读。

1.认识发现问题和提出问题的意义

发现问题和提出问题是科学探究的前提，如果没有发现问题、不能提出问题，科学探究便无从谈起。同时，科学探究过程是围绕着所探究的问题展开的，正是由于有了明确、具体的探究问题，才能使探究过程具有明确的主题，使探究能沿着合理的假设一步一步走下去，可以说，问题是各个探究环节的核心。另外，发现问题和提出问题的过程是极具创造性的过程，要想从平常的、已经习惯的事件中发现不平常的因素，这是很不容易的事，它比在现成的问题下寻求解决问题的方法更需要创造性思维，科学探究的最终目标之一就是发展学生的创造力，发现

问题和提出问题对实现这一目标起着重要的作用。

3.认识猜想与假设的重要性

猜想与假设是科学结论的先导，如果猜想与假设一旦能得到实验结果的支持，它就可能发展成为科学结论。因此，猜想与假设能帮助科学研究者明确研究的方向，指导科学研究沿预定目标展开。

猜想与假设对解决问题的方案作了一定的预见性思考，它为收集信息、分析、处理和解释信息提供了一个大致的框架，因而使制定探究计划、设计实验方案有了必要的基础。而且，科学探究的结论也是围绕着猜想与假设进行的，探究报告最终需要对探究假设是否得到验证作出明确的结论。可见，猜想与假设在整个探究活动起到一种引导性作用，是探究活动的主线。

作为一种教学方式，猜想与假设对发展学生的创造性思维具有积极的作用。假设的前一环节是假定，这是一种非常活跃的非逻辑思维，很具有发散性，假设的后一环节是对假定作出合理解释，这是一种逻辑思维，很具有收敛性。学生在猜想与假设中，不断地在非逻辑思维和逻辑思维间转换，这就是创造过程的体现。

3.认识制定计划的作用

科学探究需要通过具体的操作来获取证据和验证假设，制定探究计划、设计实验方案，将把探究的猜想与假设落实到具体的操作方案上来。

制定探究计划将使探究者确定实验所应用的原理和方法、明确收集信息的途径和方式、确定收集信息的范围和要求、了解探究所需的器材和设备、建立分析数据的思路和选择处理数据的手段。探究计划使探究步骤更加有序、探究过程更加科学。如果没有探究计划，没有实验方案，科学探究的操作也就失去了根据。如果探究计划不当或者实验方案不妥，将直接影响着探究过程的科学性和探究结果的可靠性。

一个合理的探究计划，必然会体现正确的观念，例如实践是检验理论的标准、探究需要依靠证据和逻辑等；一个合理的探究计划，必定有科学的操作程序、有正确解决问题的方法和思路；一个探究计划，必定包含着物理学的相关知识与技能。学生制定自己的探究计划，就是经历把陈述性知识、程序性知识和观念性知识综合应用在一个具体情境中的过程，这将对提高学生的综合素质起到非常积极作用。

4.认识科学收集实验数据的重要性

科学事实是检验科学结论的唯一标准，实验数据就是体现科学事实的证据，

是进行科学分析的根据，如果不收集实验数据，探究根本无法进行下去，结论也就不可能形成。

如果不能科学地收集实验数据，例如由于实验环境的影响、实验条件的改变或者由于实验者的疏忽，造成所收集数据的失真或部分失真，将会对探究结果产生严重影响，甚至有可能得出与真正的科学结果完全相反的结论而致使探究者对这错误结论反倒信以为真。因此，科学收集实验数据在科学探究中的重要性是不言而喻的。

学生要在实验中科学收集实验数据，除了需要理解实验原理、了解实验步骤、具有操作实验仪器的基本技能之外，还要有严谨的科学态度和实事求是的科学精神。学生正确理解科学收集实验数据的重要性，有利于养成他们良好的科学态度和精神。

5.认识在实验中进行分析论证是很重要的

实验数据并不等于探究的结论，实验数据是对实验事实的客观记录，探究的结论是在数据的基础上通过分析论证所得出的具有普遍意义的规律。如果没有分析和论证，实验数据根本无法体现其价值。卢瑟福在α粒子散射实验中所获得的只是α粒子穿过金箔后方向改变的实验数据，但通过反复分析和论证之后，提出的却是原子核式结构的学说。开普勒在发现行星运动规律方面的伟大成就，完全归功于他在分析、处理第谷遗留的观测数据时所做的工作，如果没有对数据的分析和论证，就不会有开普勒行星运动定律。

可以设想，科学探究如果只有收集实验数据而无对数据的分析和论证，科学结论将无法形成，探究等于半途而废。收集数据得到的是证据，分析论证靠的是逻辑，在科学探究中，这两者缺一都不可。

相对初中而言，进入高中以后，学生在分析、处理实验数据的思路、方法和手段都有很大的提高，这为发展学生的逻辑思维能力提供了一个很好的途径。同时，分析处理数据时，事实与假设的差异，也为学生发现问题、提出问题提供了机会。

6.认识评估的意义

评估能使实验得到优化。实验方法是否合理，实验数据是否可靠，数据分析是否恰当，这些都是评估的内容。如有不合理、不可靠、不恰当的地方，在作出改进后，实验过程将更加科学，实验结果将更加可信。

评估有可能引出新的发现。在分析实验结果和实验假设的差异的过程中，在

分析实验未解决的矛盾的过程中，将会涉及实验方案中没有考虑的问题，这将可能获得新的发现、引发出新的探究问题。

评估有利于学生养成严谨的科学态度。评估是对实验的可靠性、科学性从严密的角度重新审视的过程，它需要学生更全面地思考和认识问题，这将促进学生用严谨的态度来对待科学问题。

评估有利于发展学生的批判性思维。评估是对探究过程的反思，评估将对自己实验中的行为进行质疑，评估将使学生对事物养成客观分析的习惯，是发展学生批判性思维的一个好过程。

7.认识交流与合作的重要性

合作有利于发挥各人的特长，有利于发扬各自的优势，一个人原本不可能在同一个时间内分别做几件事，由于合作而使它成了可能，一个人原本不可能做出超出其个人力所能及的工作，也只有通过合作才能使其获得成功，现代社会离不开人与人之间的合作。科学实验的许多环节，都需要发挥实验小组的整体力量，才能使这些环节的操作得到优化。而更大、更深入的实验课题，在收集信息、技术咨询等工作方面，还涉及到实验小组与外界的联系，合作精神还需要延伸到更大的范围。任何成功的探究，都需要有合作精神。

物理学习中的科学探究活动，通常是以小组的方式进行的。从学习的角度来说，每位成员在学习上的的想法都为整个小组所共享，个人所获得的知识是集体智慧的结晶，这也是合作精神的体现。

要合作，必须要交流。实验小组内部的交流使实验的合作得以实现，实验小组向外界公示本组的实验成果，也必须通过口头或书面的方式进行交流。通过实验交流来发展学生的交流能力具有特殊的意义，因为实验交流的内容不仅有实验的结果，而且有实验的过程，一个没有实验过程的结论是没有任何科学价值的，学生在进行实验交流中所得到的上述体验，将为学生在各种场合下构建自己的交流内容获得很大的启发。

第四章 共同必修模块

共同必修模块是为全体学生设计的，有物理1和物理2两个模块，共4学分。共同必修模块旨在引导学生经历对自然规律的探究过程，学习基本的物理内容，了解物理学的思想和研究方法，初步认识物理学对科学技术、经济、社会的影响，学习科学精神和科学态度。共同必修模块有以下主要特点：

A．综合反映了知识技能、过程方法、情感态度价值观的基础性 B．强调了科学探究与物理实验 C．注重了物理学的研究方法与特点 D．体现了物理学的社会功能 E．关注了经典物理与近代物理的联系

第一节 “物理1”解读

本模块是高中物理的第一个模块，是共同必修模块。本模块的概念和规律是进一步学习的基础，有关实验在高中物理中具有典型性。学生需要通过相关的物理实验学习基本的操作技能和研究方法，体会实验在物理学中的地位及作用。

本模块划分为以下两个二级主题： ●运动的描述

●相互作用与运动规律

（一）运动的描述

（1）通过史实，初步了解近代实验科学产生的背景，认识实验

对物理学发展的推动作用。

本条目要求学生从物理学的发展历程，大致了解近代实验科学产生的背景，诸如了解亚里士多德关于力与运动的主要观点和研究方法，了解伽利略的实验研究工作，认识伽利略有关实验的科学思想和方法等。

学生通过了解实验科学产生的背景，还应认识到实验对物理学发展的重要作用。物理学是一门实验学科，它的产生和发展与实验密切相关，本条目旨在从

物理学史的角度认识实验对于物理科学的重要性。本条目突出了实验科学的重要性以及物理学与历史、社会等人文科学的联系，体现了学科渗透的课程理念。

（2）通过对质点的认识，了解物理学研究中物理模型的特点，体会物理模型在探索自然规律中的作用。

对质点的认识，一直是高中物理入门的知识点，本条目不仅要求学生认识质点，而且更重要的是让学生通过对质点的学习了解物理学研究中物理模型的特点，体会物理模型在探索自然规律中的作用。

将具体的物理现象抽象为物理模型，是物理学的重要研究方法，本条目旨在突出物理学的研究方法和思想。这也是课程基础性的体现。

（3）经历匀变速直线运动的实验研究过程，理解位移、速度和加速度，了解匀变速直线运动的规律，体会实验在发现自然规律中的作用。

匀变速直线运动的研究是高中物理课程运动学中的重要学习内容，本条目不仅要求学生认识匀变速直线运动的特点，而且要求学生经历匀变速直线运动的实验研究过程，体会实验在发现自然规律中的作用，这体现了“过程与方法”的培养目标，强调了物理实验的重要性，反映了对科学探究过程的重视。同时，本条目还要求学生理解位移、速度和加速度等，了解匀变速直线运动的规律，这些是对物理知识的要求，也是“知识与技能”培养目标的体现。

在让学生经历匀变速直线的实验研究过程时，可用打点计时器、频闪照相或其他实验方法研究匀变速直线运动。还可通过史实，了解伽利略研究自由落体运动所用的实验和推理方法，了解伽利略对物体运动的研究在科学发展和人类进步上的重大意义，体会实验在发现自然规律中的作用。

（4）能用公式和图像描述匀变速直线运动，体会数学在研究物理问题中的重要性。

本条目要求学生能用公式描述匀变速直线运动，即用匀变速直线运动的位移公式、速度公式、加速度公式等描述匀变速直线运动的规律，注意不要在此设置难题或偏题，用公式描述匀变速直线运动的只要目的在于让学生体会数学的简洁、抽象、准确等特点，感受数学方法的奇妙，认识数学在研究物理问题中的重

要性。

同时，本条目还要求学生会用图像描述匀变速直线运动，从而认识图像法在研究物理问题中的作用。与数学公式相比，图像法显得直观、形象、生动，让学生一目了然，从而使学生感受到图象法的直观的美。

（二）相互作用与运动规律

`（1）通过实验认识滑动摩擦、静摩擦的规律，能用动摩擦因数

计算摩擦力。

本条目要求通过实验认识滑动摩擦、静摩擦的规律，这里强调了通过物理实验帮助学生认识物理规律，注重了“过程与方法”课程目标的体现，同时要求学生认识滑动摩擦、静摩擦等物理规律，这是“知识与技能”的课程目标体现，对学习结果的要求。最后要求学生能用动摩擦因数计算摩擦力，这是较高水平的属于“理解”层次的要求。

在日常生活及生产实践中，有不少增大摩擦与减小摩擦的实例，在教学中注意加强与生产、生活的联系，如可以让学生调查日常生活和生产中利用静摩擦的事例等。

（2）知道常见的形变，通过实验了解物体的弹性，知道胡克定律。

要求学生知道常见的形变，这些形变通常在日常生活中可见，这里注重了从学生熟悉的现象引入物理内容，同时还要求学生通过实验了解物体的弹性，这里强调了学习的过程与结果，最后要求学生知道胡克定律，对于胡克定律不必出现繁难的计算。

在学习中可以引导学生调查日常生活和生产中所用弹簧的形状及使用目的（如获得弹力或减缓振动等），或者启发学生制作一个简易弹簧秤，用胡克定律解释其工作原理等。

（3）通过实验，理解力的合成与分解，知道共点力的平衡条件，

区分矢量与标量，用力的合成与分解分析日常生活中的问题。

对力的合成与分解的学习应达到理解的水平，并且需要通过实验加深理解，尤其可以通过生活中的实例帮助理解，要求学生能用力的合成与分解分析日常生

活中的问题，这体现物理与生产、生活的联系。要求学生知道共点力的平衡条件，可以分析生活中的一些共点力平衡的实例。在认识力时，需要知道矢量和标量的区别，这里含有对矢量的深入认识，矢量不仅有大小和方向，而且两个矢量的加法还必须符合平行四边形法则。

（4）通过实验，探究加速度与物体质量、物体受力的关系。理

解牛顿运动定律，用牛顿运动定律解释生活中的有关问题。通过实验认识超重和失重现象。

本条目要求学生通过实验，探究加速度、质量、力三者的关系，这里强调了实验探究过程，学生可以通过实验测量加速度、力、质量，分别作出表示加速度与力、加速度与质量的关系的图像，根据图像写出加速度与力、质量的关系式等，这有利于学生理解牛顿第二定律，体会探究过程中所用的科学方法。

本条目还要求学生理解牛顿运动定律，包含了对牛顿第一、二、三定律的理解。与《全日制义务教育物理课程标准》比较可知，高中的要求显然提高了，这里可以有一些计算，但不必出现繁难的题目。本条目还要求学生能应用牛顿运动定律解释生活中的有关问题，旨在加强物理内容与生活、生活的联系，在实践活动中可以让学生根据牛顿第二定律，设计一种能显示加速度大小的装置。

最后要求学生能通过实验认识超重与失重现象，这可以通过一些实验或活动来实现。例如乘坐电梯、到游乐场乘坐过山车等，可让学生了解和体验失重与超重，还可以组织学生听讲座、看录像等，了解宇航员的生活等。

（6）认识单位制在物理学中的重要意义。知道国际单位制中的

力学单位。

本条目要求学生认识单位制在物理学中的重要意义，知道国际单位制中的力学单位。物理公式在确定物理量的数量关系的同时，也确定了物理量的单位关系，例如，在等式ak

F中给定k = 1，从而可以定义力的单位。 m第二节 “物理2”解读

本模块是共同必修模块。在本模块中，学生将通过机械能、曲线运动的规律和万有引力等内容的学习，进一步了解物理学的核心内容，体会高中物理课的特点和学习方法，为以后进一步学习打好基础，为后续模块的选择做准备。在本模块中，学生还将初步了解一些近代物理的内容，这些内容将为学生们进一步了解世界开启一些窗户。

本模块划分为以下三个二级主题： ●机械能和能源 ●抛体运动与圆周运动 ●经典力学的成就与局限性

（一）机械能和能源

（1）举例说明功是能量变化的量度，理解功和功率。关心生活和

生产中常见机械功率的大小及其意义。

通过例子说明功是能量变化的量度，理解功和功率，学生应该会计算功和功率，例如，学生能分析物体移动的方向与力的方向不在一条直线上时力所做的功，会分析汽车发动机的功率一定时，牵引力与速度的关系等，还可以让学生设计实验，测量人在某种运动中的功率等。

生活中有很多增大机械效率的例子，要求学生将机械效率的学习与生活、生产结合起来，关注生活和生产中常见机械效率的大小及意义。

（2）通过实验，探究恒力做功与物体动能变化的关系。理解动

能和动能定理。用动能定理解释生活和生产中的现象。

要求学生用实验的方法，探究恒力做功与物体动能变化的关系，例如，可以用打点计时器或光电计时器等实验仪器探究恒力做功与物体动能变化的关系等，本条目强调了学习过程，注重了对学生科学探究能力的培养。

要求学生理解动能和动能定理，这意味着要求学生会用计算动能，能根据动能定理计算功和动能的变化等，注意不必出现繁难的题目。动能定理在生活、生

产中有不少应用，要求学生能用动能定理解释生活和生产中的现象。例如，可以让学生查找资料、访问有关部门，收集汽车刹车距离与车速关系的数据，尝试用动能定理进行解释等。

（3）理解重力势能。知道重力势能的变化与重力做功的关系。

本条目要求学生会计算重力势能，知道重力势能的变化与重力做功的关系。学生可以进一步认识重力做功与物体的运动路径无关，只与起点与终点的位置有关，这种认识对学习后续内容有帮助。重力势能的变化与重力做功的关系在日常生活中也随处可见，因为，教学中可以列举一些例子帮助学生理解。

（4）通过实验，验证机械能守恒定律。理解机械能守恒定律。用机械能守恒定律分析生活和生产中的有关问题。

要求学生通过实验，验证机械能守恒定律，例如，通过打点计时器研究物体在自由下落过程中，动能和重力势能的变化，可以证明两者之和保持不变，再如，用细线悬挂小球的摆动也可以证明机械能守恒定律等。

要求学生理解机械能守恒定律，知道守恒的条件，并能应用机械能守恒定律进行计算。机械能守恒的现象在自然界以及生活与生产中大量存在，要求学生能用机械能守恒定律分析生活和生产中的问题。

（5）了解自然界中存在多种形式的能量。知道能量守恒是最基本、最普遍的自然规律之一。

自然界存在多种形式的能量，学生不仅应认识机械能，而且还应认识其它形式的能量，如内能、电磁能、光能、甚至化学能等。能量守恒是最基本最普遍的自然规律之一，学生对此应该有所认识，这是科学研究方法和科学思想的体现。在教学中可以举例说明在某种条件下机械能守恒，而总体能量的守恒则是更为普遍的自然规律。

（6）通过能量守恒以及能量转化和转移的方向性，认识提高效率的重要性。了解能源与人类生存和社会发展的关系，知道可持续发展的重大意义。

学生应通过能量守恒以及能量转化和转移的方向性，认识提高效率的重要性。这要求学生不仅知道能量守恒，而且还应了解能量转化与转移是有方向性的。

学生应该知道能量守恒是自然界的普遍规律之一，还应了解能量是可以转化和转移的，例如，电能可以转化为内能，化学能可以转化为内能，内能可以转化为光能等，在这些转化中能量都是守恒的，一个物体从外界吸收多少热能就有

多少内能从外界转移给这个物体，能量在转移中也是守恒的。

但是能量的转化和转移却有一定的方向性，例如，机械能可以全部转化为内能，内能却不能在不引起其他变化时全部转化为机械能，再如，热量会自发地从高温物体传给低温问题，但却不能自发地从低温物体传给高温物体，因此这里便出现了提高效率的问题，学生应认识到提高效率的重要性。

本条目还要求学生了解能源与人类生存和社会发展的关系，认识能源危机，关注新能量的开发对人类带来的福利与问题，知道可持续发展的意义，节约能源，具有可持续发展的意识等。

（二）抛体运动与圆周运动

（1）会用运动合成与分解的方法分析抛体运动。

本条目要求学生知道什么是抛体运动，会用运动合成与分解的方法分析抛体运动。运动的合成与分解是一种研究方法，通过这种方法可以将曲线运动分解为两个方向上的直线运动，以便问题研究简单可行。例如，可以分别以物体在水平方向和竖直方向的位移为横坐标和纵坐标，描绘做抛体运动的物体的轨迹。

这里的抛体运动未明确是平抛还是斜抛，这为教材编写、教师教学提供了弹性的空间。

（2）会描述匀速圆周运动。知道向心加速度。

学生必须知道什么是匀速圆周运动，会描述匀速圆周运动，例如用角速度、线速度、周期等物理量描述这种特殊的圆周运动。知道什么是向心加速度等。

（3）能用牛顿第二定律分析匀速圆周运动的向心力。分析生活和生产中的离心现象。

首先要求学生知道什么是向心力，向心力与向心加速度的关系，用牛顿第二定律分析匀速圆周运动的向心力。例如，分析自行车拐弯时受到的向心力等，另外还可以让学生调查公路拐弯处的倾斜情况或铁路拐弯处两条铁轨的高度差异。

学生还应知道什么是离心现象，结合所学知识分析生活、生产中的离心现象，例如洗衣机脱水、汽车拐弯时人倾斜等都属于离心现象，进一步了解人们是如何利用离心现象或避免离心现象的。

（4）关注抛体运动和圆周运动的规律与日常生活的联系。

本条目要求学生关注抛体运动和圆周运动的规律与日常生活的联系，因为在日常生活中抛体运动和圆周运动的现象比较普遍，强调这两种运动与日常生活的联系，以便学生深入了解这两种运动的规律，这也体现了加强课程内容与生产、生活联系的指导思想。

（三）经典力学的成就与局限性

（1）通过有关事实了解万有引力定律的发现过程。知道万有引力定律。认识发现万有引力定律的重要意义，体会科学定律对人类探索未知世界的作用。

通过史实了解万有引力定律的发现过程，这里强调了对物理学发展历程的展示，体现了学科渗透的理念。当然学生不仅要了解发现过程，而且还应知道万有引力定律。

万有引力定律的发现具有非常重要的意义，如促使物理学完成了第一次大综合，预测了当时的未知天体，使人造卫星上天等等，万有引力定律的发现让人类对世界有了更多的认识，学生应由此体会科学定律对人类认识世界的作用。

（2）会计算人造卫星的环绕速度。知道第二宇宙速度和第三宇宙速度。

学生应该知道什么是环绕速度，会通过公式计算人造卫星的环绕速度，知道为什么人造卫星不会从天上掉下来。

学生还应知道什么是第二宇宙速度和第三宇宙速度，什么情况下卫星达到第二宇宙速度和第三宇宙速度。

这些内容学生会很感兴趣，因此可以组织学生观看有关人造地球卫星、航天飞机、空间站的录像片等，进一步激发学生的学习兴趣，了解人类在这方面的进展。

（3）初步了解经典时空观和相对论时空观，知道相对论对人类认识世界的影响。

在共同必修模块中引入经典时空观与相对论时空观的比较，旨在为学生开启了解近代物理的一些窗户，让学生了解近代物理的一些核心内容，同时也让学生了解经典物理的一些局限性。

爱因斯坦的相对论是近代物理的支柱之一，学生应该了解相对论时空观的主要思想，了解相对论对人类认识世界的影响。本条目体现了经典物理与近代物理的结合。

（4）初步了解微观世界中的量子化现象，知道宏观物体和微观粒子的能量变化特点，体会量子论的建立深化了人类对于物质世界的认识。

在共同必修中引入量子论的一些思想，这有利于学生了解与宏观世界有区别的微观世界，了解近代物理的另一支柱——微观世界的量子论。

本条目要求学生初步了解微观世界的量子化现象，知道微观世界的能量变化与宏观世界的能量变化不同，即不是连续的，而是量子化的。体会量子论的建立是如何促进人们认识物质世界的。本条目也体现了经典物理与近代物理的结合。

（5）通过实例，了解经典力学的发展历程和伟大成就，体会经典力学创立的价值与意义，认识经典力学的实用范围和局限性。

本条目要求学生从历史的角度，通过实例了解经典力学的发展历程，了解经典物理的伟大成就及其对人类社会发展带来的影响，例如，让学生了解经典力学对航天技术发展的重大贡献等，再如，让学生比较重物下落与天体运动的多样性与统一性，了解万有引力定律对科学发展所起的重要作用，由此，让学生体会经典力学创立的价值与意义。在实践活动中可以让学生收集我国和世界航天事业发展历史和前景的资料，写出调查报告等。

当然随着时代的发展，科技的进步，经典力学也逐步显现出一定的局限性，因此，本条目要求学生认识经典力学的实用范围和局限性。这有利于学生整体上了解物理学的发展历程，把握物理学的主要思想。

（6）体会科学研究方法对人们认识自然的重要作用。举例说明物理学的进展对于自然科学的促进作用。

在学习共同必修课程时，学生还应体会科学研究方法对人们认识自然的重要作用。物理学是一门基础学科，对其他学科的发展发挥了重要的作用，因此，学生应该通过实例了解物理学的发展对自然科学的进步的重要作用。

第五章 选修1系列

第一节 选修1-1解读

物理学的发展是人类文化的重要组成部分；物理学的技术应用推动了人类社会的发展同时也引起了资源、环境等问题。在本模块中，学生在学习物理学的内容及其技术应用的同时，将会更多地体会到物理学的发展对人类文化、人类社会的影响，更深入地认识科学、技术与社会的关系。

本模块涉及电磁现象和规律、电磁技术与社会发展、家用电器与日常生活等内容。学生将经历从观察、认识形式多样的电磁现象到构建统一的电磁理论的探究过程，了解这些知识产生的历史背景，以及由此引发的人类思维、生产方式、生活方式的变革，认识科学技术和社会发展的互动关系，体验科学家不畏艰辛、勇于探索和创新的精神。

本模块划分为以下三个二级主题：

● 电磁现象与规律 ● 电磁技术与社会发展 ● 家用电器与日常生活

（一） 电磁现象与规律

（1） 用物质的微观模型和电荷守恒定律分析静电现象。认识点电荷间的相互作用规律。

要达到“用物质的微观模型和电荷守恒定律分析静电现象”这一标准，学生应该知道物质的微观模型、电荷守恒定律，了解形式多样的静电现象，并能运用物质的微观模型和电荷守恒定律分析静电现象。

“认识点电荷间的相互作用规律”要求知道点电荷、元电荷等物理概念；了解库仑定律，会利用库仑定律进行简单的计算。在教学中，可通过举办讨论会、撰写小论文等形式的活动，让学生通过万有引力定律与库仑定律的对比，进一步认识自然规律的多样性和统一性。

（2） 通过实验认识电场和磁场，会用电场线、电场强度描述

电场。会用磁感线、磁感应强度描述磁场。知道磁通量。

过程性要求是针对学生的学习行为，同时也是针对学校的教学行为提出的。电场和磁场都是比较抽象的物理概念，学校应当为学生通过实验学习、认识电场和磁场创造条件。通过学习，学生应该了解电场强度、磁感应强度和磁通量这些物理概念，会运用电场线、磁感线描述电场和磁场。例如：用电场线描绘两个等量异种点电荷周围的电场。用磁感线描绘通电直导线周围的磁场等。

（3） 了解奥斯特、安培等科学家的实验研究对人们认识电磁现象所起的重要作用。知道匀强磁场中影响通电导线所受安培力大小和方向的因素。

本条目应从本模块希望“学生在学习物理学的内容及其技术应用的同时，将会更多地体会到物理学的发展对人类文化、人类社会的影响”出发来理解。在课程的设计要注意使学生既了解奥斯特实验、了解安培力，知道匀强磁场中影响通电导线所受安培力大小和方向的因素等；又能通过学习，认识奥斯特、安培等科学家的实验研究对人们认识电磁现象所起的重要作用。使学生在情感、态度和价值观方面受到教育。

（4） 通过实验认识洛伦兹力。知道影响洛伦兹力方向的因素。了解电子束的磁偏转原理及其在技术中的应用。

实验是学习物理科学的一种有效方法。本条目希望通过实验，观察磁场使运动电荷的运动方向改变的现象，认识洛伦兹力。教学中可采用演示阴极射线在磁场中的偏转现象，通过分析、讨论让学生逐步构建洛伦兹力的概念；定性了解洛伦兹力的方向同磁场的方向、电荷的种类以及电荷的运动方向的关系；会利用左手定则判定洛伦兹力的方向。现代技术中有许多洛伦兹力的运用事例，因此，除了实验观察，讨论、分析外，还应该联系生活，关注科技发展，让学生了解电子束的磁偏转原理及其在技术中的应用，如了解显像管的工作原理，回旋加速器的工作原理等。

（5） 收集资料，了解电磁感应定律的发现过程，知道电磁感应定律，列举电磁感应现象在生活和生产中的应用。体会人类探索自然规律的科学态度和科学精神。

本条目是有关电磁感应内容的的标准，涉及知识与技能，过程与方法，情感、态度与价值观三方面，既有对物理知识与技能的终结性目标要求，又有对学生学习的过程性目标要求，还有对学生在情感、态度和价值观方面的目标要求。

学生可以通过收集法拉第的生平事迹的资料，了解电磁感应定律的发现过程，体会人类探索自然规律的科学态度和科学精神。通过实验认识电磁感应现象，了解法拉第电磁感应定律。了解电磁感应现象在生活和生产中的应用，如发电机、动圈式话筒、磁带式录音机、电磁式传感器等。

（6） 初步了解麦克斯韦电磁场理论的基本思想，体会其在物理学发展中的意义。初步了解场是物质存在的形式之一。

本标准对电磁场理论的要求并不高，仅要求“初步了解” 麦克斯韦电磁场理论的“基本思想”，如变化的电场将产生磁场，变化的磁场将产生电场。但希望学生透过麦克斯韦电磁场理论的建立，认识科学理论在科学发展中所起到的重要作用。了解电磁波的发现对人们认识物质形式所产生的促进作用。

（二）电磁技术与社会发展

（1） 收集有关电磁领域重大技术发明的资料，从历史的角度认识这些技术发明对人们生活方式、社会发展所起的重要作用。

本条目涉及电磁学与技术、社会以及其他学科的联系，要求学生“收集有关电磁领域重大技术发明的资料，从历史的角度认识这些技术发明对人们生活方式、社会发展所起的重要作用”，因此，课程的设计和实施应为学生积极、主动地学习创造条件，培养学生乐于探究，勇于实验，勤于思考的能力，使其逐步形成科学态度与科学精神。

（2） 了解发电机、电动机的发明对能源利用方式、工业发展所起的作用。

本条目要求学生从人类利用能源方式，人类社会工业化的发展历程认识科学对社会发展所起的重要作用。例如，学生可以通过对比热机和电动机的工作原理，讨论从热机到电动机的技术变革对工业发展所起的作用，体会科学、技术与社会的关系。

（3）了解常见传感器及其应用，体会传感器的应用给人们带来

的方便。

本条目既涉及传感器的知识，又涉及传感器与生活的联系。要求学生知道常见传感器的基本原理，并能从学习中体会传感器的应用给人们带来的方便。因

此，课程的设计与实施应充分利用学生身边的课程资源，使学生能真实地体会到科技的发展对提高人类生活质量方面所起的重要作用。

（4）列举电磁波在生活和生产中广泛应用的事例。了解电磁波的技术应用对人们生活方式的影响，结合日常生活中的具体实例发表见解。

本条目不仅要求学生知道电磁波在生活和生产中广泛应用的事例，而且要求学生能从科学、技术的发展对人类生活方式的影响的角度，认识电磁波的技术应用与人类社会发展、生活方式变革的关系，并能结合日常生活事例发表见解。因此，课程的设计与实施应充分考虑如何激发学生学习的热情和责任感，为学生之间的交流创造条件，使学生能在一个宽松的教学环境中对有关科学、技术与社会的问题发表自己的见解。

（5）举例说明科学技术的应用对人类现代生活带来的正面和负面影响。对科学、技术及社会协调发展的重要性发表自己的观点。

本条目要求学生基于具体的事例，从科学技术的应用对人类现代生活带来的正面和负面影响的角度，认识科学、技术与社会的协调发展的重要意义。在教学中，应广泛运用多种方式组织教学活动，如通过收集资料、举办以“科学、技术与社会”为主题的研讨会、讲座或展览等。

（三）家用电器与日常生活

（1） 初步了解常见家用电器的基本工作原理，能根据说明书正确使用常见家用电器。

本条目主要涉及家用电器中的电与磁问题，要求学生初步了解常见家用电器的基本工作原理，能根据说明书正确使用常见家用电器。教学中，应将重点放在培养学生的能力上。可以通过查阅资料，解剖、观察、动手操作等形式，使学生初步了解其基本工作原理、并能根据说明书正确使用常见家用电器。

（2） 知道常见家用电器技术参数的含义，能根据需要合理选用

家用电器。讨论在家庭中节约用电的多种途径。

本条目既有终结性要求，又含过程性要求。可通过讲解、查阅资料、参观、讨论等形式组织教学。如参观商场，收集不同品牌、型号洗衣机资料，讨论怎样

选购洗衣机，使学生了解在家庭中节约用电的途径，知道常见家用电器技术参数的含义，能根据需要合理选用家用电器。

（3） 识别电阻器、电容器和电感器，初步了解它们在电路中的作用。具有判断家用电器故障原因的意识。

本条目从生活实际出发，要求学生能识别电阻器、电容器和电感器，初步

了解电阻器、电容器和电感器在电路中的作用，具有判断家用电器故障原因的意识。因此，在课程的设计与实施时，应特别强调与学生的生活实际相结合，可以通过讲解、查阅资料、解剖简单电器、分析常用电器故障等多种形式组织教学活动。

（4） 了解家庭电路和安全用电知识，有安全用电的意识。

本条目要求学生了解家庭电路和安全用电知识，有安全用电的意识。值得注意的是，安全用电意识的培养在本模块中特别重要。教学的每个环节、特别在实验时必须加强有关安全用电知识和技能的教育，使学生逐步养成安全用电的意识。

第二节 选修1-2解读

热现象是人类较早深入研究的一种物理现象；热机的发明和广泛使用开始了人类社会的工业化进程。在当代，能源的利用与资源、环境问题息息相关，是关系到可持续发展的重大问题。

本模块涉及热现象及其规律、热与生活、能源与社会发展。本模块以能量的使用为主线，学生在学习物理学基础知识和方法的同时，将认识科学技术和社会发展的互动关系，以及由此引发的人类思维、生产方式、生活方式的变革。思索科学、技术与社会协调发展的关系，培养可持续发展的意识。

本模块划分为以下三个二级主题：

●热现象与规律 ●热与生活 ●能源与社会发展

（一）热现象与规律

（1） 了解分子动理论的基本观点，列举其实验证据。用分子动理论和统计观点认识温度、气体压强和内能。

本条目涉及分子动理论的主要内容。要求学生“了解分子动理论的基本观点，列举其实验证据。用分子动理论和统计观点认识温度、气体压强和内能。”，其基本含义是学生不仅要知道分子动理论的基本观点，能利用其解释一些与此有关的简单问题，如温度、气体压强和内能等，还应当能说明分子动理论的实验依据。因此，课程的设计和实施通过进行实验，估测油酸分子的大小。观察并解释布朗运动等实验活动入手，使学生能了解分子的存在、尺度以及分子动理论的实验证据。

（2） 了解热力学第一定律。知道能量守恒是自然界普遍遵从的基本规律。

本条目涉及热力学第一定律的内容。要求学生认识热力学第一定律。即要求知道热力学第一定律的内容及表达式，明确公式中各物理量及其正、负值代表

的物理意义，能用热力学第一定律分析、解释生活、生产中一些与热力学第一定律有关的简单问题。知道能量守恒是自然界普遍遵从的基本规律。

（3） 通过自然界中热传导的方向性等事例，初步了解热力学第二定律。初步了解熵是描述系统无序程度的物理量。

本条目涉及热力学第一定律的内容。要求教学中通过自然界中宏观热传导过程方向性的具体实例，使学生体会热力学第二定律的意义，认识热力学第二定律。知道系统的无序程度在物理学中用熵这个概念描述。

（4） 能运用热力学第一定律、热力学第二定律解释自然界中能量的转化、转移及其方向性问题。

本条目要求学生能利用热力学第一定律、热力学第二定律解释自然界中能量的转化、转移及其方向性问题。可以第一类永动机和第二类永动机问题为例，采用查阅资料、讨论、举办展览、撰写小论文等方式组织教学活动。

（二）热与生活

（1） 举例说明人们利用内能的不同方式。

本条目要求学生知道内能的概念，了解做功和热传导可以改变物体的内能，并能利用生活中、生产中的事例，说明人们利用内能的方式。如，加热后金属容易锻造等。

（2） 认识热机的能量转化与守恒问题。通过能量守恒以及能量转化和转移的方向性，认识提高效率的重要性。

本条目为涉及热机的内容标准，从标准的表述“认识热机的能量转化与守恒问题。通过能量守恒以及能量转化和转移的方向性，认识提高效率的重要性”可以看出，本条目的重点不在热机的循环过程本身，重点在能量的转化与守恒、能量转化的方向性以及提高热机效率的重要性上。因此，课程的设计与实施应将热机的问题情景放在与生产、生活以及社会密切相关的问题上。如讨论汽车的广泛使用所带来的社会热点问题；讨论汽车运行时能量的转化与守恒问题，提高汽车发动机效率的意义等。

（3） 了解家用电器中制冷设备的基本原理，尝试根据技术参数和家庭需要合理选择这些家用电器，能根据说明书正确使用这些家

用电器。

本条目为涉及制冷机的内容标准。从标准的表述“了解家用电器中制冷设备的基本原理，尝试根据技术参数和家庭需要合理选择这些家用电器，能根据说明书正确使用这些家用电器”可以看出，本条目其重点在制冷机与生活的联系。因此，课程的设计与实施应将制冷机的问题情景的重点放在与日常生活密切相关的问题上。如通过参观商场，收集不同品牌、型号空调机的资料，了解空调器的技术参数，讨论怎样合理选购空调机；讨论制冷剂的不当使用以及人类为保护臭氧层所做的努力等。

（三）能源与社会发展

（1） 认识蒸汽机的发明和技术应用对人类开发和利用能源所产生的影响。初步了解第一次工业革命，认识热机的广泛使用对科学、社会发展以及人类生活方式转变所起的作用。

本条目以蒸汽机的发明和技术应用为载体，侧重物理学与社会的相互关联和相互作用，突出物理学的人文特色，强调物理学对人类文明的影响。因此，课程的设计与实施应引导学生积极、主动地探索物理学与社会的相互联系。让学生初步了解第一次工业革的历史背景，认识热机的广泛运用对科学、社会发展以及由此引发的人类生产方式、生活方式变革。标准中给出的两个案例，可以作为教学的课程资源。教学中，可引导学生收集历史资料，讨论蒸汽机在纺织、交通等行业的广泛应用对人类政治、经济、文化和社会等方面的发展所产生的巨大影响。

（2） 通过人类利用电能的历史资料，认识有关电磁学的研究成果及其技术应用对人类利用能源所产生的影响。初步了解第二次工业革命。了解电能的使用对科学、社会发展以及人类生活方式转变所起的作用。

本条目以电能的应用为载体，侧重物理学与社会的相互关联和相互作用，进一步突出物理学的人文特色，强调物理学对人类文明的影响。因此，课程的设计与实施应引导学生积极、主动地探索物理学与社会的相互联系。让学生初步了解第二次工业革的历史背景，认识电能的广泛运用对科学、社会发展以及由此引发的人类生产方式、生活方式变革。教学中，可引导学生收集历史资料，

讨论从蒸汽机到发电机的技术变革所带来的利用能源方式的革命对人类社会、经济、文化等方面的发展产生的巨大影响。

（3） 初步了解一些典型射线的特性，知道放射现象的应用及防护。了解核技术的应用对人类生活和社会发展的影响。了解爱因斯坦质能方程的含义。知道裂变反应和聚变反应。通过人类利用核能的历史资料，认识核能的开发和利用。

本条目以核能的应用为载体，要求学生初步了解一些典型射线的特性，知道放射现象的应用及防护。了解核技术的应用对人类生活和社会发展的影响。了解爱因斯坦质能方程的含义。知道裂变反应和聚变反应。并通过人类利用核能的历史资料，认识核能的开发和利用。因此，课程的设计与实施可以核能的应用为主要线索，让学生初步了解核能的一些知识，能应用爱因斯坦质能方程说明核反应涉及的能量十分巨大，了解放射性在医学或农业中的应用；知道我国发展与利用核技术的成就等。

（4）收集资料，讨论能源利用所带来的环境污染问题，认识环境

污染的危害，思考科学、技术和社会协调发展的关系，知道可持续发展的重大意义，具有环境保护的意识和行动。

本条目以科学、技术和社会的协调发展出发，讨论能源利用所带来的环境污染问题，认识环境污染的危害。使学生能思考科学、技术和社会协调发展的关系，知道可持续发展的重大意义，具有环境保护的意识和行动。因此，课程的设计与实施可采用讲解、查阅资料、参观、讨论等形式组织教学。如通过收集资料，了解核电站放射性废料妥善处理的必要性和常用方法；调查当地大气污染的主要污染源。还可以开展向当地政府献技献策的活动。如调查当地的能源利用和环境污染问题，分析当地环境的主要污染物和污染源，向有关部门提出保护环境的建议等。

第六章 选修2系列

第一节 模块2-1解读

物理学对于技术的发展和人类文明的进步起着重要的推动作用。在日常生活中，从交通工具、家用电器直到医疗设备等，物理学的技术应用已经深入到每个角落。在本模块中，学生要了解一些与技术直接相关的物理学知识；认识一些用科学知识解决技术问题的基本途径；在学习物理内容和技术应用过程中加深对科学技术的亲近感；体会科学与技术相互促进又相互制约的关系以及科学技术与社会发展的关系。

电磁现象和电磁规律是物理学研究的重要对象，同时也是应用最广泛的物理学内容之一。在本模块中，学生将学习与电路和电磁波相关的内容。

本模块划分为以下两个二级主题： 1. 电路与电工 2. 电磁波与信息技术

（一）电路与电工

（1）知道闭合电路的欧姆定律。知道电源的电动势和内阻。观

察常见电源，阅读说明书了解它们的主要特点。知道电池对环境的影响。

该标准对闭合电路的欧姆定律和电源电动势、内阻在概念上的要求是“知道”，即比较低的层次。应该注意以下三点。 第一，对常见电源要有比较多的了解。 例：通过实例了解电池的容量的概念。 第二，对路端电压要有比较深入的认识。

例：讨论在什么情况下能够以没有负载时的路端电压代表电源的电动势。 第三，尽管初中时学生已经知道电池对环境的影响，学习这个模块时还应该进行较深入的讨论。

（2）通过实际操作学会使用多用电表。知道多用电表的原理。

选修2系列强调物理内容与技术实际的结合，强调学生操作能力的提高。多用电表是技术中和生活中最常用的电气仪表，学生应该能够比较熟练地使用。在

学生实验中，要尽可能地利用多用电表。

对多用电表原理的要求是“知道”的层次，避免繁难的定量的练习。 例：关于测电阻的原理，可以简述如下。

多用电表内部装有电源。在用来测电阻时，电源与外电路接通，电流流过表头和被测电阻。电流的大小反映了电阻的大小，从表头上就可以读出电阻值。 例4介绍的用多用电表测试大容量电容器的方法，是一种简单可靠的实用方法，学生应该掌握。测试时要注意使用高阻挡。利用这个方法还可以根据漏电的多少来判断电解电容器的正负极。

（3）了解电场与电场强度，知道电容器的作用。

一方面，电容器是一种常用的电气（电子）元件，电场的知识主要是为学习电容器做准备；另一方面，场的概念是一个重要的科学概念，是物质存在的一种形式，学生有必要对场有一定的了解。教学中应该考虑到这两方面，恰当把握难度。

必要时，可以引入电势和电势差的概念，但也可以从“异号电荷相互吸引，从而在电容器的两极板间储存电荷”这个角度解释电容器的作用。

这条标准的重点在于电容器的作用，可以从电容器的储存电荷与能量及“隔直流、通交流”这样两个角度认识它的作用。

例：学习照相用闪光灯的原理和L形滤波器的原理。

（4）了解磁场、磁感应强度和磁通量。通过实验认识安培力，会判断安培力的方向。

学生对于磁场和磁感应强度的理解并不困难；磁通量的概念比较抽象，在实践中却又经常用到，应该是教学的重点。可以形象地用“通过一个截面的磁力线的多少”来描述磁通量，不必过分追求概念的严密性。

可以通过实验同时引入磁感应强度和安培力的概念，也可以通过与电场的类比使学生认识磁感应强度，而后通过实验认识安培力。

例：学习左手定则。

（5）通过实验认识洛仑兹力。了解电子束的磁偏转原理及其在科学技术中的应用。

关于洛仑兹力，标准要求实验演示或者是学生自己做实验，不能只把带电粒子流看做电流而直接得出洛仑兹力。

关于电子束在磁场中的偏转，注重它的物理原理，不必对电视显像管的偏转线圈等进行深入的分析。

（6）通过实验认识感应电动势的产生条件以及影响感应电动势大小的因素。会判断直导线在磁场中运动时感应电流的方向。列举电磁感应现象在技术中的应用实例。

在感应电动势的产生条件中，强调磁通量的变化。学习影响感应电动势大小的因素时，可以给出法拉第电磁感应定律，但不必进行数字计算。关于感应电流方向的判断，只限于直导线运动的情况，不必涉及楞次定律。 例：学习右手定则。

（7）知道交变电流和三相交变电流。通过实验探究变压器的电压与匝数的关系。说明远距离输电的基本原理。

交变电流和三相交变电流是大规模应用电能的主要形式，是教学重点之一，标准对此的要求虽是“知道”的层次，但应注意要求不能过低。学生应该知道峰值、有效值、相电压、线电压这些概念，但只需明白它们的意义和相互关系，不必进行推导。

变压器的电压与匝数的关系可以很容易地从探究性实验得出，每个学生都应该做一做。

（8）通过电能的应用，认识物理学对于技术、经济、社会发展的意义。

电能的应用使得能源和制造业可以分处于不同的地域，引发了第二次产业革命。可以通过具体的事例或学生对本地电力应用的调查来落实这条标准。

（二）电磁波与信息技术

（1）了解电磁波及其发射、传播和接收原理。知道光的电磁本性和电磁波谱。举例说明电磁波在社会生活中的应用。

关于电磁波的发射，要抓住“按一定规律变化的电流，可以在空间激发变化的磁场；按一定规律变化的磁场，又可以在空间激发变化的电场„„”这个要点。至于“按一定规律变化的电流”是怎样产生的，可以学习RC振荡电路，也可以不学。关于电磁波的接收，应该结合收音机、电视机等以方框图的形式学习，不

必深入到技术细节中。

可以列举历史上的实验事实，例如赫兹实验，说明光的电磁本性。学习电磁波谱可以使学生对光和电磁波有统一的认识。

关于电磁波的应用，除了与信息相关的应用如通信、遥感外，不要忘记与能量相关的应用，如家中的微波炉、喷漆车间的远红外加热。

（2）收集资料，了解移动通信的工作模式、常用术语和移动电话的常用功能。

中学物理课对移动通信的要求限于它的工作模式。学生应该认识到，两个移动电话不能直接接收对方发射的电磁波，通话必须经过基地台（基站）的转接。移动通信技术发展很快，学生应该通过自己的调查来了解最新的术语和功能。应该适当了解最新的商业术语，如“彩信”，以体会科学技术与社会生活的关系。 例：在城市郊区寻找移动通信基站的天线，在与基站距离不同时，检验通信效果。

例：同学间进行手机短信录入速度比赛。

（3）通过实验或实例了解常见传感器的工作原理，了解传感器在生产、生活中的应用，体会传感器的应用给人们带来的方便。

对于传感器，以感性认识为主，不必给传感器下定义。要求能够在生产、生活中找到使用传感器的场合。

例：在居住的村庄、社区，在自己的学校发现应用传感器的场合。提出有实际价值的创意，使用传感器以给人们带来方便。

例4涉及用传感器进行计算机实时测量、实时处理数据的实验，这是学科教学与信息技术相结合的方向之一，有条件的学校应该开展。

（4）了解集成电路的发展及微电子技术对日常生活、经济、社会所产生的重大影响。

关于什么是集成电路，如果学生认识到，过去的电子电路是先制造一个个的晶体管、电容器、电阻器等元件，再把它们用导线连起来；而集成电路则是把这些元件直接做到一块单晶体上，这样就可以了。这条标准的重点是微电子技术的社会意义。学生可以自己收集资料，提出自己的看法，进行讨论。

（5）初步了解电视、广播和电视机的工作模式，知道电视机的

主要结构。了解电视、广播技术的新进展。

可以用方框图的形式给出工作模式。关于电视机，学生要知道，接收到的是射频信号，需要从中分离出视频和音频信号，如果是彩色电视，还要分离出色彩信号„„要明白以上内容的意义，不必了解其电路和技术细节。

关于电视机的结构，可以打开电视机的后盖（断开电源），让学生大致知道哪部分是起什么作用的。

例：分小组在商场和科普杂志中收集电视技术的新产品和新术语，在班上讲述，并回答同学们的提问。

（6）初步了解家用电脑的组成。

这部分的要求与对电视机的要求相似，可以和信息技术课关于计算机结构的学习结合起来。

例：指出家用电脑中的光盘驱动器、软盘驱动器、电源盒、内存条。

（7）知道模拟信号与数字信号的区别。了解信息传播、处理和存储技术的发展。了解网络技术对经济、社会的影响，并能发表自己的见解。

能通过实例说明模拟信号与数字信号的区别即可，不要下定义。

信息传播、处理和存储技术的发展十分迅速，应该由学生自己调查，互相介绍。

关于信息技术对经济、社会的影响，主要是建立关注的意识，鼓励学生发表见解。

与电磁波和信息技术相关的小制作是很多的，这个二级主题后面的五个活动建议中，有三个是这样的制作。学习这个二级主题时应该进行一两个这方面的制作，可以从活动建议中选取，也可以因地制宜进行其他制作。

第二节 模块2-2解读

各种传动机构和工作机械的使用方便了我们的生活。热机的使用使人类突破了体力和畜力的局限，在更广阔的领域发展生产力。生活和生产中的各种结构都与人们对力的认识密切相关。在本模块中，学生将学习力、机械、热、热机等内容。学习要特别注意与日常生活所见的力学结构、机械、热机的联系，还要注意人类对于热现象的不断深入的认识。

本模块划分为以下两个二级主题： 1. 力与机械 2. 热与热机

（一）力与机械

（1）会区分平动和转动。会描述转动。观察常见的传动装置，

了解其作用。

对于平动和转动，学生会区分即可，不要求说出定义。例2和例3的意思是可以在这里学习功的原理。

例：分析自行车上各种传动装置的作用。

例：观察塔式起重机，区分其运动部分是否平动或转动，分析其外显的传动装置，了解其作用。

（2）通过实验，认识共点力平衡的条件。举例说明共点力平衡的条件在生活和生产中的应用。

例：从二力平衡的条件出发，猜测三个共点力的平衡条件。用三个弹簧测力计连在一点，验证猜测。

可以利用三个共点力平衡的条件，计算简单情况下悬物绳索受到的张力。

（3）通过实例，了解弹性和范性在技术中的应用。

对于弹性和范性做定性的了解，可以学习缓冲、防震、塑形等应用。

（4）通过实验，认识刚体的平衡条件，能用刚体的平衡条件分析物体的平衡。

可以通过力矩盘或其他实验认识刚体的平衡条件。利用刚体的平衡条件分析

物体的平衡时，不要进行含有很多三角函数的计算。

（5）通过实例，认识常见的承重结构及其特点。知道影响稳度的因素。 对于承重结构各部分的受力情况，只做定性分析，不做定量计算。 例：研究斜拉桥的结构，分析各部分受力的情况。 例：利用稳度的知识制作小玩具。

（6）认识机械的使用对于人类社会发展的重要意义。初步了解现代机械的发展概况。

例：到图书馆查阅图书，了解古代、近代和现代机械的发展及同时期的人口、产值、人员活动范围等资料，从中找出规律性的东西。

这个二级主题侧重于学习与工作机械有关的内容，下一个二级主题侧重于学习与动力机械有关的内容。

（二）热与热机

（1）了解内燃机、气轮机、喷气发动机的工作原理。了解内燃机主要技术参数的意义。

重点是内燃机的工作原理。除了学习四冲程的汽油机和柴油机外，也可以大致了解摩托车上应用很广的二冲程汽油机，还可以大致了解目前越来越多的计算机控制燃油喷射内燃机的工作模式。

内燃机的主要技术参数包括最大功率、最大扭矩及相应的转速，气缸容积，污染物排放量等。

（2）知道热机的效率及主要影响因素。通过实例，分析能量在热机工作时的流向。知道提高热机效率的方法和途径。

定性学习影响热机效率的因素和提高效率的方法和途径，不必学习卡诺循环。可以粗略比较各种热机的效率。

可以简单了解目前为提高内燃机效率常常采用的新技术。

（3）知道电冰箱和空调机的组成和主要结构，了解其致冷原理。

知道电冰箱和空调机是由哪几个主要部分组成的，了解其物理原理。还可以

了解电冰箱和空调机的主要技术参数。关于例2，要注意冷暖空调发热时不是使电热丝发热，而是致冷的逆过程，即通过压缩机的工作，使室外降温、室内升温。

（4）知道热机对环境的影响。了解减小热机对环境影响的方法。

热机对环境的影响主要指温室气体（二氧化碳）、一氧化碳、氮氧化物等有害气体和未完全燃烧产生的微粒等物质的排放，也包括大量使用热机对地球资源的过度消耗。

不完全燃烧是产生有害物质的重要原因，采用计算机控制的燃油喷射系统可以有效地降低有害物质的排放。学习这部分内容时可以查找资料了解近年来我国对于汽车（以及锅炉）排放要求的变化及其与大气质量改善的关系。

（5）通过热机的发展体会科学技术对于经济、社会进步的意义。关注新型热机的发展趋势。

这个二级主题的重点是学习热机，即内能与机械能的转化。上一个二级主题则不涉及动力的来源。由于摆脱了人力、畜力的局限，人类社会发生了产业革命。但是，过多使用热机也带来了环境与资源的问题。学习这部分内容时要强调科学技术与社会的联系。

目前还没有革命性的新型热机出现，关于这条标准的后一个要求，可以多谈内燃机、气轮机、喷气发动机上的新技术。

第三节 模块2-3解读

光现象是日常生活中最常见的物理现象之一。各种光学仪器在日常生活中十分常见。人类对于微观世界的认识与核技术的发展是20世纪最重大的科学技术成就之一。在本模块中，学生将学习与光学、原子和原子核相关的内容。

本模块划分为以下两个二级主题： 1. 光与光学仪器 2. 原子结构与核技术

（一）光与光学仪器

（1）通过实验，理解光的折射定律。会测定材料的折射率。

按照这条标准的要求，折射定律可以通过验证性实验来学习。

测定材料的折射率是一个实验，可以用玻璃砖和插大头针的方法，也可以用其他方法。

生活中的应用。认识光纤技术对经济社会生活的重大影响。

要知道全反射的临界角的概念，要定性地知道临界角与介质的折射率的关系，不必通过反三角函数去计算各种介质的临界角。

有条件时，学生应该看到真实的光缆的结构。可以调查当地光缆铺设的情形及利用光缆开展有线电视等业务的发展，从而认识光纤讲述对经济社会生活的重大影响。

（2）认识光的全反射现象。初步了解光导纤维的工作原理和光纤在生产、

（3）探究并理解透镜成像的规律。会测定凸透镜的焦距。

可以通过实验定性地学习凸透镜成像的规律，然后由作图得出透镜成像的公式。透镜成像规律的重点是凸透镜成像，对凹透镜成像有些了解就可以了，不必用太多的时间讨论符号正负的问题。对凸透镜成像，要能分析成放大（缩小）的像、实像（虚像）、倒立（正立）的像的条件。应该强调，中学所用的透镜是薄透镜，而实际用来成像的透镜，绝大多数都不是薄透镜。

测定凸透镜的焦距是一个学生实验，标准没有要求特定的方法，可以选用两种比较简单的方法，将结果进行比较。

（4）了解照相机的主要技术参数的含义。知道显微镜、望远镜

的原理。

“照相机的主要技术参数”指光圈、快门速度，以及相关的参数如胶片感光速度、景深等。

例6所谈照相机测光、测距的方式不止一种，对此有大致的了解，知道测光、测距的物理依据即可。

关于显微镜（或望远镜）的原理，要知道是物镜先成一个实像，再用目镜观察这个像；不要求画严格的光路图。要明确所谓的“放大”是视角的放大。

有条件时应该使用天文望远镜进行实际观测。

（5）通过实验认识光的干涉、衍射、偏振现象以及在生活、生产中的应用。

标准的要求限于定性认识双缝干涉和单缝（圆孔）衍射。有条件时要做学生实验，至少要做演示。可以简单了解光栅衍射，但不进行分析。要提倡用日常生活中的物品做干涉、衍射和偏振现象的实验。

例：用两支铅笔并列观察衍射现象，用偏振光眼镜观察反射光的偏振。

（6）了解激光的特性和应用。了解常见固体和气体激光器的原理。举例说明激光技术在生活、生产中的应用。

这条标准的重点在于了解激光是什么、有什么特点、有什么应用。关于激光器的原理，主要了解它的结构和工作方式，对于激光产生的微观机理不做过高要求。激光的应用可以多结合学生身边的事物。

按照例9用激光笔进行实验时，要特别注意不能用激光直接照射人的眼睛。 例：学习激光唱盘的结构和工作方式。

（7）知道新型电光源的特点以及应用。

这条标准是为开阔眼界而定的，要求限于一般性了解，但材料要新，要多结合学生身边可以见到的电光源。

例12中的“白平衡”涉及黑体辐射的频谱分布，可以通过“不同温度的灼热铁块颜色不同”的事实来通俗地认识。在数码相机上，观察不同色温设置下拍摄的同一物体的照片可以很容易地理解。

（二） 原子结构与核技术

（1）知道原子和原子核的结构。知道某些原子核会发生衰变。

会用半衰期表示衰变的速度。了解衰变的应用。

现代青少年到了高中阶段早已了解原子和原子核的结构，所以本标准的第一句不是重点。要用比较多的时间学习原子核的衰变。可以从半衰期的概念出发进行简单的估算，不要求使用公式。

例：已知碳14的半衰期是5 730年。现有一份古代物品的样品，其中碳14在碳原子中所占的比例只相当于现代物品中的四分之一。估算这份样品的年代。

（2）知道X射线、α射线、β射线、γ射线及其特性。知道射线对生物体的作用。列举射线在医疗等方面的主要应用。知道射线的危害和防护。

几种射线的特性指它们的实质、是否带电、穿透能力等。射线对生物体的作用包括强射线产生的灼伤和引起的基因突变等。

例：射线照射种子可以引起基因突变，这是培育新品种的一条途径。 例：过去透视时由医生直接在荧光板上观察X射线通过人体时的投影，现在则把投影转变为电信号，医生在另外的房间通过显像管观察。这样不但提高了分辨率，而且改善了医生的工作条件，还可以减小对病人的照射剂量。用计算机辅助断层摄影（CT）可以获得人体的三维信息。

（3）初步了解放射性同位素概念以及应用。

天然放射性物质不便于应用，在工业、医学、科研中实际使用的放射源全部都是人造放射性同位素。

（4）知道核裂变和链式反应，初步了解反应堆的类型和工作原理。知道核电站的工作模式。知道大众传媒中经常涉及的核武器的基本原理、主要特点和防护要领。

学生对于核电站和核武器的了解多是通过大众传媒获得的，这段内容的学习应该与当时的热点相结合。

（5）知道核聚变。关注可控聚变反应的研究进展。

对聚变的要求比对裂变的要求更低，知道较轻的核聚合时能释放能量即可。

学生应该认识到聚变很可能成为将来的重要能源，从而关注这方面的进展。这部分内容要强调态度方面的教育。

（6）讨论核能的应用对于经济、社会发展的意义以及可能产生的问题。

这部分内容的学习可以是讨论式，可以结合当时的热点问题。学生应该能够谈出自己的看法。

第七章 选修3系列

本系列课程模块是选修模块，侧重让学生学习较系统的物理学的基本内容，包括物理学的概念、规律和实验，进一步了解物理学的思想和方法，较为深入地认识物理学在技术中的应用以及对生活、经济、社会的影响。

本系列课程模块的设立，是为经过必修物理课程学习后，对物理学或自然科学具有浓厚兴趣，希望能学习较系统、较全面的物理学的学生提供选择机会。通过本系列的学习，将进一步增进对科学的理解，为他们今后选择学习更高级的物理学或自然科学积累比较多的物理知识、技能与物理学的思想和方法，发展观察实验技能和科学探究能力，体会“科学－技术－社会”的关系。

本选修系列有5个模块可供学生选择。

第一节 选修3－1解读

《标准》指出：“电磁学的研究成果及其技术应用改变了我们的生活。现代生活中处处都会遇到电的知识。本模块对于进一步学习科学技术是非常重要的。”、“在本模块中，学生将比较全面地学习物理学及其技术应用、它与社会发展及人类文化的互动作用。”

通过本模块的学习，应使学生认识物理学的发展不仅形成了自身卓有成效的研究方法，也形成了系统的基础理论，而且这些研究方法与基础理论对其他学科的科学研究有着深远的影响。物理学有广泛的技术应用，他深入到社会生活的方方面面，可以说物理学的发展改变了世界，世界的变革进一步促进了物理学的发展。

本模块是高中物理的核心内容之一，主要包括两个方面的内容：第一是对“场是除实物以外物质存在的另一种形式”的认识，学生通过电场和磁场的学习不仅要总知道电场和磁场的基本性质，了解电场和磁场规律在科学技术、生产和生活中的应用，而且要加深对于世界的物质性和物质运动的多样性的认识。第二是关于电路的学习。电路是电能传递的途径，在高中阶段主要是探究电能从电源经导线传递到用电器的路径，也就是闭合电路的规律，同时，要认识电路元器件和电路参数的物理意义等，了解电路的研究在现代科技发展中的作用，以及与日常生活的密切联系。

本模块的内容是进一步学习高中物理的基础，分为三个二级主题：

1．电场 2．电路 3．磁场

（一）电场

（1）了解静电现象及其在生活和生产中的应用。用原子结构和电荷守恒的知识分析静电现象。

标准包括了两点要求，第一点是“了解静电现象及其在生活和生产中的应用”，属于“了解”水平；第二点是“能用原子结构和电荷守恒的知识分析静电现象”，属“理解”水平。

学生在义务教育科学课程或物理课程中都已初步接触过静电现象，但只是对静电现象的观察，或从自然现象与简单的生活情境中辨认静电现象。本主题对静电现象的要求不仅要能从一般的现象中辨认静电现象，能举出静电现象的证据，还应该能说出静电现象的特征，微观机理，并能在生活和生产中加以利用。标准的例1与活动建议1对本主题的要求作了进一步说明，学生应该知道避雷针、静电复印机、激光打印机中与静电有关的物理原理；还应该了解静电及其产生的现象也可能给人们的生活或生产带来危害，必须要有积极的防范措施，如存在可燃气体的环境中防止静电的措施等。通过这部分内容的学习，还希望学生能自觉的将静电与雷电等自然现象联系起来，崇尚科学、破除迷信。

《标准》要求能根据原子结构和电荷守恒的知识分析静电现象,体现了高中物理的特点。学生应知道一个物体带电是由于电子的得与失；根据电荷守恒的知识知道物体带电是由于电子的转移，一个物体由于缺少电子带正电，必有另一物体得到了多余的电子带负电，而系统的电荷是不变的。

（2）知道点电荷，体会科学研究中的理想模型方法。知道两个点电荷间相互作用的规律。通过静电力与万有引力的对比，体会自然规律的多样性与统一性。

本主题的第一点要求是“知道点电荷，体会科学研究中的理想模型方法。”标准对点电荷的要求属“了解”水平，体会理想模型在科学研究中的应用，则属于体验性目标的“反应”水平。这里不仅要使学生知道点电荷的物理意义，更要知道在具体的物理情境中建立点电荷模型的条件，以使学生体验物理模型的研究方法，并能在其他场合中尝试运用这种方法研究物理问题。

点电荷是学生在电学中接触的第一个理想模型，这里可以把点电荷与学过的质点和理想气体等理想物理模型联系起来，使学生加深对这种方法的体验。

本主题的第二点要求是“知道两个点电荷间相互作用的规律”，属“了解”水平。标准要求学生在初中定性探究“同种电荷相互推斥，异种电荷相互吸引”的基础上，定量研究点电荷间的相互作用规律，这里要求学生知道库仑定律与静电力恒量，知道真空中的库仑定律及其应用，了解介质对静电作用的影响；知道利用点电荷间的相互作用规律处理复杂的带电体之间的静电力作用的思路；通过库仑定律的学习，还应让学生体会到科学的美，即复杂的静电作用竟然可以用一个简单的公式来描述，简单就是美的一种体现。由于库仑扭称的实验在中学很难做成，可介绍库仑扭称实验的设计思路与实验方法。

本主题的第三点要求是“通过静电力与万有引力的对比，体会自然规律的多样性与统一性。”属于体验性要求的“反应”水平。这里应让学生通过比较静电力与万有引力，如产生万有引力与静电力的原因是不一样的，万有引力是由于物质的质量而产生的，静电力则是由于电荷而产生的；万有引力只存在引力一种形式，而静电力则有引力和斥力两种形式，这说明了自然规律的多样性。万有引力定律与库仑定律都遵从距离的平方反比规律，都是超距作用，他们的表达形式也相同，他们的相互作用都是相关的场的作用。通过类比让学生认识到自然法则尽管是多种多样的，但也有规可循，也具有统一的一面。应让学生通过分析类比，体会自然界和谐多样的美。

（3）了解静电场，初步了解场是物质存在的形式之一。理解电场强度。会用电场线描述电场。

本主题有三点要求，第一点是“了解静电场，初步了解场是物质存在的形式之一”，属“了解”水平。电场是物理学中的重要概念，由于电场的概念比较抽象，学生必须通过一段时间的学习后，才能逐步认识，这里只要求学生通过电场对电荷的作用来检验其存在，了解电场是物质存在的形式之一，电场具有确定的性质，他对位于电场中的电荷施加作用力，不要求作进一步拓展。

第二点要求是“理解电场强度”。属于知识技能目标的“理解”水平。学生应该理解电场强度是描述电场力的性质的物理量，他不依赖于电场中是否有检验电荷，以及电荷的性质而存在。学生应知道电场强度的定义式，理解其矢量性和叠加性。

第三点要求是“会用电场线描述电场”，属技能目标的独立操作水平。学生应知道电场线是为了形象描述电场而引入的虚拟线，知道怎样用电场线来表示电

场的方向与强弱，知道在同一电场中电场线不可相交表示了电场中电场强度的唯一性；能读懂一些典型电场的电场线分布图，会用电场线来描述有关的电场；通过电场线的学习，还应使学生知道用虚拟的图线描述抽象的物理概念，使概念具体化、形象化也是科学研究中的一种重要方法。

（4）知道电势能、电势，理解电势差。了解电势差与电场强度的关系。

标准对于电势能和电势概念的要求属于“了解”水平。电势差在电路与技术中应用较多，因而其要求属“理解”水平。这里要求用能量的观点来分析电场的性质，知道电势反映了电场能的特性，也是描述电场的物理量。知道选择零电势点的物理意义，在实际应用中能根据情况选择零电势点（例如选大地作为零电势点等）。在物理学中、特别是在技术中常用到的是电势差的概念，因此标准对电电势差的要求属“理解”水平。对于物理学习水平较好的学生可以适当介绍一些等势线和等势面的知识，帮助学生加强深对电场性质的认识，同时也渗透了物理学的研究方法。

标准只要求“了解电势差与电场强度的关系”。对于一般的电场，学生只要定性了解电势差与电场强度的关系就可以了。对于匀强电场可以要求了解他们的定量关系式，因为这在分析问题时很有用。

标准还通过例3的说明，要求学生能运用电场强度与电势差的概念分析一些科学技术中的问题，例如带电粒子在电场中的偏转问题，示波管、静电加速器的原理等，渗透了STS的观点，把抽象的物理概念与实际应用结合起来。

（5）观察常见电容器的构造，了解电容器的电容。举例说明电容器在技术中的应用。

该主题强调了电容器在技术中的应用，需要注意的是“观察常见电容器的构造”，要求让学生看到多种类型的实际的电容器，还应通过解剖电容器了解电容器的构造。关于电容器电容的概念，标准的要求属“了解”水平，只要了解常见电容器的电容，知道公式的物理意义即可，这里不涉及孤立导体的电容。对于部分程度较好的学生，可以让他们知道平行板电容器的电容公式，这对学习电容器的应用很有帮助。

标准要求“举例说明电容器在技术中的应用”，属知识技能目标的“了解”水平。标准通过例4，说明了电容器在技术中的应用。这里应结合电容器的一些特性，如充放电特性、改变电容器电容的方法等，通过实验，联系技术中应用的

一些实例，让学生把物理知识与技术、生活联系起来。

（二）电路

（1）观察并尝试识别常见的电路元器件，初步了解他们在电路中的作用。

本主题既有体验性目标要求，又有知识目标的要求。标准首先要求观察常见的电路元器件，这属于体验性目标的“经历”水平。按标准的要求，必须通过观察实物来加以识别，不能只从图上认读，还要了解其在电路中的作用。标准没有具体说明要学习哪些电路元器件，应选择生活与技术中应用较多的电路元器件让学生去识别，可以相对集中地介绍，也可以结合本模块其它主题的具体内容介绍。

（2）初步了解多用电表的原理。通过实际操作学会使用多用电表。

本主题有两点要求，“初步了解多用电表原理”属“了解”水平；“通过实际操作学会使用多用电表”属于技能目标“独立操作”水平。多用表有测电流、测电压与测电阻等档位，而多用表的原理又是建立在分流、分压电路与欧姆定律基础上的，对这一部分知识要结合多用表原理适当的拓宽与加深，但不需要解决繁难的电路计算题。对有兴趣的学生，还可以安排扩大电表量程的探究性实验。

由于多用表是电学中使用较多的仪表，标准提出了技能方面的要求。应让学生在实际操作中学习多用表的使用方法。例如，让学生测电池的电压、测电路的电压；测直流电路中的电流，在测量中要学会换档，知道怎样减小测量误差等；电阻的测量相对比较难，要测多种阻值的电阻，学习选择合适的电阻测量档位。

标准还通过例1、例2，建议用多用表作为测量工具，组织一些探究性实验，如判断半导体二极管的正负极，光敏电阻和热敏电阻的电阻特性、电容器的容量和漏电情况等。还可以练习用多用表判断电路故障。以便让学生更多地经历相关的活动过程。

（3）通过实验，探究决定导体电阻的因素，知道电阻定律。

学生在初中对影响导体电阻的因素已有了定性认识，在高中则要求通过实验，探究导体电阻与材料、长度以及横截面积的定量关系，知道电阻定律及其表达式；要在实验探究过程中了解导体电阻率的概念，知道常见金属导体电阻率的大小的排序。

标准虽没有明确要求金属导体的电阻率与温度的关系，但通过活动建议可以

知道，应通过实验使学生认识到导体的电阻率与温度有关，可适当了解一些导体的热敏特性、超导现象和超导材料等，并了解其在生活和科技中的应用。

活动建议1对本主题的实验探究提出了较高的要求，旨在让学生更多地经历实验探究不同导体电阻的过程，学习实验数据的处理方法，建议列入教学内容。

（4）知道电源的电动势和内阻，理解闭合电路的欧姆定律。

该主题将电路扩展到包括电源在内的闭合电路。对于电源电动势和内阻的要求，属于“了解”水平。电源电动势是重要的物理概念，电源的内阻是标志电源性能的重要参数之一。电源的电动势，可以用能量的观点分析非静电力做功得出，也可以通过实验分析得出。

标准对闭合电路欧姆定律的要求属“理解”水平。为此，要通过实验观察闭合电路中电压的变化。分清路端电压和内电压，要能理解电动势、路端电压和内电压的关系，理解闭合电路欧姆定律的内容和表达式。还应结合实际问题，理解负载电阻与路端电压的关系，负载对电源输出功率的影响，要能用这些知识分析与解决实际问题。

（5）测量电源的电动势和内电阻。

该主题属技能目标“独立操作”水平。应让学生通过动手测量电源的电动势和内电阻，经历较完整的实验过程，学习有关电路连接、测量方面的实验操作技能。

在测量中要重视实验原理与方法的指导，明确需要测量的主要参数。尝试讨论实验误差和改进的方法。需要学生有完整的实验报告。

（6）知道焦耳定律，了解焦耳定律在生活和生产中的应用。

该主题对焦耳定律的要求属于“了解”水平。要知道焦耳定律是定量描述电流热效应的，要知道焦耳定律的定量表达式；这里不要求应用焦耳定律解决复杂的问题，但要了解其在生活与生产中的应用。要让学生联系实例，观察家庭、商场、或其他场所的电热器具，探究它的原理，估算它的电流、电阻等参数以及耗能情况等。注意新型电热材料（例如PTC陶瓷材料）的性能和应用。使学生能关注新科技在生活与生产中的应用。

（7）通过实验，观察门电路的基本作用。初步了解逻辑电路的基本原理以及在自动控制中的应用。

《标准》的第一点要求是“通过实验，观察门电路的基本作用”，属于体验性目标的“经历”水平，应让学生通过基本门电路（与门、或门和非门）的实验，观察并了解门电路的基本作用。实验器材可利用普通的开关、电池和小灯泡等，以便更加明显地显示“门电路”的作用与结构。

《标准》的第二点要求是“初步了解逻辑电路的基本原理以及在自动控制中的应用”，属“了解”水平。应让学生知道逻辑电路的基本原理，应紧密结合家用电器、具有自动控制功能的生产器械分析逻辑电路的应用，或从资料中查阅逻辑电路的应用，体会逻辑电路在自动控制中的作用。

本主题不宜作过多地扩展，应安排一些实验活动，让学生在活动中认识门电路和逻辑电路，例如“门电路的制作活动”，或“安装光控－声控开关”等，在实验与活动中体会门电路与逻辑电路的作用及其应用。

（8）初步了解集成电路的作用。关注我国集成电路以及元器件研究的发展情况。

《标准》的第一点要求是“初步了解集成电路的作用”，属“了解”水平。要通过电路元器件从电子管、分立元件到集成电路的发展历程，了解集成电路的优点及其在科学技术中的应用。要让学生观察集成电路，例如电子表的芯片、全自动洗衣机中的芯片、电子计算机中的各种集成电路块、音乐芯片、IC卡和手机中的芯片等。使学生体会到科学技术的飞速发展与社会发展的互动作用，渗透STS观点。

《标准》的第二点要求属体验性目标的“反应”水平，要通过实际事例，使学生了解我国在集成电路研制方面最新进展情况，如我国自主研制的超高速计算机、“龙芯”等事例认识我国集成电路的快速发展，以增强学生的自豪感；同时还应比较我国与先进国家在研制集成电路方面的差距，激励他们努力钻研科学技术，为振兴中华而奋斗。

“活动建议”要求“利用集成块制作简单的实用装置”，主要是让学生亲身经历使用集成电路的过程，如用时基集成块装置时间控制电路，用运放集成块装置简单的放大电路等均可。以增强学生的学习兴趣。

（三）磁场

（1）列举磁现象在生活和生产中的应用。了解我国古代在磁现象方面的研究成果及其对人类文明的影响。关注与磁相关的现代技术发展。

《标准》的第一点要求是“列举磁现象在生活和生产中的应用”，属“了解”水平。要求在义务教育阶段学习的基础上，列举例子说明磁现象在现代生活和生产中的应用，要能引导学生分析其原理，例如各种磁卡、计算机磁盘等，从而了解现代生活离不开磁。

我国对磁现象的研究成果对人类的文明进步有着重大影响。四大发明之一的指南针，不仅促进了古代航海业和对外贸易的发展，而且对世界航海事业做出了重大贡献。中国沈括最早发现了“磁偏角”，要通过这些事例的介绍，使学生了解认识中华民族对人类文明的影响，激励青少年奋发向上。

《标准》的第三点要求是“关注与磁相关的现代技术发展”，属于体验性目标的“反映”水平。要让学生了解与磁相关的现代科技，如在计算机、加速器、人造卫星等中的应用。本主题的内容可有机地渗透在有关内容中，使学生体验到研究磁与我们的生活与现代科技的紧密联系。

（2）了解磁场，知道磁感应强度和磁通量。会用磁感线描述磁场。

《标准》的第一点要求属“了解”水平。学生应了解磁场也是物质存在的形式之一，永磁体和电流周围空间都存在磁场，磁场对其中的磁体和电流有力的作用，磁感应强度与磁通量都是描述磁场的基本物理量，要知道他们的物理意义和定义式。

《标准》的第二点要求属于“独立操作”水平。学生应知道磁感线也是形象地描述磁场的虚拟曲线，它的方向和疏密程度表示了磁场的方向和强弱。这里要求了解一些典型磁场的磁感线，能通过磁感线获取磁场的信息，或将有关磁场的信息用磁感线表示出来。

本主题下的例子是对标准条目的说明，由于地磁场与人类的活动密切相关，建议让学生在初中的基础上，进一步了解地磁场的发布及其变化情况，及其对人类生活的影响，这对学生今后的学习将是有益的。

（3）会判断通电直导线和通电线圈周围磁场的方向。

本主题属技能目标“独立操作”水平。学生应能较熟练地应用安培定则，判断电流的磁场方向，并能用图表示；设置本主题的目的是使学生进一步了解电与磁的相互联系，了解奥斯特实验在电磁学发展中的作用。

本主题内容还可以进一步拓展，如让学生了解安培分子电流假说，从而解释一些磁现象。

（4）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。

本主题有三点要求。第一点是要求“通过实验，认识安培力”，属“认识“水平”，体现了高中物理的特点.由于定量测量安培力仍是高中物理教学的难点，教材的编写者和老师要在教学过程中逐步探索。实验形式可以是探究性的，也可以是验证性的。

第二点要求属“独立操作”水平。判断安培力方向不是教学的难点。这里重在让学生体会怎样用简单的方法来表示几个相关物理量间的关系。

“会计算匀强磁场中安培力的大小”属“知识与技能”目标的理解水平。要求在实验的基础上，得出安培力的公式，理解公式中各物理量的物理意义，并能

由于安培力与现代科技联系十分密切，这里应注意安培力在生产和科技中的应用，为此，标准的例3、例4与活动建议1对此作了说明。

计算安培力。通电导线与磁场方向不垂直时的安培力计算可根据情况自行决定。

（5）通过实验，认识洛伦兹力。会判断洛伦兹力的方向，会计算洛伦兹力的大小。了解电子束的磁偏转原理及其在科学技术中的应用。

《标准》的第一点要求属“认识”水平。值得注意的是，标准要求通过实验来认识洛伦兹力，因此教科书和教学中要设计洛伦兹力的实验，限于中学的条件，一般只要求做定性的实验。

《标准》的第二点要求属“理解”水平。要求会用左手定则判断洛伦兹力方向。关于洛伦兹力公式，一般只要知道电荷运动方向与磁场方向垂直的情况，当电荷运动方向与磁场方向不垂直时的洛伦兹力计算可根据学生的情况决定。用洛伦兹力解决问题应该有实际的物理情境，应避免不切实际的编造。

《标准》的第三点要求属“了解“水平。在学生认识洛伦兹力的基础上，了解电子束的磁偏转原理。这里要求了解洛伦兹力在现代科技与人类生活中的作用（如地磁场对地球生命的保护作用等）。要尽可能让学生从互联网上或其它资料中收集有关信息，用讨论或科学论文等方式发表自己的见解。标准的例5例6与活动建议2列举了一些洛伦兹力在现代科技中的应用的实例，可以介绍这些实例，也可以介绍其它的一些例子。

（6）认识电磁现象的研究在社会发展中的作用。

本主题属“认识”水平。由于电磁现象与生活、生产与现代科技的联系十分密切，在本模块中，应始终渗透电磁现象的研究成果对科学技术与社会发展的推动作用，体会科学技术的力量，渗透STS观点。

第二节 选修3－2解读

《标准》指出：“电磁感应现象展示了不同运动形式之间的联系，同时也为电能的大规模应用奠定了物理学的基础；交变电流是生活和生产中最常用到的电流；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。学习这些内容时要同样重视它们的理论意义和实践意义。”

本模块内容的特点是：第一，具有较强的理论意义。电磁感应规律是物理学发展史中划时代的伟大发现，他进一步揭示了电与磁之间的内在联系，是具有里程碑意义的重大发现。第二，具有较强的社会意义。电磁感应规律的研究和交流电的使用，使人类社会进入了电气化时代，电能已成为今天人类生活、生产和科技发展所应用的主要能量形式。现代信息技术的三大支柱是信息的获取、传递与处理，传感器则是获取信息的主要渠道之一，为此，我国与所有发达国家都在致力于研究发展传感器的技术。第三，实践性较强。本模块的大部分内容都要求通过实验、探究与活动来展现。应让学生尽可能多经历一些科学探究的过程，领悟物理学研究的思想与方法。

本模块有以下三个二级主题： 1．电磁感应 2．交变电流 3．传感器

（一）电磁感应

（1）收集资料，了解电磁感应现象的发现过程，体会人类探索自然规律的科学态度和科学精神。

首先，标准要求学生从图书馆或互联网上收集有关物理学史的资料，了解发现电磁感应现象的过程，从科学家艰苦探究的生动事例中，受到情感态度与价值观的熏陶。例如，自1821年奥斯特发现了“电生磁”现象后，许多科学家几乎同时在寻找“磁生电”的途径，包括欧姆、科拉顿、法拉第在内的许多著名科学家都做了艰苦的探索，但大多数人都与“磁生电”现象失之交臂，直至1931年法拉第发现了电磁感应现象。通过这些资料，让学生体会到科学的道路是崎岖曲折的，只有不畏艰辛，勇于攀登的人才能获得最后的胜利，以培养学生热爱科学、尊重科学、实事求是的科学态度和科学精神。

（2）通过实验，理解感应电流的产生条件。举例说明电磁感应

在生活和生产中的应用。

本主题的第一点要求属“理解“水平。标准要求在初中学习电磁感应的基础上，通过实验或探究，把握产生感应电流的一般条件（初中的描述是闭合电路的一部分导体在做切割磁感线运动），要求能与磁通量等物理概念建立联系，要能在收集实验信息的基础上，获取证据，并通过分析、推理、判断等，归纳得出获得感应电流的一般条件。这些要求需要通过实验过程形成，所以本主题内容的教学一定要安排实验，最好是进行实验探究，让学生在实验过程中获取知识，发展实验探究能力。要注意初、高中的两种关于产生感应电流的描述方式是等效的，是同一问题的两种表达。应从能量的观点来分析电磁感应现象。

高中学生还应理解电磁感应中不一定都有感应电流产生，如果电路不闭合就没有感应电流，但有感应电动势产生。

标准的第二点要求属“了解”水平。电磁感应的应用十分广泛，应让学生通过活动，自己进行调查或从互联网、科技图书中收集有关的资料，从实际的应用中去建立电磁感应与社会应用的紧密关联。活动1给出的一些事例可供教学时参考。

（3）通过探究，理解楞次定律。理解法拉第电磁感应定律。

本主题是关于电磁感应规律的研究。标准有两点要求，第一点是“通过探究，理解楞次定律”，属“理解”水平。楞次定律是判断感应电流方向的规律，标准要求通过科学探究（主要是用实验方法探究）使学生自主归纳，得出结论，并能在具体的问题情境中，应用楞次定律分析判断感应电流的方向。学生应经历从实验观察到抽象归纳得出理论的过程，体验物理学的规律是怎样得出来的。学生还应知道楞次定律与右手定则的联系，并能从能量的观点分析楞次定律。

本主题的第二点要求是“理解法拉第电磁感应定律”,属知识与技能目标的”理解”水平。由于高中阶段电磁感应定律的定量实验很难做成，因而标准没有要求通过实验来探究，但应通过定性的实验让学生观察磁通量变化的快慢是影响感应电动势大小的主要因素，从而直接给出法拉第电磁感应定律和公式。要求学生能应用电磁感应定律解释一些生活和技术中的现象，要会用电磁感应定律计算有关问题。

标准的例1对本主题作了说明，即从力和能的观点分析电动机运转时产生反电动势的现象，以加深对电磁感应的理解，提高学生的应用物理知识分析问题的能力。

（4）通过实验，了解自感现象和涡流现象。举例说明自感现象和涡流现象在生活和生产中的应用。

本主题的第一点要求是“通过实验，了解自感现象和涡流现象”，属“了解”水平。自感和涡流现象是常见的电磁感应现象，标准要求学生通过实验来了解自感和涡流现象，知道是由于电流变化在自身电路或邻近电路中产生的电磁感应现象即可，是否要出现自感系数和自感电动势的公式，应根据学生的情况决定。

本主题的第二点要求属“了解”水平。学生应举例说明生活和生产中的自感现象和涡流现象，不须详细了解其结构原理。同时应知道生活与技术中是怎样应用自感与涡流现象的，又是怎样避免其负面影响的。例1和例2分别给出了生活中应用自感现象和涡流现象的实例，可结合教学实际自行安排。

（二）交变电流

（1）知道交变电流，能用函数表达式和图像描述交变电流。

并本主题的前者属“了解”水平，后者属“独立操作”水平。学生应能应用电磁感应原理，了解交流发电机产生交变电流的过程，知道正弦交流电的大小和方向随时间作周期性变化。

标准要求学生能根据交流电的特征，会用函数表达式和图像来描述交变电流，知道交流电流和电压的最大值、瞬时值、有效值等及其关系。知道描述交变电流的还有周期与频率，知道我国供电线路交变电流的周期与频率。是否要了解交变电流的相位与相位差，应根据学生的实际情况确定。

例1提出用示波器观察交变电流的波形，旨在增进学生对交变电流的认识，建议尽可能将示波器引入本模块的教学中。

（2）通过实验，了解电容器和电感器对交变电流的导通和阻碍作用。

本主题属“了解”水平。要求用实验的方法，了解电容器在电路中起隔断直流，导通交变电流的作用；定性了解电容器对交变电流有阻碍作用，知道电容越大其阻碍作用就越小。

同样，标准要求用实验的方法，了解电感器在电路中对稳恒直流的导通作用，也能通过交变电流；定性了解电感器对交流有阻碍作用，知道电感越大其阻碍作用就越大。

例2给出了一种实验方案，供教学时参考，也可用示波器观察。 是否要引入感抗与容抗，应根据教学的实际情况决定。

（3）通过实验，探究变压器电压与匝数的关系。

本主题的要求是通过实验，探究变压器的电压与匝数的关系，从知识目标看属“理解”水平，从体验性目标看，属“经历”水平。学生应能应用电磁感应的 知识分析变压器的原理。要通过学生自己设计实验，探究变压器的电压与匝数的关系。标准只要求知道理想变压器，但要能用能量的观点分析实际变压器中有哪些能量损耗。知道生活和生产中常见的变压器及其作用。

（4）了解从变电站到住宅的输电过程，知道远距离输电时应用高电压的道理。

本主题属“了解”水平。应通过通过参观当地的输配电线路，查询资料、专家访谈等活动，了解从“发电站――变电站――住宅”的输配电的全过程，也可了解其中的部分过程；能画出发电、输电、用电的流程图。

标准要求通过实验和理论分析，使学生认识远距离输电时，采用高电压输电可减小输电线上的电能损失，知道输电线上的电能损耗与输送电压的关系。

标准的例4和活动建议对本主题作了进一步解释，即要求学生关注我国电力工业的发展情况，要通过调查，具体了解我国或所在省市、地区的电力（发电和高压输电）发展与规划、居民用电和生产用电的发展变化，写出调查报告，使他们能感受到我国社会主义现代化建设的伟大成就。

（三）传感器

（1）知道非电学量转换成电学量的技术意义。

本主题属“了解”水平。学生应知道在现代信息技术与自动控制中为什么要将非电学转换成电学量，了解电学量便于控制、便于处理（放大、衰减和波型整理等）、便于显示和储存、也便于远距离传输等技术方面的优点。尤其是将电学量与计算机技术结合，可以方便地实现信息的采集、处理、输出的自动化和智能化。所以科学技术中常把非电学量转换成电学量进行信息收集。

本主题的内容应通过具体的事例或实验来呈现。

（2）通过实验，知道常见传感器的工作原理。

本主题要求通过实验，了解常见传感器的工作原理，属“了解”水平。学生应知道传感器是由敏感元件、电子线路与控制线路等组成的。教学中可用学生所熟悉的热敏电阻、光敏电阻、驻极式话筒等常用元器件做实验，了解传感器是怎

样把非电学量转换为电学量的，又是怎样用到技术中，实现信息的采集或自动控制的。本主题重在通过实验来探究传感器的工作原理，以拓展学生的思维，培养创新意识，不宜讲过多的技术细节。

例2与活动建议2，对本主题的要求作了进一步说明。可通过课外活动或家庭活动等方式，让学生合作设计并组装简单的利用传感器进行自动控制的装置，由于制作实际应用的传感器控制装置要涉及电子学等多方面的知识与技能，这里提倡将教材与教学过程设计得更开放些，可让学生根据制作的需要，通过自学等方式，学习与拓展相关的知识与技能。

（3）列举传感器在生活和生产中的应用。

本主题属“了解”水平。由于传感器在生活、生产与技术中的应用十分广泛，应让学生通过调查或从互联网、图书馆查阅有关的资料，认识到传感器并不神秘，例如能列举生活中的各种遥控装置是传感器、电饭煲中有传感器、磁卡用到传感器、自动售货机中也有传感器等。活动建议1对本主题要求作了解释，要求对生活中的某一种传感器的工作原理、技术意义、经济效益进行调查分析，其目的是进一步加深对传感器的了解，引导学生关注物理与生活、技术与社会发展的紧密联系，渗透STS思想。

第三节 选修3—3 解读

能量是贯穿于所有自然科学和技术科学的物理量。本模块用能量的观点分析热运动的问题，从宏观和微观两个角度认识热现象的规律，应用统计思想和能量转化与守恒的规律解释现象、处理问题。

本模块在高中物理学习中首次涉及统计思想，学习中要注意统计思想在日常生活和解释自然现象中的普遍意义。

通过联系生活和生产实际，学生将进一步认识能源开发、消耗和环境保护等方面的问题，树立可持续发展的意识、社会参与意识，培养对社会负责的态度。 以上内容强调了学习本模块的意义、有关学习内容以及学习方法等。该模块含有以下四个二级主题： 1、分子动理论与统计思想。 2、固体、液体和气体。 3、热力学定律与能量守恒。 4、能源与可持续发展。

（一）分子动理论与统计思想

在这个二级主题下面有四个三级主题。下面分别介绍这些三级主题对应的要求和标准研制者的一些思考。

（1）认识分子动理论的基本观点，知道其实验依据。知道阿伏加德罗常数的意义。

该标准第一要求学生认识分子动理论的基本观点，知道其实验依据。“知道其实验依据”指的是能用实验说明分子动理论的基本观点。如布朗运动有利地证实了分子的无规则运动。“认识分子动理论的基本观点”要求学生能用分子动理论的基本观点解释一些实验现象。

这部分内容的教学注意渗透物理学研究方法的教育，如估测油酸分子的大小，体会建立模型和估测方法在研究物理问题中的应用。

该标准第二要求知道阿伏加德罗常数的意义。阿伏加德罗常数是一个重要常数，它是联系微观世界和宏观世界的桥梁，如阿伏加德罗常数把摩尔质量、摩尔体积这些宏观物理量与分子质量、分子大小等微观物理量联系起来。

（2）了解分子运动速率的统计分布规律。认识温度是分子平均动能的标志。理解内能的概念。

该标准第一要求学生了解分子运动速率的统计分布规律。如通过某种气体分子在一定温度下速率分布情况，体会尽管每个分子的速率有大有小，但就大量分子的整体来说，分子的速率却按照一定的规律分布，这种大量分子整体表现出来的规律称为统计规律。

该标准第二要求学生认识“温度是分子平均动能的标志”。不仅要知道气体分子的速率分布规律与温度有关，而且能解释为什么温度变化,分子的平均动能也随之变化。

该标准第三要求学生理解内能的概念。这里的“理解”指的是知道物体的内能的定义以及内能与什么因素有关，能分析、判断具体实例中物体的内能是否发生变化、为什么发生变化等问题。

（3）用分子动理论和统计观点解释气体压强。

该标准要求属于“理解”水平，要求学生首先能从微观角度用分子动理论解释气体压强产生的原因；其次能从宏观角度应用力学知识和统计的观点分析气体压强的大小。注意不要求推导气体压强的表达式。

（4）通过调查，了解日常生活中表现统计规律的事例。

该标准体现了“尝试运用物理原理和研究方法解决与生产和生活相关的实际问题”的课程目标。要求学生通过实践活动，体会日常生活中表现统计规律的事例。如活动建议（1）投掷硬币，分别计算投掷10次、100次、500次时硬币正反面出现次数的百分率。①

通过跟踪调查活动，学习应用统计规律推测解释生活中一些现象。如活动建议（2）：跟踪记录天气预报中的“降水概率”和实际降水的情况，对不同季节降水预报的准确度做出评价。②

（二）固体、液体与气体

（1）了解固体的微观结构。会区别晶体和非晶体，列举生活中常见的晶体和非晶体。

该标准第一要求学生了解固体的微观结构。如能比较石墨与金刚石的微观

结构,并说出它们的特性。

第二要求学生会区别晶体和非晶体。这属于“理解”水平。首先要求学生

能从外形、物理性质等方面区别晶体与非晶体。教学中应关注学生的学习体验， 通过观察、实验等方法获得知识。如用熔化的石蜡显示云母片和玻璃片的各向异性和各向同性。其次要求学生能从固体的微观结构分析晶体与非晶体在外形和物理性质上差异的原因。

第三要求学生能列举一些生产、生活中常见的晶体和非晶体，通过讨论交

流活动、丰富每一个人的认识。

（2）了解材料科学技术的有关知识及应用，体会它们的发展对人类生活和社会发展的影响。

该标准体现了“关心科技发展现状与趋势，有将科学服务于人类的意识”

的课程目标。要求学生在初中相关知识学习的基础上，进一步了解半导体材料、磁性材料、超导体材料等材料的特性及其应用。如根据高温超导材料的零电阻

现象，将高温超导体制成超导滤波器，可以大大降低以致消除由于线路中电阻元件所产生的热噪音；在电视机、收音机和高级音响中装上这种滤波器，将使音乐更加美妙动听。

该标准要求学生通过具体实例，了解材料科学技术的发展对人类生活和社会进步的影响。如软磁材料，在控制了磁介质的晶粒尺寸和各向异性，以及改进了读写磁头的设计和磁组分后，磁记录有了非常大的进步。从50年代起，记录密度每两年就翻一番(在90年代末，年增长率已接近100%)。如新技术的发明产生了具有纳米尺度特征的半导体材料，用具有纳米分辨率的投射电子显微镜(TEM)直接测量晶格中的原子距离的精度。

该标准内容紧密联系生产生活实际，应通过调查、收集资料等实践活动，激发学生的学习兴趣，拓展学习视野，有效地培养学生收集信息的能力。对于该标准内容学生学习情况的评价应注重过程性的评价。

（3）了解液晶的微观结构。通过实例了解液晶的主要性质及其

在显示技术中的应用。

该标准第一要求学生了解液晶的微观结构，知道液晶既有液体的流动性又

具有晶体的某些各向异性，它是介于液体与晶体之间的一种过渡态。 第二要求学生通过实例了解液晶的主要性质，即液晶的光学性质、磁学和

电学的性质。重点了解液晶在显示技术中的应用。如由于液晶的介电常数、电导率等是各向异性的，在液晶盒上加上电压后，液晶原子（分子）的排布状态可受到外电场的调制，液晶的光学性质可以发生可控的变化。根据这一特性，制作液晶显示器（发光或显示不同颜色）和记忆元件（某阀值时可以透明或乳浊间变化），应用于电子表、电子计算器、手提电脑以及其他仪器中。 该标准鼓励学生通过自己查阅资料，了解液晶在电子工业、航空工业、生

物、医学等领域的广泛应用，关注科学技术的最新成就和发展趋势。

（4）通过实验，观察液体的表面张力现象，解释表面张力产生

的原因。交流讨论日常生活中表面张力现象的实例。

该标准第一要求通过学生实验观察液体的表面张力现象，并且能够应用分

子动理论解释液体表面张力产生的原因。标准强调学生对实验现象的观察和思考。如，把一个棉线圈系在铁丝环上，使环上布满肥皂水的薄膜，这时膜上的棉线圈是松弛的，用热针刺破棉线圈里的肥皂膜，发现棉线圈外的薄膜就会收缩，使棉线圈张紧成圆形。要求学生观察并尝试解释实验现象。再如，让学生

在装满水的杯子内轻轻放入一些小硬币，观察杯边水面形状，说明现象产生的原因。

由于表面张力的问题与日常生活联系紧密所以标准第二要求学生交流日常

生活中所见到表面张力现象，并讨论、解释这些现象。如为什么洗头发后湿头发紧贴头皮，被雨淋湿的衣服紧贴在身上；为什么叶面上的露珠呈球形；为什么硬币能够浮在水面上；为什么雨天使用布制的伞，显然伞面能看到纱线间的缝隙，但却不漏雨水。

活动建议（1）：设计实验比较肥皂水与清水的表面张力。②目的是为了培养

学生设计实验能力和创造性解决问题的能力。

（5）通过实验，了解气体实验定律，知道理想气体模型。用分

子动理论和统计观点解释气体实验定律。

该标准第一要求通过实验，了解气体实验定律，知道理想气体模型。强调

通过演示实验或学生分组实验，学习气体的玻意耳定律、查理定律、盖·吕萨克定律，关注学生学习过程的体验。对三个定律的要求属于“了解”水平，注意不做繁琐的计算，避免出现“繁”、“难”的试题。对于“理想气体模型”不能仅仅停留在知道什么是理想气体，而应使学生体会到物理模型建立在解决物理问题中的重要意义。

第二要求学生能够用分子动理论和统计观点定性地解释气体的三个实验定

律。

（6）知道饱和汽、未饱和汽和饱和气压。了解相对湿度。

举例空气的相对湿度对人的生活和植物生长的影响。

该标准第一要求学生知道饱和汽、未饱和汽和饱和气压这些概念的含义。 该标准第二点和第三点内容与日常生产和生活联系紧密，应通过实例让学

生了解相对湿度概念的含义以及它对人的生活和植物生长等方面的影响。该内容属于“了解”水平。这部分知识的形成要关注学生的生活体验，如让学生讨论交流说出不同湿度下自己的感受以及所看到的一些生活中的现象：空气太潮湿，人感到气闷，东西容易发霉；空气太干燥，我们的口腔和鼻腔会感到难受，植物容易枯萎。

该标准要求学生运用所学的物理知识尝试思考一些与生产和生活相关的实

际问题。如让学生记录电视台和广播电台天气预报的主要指标，了解这些指标的含义以及对人类生活的影响。

（三）热力学定律和能量守恒

（1）通过有关史实，了解热力学第一定律和能量守恒定律的

发现过程。体会科学探索中的挫折和失败对科学发现的意义。

该标准要求通过介绍热力学第一定律和能量守恒定律发现的过程，让学生

领略自然界的奇妙；体会科学家们探索自然规律的艰辛；体会科学探索中的失败对科学发现的意义；学习科学家的坚持真理、勇于创新和实事求是的科学态度和科学精神。该标准内容属于“了解”水平。注意不能要求学生死记硬背这些史实。

教材在编写这部分内容时，应体现上述思想，内容呈现力求多样化，吸引

学生阅读，引发学生思考。

（2）认识热力学第一定律。理解能量守恒定律。用能量守恒的

观点解释自然现象，体会能量守恒定律是最基本、最普遍的自然规律。

该标准第一要求学生认识热力学第一定律。即要求知道热力学第一定律的

内容及表达式，明确公式中各物理量及其正、负值代表的物理意义，并能进行简单的计算。如用活塞压缩气缸里的空气，对空气做了900J的功，同时气缸向外散热210J。求气缸中空气的内能改变了多少？

第二要求学生“理解能量守恒定律”，即知道能量守恒定律的含义，能分析

具体实例中各种形式的能量是如何相互转化，并能进行一些计算。这里强调与生产、生活实际紧密结合，强调各学科知识之间的融合。

第三要求学生能“用能量守恒的观点解释自然现象”。属于“理解”水平。

如，说明为什么地球绕着太阳运行时，它在近日点的速度大于远日点的速度？又如，用能量守恒的观点解释潮汐现象；再如活动建议(1)假如一颗直径1km的小行星撞击地球，估算其释放的能量。讨论这将给地球造成的危害。① 该标准要求学生通过自然界中许多生产、生活实际问题的讨论分析，让学

生体会能量守恒定律是最基本、最普遍的自然规律。

（3）通过自然界中宏观过程的方向性，了解热力学第二定律。

初步了解熵是反映系统无序程度的物理量。

该标准第一要求通过表现自然界中宏观过程方向性的具体实例，让学生了

解热力学第二定律的二种表述。从实例的分析中体会热力学第二定律的意义，即应用热力学定律可以推理判断某个过程是否可能自发进行，以及在什么条件

下可以进行。如分析第二类永动机不可能制成的原因。再如，活动建议（2）通过讨论设想一种热量从低温处流向高温处的技术设备，说明这种设备是否违反了热力学第二定律。该标准内容的学习应让学生体会到热力学第二定律与能量守恒定律一样，是自然界中任何自然过程应遵循的规律。

第二要求学生初步了解熵是反映系统无序程度的物理量。熵这个概念很抽

象，应通过具体实例，增强学生的感性认识。如假设左边的一盒热气体与右边的一盒冷气体相互接触(热盒中分子平均来说以较高速率运动，冷盒中分子平均来说以较低速率运动) ，当传热持续一段时间，直到两盒没有温差时，我们无法肯定地说在左边的盒子中就能找到一个高速率的分子，或在右边的盒子中就能找到一个低速率的分子。从微观角度看，这个系统组织程度变差了，即反映系统无序程度的熵增加了。

（四）能源与可持续发展

（1）认识能源和环境与人类生存的关系，知道可持续发展的重大意义。

该标准要求学生能通过具体事例分析说明能源开发利用与环境和人类生存

的关系，体会可持续发展的重大意义。该主题内容体现了培养学生关注科学技术对人类生存和社会进步影响的意识。

该标准内容的学习强调学生应通过调查、收集资料以及交流讨论等多种形

式，收集与研究问题有关的信息，经过自己独立地思考，勇于发表自己的见解。不能要求学生背现成的结论。因此，学生学习的评价应重视过程性评价和质性评价。

（2）讨论能源开发和利用带来的问题及应该采取的对策。具有

保护环境的意识。

该标准要求通过事例和资料，组织学生讨论能源开发和利用所带来的社会

问题，并敢于提出一些解决问题的对策，具有保护环境的意识。如查阅资料、交流讨论减少燃烧化石燃料对环境造成污染的方法。

这里不能要求学生去死记能源开发和利用带来的哪些问题，以及所采取的

解决问题的对策，而应要求学生通过调查、访问、查资料等多种方式，鼓励学生积极参与讨论能源的开发、消耗和环境保护等问题，注意结合当地的实际情况。培养学生的可持续发展的意识，增加对社会责任感，同时提高学生综合运

用各学科知识解决问题的能力。如活动建议（1）调查所在地区运往外地的主要货物，在综合考虑降低消耗、方便运输、减少污染、保证安全、降低费用、减少交通拥挤等因素基础上，讨论运输这些货物的可行性方案。①

（3）尝试估计一些厂矿、交通工具及家用电器的能源消耗。具

有可持续发展的责任感和节约能源的意识。注意自然资源的循环利用。

该标准第一要求学生尝试估计一些厂矿、交通工具及家用电器的能源消耗。

该内容属于“理解”水平。该标准强调学生通过实践活动估计一些厂矿、交通工具及家用电器的能源消耗量，充分认识人类所面临的能源危机，形成合理利用能源和节约能源的强烈意识。如让学生根据汽车的“百公里耗油量”估算，一辆汽车每行驶100km的消耗能量，相当于一个家庭多少天的用电量。②

该标准要求注意结合当地实际情况，针对能源消耗与节能等问题开展调查

活动，让学生学会做小型的研究课题，通过报告会形式交流他们的调查结果和自己思考。好的方案可以提交当地政府、工厂或社区。

该标准还要求学生注意自然资源的循环利用。如调查了解一些工厂如何处

理废水，使水资源得到循环利用。

活动建议（2）讨论技术进步对利用自然资源和节约能源方面的影响。旨

在要求学生认识科学技术的进步对社会及人类生活的积极意义。

③

第四节 选修3-4解读

波动是一种常见而重要的运动形式。自20世纪初以来，随着电磁波的广泛应用和对微观世界的深入研究，与波相关的物理学内容的重要性日益突出。在这个模块中，学生将首先通过机械波的学习认识波动的一般规律，进而学习电磁波和光。

电磁场和光现象的深入研究使物理学的探索进入了高速运动的领域，发现了不同于日常生活经验的规律，诞生了相对论。在本模块中，学生将初步接触相对论的知识，从而拓展视野，激发进一步探索科学奥秘的兴趣。

本模块是继续学习物理学和其他科学技术的基础，也是了解现代科学技术的基础。

本模块划分为以下四个二级主题： 1. 机械振动与机械波 2. 电磁振荡与电磁波 3. 光 4. 相对论

（一）机械振动与机械波

（1）通过观察和分析，理解简谐运动的特征，能用公式和图像描

述简谐运动的特征。

可以通过观察弹簧振子的运动，分析回复力与位移的关系，并用F＝－kx来表示，进而得到简谐运动的一般概念。应该认识到简谐运动是一种变加速运动并能用图象描述运动的位移与时间的关系，能从图象找出振动的周期和振幅。

学生应能分析弹簧振子在不同位置的速度大小、速度方向、加速度大小、加速度方向，以及动能和弹性势能间的转化。

学生应通过观察定性了解振动的相位及相位差的概念。

（2）通过实验，探究单摆的周期与摆长的关系。

学生应能通过实验收集单摆的周期和摆长关系的数椐、尝试用不同曲线拟合实验曲线，得出周期与摆长的二次方根成正比的关系。有条件时应该练习用计算机处理实验数据。

（3）知道单摆的周期与摆长、重力加速度的关系。会用单摆测定重力加速度。

学生只需知道通过摆长、重力加速度计算周期的公式，不要求推导这个公式。 “用单摆测定重力加速度”是一个学生实验。

（4）通过实验，认识受迫振动的特点。了解产生共振的条件及其在技术上的应用。

通过演示和各种实例认识受迫振动的特点，例如受迫振动的频率等于驱动力的频率，与振动物体的因有频率无关等。“共振现象的产生条件”指无阻尼情况下的共振条件。

例：初步了解管乐器和弦乐器的工作原理。

（5）通过观察，认识波是振动传播的形式和能量传播的形式。能区别横波和纵波。能用图像描述横波。理解波速、波长和频率（周期）的关系。

可以通过水波槽中浮子的运动及其他实例，认识波是振动的传播形式，不是媒质粒子的宏观运动。波是能量传播的形式也可以通过这个实验和其他实例来说明。

可以用横波、纵波发生演示器来演示它们的发生过程。也可让学生站成一行，依次起立和下蹲来演示横波。

要注意波的图像与振动图像的区别。不要求用图像描述纵波。

知道波长、波速的含义，知道波的周期和频率由波源决定，而波速与介质的性质有关。能在具体情景中应用波速、频率（周期）、波长三者的关系。

知道横波图像与振动图像的差别，会在波的图像上找出波长、振幅。

（6）了解惠更斯原理，能用来分析波的反射和折射。

惠更斯原理提供了一种判断波的传播方向的形象化手段，对惠更斯原理的要求是“了解”，即最低的要求。为了学习惠更斯原理，要知道波阵面和波线的概念。可以把波的反射、折射、衍射的分析，作为惠更斯原理的应用来处理。

（7）通过实验认识波的干涉现象、衍射现象。

可以通过水波槽的实验认识波的干涉现象和衍射现象。应该认识到干涉和衍

射是波所特有的两个现象。

波的叠加是干涉现象的基础，例4就是这个意思。应该能用波的叠加解释干涉花样的形成，知道只有两列波的频率相同时它们才能发生干涉。

声波是除了水波之外可以用来演示干涉和衍射的另一种波。 例：用声波的衍射解释“隔墙有耳”的现象。

例：操场上两个扬声器播放同样的声音，在操场上行走时，感到有的地点声音大，有的地点声音小。这个现象可以用声波的干涉来解释。

（8）通过实验感受多普勒效应，解释多普勒效应产生的原因，列举多普勒效应的应用实例。

可以用图示解释多普勒效应。

例：转动一端系哨子的绳子，可以听到音调在变化。响着车铃的自行车驶过我们身边时也能听到音调的变化。

例：交通警察利用超声波的多普勒效应测量公路上的车速。

（二）电磁振荡与电磁波

（1）初步了解麦克斯韦电磁场理论的基本思想及其在物理学发

展史上的意义。

关于麦克斯韦电磁场理论的基本思想，学生要知道，“变化的磁场可以激发电场”，这是一个假设，但比较容易想到，可以从电磁感应现象引伸而来；还要知道，“变化的电场也能激发磁场”，这也是一个假设，是从电与磁应该“对称”的思想出发做出的。在这些假设的基础上，麦克斯韦建立了完整的电磁理论，但理论的正确与否（主要是假设的正确与否）要靠实验事实来判定。麦克斯韦的理论预言，在一定条件下电场与磁场的相互激发，电磁场能够以波的形式传播。后来的实验的确证实了这个理论。

学生要通过这部分内容的学习体会科学探究中的猜想与假设和运用数学工具进行的推理论证对物理学发展的意义。在这部分内容的学习中，学生应该感受物理学的和谐之美与简单之美。

（2）了解电磁波的产生，通过电磁波体会电磁场的物质性。

知道电场与磁场在一定条件下的相互激发就产生的电磁波。知道赫兹实验证实了电磁波的存在，确立了麦克斯韦的电磁场理论。

通过电磁波具有能量的事实体会电磁场的物质性。电磁场的物质性还要通过电磁波的动量来证明，这要放到下一个模块中学习。 例：微波炉能加热食物，说明电磁波具有能量。

（3）了解电磁波的发射、传播和接收。

对电磁波的发射、传播和接收的要求也是比较低的“了解”层次。关于发射，着眼点在于“按一定规律迅速变化的电流在空间激发了变化的磁场，按一定规律变化的磁场又在空间激发了电场„„”。至于迅速变化的电流是怎样产生的，可以学习LC振荡电路，也可以不涉及这个问题。

不同波长的电磁波的传播特点是很有用的常识，应该了解。

电磁波的接收重在其物理过程，即变化的电磁场在天线中激发了电流。至于无线电广播的模式，以及调谐、检波等知识，标准没有要求，学生可做常识性了解。

（4）通过实例认识电磁波谱，知道光是电磁波。

认识电磁波谱中各个频段的名称、产生、主要特征、应用实例。通过电磁波体会自然界的统一性和多样性。

定性地知道可见光的频率与颜色的关系。

（5）了解电磁波的应用和在科技、经济、社会发展中的作用。

可以通过阅读、调研或上网，完成一篇电磁波应用的小论文或完成一项小制作。

（三）光

（1）通过实验，理解光的折射定律。

光的折射定律是“理解”的要求，即较高的要求，学生要知道折射角与折射率的关系，也要知道折射角与光速的关系。标准要求在实验中学习折射定律，但对做什么实验，是探究性实验还是验证性实验，并没有限制。

（2）测定材料的折射律

在高中物理课程中，折射率的概念不是附属于折射定律的，它从一个角度反映了物质本身的属性，具有独立的地位。“测定材料的折射率”作为一个三级主

题单独列出，有这方面的意思。对于测定折射律所用的方法，标准没有限制。 “材料的折射律”指绝对折射率。

（3）认识光的全反射现象。初步了解光导纤维的工作原理和光

纤在生产、生活中的应用。认识光纤技术对社会生活的重大影响。

例1的含义是，最好通过实验认识光的全反射现象；例2则表示这段内容的学习应该密切联系生活实际，应该体会光纤技术对社会生活的重大影响。 光导纤维是电磁波的波导管的一种，用全反射来说明只是一种粗略的解释，所以标准对光纤原理的定位是“初步了解”，不要过分强调。

（4）观察光的干涉、衍射和偏振现象，知道产生干涉、衍射现象的条件。用双缝干涉实验测定光的波长。

光的干涉、衍射和偏振是有趣的现象，日常生活中也可见到，但它的原理并不是显而易见的。在处理这部分内容时，一要重视实验和自然现象，一定让学生进行观察；二是要说明产生现象的道理。

关于产生稳定的干涉花样的条件，要注意两列波的频率必须是相同的；关于衍射的条件，要注意波长与障碍物大小的关系。这样才能解释为什么光的干涉、衍射现象不易看到。

要会用光程差和波长的关系表示干涉条纹的位置，并能在实验中用此条件测定单色光的波长。

光的偏振现象表明光波是横波，要通过实验认识光的偏振。

（5）了解激光的产生、特性和应用。用激光观察全息照相。

了解激光是单色性好、平行度高、亮度高的相干光，了解其产生的机理和在生活生产中的应用。重点在激光的特性和应用，关于激光的产生，学生有所了解就可以了，不做过高要求。

如果没有条件直接观察全息照相，可以用录像片代替。学生可以讨论防伪商标产生立体图像的原理。

活动建议中，“拍摄激光照射针尖时的衍射照片”可用氦氖激光照射大头针尖，使影投射到感光胶片上，用纸板控制曝光时间。胶片的感光度要低一些，所成的像要放大后观察。

（四） 相对论

（1）知道狭义相对论的实验基础、基本原理和主要结论。

学生要了解，在19世纪末，一些实验向人们提示，在涉及电磁波时，原来的时空观与事实发生了矛盾，狭义相对论是在这样的条件下产生的。学生要在逻辑关系上了解，从相对论的基本原理出发，会得到与日常经验不同的结论。这里应该注意渗透科学价值观和科学方法的教育。

主要结论可以包括同时的相对性、时间间隔的相对性、长度的相对性、速度相加的法则、质量与能量的关系等。作为示例，应该有一两个结论是从基本原理出发，经过逻辑得出的，其他结论只要弄清含义就可以了。

学生应该知道相对论主要结论的实验验证，从中体会，科学理论的建立不仅在于它是从实验经过理论分析得来的，还在于它后来的结论与新的事实相符。

（2）了解经典时空观与相对论时空观的主要区别。体会相对论的建立对人类认识世界的影响。

初步了解时间和空间不能脱离物质单独存在、时间和空间与物质的运动状态有关。

在这部分内容的学习中，要特别重视科学价值观和科学方法。

（3）初步了解广义相对论的几个主要观点以及主要观测证据。

初步了解广义相对性原理和等效原理，初步了解引力场对时间间隔和长度的影响，初步了解与广义相对论相关的天文观测事实。

（4）关注宇宙学研究的新进展。

标准对宇宙学本身没有规定学习目标，这里主要是态度方面的要求。可以通过阅读书刊和上网收集资料、同学间交流等形式来关注宇宙学研究的进展。

目前关于宇宙学的科普影片、录像比较多，学生应该看一看。

第五节 选修3-5解读

自20世纪初以来，与微观粒子相关的物理学研究取得了长足的进展，奠定了今天的高新技术的物理学基础。

在本模块中，学生将学习关于原子、原子核等微观粒子的初步知识。这是了解现代科学技术的基础，也是继续学习物理学以及相关科学技术的基础。 历史上，对于电磁波、原子结构的认识，典型地展示了人类认识自然规律的科学方法；而对于微观粒子的波粒二象性的认识，则表现了人类直接经验的局限性。在本模块的学习中，要注意体会其中的科学方法、科学思想，感受科学的和谐美。

动量守恒定律是自然界的基本守恒定律之一，是研究微观粒子所必需的知识，要在学习原子结构和原子核的内容之前学习它。

本模块划分为以下四个二级主题： 1. 碰撞与动量守恒 2. 原子结构 3. 原子核 4. 波粒二象性

（一） 碰撞与动量守恒

（1）探究物体弹性碰撞的一些特点。知道弹性碰撞和非弹性碰撞。

可以通过光滑水平面上或气垫导轨上物体的碰撞来学习弹性碰撞，也可以通过频闪照片的分析来学习。关于弹性碰撞和非弹性碰撞，学生知道以是否有机械能的损失来区分就可以了，不必涉及能量损失的多少。

（2）通过实验，理解动量和动量守恒定律，能用动量守恒定律定量分析一维碰撞问题。知道动量守恒定律的普遍意义。

尽管能够把力与质量、加速度关系的关系式变形来得到动量定理，进而得到动量守恒定律，但是由于这个定律的普遍性和独立性，标准要求直接通过实验学习它。关于动量守恒定律，要求是较高的“理解”层次，应该能够在不同的情境中应用。

要能应用动量守恒定律分析一维碰撞问题和反冲运动。可以学习“系统”的概念。

（3）通过物理学中的守恒定律，体会自然界的和谐与统一。

这条标准是情感方面的要求。要达到这样的要求，一是要明白相对论结论的含义，二是要知道建立的过程，即旧的理论遇到了什么问题，是怎样解决的，新的理论怎样得到了实验和观测的支持。

在活动建议中，制作“水火箭”是一项成熟的课外活动，所用材料简单，成功率高，应该做一做。

（二）原子结构

（1）了解人类探索原子结构的历史及有关的经典实验。

可以通过汤姆逊发现电子的实验、汤姆逊的枣糕模型和卢瑟福的行星模型、α粒子散射实验、查德维克发现中子的实验，了解人类探索原子结构的历程并从中感悟提出假设、建立模型、实验验证的科学方法。

观看α粒子散射实验的模拟录像或计算机摸拟图像，着重了解从实验事实到核式模型之间的分析过程，从中体会人类对于不能直接感知的事物的认识方法。

（2）通过对氢原子光谱的分析，了解原子的能级结构。

人类对于原子结构的最初认识就是通过对光谱的分析开始的，这又是一种对于不可直接感知事物的认识方法，学生要在学习中体会。

这部分内容的学习中，学生在光子之后又一次接触了微观世界中量子化的现象，这是本条标准所要强调的。

关于氢原子，能级结构是重点。标准没有全面涉及玻尔的氢原子理论，特别是没有提出轨道的概念，所以对此不必要求。

光谱分析在科学技术中有重要应用，学生要知道一些实例。

（三） 原子核

（1）知道原子核的组成。知道放射性和原子核的衰变。会用半

衰期描述衰变的速度，知道半衰期的统计意义。

这条标准要求知道原子核内有质子和中子，知道有些原子核会自发地衰变。

要会用半衰期进行简单的计算。

例：已知碳14的半衰期是5 730年。现有一份古代物品的样品，其中碳14在碳原子中所占的比例只相当于现代物品中的四分之一。估算这份样品的年代。

关于放射性，要知道它来源于原子核的衰变，知道α、β、γ射线的实质。

（2）了解放射性同位素的应用。知道射线的危害和防护。

了解同位素的概念，知道有些同位素具有放射性，实际利用的放射性物质都是人造的。通过观看录像和科教片、查阅资料、上网、调查了解放射性同位素的广泛应用及射线的危害及防护。

（3）知道核力的性质。能简单解释轻核与重核内中子数、质子数具有不同比例的原因。会根据质量数守恒和电荷守恒写出核反应方程。

知道核力是核子之间的一种强相互作用，这种强度大、作用距离短的引力能克服质子间的库仑斥力而使核子结合成原子核。在重核中，由于核子数多，有些核子间的距离比较大，它们之间核力的作用较弱，所以重核中中子的比例比轻核大，这样才能维持稳定的原子核。

学生要会根椐质量数和电荷守恒写出核反应方程。

（4）认识原子核的结合能。知道裂变反应和聚变反应。关注受控聚变反应研究的进展。

知道结合能等于分立的核子结合成原子核时释放的能量。知道中等质量的核的比结合能最大，因此重核裂变或轻核聚变而形成中等大小的核时，会释放出能量。

本主题最后一句是态度方面的要求，即学生要通过各种渠道对受控聚变反应给予关注。

（5）知道链式反应的发生条件。知道裂变反应堆的工作原理。了解常用裂变反应堆的类型。知道核电站的工作模式。

“链式反应的发生条件”涉及慢中子的作用和临界体积的概念。关于常用裂变反应堆的类型和核电站的工作模式，学习时可以与当时的新闻热点相联系。

可以通过检索资料来了解核电站工作模式、与火电站的区别。

（6）通过核能的利用，思考科学技术与社会的关系。

知道科学家通过反应堆技术实现了受控链式反应，从而为人类和平利用核能打开了大门。知道核武器利用了不可控链式反应和聚变反应在瞬间释放的巨大能量。学习我国政府关于核武器的政策。

调查世界上近年来在核能利用中出现的核泄漏问题、核废料处理的困难，以及由于核电建设引起的争端。了解各国的核电政策以及核电发展的前景。

这条标准的核心是“思考”，是个过程性要求。

（7）初步了解恒星的演化。初步了解粒子物理学的基础知识。

关于恒星的演化，学生要认识到恒星与其他事物一样，也有发生、成长与消亡，本条标准的要求是“初步了解”，不必深入探讨。

对于粒子物理学的要求也是“初步了解”，有常识性的了解就可以了。

（四）波粒二象性

（1）了解微观世界中的量子化现象。比较宏观物体和微观粒子的

能量变化特点。体会量子论的建立深化了人们对于物质世界的认识。

在这个三级主题中，可以介绍普朗克关于黑体辐射的学说，再加上前面学过的光子的知识、氢原子能级的知识，从而了解微观世界中普遍的量子化现象，体会它与宏观现象的不同。

（2）通过实验了解光电效应。知道爱因斯坦光电效应方程及其意义。

光电效应可以做为演示实验让学生观察。为了学习爱因斯坦光电效应方程，需要知道金属脱出功的概念。

要强调，光电效应是光的粒子性的一个实验证据。

（3）了解康普顿效应。

康普顿效应表明光子不但具有能量，而且像实物粒子一样具有动量，它在证明电磁场的物质性方面意义重大，这点需要强调。

对康普顿效应的要求是“了解”，只需定性地学习，可以以图示为主，不必要求计算。

（4）根据实验事实说明光的波粒二象性。知道光是一种概率波。

能根据光的反射、折射、衍射和干涉说明光的波动性；能根据光电效应和康普顿效应说明光的粒子性。

例：学生可以通过对双缝干射的分析认识到，某个光子通过狭缝以后所处的位置是不能确定的，但从大量光子的行为看，它在某些位置出现的概率大，另一些位置出现的概率小，概率大的位置和概率小的位置恰好与某种波干涉时的亮条、暗条的位置相合，所以光是一种概率波。

（5）知道实物粒子具有波动性。知道电子云。初步了解不确定性关系。

要知道物质波也是概率波。要知道电子云是描述电子在空间各点出现概率大小时所用的一种形象化的图示。

初步了解粒子的位置和动量间的不确定关系，初步了解电子的位置无法用轨迹描述，初步了解除位置和动量的不确定关系外，还有其他不确定关系。

（6）通过典型事例了解人类直接经验的局限性。体会人类对世界的探究是不断深入的。

限于学生的基础，对于量子论和波粒二象性的内容本身，学生不可能深入学习。在这部分内容的学习中，应该更重视它在情感态度价值观和科学方法方面的教育。学生应该体会到，人类的直接经验是有限的，一个学说的正确性不能以是否与直接经验一致为依据，它最终要靠实践的检验。

在这部分内容的学习中，学生还应该体会到人类对世界的探究是无止境的，新的认识会层出不穷，过去的认识在新的场合可能不再适用。要使学生形成不断接受新事物的心理准备。

第八章 教学建议

教学是一个极具创造性的过程。尽管已经有了根据《课程标准》编写的教科书，但教科书只能单向传递信息，不具有交互性，无法根据学生的现场反应组织教学内容和选择教学方式。另外，教科书是根据广泛的、统一的读者对象编写的，不可能对城乡差别、地域差别、学生认知水平的差别和情感态度的差别等某一个方面做具体的关照。然而，教师所面对的学生却是具体的、有特点的，因此教师只有把《课程标准》的目标、理念和要求，把教科书的教学内容和所体现的教学方法，转化为符合自身特点的教学设计，才能有效地达到新的课程目标。《课程标准》中的教学建议，目的在于为教师在这一创造性工作中指明方向和提供思路。

高中物理《课程标准》提出了四个方面的教学建议15： （一）从课程目标的三个维度来设计教学过程；

（二）提高科学探究的质量，关注科学探究学习目标的达成； （三）使物理贴近学生生活、联系社会实际；

（四）突出物理学科特点，发挥实验在物理教学中的重要作用。

这几项建议并不包含物理教学需要思考的所有方面，而是根据当前高中物理教学的现状，结合物理学科的特点，有针对性地、侧重地强调某些值得注意的问题。

第一节 从课程目标的三个维度来设计教学过程

一、从三个维度认识课程目标

知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观是高中物理课程目标的三个维度。如果形象地表示的话，可以把这三个维度绘制成直角坐标系的三个坐标轴（图8-1），每一个坐标轴的坐标，表示该维度目标的具体要求，如x1、x2、x3 „„ 就表示在知识与技能方面，《课程标准》所提出的各条具体的内容标准。

借助于图8-1这个模型，我们在三维坐标系中引入一个点A，例如A表示课堂教学中的某一个教学活动。A在三个坐标轴上的坐标分别是x1、y1、z1，表示这个

15

Y 过程与方法 y1 A z1 x1 Z 情感态度与价值观

X 知识与技能

图8-1

中华人民共和国教育部，《普通高中物理课程标准》，人民教育出版社，2003.4，第1版，第48-52页。

教学过程既有知识与技能目标x1，同时有过程与方法目标y1，还同时有情感态度价值观目标z1。

图8-1中的A，其含义是广泛的，它可以是一个教学过程。例如A是一个模块或者一个单元的教学，此时由于学习的内容比较多，A就不只是一个点，而是许多点，它在三维坐标轴上所覆盖的是比较全面的目标；又例如A是一节课，或者是一节课中的某一个环节，甚至是一个环节中的某一段教学过程，它所体现的就是三维坐标系中某个特定的知识目标、过程目标和情感目标。应该指出，同样一个知识点，除了实现相同的知识目标外，不同的教学设计，可以实现不同的过程和情感目标。像“自由落体运动的规律”这一教学片段，就存在着以下各种不同的过程目标和情感目标的教学设计：运用打点计时器作为主要实验器材来研究自由落体运动，培养学生收集、分析、处理信息的能力；在课堂内用数码摄像机连续摄影，当堂分析下落小球的运动，增强学生应用日常器材进行物理探究的意识；启发学生制作位移随时间平方变化的图像，发展学生应用数学工具的能力；引导学生运用伽利略通过斜面研究自由落体运动规律的办法，让学生受到科学方法的熏陶；展示人类在月球上进行的金属球和羽毛具有相同下落规律的照片，激发学生探究科学的激情；以及有意识地让学生在处理自由落体运动的信息中养成严谨和实事求是的态度等等。这些多维的教学目标和知识目标是共存的。

二、重视学生的学习过程

学生各种能力的发展，是和他们在学习中的相关行为联系在一起的。要发展某种能力，就必须经历相关的过程。例如，只有在物理实验中独立地收集了实验数据，才能体会实验数据是在预定的时间通过观察预定目标而得到的；只有去图书馆查阅了资料，才能真正掌握从图书索引、章节目录中找到所需信息的方法；只有上了因特网，才可能学会怎样从因特网中检索需要的信息；只有进行了社会调查，才知道在什么情况下应该采用怎样的形式进行调查、应该怎样记录调查的信息。也就是说，收集信息的能力是在收集信息的活动中提高的。因此，在物理教学中，如何设计一些教学过程，让学生从事某些活动，在这些活动中发生与能力培养相关的行为，这对提高学生的能力是至关重要的。

教学中要关注学生的学习过程，而不只是关注学生在该过程中所获得的结论。应该明确，学生经历某一过程（如探究、观察、调查、阅读等），这本身就是学习目标之一，学生按要求经历了这一过程，就是完成了这个目标，有时并不在意学生在这个过程中所获得的知识结论如何。随着时间的推移，知识的结论会

因使用频率的减少而逐渐淡忘，但他们所获得的体验和感悟却会在新的学习过程中得到加强和深化，成为他们学习素质的组成部分。

在高中物理课中，应该强调分析、解决物理问题的思路。与物理概念、物理规律这类陈述性知识相比，方法和思路常常称之为程序性知识，它的特点是具有较高的概括性和广泛的适用性。程序性知识的掌握水平，取决于能否将它自觉地迁移到新的情景。由于它比陈述性知识的迁移具有更大的跨度(?)，因此很难用讲述的方法达到掌握的目的。科学方法和正确思路的建立，要经历一定的过程才能实现。

提到解决物理问题的方法，我们会想到，现实教学中不少教师把物理问题分成了各种类型，讲解某一类型问题时，提出一套解决这类问题的方法。把问题分门别类，是在归纳问题的共同特征，这种做法的本身无可非议。不过应该指出，“掌握解决问题的方法”和“套用解决问题的类型”，其本质是不同的：前者是在理解情况下的迁移，后者是在不理解情况下的模仿。前者解决问题的特点是“分析”，后者解决问题的特点是“识记”。教学中应该提倡前者，避免后者。

三、强化情感、态度、价值观的教学

物理课中，要强化情感、态度、价值观方面的教育，需要从以下两个方面来思考。

1. 在教学内容上强化情感、态度价值观的教育功能

要发展学生对科学的好奇心和求知欲。发展学生对物理学的兴趣，首先就要增强学生学好高中物理课的自信。和初中相比，高中物理课无论在知识深度上还是学习方法上，都有很大的不同，应该让学生有一个逐步适应和领悟的过程，不要把过高过难的物理问题“一次到位”地摆在学生的面前，挫伤学生的积极性。

高中物理课，除了继续让学生品尝它的趣味之外，在教学内容上，应该让学生充分领略自然界的和谐与奇妙，欣赏科学的优美，体会科学规律的简洁性和普适性，激发学生探索科学奥秘的热情。

应该在教学内容中渗透科学的价值观，尊重事实、尊重证据，善于改变与事实、证据不一致的自我判断，不迷信权威，不轻信传闻，把实验作为检验某种学说的最终标准。

2.在教学过程中强化情感、态度、价值观的教育功能

教师应该为学生营造一种宽松、积极的学习环境，把物理学习看成是学生进行自我塑造的过程，而不是物理竞技场上的比赛。教师应该帮助学生使其在获取

物理知识、解决物理问题、探究物理规律、归纳物理方法等方面获得具体的成果，让学生得到成功的体验，享受成功的愉悦。

物理学是以实验为基础的科学，物理实验是培养学生严谨的科学态度和实事求是精神的极好过程。应该让学生在实验中深深地感悟到严谨和实事求是的必要性。

在高中物理课的教学设计中，应该为学生提供独立进行观察、调查、制作和实验的机会。在这些活动中，养成学生独立思考的习惯，不仅乐于独立地了解、分析、解决物理问题，而且勇于提出自已的看法，善于发表独到的见解。至于见解的正确性，不必苛求。

在物理教学中要善于引入小组学习的活动方式。小组学习营造了活跃、宽松的氛围，为学生动手实验、言语交流提供了更多的机会。在小组学习中，每个参与者的智慧都被集体所共享，协同工作的价值得到体验，团队作风得到发扬，从而有利于增强学生的协同意识与合作精神。

四、以知识为线索不等于以知识为主

任何一项系列的教学活动都有一个线索。多数教科书都是以知识为线索来规划全书的，章节的设置大都按知识体系编排而成。在一节课中，教学内容的逐步展开，很多情况下也是以知识为线索的。因此，教师在教学中很容易把注意力集中在知识上。

以知识为线索，并不等于说三个维度的目标中知识是主要的、过程和情感是次要的。以知识为线索组织教学，是因为知识、方法、情感，它们具有不同的特征。知识的相互联系比较紧密，而且存在着明确的递进关系。一个新知识的构建，需要原有的知识作为基础，知识的展开，就形成了一个网络，网络之间的联系，就是线索。

方法则不是针对一个具体事物的，它是从许多同类事物中概括出来的。然而，方法的存在依赖于具体的事物，如果没有具体问题的支撑而空谈方法，这些“方法”只能是空洞的条文。因此，我们不可能撇开知识，以“方法”作为展开教学的线索。如果确要以过程和方法作为某一段教学过程的线索，那么必须满足一个前提：体现这些方法的案例必须为学习者所熟悉，这些案例的知识必须已经被学习者所掌握。在这个前提下，以过程和方法作为线索展开教学，也是可行的。例如，在复习课中常常设立一些专题，这些专题的编排就可以把过程与方法作为线索，按照这个线索，把学习内容扩散到广泛的知识上。

以知识为线索展开教学，并不排斥对过程与方法、情感态度与价值观的重视。过程与方法、情感态度与价值观需要以知识为载体。尽管教学展开的线索是知识，但过程、情感目标融在知识之中。同一段教学中，三个维度的内容要有机地交织在一起，不存在哪个为主哪个为辅的问题。

第二节 关注科学探究的学习目标

科学探究的学习目标，除情感目标外，还有探究结果的知识目标和探究过程的能力目标。本节所说的学习目标，专指能力目标，即《课程标准》所指的“科学探究及物理实验能力要求16”。要高质量地达成科学探究的能力目标，教师应该首先抓住科学探究能力目标的本质，才能合理地设计探究过程的教学方案。同时，教师应该对相应的探究课题做具体分析，规划不同课题所侧重的能力目标，使学生在完成全部探究课题后，其探究能力得到全面提高。

一、抓住科学探究目标的本质 1. 关于提出问题

提出问题是科学探究的前提，如果不能提出问题，科学探究便无从谈起。提出问题的重要性是毋庸置疑的。现在要讨论的是，培养学生提出问题的能力，应抓住的本质因素是什么？

《课程标准》对提出问题的能力列出了两点要求，一是“能发现与物理学有关的问题”，二是“从物理学的角度明确地表述这些问题”。就这两点要求而言，前者是后者的基础，而且，前者比后者更难，更富有创造性，因而前者是提出问题的关键因素。奥斯特之所以能提出电流的磁效应问题，是因为它发现了通电导线旁边的磁针发生了“异动”；开普勒之所以能提出行星运动的轨迹是椭圆的问题，是因为他发现了如果用匀速圆周运动模型来计算行星运动，其结果与第谷观测数据将有不可容忍的8′误差；在天文研究中之所以能提出天王星的外面是否还存在着一颗新行星（海王星）的问题，是因为发现了天王星的实际轨道和计算结果有偏离；卢瑟福之所以提出原子的核式结构问题，是因为发现了α 粒子散射的实验现象。因此，要培养学生提出问题的能力，重要的是要发展学生发现问题

16

中华人民共和国教育部，《普通高中物理课程标准》，人民教育出版社，2003.4，第1版，第10页。

的能力。

不要简单地把“能提出问题”作为培养学生提出问题的能力的最终目的，因为有一些问题的提出，对学生能力的培养并没有什么价值。例如，走到屋外，看到天空是蓝色的，提出“天为什么是蓝的？”看到树是绿色的，提出“树为什么是绿的？”，把看到的现象机械地添一个问号加以陈述，就是一个问题，这并不能培养学生的创造能力。

有价值的问题常常来自于问题背景中的有关质疑。卢瑟福看到了α 粒子散射实验与汤姆生枣糕式原子结构模型的矛盾，于是对于枣糕模型产生了质疑；开普勒根据第谷的观测资料对“天体做匀速圆周运动”的说法提出了质疑。因此，要培养提出问题的能力，就要善于把新发现的事实与原有认知之间的矛盾揭示出来，也就是增强学生根据事实进行质疑的意识。上面所举的“天为什么是蓝的”问题，假如这个问题是经过质疑之后提出的，那么它的价值就大不相同。比如，学生原有的认知是：一、空气是无色透明的；二、仰望无云的天空时看到的就是空气。根据这两条进行推理，应该得出“天空无色”的结论，而事实却是蓝色的，这就是客观事实跟原有认知之间的矛盾。如果学生是在这种背景下提出的问题，其价值就大不相同，因为它动摇了“空气无色”这一原有认知，使其能发展为“组成空气主要成分的气体究竟是什么颜色”等各种探讨议题，这是创造性思维的表现。

2. 关于猜想与假设

猜想与假设是科学思维的一种形式，是根据已知事实或已有知识对事物或现象之间的因果性、规律性做出的尝试性解释。

科学猜想并不是随意的猜测。例如，把一个不知性质的物体放入水中，让学生们猜它是沉还是浮，这对培养学生的能力没有任何意义，因为在这个过程中学生没有发生进行科学猜想所必须的思维活动，它没有体现猜想的本质特征。

猜想和假说的基本思维过程，就是根据所观察、发现的事实，调动原有的知识和经验，对该事实的成因或结果作出假定、进行解释的过程。一是客观事实，二是原有认知，两者结合起来，就是这一过程的基本特征。因此，要在物理教学中培养学生的猜想能力，就要增强学生应用自己的原有的知识和经验来审视所面对的事实的意识，要学会仔细观察、分析新的事实，并在其中寻找跟原有经验和知识中相似的特征，并尝试对它做出解释。

为培养学生猜想和假设的能力，教师可以采取以下教学方法：

● 选择恰当的事例，教师对事例所发生的可能原因做出猜想，或者对事例的可能结果进行假设，教师为学生具体地剖析猜想、假设的思维过程；

● 让学生经历猜想和假设的过程，而且让学生陈述猜想、假设的理由； ● 在学生提出了某些猜想与假设之后，让学生对这些猜想与假设的合理性进行评价，增强学生利用已有的知识和经验解释新事实的意识和本领。

3. 关于设计实验与进行实验

《课程标准》要求学生“知道实验目的和条件、制定实验方案、尝试选择实验方法及所需要的装置与器材、考虑实验的变量及其控制方法”。在具体实施时，实验目的、实验方案、实验装置与器材、以及包括控制变量在内的实验方法等，多数情况下都已经在教科书中做了一定的陈述，这是因为教科书很难通过交互的方式和学生一起共同来探讨实验方案，不交待一个比较确定的实验过程，教学内容的展开就难以承接下去。当然，不少教科书的编者为此苦费匠心，安排了一些启发环节让学生部分地经历实验设计的过程。但不管怎么说，学生在制定探究计划、设计实验方案方面的机会不可能太多，因此，教师对这个方面的教学应该予以必要的关注。

提高学生实验设计能力的途径，一是尽量让学生亲身经历实验设计的过程，分析实验要解决的主要问题，提出解决这些问题的各种实验方法，通过筛选、优化、组合形成实验方案。在实验结束时，还要根据实施情况评价这个实验方案。除此之外，从《课程标准》关于实验设计的基本要求入手，对现有的实验方案进行一些比较深入的讨论，也是提高学生实验设计能力的一种途径。例如：把实验的目的、条件和科学探究的假设联系起来，让学生体会到，实验方案实际上就是验证假设的具体化和程序化的计划，使学生能够根据探究的假设来思考实验目的和条件。也可以让学生根据同样的实验目的和条件，提出另一个实验方案，跟原方案进行比较，尝试修改原来的实验方法、改进原来的实验装置或更换原来的实验器材。为了提高学生设计实验的能力，还可以深入分析实验中的各种变量，对实验中控制变量的具体方法进行评价，如此等等。换句话说，在教学中有重点地逐步提高《课程标准》中关于实验设计能力的某些方面，并最终达到提高学生设计实验的整体能力，这也是发展学生实验设计能力的一种思路，而且常常是可行和有效的。

过去的物理教学也很重视进行实验、收集实验数据的工作。《课程标准》在这方面更进一步，体现了自主性和时代性的特征。例如，学生应该学会阅读仪器说明书，按照说明书的要求使用仪器。尽管仪器说明书上会有些看不懂的内容，例如仪器生产环节中的某些指标、规格和说明，但学生应该有能力从说明书中找到与操作相关的陈述，并能遵照说明书提出的要求自主地操作仪器。《课程标准》

要求学生用多种方式收集数据，这是时代发展的需要。随着信息技术的发展，物理实验数据的采集方式已呈现多样化和现代化的趋势，应该尽可能把现代信息技术应用在实验教学中。

4.关于分析与论证

在分析与论证方面，《课程标准》对学生提出了三个方面的要求：分析和处理数据、形成结论、描述和解释结论。

在分析、处理数据方面有这样几点应该注意。(1)学生首先要明确，本探究活动要解决什么问题，需要研究什么物理量之间的关系，涉及这些物理量变化关系的数据有哪些。也就是说，学生首先应该具备选择实验数据的能力。(2)在已选择的这些数据中，学生应该有能力确定，哪些属于实验中的常量，哪些是变量。(3)学生对于得到的数据，应该有对它们进行比较、分析的能力。对于无法一眼看出的关系，应该借助图像进行处理。例如，闭合电路中电源的路端电压U 和电流 I 两个变量，其U-I 图像是直线，可以利用图像进行处理，从而确定U、I 之间的数学关系。在通过数据处理得出了物理量之间的数学关系之后，为了形成结论，还要明确物理量之间的因果关系。为此，可以让学生从物理现象发生的先后来进行因果关系的推理，例如手握住橡皮绳的一端上下振动使绳上产生横波，手握绳的振动在先，是因，绳上横波传播在后，是果。还可以让学生从物理条件和物理现象来分析物理量之间的因果关系，所控制的物理条件是因，所产生的物理现象是果。例如：物体所受的力发生了变化（条件），由此引起了它的加速度发生相应变化（现象）；变压器原副线圈的匝数比发生变化（条件），由此引起了原副线圈电压比的变化（现象）。如果学生能够分析两个变量之间的因果关系，又能得出这两个变量之间的数学关系，那么探究的结论就初步形成了。

描述和解释结论，要力求简明扼要。表述的语言要科学，就应该准确、客观地表述探究结论的适用条件和物理规律，特别是要养成表述物理条件的习惯。例如：“在„„情况下，系统的总动量保持不变”； “在„„情况下，一定质量气体的体积跟压强的乘积不变。”在概括物理规律时，学生应该意识到以上省略号所表示的物理条件是必须表述的。表述的语言要简洁，就应该使探究结论具有高度的概括性。例如，楞次定律的表述可以称之为概括性的典范，其简练的语言不仅完全概括了各种情景下的电磁感应方式，而且巧妙地陈述了感应电流方向的判定方法。因此，在探究感应电流方向教学中，最好不要事先提供楞次定律的表述，应该让学生学会自己概括、表述探究的结果，并通过交流和评价，提高学生对探究结果的表述能力。

5.关于评估与交流

这里所说的评估，是指探究者对自己探究过程的回顾和反思，其内容包括：提出的猜想与假设是否有问题；所制定的实验方案是否完备；所收集的实验数据是否可靠；数据分析和处理的过程是否严密；实验结论的形成是否合理；探究结果的表述是否明确，其概括性如何，等等。对自己的行为养成反思的习惯，将有利于总结和吸取经验教训，有利于批判性思维的发展，有利于发现新的矛盾，有利于提出新的问题。

学生应该具有表达和交流自己探究情况的能力。它通常表现为两个方面：一是组织内容提纲（如果是语言表达，常称为“腹稿”）的能力，二是用文字、语言表述提纲中具体内容的能力。为了培养学生表达和交流的能力，教学中应该尽量让学生自己独立地撰写探究报告，逐渐学会组织探究报告的内容，设计和绘制图表。通过相互交流，体会到只有结论而没有过程的探究报告是没有价值的，因为没有过程的结论，其探究方法的科学性和探究结论的可靠性根本无法评价。在指导学生撰写探究报告时，教师不要用统一、刻板的格式强求学生，更不要让学生不动脑筋地在事先全部印好的《探究报告册》中填写。

二、对科学探究课题的具体目标进行分析和规划

高中物理课的科学探究课题可以分为两类。一类是学生根据自己的观察和发现所提出的课题（或者是在教师推荐下由学生选择的课题），是利用课外时间进行的，学生自主程度较高，探究活动的环节较多，探究周期较长，但每一个学年所能完成的课题数目极其有限。另一类是在课堂内进行的，课题的内容服从教学进度的需要，课题由教科书或者教师提出，因受到课堂教学时间的限制，每个课题所花费的时间不可能太长，因此探究活动的环节一般较少，这类探究课题的数量比较多。下面的陈述是针对后一类探究课题的。

1. 对探究活动的过程目标进行具体分析

分析每个探究活动的过程目标，侧重在某一个或某几个方面让学生深刻地体会科学探究的实质，这对提高科学探究的质量是重要的。

教师对一个具体探究课题的过程目标的分析，应结合该课题的教学设计同步进行。分析时，应抓住课题的内容特征，发掘课题在某些环节上的教学潜力。例如，探究“弹性碰撞的特点”时，如何测量物体在碰撞前、后的瞬时速度，这是探究活动的重点，也是难点。因此，这个探究活动，应该把精力放在设计实验和收集信息这两个环节上，探究过程的教学设计也应该围绕着这两个环节来深入思

考。又如，探究“单摆的周期和摆长的关系”时，数据的分析和处理则是重点，应该让学生经历周期和摆长二者关系的分析过程，让学生通过分析得出摆长 l 和周期二次方 T2 关系的 图像。再如，关于“感应电流的方向（楞次定律）”的探究，其重点环节是探究结论的形成和表述，如何使学生通过自主概括形成结论，其教学设计是很有文章可做的。

2. 对探究活动过程目标的实施进行合理规划

尽管一个探究课题所强化的过程目标只有某个方面，但由于不同的课题，涉及不同的方面，因此我们期望，通过若干课题的探究后，所有的过程目标都能得到强化，从而使学生科学探究的整体能力得到全面提高。要做到这点，需要对各个课题的过程目标进行整体规划。

给规划带来困难的是，有些探究能力涉及的课题很少，如提出问题。在课堂教学中，探究问题通常是由教学进度决定的，不可能由学生自发提出。而另外有一些环节则涉及的频率很高，如收集数据、分析与论证。因此，如何在教学中加强薄弱环节，这是在整体规划中值得考虑的问题。薄弱环节的加强，需要设法增加该环节的活动频率，另外，它还可以通过其他环节中的渗透来实现。例如在分析和处理数据环节中，就可以渗透对发现问题、提出问题能力的培养。像以上“单摆周期和摆长的关系”的探究活动中，作出了 l -T2 图像以后，如果进一步琢磨，就可能发现和提出一些问题。如：各个小组所作出的 l -T2 图像都是一条直线，那么，“全班不同的小组实验得出的 l -T2 图像都会一样吗？”通过对比，发现都一样，如果坐标系单位的设定都相同的话，连图像的倾斜程度都是一样的。于是，新的问题出来了：“这些倾斜程度一样的 l -T2 图像的斜率（ l 与 T2 的比值）究竟是多少？”通过计算，发现每个小组 l 与 T2 的比值都约等于0.25 m/s2。深入思考后又产生了一个问题：“既然各实验小组的数据处理中都出现了一个相同的加速度值，那么各小组的实验中，是否有一个以加速度形式存在的相同的实验条件？” 有，这就是重力加速度，因为各实验小组所在地的重力加速度 g 是相同的。此时，有理由猜想各小组实验中的 0.25 m/s2 也许就等于（k约等于40，为一常数）。把这个猜想写成公式就是 l2g，从中解出TkTkgkl。至此，这实g际上已经变成一个新的探究问题了。在以上过程中，学生经历了发现问题、猜想和提出问题的过程。既然提出问题、猜想等可以渗透在整个过程中，同样的道理，制定计划、评估、交流等，在进行教学规划和设计时，也可以把它们渗透在其他过程中，这是在进行规划时值得发掘的地方。

第三节 使物理贴近学生生活、联系社会实际

重视与生活、生产的联系，重视与技术、社会的联系是高中物理《课程标准》的一个重要特点。《课程标准》所制定的10个选修模块，有2个模块侧重于物理学

与社会科学、人文学科的融合，这两个模块中，列有专门的二级主题，加强物理与生活、社会的联系，如选修1-1中的“电磁技术与社会发展”、“家用电器与日常生活”，选修1-2中的“热与生活”、“能源与社会发展”等。《课程标准》还有3个模块侧重从技术应用的角度展示物理学。从这3个模块的二级标题名称“力与机械”、“热与热机”、“电磁波与信息技术”、“光与光学仪器”、“原子结构与核技术”等，就能感觉到课程对物理学知识的应用与实践的强调。其他的选修模块和共同必修模块，同样重视物理学的应用和社会意义。

在教学中，要重视物理学和生活、社会的联系，无非是从教学内容和教学方式两个方面来考虑。

一、在教学内容上使物理贴近学生生活、联系社会实际

把物理教学的内容和学生的生活实际联系起来，有利于激发学生的学习热情，强化学生的实践意识，提高学生分析问题和解决问题的能力；把物理知识与应用技术、人文学科相结合，能使学生获得一个更为宽广的视野，有助于学生形成科学的价值观，增强社会责任感。这些都是高中物理课程目标所强调的。教师应该精选相关的事例，把它们组织在自己的教学内容中。

共同必修模块（物理1和物理2）的内容标准中，关于加强物理学与生活、社会的联系方面，相应的条目有17：

● 用牛顿运动定律解释生活中的有关问题 ● 用动能定理解释生活和生产中的现象

● 用机械能守恒定律分析生活和生产中的有关问题 ● 分析生活和生产中的离心现象

● 关注抛体运动和圆周运动的规律与日常生活的联系 ● 了解能源与人类生存和社会发展的关系

在共同必修两个模块的共25条内容标准中，明确提出与生活、生产相联系的规定，计有以上6条，占有一个不小的百分比，其他模块的情况也类似。这些规定，为教学提出了明确、具体的要求。实际上，还不应该仅在这六个方面，而是在尽可能多的知识上，广泛地结合学生的生活实际，体现 STS 的思想。把家庭中的物理、旅途中的物理、游乐场中的物理、运动场中的物理等等，各种场合下学生熟知的事例都融合在我们的教学内容中。

值得说明的是，并不是所有事例都会有预期的好效果，这里存在着一个事例

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中华人民共和国教育部，《普通高中物理课程标准》，人民教育出版社，2003.4，第1版，第13－15页。

的发掘、收集和选择的问题。应该说，这些与教学内容有关的实践性事例，选国外的，就不如选我国的；选外地的，就不如选本地的；选历史的，就不如选当今的。例如，在灯饰产业发达的地区，选择与灯饰有关的事例和实物带进课堂，学生会感到非常亲切。在以小商品生产著称的地方，列举与小商品有关的物理问题比较容易引起学生的学习兴趣。又例如，在讲解日光灯起动器的原理时，教师带一个日光灯示教板进行演示，拆开起辉器的外壳，把实物展示台上的摄像头对准起辉器的氖泡，接通日光灯开关时，学生可以通过多媒体投影看到氖泡中的双金属片的工作情况，同时看到日光灯的起动过程。如果改变这种演示方式，情况也许就不同：老师利用教室里平时照明用的日光灯来演示，把拆开外壳的起辉器通过导线接在这盏日光灯上，闭合教室墙上的开关，学生同样从银幕上看到了起动器的工作情况，但所控制的却是这盏日夜伴陪着自己的灯。此时所产生的新鲜感和满足感，不是用示教板所能达到的。

二、在教学方式上使物理贴近学生生活、联系社会实际

关于教学方式的考虑，也是使物理贴近学生生活、联系社会实际的一个重要方面。我们再来看《课程标准》共同必修模块中关于教学方式上与此相关的实例和活动建议18（以下条目的顺序本文有所调整，个别条目的表述有所删简）：

● 观看有关人造地球卫星、航天飞机、空间站的录像片 ● 通过各种活动，例如乘坐电梯、到游乐场乘坐过山车等，了解和体验失重和超重

● 通过查找资料，对比实际弹道的形状与抛物线的差异，尝试做出解释

● 通过查找资料和访问，收集汽车刹车距离与车速关系的数据，尝试用动能定理解释

● 调查日常生活和生产中弹簧的形状及使用目的（如获得弹力或减缓振动）

● 调查日常生活和生产中利用静摩擦的事例

● 调查公路拐弯处的倾斜情况或铁路拐弯处两条铁轨的高度差异 ● 收集我国和世界航天事业发展历史和前景的资料，写出调查报告

● 设计实验，测量人在某种运动中的功率

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感受

解释

调查

设计

中华人民共和国教育部，《普通高中物理课程标准》，人民教育出版社，2003.4，第1版，第13－16页。

● 根据牛顿第二定律，设计一种能显示加速度大小的装置 ● 尝试设计一种在人造卫星或宇宙飞船上进行微重力条件下实验的方案

● 通过万有引力定律发现未知天体的事实，说明科学定律对人类认识世界的作用

● 评价核能为人类带来的好处和可能发生的问题

以上所列的教学实例或活动建议，是《课程标准》中物理1和物理2这两个模块的。对这些实例、建议学生对参与方式做一些简单的分类，可以看到，其中有让学生感受的，它使学生在实践中得到感性的体验；有让学生解释的，使学生对查找的资料进行解释的同时，增进物理学与生活联系的理解；有让学生调查的，在调查中使学生着实看到物理学在生活、生产、社会发展中的作用；有让学生设计的，增强学生把物理学知识创造性地应用于生活、生产和社会实践的意识；有让学生论述的，使学生能从理论上认清物理学与社会的互动作用。

显然，以上仅是根据部分实例和建议所概括的一些方式，还有很多方式都能在联系生活、联系社会方面产生有效的、积极的作用。比如，鼓励学生用常见的生活器具做家庭物理实验，教师有意识地把可乐瓶、易拉罐、饮料吸管、胶带纸等带进课堂进行演示实验和学生分组实验，拉近物理学习与生活之间的距离；鼓励学生进行综合性的课题研究，把物理学的知识和资源、环境、人口、生态、交通、居住等社会主题挂起钩来，增进物理学习与社会实践之间的联系。

论述

第四节 发挥实验在物理教学中的重要作用

一、认识实验在物理教学中的地位

《课程标准》中，内容标准共分三大部分：一是科学探究及物理实验能力要求；二是共同必修模块；三是选修模块。把物理实验能力要求作为内容标准的一个独立的主题，物理实验在《课程标准》中的地位是显而易见的。

提到物理实验，常常把它和操作技能联系在一起，在考查学生的实验能力时，总是会想到通过某一项实验操作来考查学生的实验能力，例如各种电表的读数、游标卡尺的读数、螺旋测微器的读数，还有电表、螺旋测微器、以及各种物理仪器或器材的使用方法和使用过程中应注意的问题等等。其实，这些操作技能仅是物理实验中收集信息的能力中的一小部分，而收集信息的能力又是物理实验能力的一小部分。物理实验有着宽广的含义，它包含从提出问题、设计实验，到收集、

处理、分析数据，形成实验结论和进行表达交流等一系列过程。《课程标准》对高中物理实验能力的基本要求做出了明确的规定。

提到物理实验，常常想到它是解决物理问题的重要手段，是学习物理知识、研究物理问题的重要工具，在理论上我们应用的是数学工具，而在实践上我们应用的工具就是实验。其实，物理实验所扮演的远远不是手段和工具这种角色，它同时体现了重要的科学观念，任何科学的结论必须经过实验的考验，实验是检验物理理论的最终标准。

提到物理实验，大家都会认识到它是物理教学中一项重要的内容。在具有实验项目的教学中，教师都会认真思考如何使学生懂得这个实验、如何使学生会解有关这个实验的习题。其实，物理实验不仅是物理课程的教学内容，它同时是物理课程的目标，《课程标准》所提出的物理实验能力要求，是高中学生通过物理课学习后必须达到的标准。教师在教学中，不仅应该从教学内容的角度来构思物理实验教学的设计，还应该从课程目标的角度来考虑如何使学生达到物理实验的基本要求。

二、发挥实验在物理教学中的重要作用

要发挥实验在物理教学中的重要作用，就应该重视学生实验技能的提高，使学生具备独立操作与高中物理实验项目有关的仪器和工具的能力，能运用这些仪器和工具获得准确的实验信息。应该看到，随着科技的进步，实验技能的具体要求和内容也在不断地变化，要注意对操作的理解，要避免大量重复性的刻板训练。

要让学生在实验中注意观察实验现象，鼓励学生在观察中发现问题和提出问题。为此，教师应该把自己在实验中发现的问题和学生一起交流，开阔学生的思路，让学生从具体的实例中感受到这些不留意的现象是怎样发现的，合理的猜想是怎样形成的，新的问题是怎样提出的。

应该重视学生对物理实验的理解，通过对实验目的、原理、器材和操作步骤的理解，体会实验是怎么设计出来的，增强对物理实验方案的设计能力。要鼓励学生修改实验方案和提出新的实验方案。

要尽量让学生自主收集实验的数据，逐步做到由学生自己设计实验数据表格，准确地读取和记录实验数据。应该使学生认识到，收集、记录数据的目的是为了分析、处理数据，因此，实验表格的设计应该满足数据分析和处理的需要。

应该尽可能让学生尝试用计算机来处理实验数据，学会用通用软件来简单处理实验数据。应该使学生认识到，用计算机处理数据时，数据处理的思路、要求和选择的方法并不是计算机所担当的任务，这是实验者自己必须考虑而且应该十

分重视的创造性工作，它关系到实验结论形成的方向及结论的科学性，我们只是把运算和作图等机械性工作让计算机去完成。

在提倡把信息技术应用于物理教学的同时，我们还提倡用身边常见的生活器具来做物理实验。即使在物理实验装备比较齐全的情况下，仍然提倡这样做，因为这样可以增强学生把物理知识与生活实践相联系的意识，可以增进学生对科学的亲近感。

要重视物理实验中情感、态度、价值观的教育功能。要珍惜学生对物理实验普遍感到兴趣的有利条件，让学生在物理实验的成功中获得成就感，增强对学好物理的自信。要通过物理实验，培养学生对待事物严肃认真的态度和实事求是的精神，建立实践与理论关系的科学价值观念。

第九章 评价建议

《国家基础教育课程改革纲要（试行）》将评价改革列为课程改革的目标之一，并提出课程评价的方向是“要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。” 《高中物理课程标准》就高中物理课程学生学习的评价问题提出了若干指导性建议。本章就学生学习的评价问题作一些说明，目的是激励教师与教育管理工作者主动、积极地参与到评价改革中来，成为物理课程评价的促进者、指导者、合作者与开发者。

第一节 物理学习评价的内容与要点

高中物理课程标准是高中物理课程评价的依据。对学生物理学习的评价应全面落实高中课程方案与物理课程标准的理念和目标。建立促进学生全面发展的评价体系。评价不仅要关注学生的学业成绩，而且要发现和发展学生多方面的潜能，了解学生发展的需求，帮助学生认识自我，建立信心。发挥评价的教育功能，促进学生在原有水平上的发展。

一、认识新的评价理念

新的评价理念应着眼于促进学生的全面发展和进步，物理教师应认真思考，通过怎样的评价方式才能落实这一理念，以保证物理课程标准的有效实施。新的发展性评价观与现行评价观的主要区别如下表所示。

案例4.2.1 发展性评价观与现行评价观的比较

发展性评价观 强调每个学生的发展 评价指标的多元化（三个维度）。 评价指标单一（知识点） 现行评价观 强调甄别与选拔 评价方法多样化。 强调过程性评价。 激励学生、展示成功、建立自信与自尊 评价方法单调（纸笔测验）。强调终结性评价。 甄别、选拔学生 强调“质性评价”；定性与定量相结合 实施的主体是学生、家长、老师与社会

由上可知,发展性评价具有以下特点：

过分强调评价的量化与标准化 实施的主体是老师 以新的课程改革理念和学习观为基础，构建更能真实、科学地反映学生发展，激励学生上进的评价体系，与过去的“考试、分数是唯一的评价标准”、“一考定终身”相比较，更加科学，更能反映学生学习的本质特征；

发展性评价强调评价的多元性，鼓励在评价方法和手段上，结合本地和本校实际和物理学科的特点创新，因而，给评价的实施者更大的空间，具有较大的灵活性，也给学校和教师留有更大的余地。

由此可见，发展性评价具有较强的生命力，势必将受到学生、家长、教师和社会的的欢迎。

构建新的发展性评价体系，最重要的是教育管理工作者、教师、家长和社会要充分认识和接受新的评价理念。

教育管理工作者要切实树立新的评价观，达成评价理念上的共识，确保在管理层次给予政策上的保障，并对学校和教师的评价改革给予满腔热情地支持。

学校和物理教师是评价实施的主体，物理教师必须改变评价的理念，积极地投身到评价改革中来，要在已有的基础上，根据新的评价理念和物理学科的特点，创造性地工作，使发展性评价的新思想和新理念在本校发扬光大。

发展性评价还必须取得全社会的认同，尤其是学生家长的支持，学校和教师要向学生和家长介绍新的评价理念和方法，将会给学生带来的变化，让家长参与到评价中来，是取得社会支持的重要环节。

发展性评价是对旧的评价理念的挑战，是一项全新的工作，必须建立在科学研究的基础上，学校要加强发展性评价的教育科研和教学研究，物理教师更要积极地投身到评价的教育研究中去。在新的评价理念指导下，将评价的改革建立在科学的基础上，使之更有生命力。

二、高中学生物理学习评价的内容与要点

高中物理学习评价要全面落实三个维度课程目标的要求，既要重视学生知识与技能的学习，又要重视物理学习过程与方法的评价，还应重视其情感态度与价值观的变化。下面给出一些高中物理学习评价内容的要点，供参考。

1．知识和技能方面的评价

 对物理科学的理解。包括对物理概念、规律的理解和应用，对物理学基本思想与观点的了解等方面。如能否用物理学的概念、规律进行交流？能否构建物理知识间的相互联系，把握高中物理核心内容的结构与线索等。

 基本的物理实验技能与素养。能否根据物理原理设计实验？能不能按书面说明（例如说明书、实验卡）进行操作？能不能独立通过观察和实验获取信息？能否正确处理实验数据？能否对实验的误差进行分析与评估？等

 对物理学与科学技术发展的关注程度。如是否经常通过查阅书报、看电视、浏览网页等获取物理学与科学方面的信息？对科学技术的新发现、发明是否有兴趣等。

 对物理学的观点、思想与方法的应用情况。如是否能主动地思考与物理学有关的科学问题？是否能用物理学的术语表达科学问题？是否在活动中发现过矛盾或未解决的问题，从而提出了有意义的问题？

2．过程与方法方面的评价

 对科学探究和物理实验的理解与参与程度。如对科学探究的认识与参与热情；能否从生活、自然和实验观察中，提出与物理有关的探究问题？其中哪些被老师和同学采纳？哪些问题受到了老师和同学的赞扬？对探究的问题提出过哪些推测或假设？在科学探究之前，是否积极参与制定计划、设计实验或实践活动方案？从哪些渠道（报刊、图书馆、英特网、学校的数据库）为探究活动收集了证据？是不是能运用科学的方法进行分析和实验？能不能比较清晰、比较准确地表达自己探究的结论和过程？否回过头去想一想，在探究的过程中有什么经验和教训？在与他人合作中，是否在坚持原则的情况下与别人达成过妥协？

 对物理学基本思想与方法的理解与应用程度。如亲自动手进行了哪

些实验操作？实验数据的收集是否真实可靠？对实验中可能出现的对于人身、设备的伤害，是否想到或已经采取了预防措施？是否尝试过从不同角度用不同的方法解决同一个问题？能否应用数学工具分析与表达物理问题？能否经常应用物理学的研究方法去分析和推

理、并能尝试在日常生活中讨论有关科学问题时，应用这些方法去思考和分析问题。

 关注学生是否积极主动地参与了物理学习活动。是否愿意并经常与

同学交流物理学习的心得和体会，与他人合作讨论物理有关的问题？等

 关注学生能否不断反思自己的学习物理的过程，并改进自己的学习

方法。

3．情感态度与价值观方面的评价

 对自然与科技的关注。如对于自然现象和科学技术方面的问题是否

具有好奇心和亲近感？对于科学技术与社会发展、社会问题的关系是否关心？有没有注意到报刊、电视上对这类问题的讨论？  应用物理知识探究科学问题的热情。是否乐于探索自然现象和技术

问题中的物理原理？还是只满足于知其然不知其所以然？对于新奇的物理现象反应如何？对于新的科技产品是积极探索其物理原理，还是无动于衷甚至有些惧怕？

 参与社会科技活动的热情。是否有将物理知识应用于生活和生产实

践的意识，勇于探究与日常生活有关的物理学问题？对于观察、实验、制作、调查研究等科学实践的态度是否积极？做的工作比较多还是比较少？

 科学态度与精神。在科学问题上是否乐于独立思考？还是人云亦云，

随大流？是否能主动表达自己的科学观点？是否愿意改变与科学事实不一致的观念？还是没有事实根据地固执己见？能否坚持科学真理、勇于创新、实事求是？是否具有判断大众传媒有关信息是否科学可靠的意识？

 合作精神。在科学实践活动中能不能主动与他人合作？还是在需要

合作的场合仍然坚持“单干”？是否乐于听取别人的意见？是否敢于提出与人不同的见解？是否有将自己的见解与他人交流的愿望？  对待困难的态度。在物理学习与科学实践中遇到困难时，是积极找

出原因，寻求其他解决方法，还是垂头丧气，放弃不干？

以上所列的一些评价要点仅供物理教师与管理工作者建构物理评价标准时

参考。在制定评价标准时，应根据物理课程标准，结合当地的实际情况与学生发展的水平来制定。

总之，物理课程的评价应帮助管理者、教师、学生、家长等诸方面了解高中物理教学情况；促进学生在知识与技能、过程与方法、情感、态度与价值观方面的全面发展；发现学生潜能，了解学生需求；使学生能看到自己在发展中的长处和不足，增强学习物理课程的自信心；激励、引导学生发展；形成生动、活泼、开放的教育环境。

第二节 关于物理学习评价的几点说明

一、 评价的形式

物理课程标准指出：倡导评价方式的多样化。要对形成性评价和终结性评价予以同等重视，使发展变化过程成为评价的组成部分。物理教师要在教育教学的全过程中采用多样的课程开放式的评价方法，如采用笔试、实验操作、课题研究、行为观察、成长记录档案、活动表现评价等多种方式评价学生，物理教师与学校要积极探索科学、简便易行的评价办法。新课程提倡的以下一些评价方式：

 收集和分析反映学生物理学习情况的真实资料。提倡建立学生学习档案。客观纪录能反映学生发展的真实情况。

 纸笔测验：提倡试题的开放性；提倡试题的选择性，让不同特长的学生有展示自己才能的机会。

 课堂日志：如实纪录课堂中的表现与事例。

 现场笔记：如实纪录活动中的表现与事例。记录学生参加了哪些活动、投入的程度如何、在活动中有什么表现和进步等情况。

 调查与访谈：向家长与社会调查、纪录。

 评价的结论：要全面、真实地描述学生的发展，激励学生上进。  提倡用记录卡片的形式记录学生学习的情况。

在学习档案中要收录物理学习的重要资料，如遇到的疑难问题及其有创见的解答，在探究活动中最出色的表现，被否定过的观点，通过努力最后解决的难题，设计巧妙的小制作，优秀的科学报告、作业情况、教学中的观察纪录等。

在“课堂日志”和“现场笔记”中。由教师或学生把课堂中发生的事情如实纪录下来。现场笔记应对学生在活动中的表现进行详细地、客观地描述。还可以通过访谈等多种途径收集学生的客观表现。教师也应该观察和记录学生的表现并和过去的记录进行比较。

下面给出了几个活动和实验探究方面的评价案例,供老师们讨论研究.

案例4.2.2活动评价表

使用传感器制作自控装置 学生姓名：______________完成日期___________________ 作品名称：__________________________________________________ 原理方框图 设计电路图 1.画出设计原理方框图和电路图

2．我选择的元器件：

___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________.

3.我的制作过程：

________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

4.我的演示效果：

____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

____________________

5．外观设计：

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________

6．我在活动中的表现：

我对全组活动的贡献是

_________________________________________________

我擅长的是

______________________________________________________________________ 我在活动中遇到的困难是:

______________________________________________________________________ 我在这方面应该做得更好:

___________________________________________________ _______________

7．自我评价：

（在评价的等级上画圈）

A级（优秀） B级（良好） C级（合格） D级（低于标准）

8．小组评语：

_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

9．老师评语：

______________________________________________________________________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________________

案例4.2.3 对一次活动的评价

据媒体报导：2003年5月25日凌晨，在西昌卫星发射中心发射了我国第3颗“北斗一号”卫星。物理老师和物理科代表决定就卫星问题在全班组织一次活动。他们要求学生研究讨论以下5个问题：

1．根据所学物理知识解释人造卫星能环绕地球运动的原理。

2．三个宇宙速度的意义？能否用学过的物理知识推导出三个宇宙速度？ 3．火箭的工作原理。你知道我国有哪些著名型号的火箭，主要性能是什么？ 4．通过资料查询，人造卫星有哪些主要用途？尝试对人造卫星进行分类。 5．通过资料查询我国研制人造卫星的历程，取得的主要成就。

要求每位学生选择1个课题进行研究，也可以是课题下自定的一个子课题，写出科学报告，或者做成Powerpoint投影幻灯片。

组织班级讨论会，让各位同学就自己准备的材料发言，不同的意见可以争论；还可以就此在班级出一次壁报，公布观点、展开讨论。

组织5人评议小组，尝试对小论文和和活动做简单评估。评价要注意到在活动中涉及到的知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观，但不需要求全。

填写下面活动表。

人造卫星活动记录表 以下内容各人自己填写 姓 名 论文题目 内容简介 班级 年龄 性别 论文研究过程与方法简介 以下内容评议小组填写 评议委员会意见 物理教师 科 代 表 评 委 年 月 日

本案例涉及的评价内容较广，有知识与技能方面的，体现在课题的“1、2、3”，学生须要利用在物理课程中所学的万有引力定律、圆周运动、动量定理与反冲运动等知识的应用，但所有问题都有现代科技的实际背景；通过上述要求体现了学生解决问题的过程，且案例要学生通过资料查询卫星、火箭及我国卫星的发展史等，在查询过程中，要用到书面、网络、访问等过程与方法，所以整个案例体现了过程与方法，培养探究能力；案例将激发学生的好奇心和求知欲，激发他们对科学技术的热爱，培养民族自豪感和攀登科学技术高峰的精神。

本案例的评价形式是开放的，活动的过程是自主的。特别是评议小组的成员，在评价过程中将会促进他们对知识的掌握和能力的提高，也会增强他们的责任感。语言的表达与交流将会增进学生的表达能力和交流合作精神。

评价结论是描述性的，有利于促进学生的发展。

案例4.2.4 一次实验探究活动的评价

实验探究 半导体二极管的V－A特性

实验探究目的：测绘半导体二极管的V－A特性曲线，研究半导体二极管电流随电压变化的关系。

实验探究要求：

明确实验探究原理。 设计探究实验。 制定实验步骤。 获取实验数据。 处理分析实验数据。 对实验进行评估与反思。 撰写实验报告。

本案例是对实验探究的评价，是根据高中物理课程标准中的测绘小灯泡的V－A特性曲线迁移而来，但却又要学生有所创新，其一，半导体二极管学生并不太熟悉，必须查找若干资料才能基本明确原理；其二，本实验探究中有反向电压，涉及到电路连接的变化。

对本实验探究的评价内容和范围可以是多元和多层次的，例如：

可以从知识与技能方面评价。如对实验原理的了解、数据处理显示出的能力、对数据的分析能力，以及实验报告的撰写等等。

可以从过程与方法方面评价。实验的设计、实验步骤的拟定反映了学生解决问题、收集信息的能力。

可以对学生的动手操作能力进行考查，可以考查实验中选取器材、连接线路、进行实验、处理数据等实际操作过程，观察学和生的操作熟练情况和规范准确程度等。在操作考查中应制定出较详细客观的细则。

实验考查的内容范围可以根据教学情况灵活决定。取其中的一部分或几部分内容（多少以教学需要而定）作为考查内容。

实验的考查可以是分层次的，针对不同的教学条件和不同的学生情况提出不同的要求。例如实验的设计就可以用提供不同器材的方法，要求设计出不同水平要求的实验线路：

稍低一点的要求是在变换半导体二极管正负电压时，采取重接电路的方法。

稍高一点的要求是给一个换向开关，启发其接成图示的电路，在实验中不需再重接电路。

也还可以给出其它器材，要求设计出电路，考查其创新能力。

评价的方法可以是教师评价，也可以组织学生对操作过程进行互评。实践证明，学生互评实验操作效

果很好，对学生实验能力的提高有很大的促进，也激发了学生的学习积极性。

二、关于笔试命题的改革

笔试仍是物理学习水平评价的形式之一。物理课程标准要求：测验与考试命题应该注重理解和应用，不宜过多考查记忆性的内容。要研究并设计有利于学生思维发展的、联系生活和社会的开放性试题。让学生了解自己的学习情况，而不应该在枝节问题上纠缠，故意设置误区，诱导学生犯错误。这对于学习基本的科学知识不仅没有帮助，长此以往还会使学生学习物理产生畏惧心理。

案例4.2.5是某校评价学生物理学习的几道笔试试题。案例4.2.6是某校对物理学科命题水平的评价标准,供老师研究讨论时参考

案例4.2.5 某校的笔试试题

1．图1所示照片是在水平公路上拍摄的一辆行驶中汽车的后轮，从照片来看，汽车此时正在＿＿＿＿＿＿（选填“直线前进”、“向右转弯”或“向左转弯”），作出此判断的依据是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。

2．某市区内一辆轿车在平直马路上以速度vA由西向东匀速行驶，发现前方有行人正从D点由南向北在横

道线上穿过马路，此时司机紧急刹车。司机作出反应的时间为0.7s，紧急刹车的

起始点在A处，其结果仍将正常步行穿过横道线的行人在B处撞倒，汽车在C处最终停下，如图3所示。在肇事现场测得AB＝1.7m，BC＝

图 2 图 12 14m，DB＝2.6m。为判断司机是否违章，警方派一警车以市区准

许的最高速度vm＝14m／s行驶在同一马路的同一地段，在A点紧急刹车，经14m后停下。试问：

（1）肇事汽车的速度vA为多少？该车是否违章行驶？取g＝10m／s2。

（2）行人过马路时的速度是多少？

3．图3是一种电动自行车，它的技术参数如下： （1）电动机额定电压36V、额定功率180W。 （2）密封免维护铅酸蓄电池是（12V，12Ah）×3。

（3）额定载重75kg，最高时速20km／h。 （4）在正常行驶速度15km／h的情况下能行驶60km。

（5）100km充电电能消耗1.2kW．h。 根据以上参数回答以下问题：

（1）为了使电动机正常工作，则3个蓄电池采用什么方式连接？ （2）该电动自行车上有电池状态检测显示功能，并当电池两端电压低于31.5V时自动断电。请分析用电池两端电压的大小来检测电池状态的物理原理。

（3）电动自行车在正常行驶速度（15km／h）的情况下行驶60km用时多少？ （4）电动自行车在最高时速（20km／h）行驶所受阻力有多大？

（5）电动自行车100km充电电能消耗1.2km。h，在正常行驶速这情况下行驶60km，则60km充电电能消耗是多少？设此时所受阻力为25N，则行驶60km克服阻力做功是多少？比较两者并作必要的能量转化说明。

本案例说明知识与技能方面的评价应关注学生对概念、原理、规律的理解和应用，问题的提出要注意有生活与事实背景。在这方面老师在教学中有许多成功的案例，可以补充讨论。

图 3 案例4.2.6 高中物理试题的评价标准

评价指标 教育价值 评价要点 体现高中教育的目标与理念 试题对学生具有教育性 有利于引导培养学生的创新精神和实践能力 有利于促进学生生动、活泼、主动地学习 应用意识 试题创新 难度 立足学生发展和实际生活需要设计试题 应用题的情景与实际问题情景基本一致 创造性地使用已有的题型 设计新题型（指在被评价试卷中首次出现的题型） 从学生生理、心理、知识和能力的实际水平出发，选用新颖的内容、图表、图片和漫画等多种学生喜闻乐见的形式陈述题目，激发学生对考试的参与性。 无繁、难、偏、旧题目。 体现课程标准的要求。 效度 试题无科学性错误。 主干知识的覆盖率恰当。 选用的题型使用得当，发挥了该题型的功能。 非开放性试题的评分标准合理，评分标准预见性好。 开放性试题的评分标准合理，体现开放性试题本意。 陈述试题的语言简明、易懂。 试题素材的选择 试卷结构 试卷规范 体现物理与社会、科技/生活的联系。 体现学科之间的联系。 体现当代科技、经济、文化、社会发展的现状与特点。 试题素材源于教材，但不拘泥于教材。 主、客观性试题分数的比例合适。 注意试卷题型的多样性。 各种题型的时间、题量、题型、分数结构合理。 考试性质和学科说明、整卷说明、考试时间和总分说明等准确、齐全。 试卷赏心悦目、插图规范、插图运用得当、图文匹配。 大题后注明该题的小题数，注明每小题应得分数及该大题的总分值。解题指导语简明、齐全。 题目与解答不跨页，整卷的大题和小题统一编号。 试卷每页的下端有注明避免考生漏题的提示语。 学科特点 重视物理现象、概念和规律了解状况的考查。 重视应用物理概念和规律分析、解决实际问题能力的考查。 重视实验能力的考查。 有利于发展学生的好奇心和求知欲；有利于学生积极开展形式多样的科学探究和实验活动；有利于引导学生关注科技进步，思考科学、技术和社会的关系并发表自己见解。

三、关于学分的管理、学习等级评定及高考的建议

根据高中物理课程标准的设计，学生在高中阶段可以选择的学习模块有12个，每修完一个模块，获得2个学分。所有学生要达到高中毕业水平，都必须完成共同必修课程模块物理1、物理2的学习，并从1-1、2-1、3-1系列中选学一个选修课程模块，即完成6个必修学分的物理课程学习。接着，学生可以根据自己的兴趣、发展潜能、升学以及今后的职业需求等再从2、3、4系列中选学若干个物理选修课程模块。

高中物理学习的评价应根据学生在相应课程模块的学习中评定的综合等级来决定学生是否获取相应课程模块的学分。在高中阶段物理课程的学习中，评价应充分考虑允许学生跨年级、跨班级选修，允许学生重修、重考任一课程模块等要求，制定灵活的、可操作的评价办法。

标准对报考高等学校的学生的考试内容作了规定，即考试内容应包含共同必修课程的模块物理1、物理2，以及部分选修模块。选修模块的考试内容的选择，应根据报考学校的类别与专业的需要确定。即高等院校的招生考试应当根据高校的不同要求，按照高中物理课程标准所设置的3个不同课程系列进行命题考试。命题的范围为共同必修模块、选修系列1、选修系列2、选修系列3。高等院校在录取时，应全面考虑学校对学生在高中阶段物理学习的评价，如学生的成长记录等形成性评价结果也应作为高校录取的依据。特别强调高校招生的改革应与本物理课程标准的实施配套进行。

第十章 教科书编写建议

教科书是最基本、最重要的一种课程资源。如果把教师教学行为和学生学习行为中所利用的一切素材和手段都称为教材的话，那么教科书就是最有代表性的，甚至可以说是主干性的教材。

《国家基础教育课程改革纲要（试用）》指出：“教材改革应有利于引导学生利用已有的知识和经验，主动探索知识的发生与发展，同时也有利于教师创造性地进行教学。教材内容的选择应符合课程标准的要求，体现学生身心发展特点，反映社会、政治、经济、科技的发展需求；教材内容的组织应多样、生动，有利于学生探究，并提出观察、试验、操作、调查、讨论的建议。”

毫无疑问，这些指导性意见在编写教科书时必须贯彻执行。鉴于教科书在贯彻和实现课程改革理念和课程目标的过程中具有突出的重要性，《普通高中物理课程标准（实验）》就教科书的编写提出了具体的建议。

第一节 教科书要全面落实物理课程标准

一、物理教科书要为实现三维课程目标服务

现实教育与人的发展和社会进步的需求不相适应，是教育改革的原动力，也是新的课程理念和课程改革思想产生的源泉。在新课程理念指导下，我国新一轮基础教育物理课程改革的特点之一，就是从知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观三个维度制定了物理课程的目标。如果说，就以往过份强调知识和技能的培养目标而言，这只是一种补充和完善的话，那么就科学及科学教育的内涵而言，它更是一种正本清源的深刻变化，是我国基础教育在科学教育本质与精髓的认识上的一次质的飞跃。

著名法国科学家庞加莱曾经说过：“物理学是一系列事实、公式和法则建立起来的，就像房子是用砖砌成的一样。但是，如果把一系列事实、公式和法则就看成物理学，那就犹如把一堆砖看成房子一样。不，物理学比组成它的事实、公式和法则要深刻得多！”

庞加莱这样说的根据在于，物理学不仅以其概念、原理和规律的知识揭示了自然界基本运动形式的诸多真理，而且还以在建立这种知识体系的过程中所凝练和升华的科学思想方法。与此同时，物理学的知识与思想对人类活动的一切领域都具有重大影响，尤其是它的每一次重大成就，都是人类思想和观念进步的伟大阶梯。

这就是说，物理学本身就是科学知识、科学过程和科学文化的和谐统一。三维培养目标就是科学本身的特征在科学教育中的反映。不如此，就不是真正意义上的科学教育。

科学知识是科学家们从事科学活动的成果，我们必须学习和掌握它们。这是物理教科书的基础。但是，什么知识更重要呢？例如，在牛顿定律的教学中，许多人认为牛顿第二定律更重要，有人甚至认为牛顿第一定律只不过是牛顿第二定律的特殊情况。然而，第一定律即惯性定律却包含着最富成果的科学概念，是牛顿物理学的基石。正是它摧毁了亚里士多德观念的基础，引导出了牛顿运动定律，并使牛顿以新的方法看待引力，从而令人信服地表明，天上与人间服从同样的力学。惯性定律是一个不亚于哥白尼日心说的科学变革。教科书的编者在科学知识的选取与讲述时应避免这种“疏漏”，从而不再使我们的孩子们痴迷于题海之中，而是学会思考科学究竟是什么！

科学过程是科学家们从事科学活动的智力劳动过程。历史表明，每一个科学上的新发现，特别是那些具有重大意义的科学发现，都不同程度地留下了科学家攀登科学山巅的足迹，为后继者跃上新的高峰提供宝贵的教益和启迪，甚至可以说是后人通向新的科学发现的金桥。这就是科学思维方法。

从培养现代人才来说，学生最需要的与其说是作为研究结果的赤裸裸的知识，不如说是研究的思想方法和能力。离开发展本身去把握结果，那就几乎等于没有结果。而在有些教科书中，人类对物理学认识的历史痕迹几乎被擦拭干净，科学家们曲折顽强而又闪烁着智慧的创造性思维和实践过程，被公式和逻辑的面纱遮盖起来，学生又怎能对物理知识的本质有深刻的理解！

然而，把科学过程引入物理教科书，切不可将前辈科学家的科学思维和研究方法异化为另一种教条让学生死记硬背。因为科学过程的本质是探究，从这个意义上说，不是按照前辈们的科学过程亦步亦趋地操作，就可以得到新的科学发现。倘若果真存在这种方法，科学就失去了创造性，探究也失去了意义。

既要借鉴前人在科学过程中的精神的、思想的、智慧的和方法的宝贵遗产，又不生搬硬套，应是物理教科书的亮点，当然也是难点。“曹冲称象”显示了科学智慧和科学方法的魅力，但“刻舟求剑”则贻笑大方。

科学文化是科学发展过程中，在人与科学的相互作用、社会与科学的相互作用中产生的精神层面的东西。科学意识、科学精神，科学的自然观、世界观，科学与社会发展及人类命运关系的认识等等，均属于科学文化。科学文化不仅是一个科学家赖以从事科学活动的精神养分，也是一个健全的公民所应具有的内在素质。传播科学文化是物理教科书必不可少的功能。

纵观人才的成长与教育的关系，不难发现，科学教育的三维培养目标对人才的脱颖而出具有重要意义。我们甚至可以说，科学教育如果脱离开三维培养目标，将会使受教育者有智商而缺少智慧，有知识而缺少见识，有技能而缺少精神。

1939年，西南联合大学入学考试物理试卷中有一道“伽利略是怎样研究落体运动的”题目。西南联大曾经培养出了大批著名的科学家。据当年经过此一考试入学，并在新中国物理教育事业中做出巨大贡献的一位前辈回忆说：这道题目我们的得分都不高，但它使我们明白了学物理应该学什么，怎样学！通过这道题目的解答和咀嚼，我们豁然领悟，伽利略之前的科学踯躅于泥途荒滩，因而千年徘徊，是伽利略翻越了一道山梁，使科学踏进沃野平川，从此一切都不再一样，大师辈出，经典如云„„一道题目，竟使我们对物理学的理解陡然一新！

有人问李政道先生在中学做学生的时候，乍一接触物理学，有什么东西给他印象最深？他毫不迟疑地回答说，是物理规律的普适性深深地打动了他。牛顿天才地由物体受重力坠落联想到月球是否因受地球引力而绕地运行，并将此思想推广至行星绕太阳的运动，从而由开普勒定律得出太阳与行星间的引力公式。它使天体与地球处于平等地位，自古以来笼罩在天体上的神灵般的光环消失了，宇宙万物遵从同样的自然法则。牛顿的万有引力定律堪称是物理学中普适性的经典楷模，赢得了后世无数科学家的的赞赏。

所有这些实例都表明，只有坚持科学教育的三维培养目标，才可能培育出一代代不仅具备比较全面的科学文化素养，而且具有挚爱科学的情感和勇于创新的新人。物理教科书应该充实这方面的内容。

物理学是一门与自然、生活、技术进步和社会发展有着最广泛联系的科学。对于青少年来说，它可以揭开大千世界的奥秘，又可以使他们志向高远、憧憬未来。然而，如果让学生封闭在既不联系自然，也不联系生活、生产，在远离探究乐趣的，甚至根本不能实现的“思辨游戏”式难题、怪题的之中，他们怎么可能热爱物理课程呢！在这两种可能的导向中，教科书的作用是至关重要的。

其实，坚持物理教学的三维培养目标，就能焕发物理教学的魅力，这是不言而喻、不喻自明的事情。编者们应该为此编出令人耳目一新的教科书！

二、物理教科书应展现科学教材的人文价值

科学文化的内涵主要指科学知识、科学思想方法和科学精神，其基本特征是求真求实。

人文文化是人生观、价值观及对世界本原的看法，它包含着人们对理想和信念的追求，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三者比喻为一个三棱锥塔的三个面，并认为：“当人们站在它的不同侧面底部时，他们之间相距很远，但当他们爬到塔的高处时，他们之间的距离就近多了。”在这种比喻中，顺理成章的推论是，随着高度的不断上升，真、善、美将越发接近，并在最高点达到理想的统一。由此可见，我们在以往的科学教育中，对科学内容的人文价值几近漠视，只是因为我们所占的高度不够。我们的物理教科书要努力弥合这两种文化的裂痕，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。

诚然，科学文化的主要表现是理性和逻辑。但不能由此得出结论：科学文化中没有人文因素。这是一个长期存在的普遍的误解。其实，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。比如说，哥白尼何以能够在1543年出版《天体运行论》，使得地心说行将就木呢？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，对人们的头脑起到了解脱枷锁的作用。由此，哥白尼才有可能对已纳入宗教教义的地心说发起冲击。就像文艺复兴时期的艺术家的眼光超越了宗教艺术，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，把它视为一个与其他天体相似的物体„„

科学也可以与最为典型的人文文化——艺术相提并论。他们都是人类最富有创造性的活动。像艺术创造活动一样，科学创造活动也深深打上了美学的烙印。可以毫不夸张地说，科学美是启迪思想和使思想变得明晰的重要源泉之一。对称、平衡、有序、统一、简洁等都是科学美的具体内涵。一个理论之所以完美，是因为在他的深处潜藏着某种真实的东西。德布罗意戏称自己关于物质波的论文是一首“没有科学特征的狂想曲”，但后来却演绎成为一部波澜壮阔的科学交响乐。

21世纪需要一大批有真才实学、有文化底蕴的综合性人才。如果真正将科学与人文学科相融合，充实在物理教科书之中，使学生在学习中同时受到科学与人文两种文化的熏陶，有所领悟，乐在其中地学习，这不就是有实效的素质教育吗？

三、物理教科书要为学生的自主学习和教学方式的多样化创造条件

长期以来，由于认识上的封闭和各种教学资源的欠缺，教科书成为教学的中

心。教师的作用就是讲解教科书，以使学生掌握教科书的内容，于是形成了这样一种关系：教学时教师把教科书咀嚼后喂给学生，考试时教师把教科书变为考题去检查学生。这样，学生并不一定需要与教科书建立直接联系，以至于有相当一批学生不读教科书，只看笔记，只做习题。

其实，教学应该是师与生、生与生、师生与教科书之间互相交流、启发和补充的过程。教师应该努力促进学生与教科书的直接联系，丰富和发展学习的内容，从而使学生成为学习的主人，进入自由学习的境界。

为此，教科书要力戒枯燥呆板地罗列概念与公式，不要成为一幅没有背景和色彩的“拼图”，而应以严谨的态度采集科学的果实，并以轻松活泼的笔调展现科学的魅力，深入浅出地勾画出科学思想发展的脉络。

以往的教科书对于科学发现和科学家总是简单化和偶像化，突出胜利，忽略失败，彰显成功，无视曲折。例如，奥斯特电流磁效应的发现，法拉第电磁感应现象的发现，在今天的学生看来并非十分困难，但教科书中却写到，他们都是多年坚持不懈的研究才取得突破性成功的。那么，他们到底是伟大还是渺小？在他们的科学生涯中，成功与失败的因素是什么？对我们有什么教益？

18世纪末到19世纪初，人们陆续发现了一些自然现象的联系与转化，一些独具慧眼的哲学家也因此燃起了哲学之光。黑格尔、谢林等人指出：“磁的、电的、化学的，最后甚至有机的现象，都会被编织成一个大综合体。”在这个时期，奥斯特曾周游欧洲，成为黑格尔、谢林思想的追随者，坚信电和磁之间一定有某种联系。1803年他曾写道：“我们的物理学将不再是关于运动、热、光、电、磁以及我们所知道的任何其他现象的零散的汇总，我们将把整个宇宙容纳到一个体系中。”但他寻找电和磁之间联系的试验却屡屡失败，其原因在于当时人们认为，力的作用只能像有心力那样是“纵向”的，奥斯特也未曾料到电与磁之间的联系表现为“横向力”，因而总是把磁针放错位置。旧的观念阻碍了成功。法拉第也一样，他从奥斯特的发现知道只要有电流就会有磁场，不管这电流是恒定的还是变化的，因而他期望只要有磁场就会有电流。他因为没有料到电与磁之间联系的某种“非对称性”而失败了多次。奥斯特和法拉第从提出问题开始，却迷途于旧观念的阴霾之下，最终靠着执著的坚持获得成功。这使曾经更早接近于成功的阿拉果、克莱顿等人扼腕叹息。与其说他们成功的刹那具有某种偶然性，不如说他们早晚会做出这样的发现。对于年青人来说，这种思想脉络和奋斗足迹也许比其具体的成果更有意义。我们的物理教科书不要回避！

物理教科书当然不应是名人轶事的汇编，我们不应追求所谓“寓教于乐”。但是，充满哲理的科学故事，娓娓动听的多方位的科学信息，都会成为一座座了

解物理知识，掌握科学思想的桥梁，引领他们达到自主学习的彼岸。

为了实现物理课程的三维培养目标，教学方式应该是多样化的。

为了将学习的中心从过分强调知识的传承和积累向知识的探究转移，改变学生一味被动接受知识，缺乏自主获取知识的意识和途径的状况，将科学探究列入课程标准是新一轮基础教育课程改革的一个亮点。

在科学教育中的科学探究，主要是使学生经历科学过程，从中学习知识与技能，体验探究的曲折与乐趣，学习科学的研究方法，领悟科学思想和科学精神。

《高级中学物理课程标准（实验）》指出了科学探究的重要意义和原则要求，也说明了科学探究所包含的要素。鉴于我国师生对于教学中的科学探究还不熟悉，教科书应为科学探究活动的实施提供内容、条件和方法上的明确指导。在高中阶段尤其要在科学探究的质量上下功夫。教科书一要把探究活动的方式引向多样化，如物理实验、文献阅读、网络查询等，二要加大探究的力度，为较深入的探究课题奠定基础。

第二节 物理教科书要把握好几个关系

一、丰富内容与适当容量的关系

由于在新的课程理念下，教科书应为学生的自主学习与教学方法的多样化服务，从而使教学成为师与生、生与生、师生与教材之间互相交流、启发和补充的过程，所以教科书必须呈现更为丰富的内容。有了丰富的科学内容，才能有学生自主学习的园地；有了丰富的科学内容，才会有教师进行创造性教学的沃土。这就如同有了内容丰富、情节生动的原创小说，才更加有利于电影剧本的改编，也更加有利于导演创造意图的挥洒以及演员表演才能的发挥。科学内容及其可选择性是非常广阔的，任何一部教科书都不会被优秀的教师当作课堂上的“演说稿”。对于水平不高的教师，内容丰富的教科书也有利于他们自身的提高。

另一方面，教科书又只是教学资源之一，而且在学校教学中，在有限的时间内，学生的课程门类众多，精力有限，必须给他们留有吸纳其他课程资源及学习其他课程的时间和空间。因此，教科书又不是越厚越好。适当的容量与丰富的内容的把握应是教科书编者追求与探索的目标。

二、内容的挑战性与可接受性的关系

基础教育课程改革必然也是对教学质量的优化和提升。为使一代青年具备与时代发展相适应的科学素养，高中物理教科书的内容必须具有“挑战性”，或者

说是跳起来才能摘到的“果子”。为此，教科书本身应成为一个提出问题、分析问题和解决问题的范例，以便学生对科学思想理解得更深刻些，科学观点更高一些，科学的思维能力更强一些，观察与探究的领域更广些。必须指出，同样的教学内容，不同的教科书能展现出具有不同挑战性、不同品位的“活剧”来。

当然，挑战性的难度要适当，要符合学生的认知基础和接受能力。这是不言而喻的。

三、科学知识教育与科学精神教育的关系

科学精神和科学方法是人们认识和把握客观规律的结晶，是人们在抛弃谬误、获得真理的过程中所形成的思维和行为。优秀人才成长的轨迹和社会进步的历史都表明，科学精神是开启民智、彰显理性的先锋。只承认“科学是有用的”，只停留在对科学所带来的物质福利的认识，是一种不完全的科学教育。科学精神是科学的精髓，因此培育科学精神才是科学教育的灵魂。

但是，点燃精神之光，不能靠说教。科学知识的学习、科学探究精神的感悟是培育科学精神的支撑。舍此，科学精神的培育则是空话和套话。在学习科学的“硬内容”——科学知识的同时，有机地培育科学的“软内容”——科学精神，是物理教科书编写中应该把握好的关系之一。一本好的教科书应该能向学生传达一种精神，一种思考方法，能带给学生一种独特的视角，以及一种科学品位。

四、各种教学方式相互协调的关系

落实三维课程目标是物理教学坚定不移的任务，但是实现三维课程目标的教学方式却不是惟一的。

科学探究作为一种教学方式进入基础教育，既是借鉴国际范围内教育改革的“他山之石”，也是对中华民族传统教育思想精华的一种“回归”。在中国传统教育著作中，最重要的一部书就是《四书》。书中说，一个人教育的出发点是“格物”和“致知”。格，就是击、打、推究之意。所以，“格物致知”就是从探究、探察事物中得到知识。格物才能致知，不就是说我们的知识要从实践和探究中来吗！对此，丁肇中说：今天应该重新体会几千年前经书里说的“格物致知”的真正意义。这意义有两个方面：一是寻求真理的惟一途径是对客观事物的探究；二是探究的过程不是消极的袖手旁观，而是有想像力、有计划的探索。

科学探究的教学方式所具有的优越性是一目了然的。但从另一方面来说，科学教育又不等同于科学研究。科学研究的特点是探索研究，其成果表现为知识的创新。科学教育的特点是吸纳，其成果表现为学习者获取、感悟、把握前辈科学

家的知识、方法、思想和精神，本质上是一种继承，一种为学习者获得发展的继承。因此，在科学教育中，特别是基础教育中，那种比较系统的、重点突出的、重在启发的“接受式”教学，也应该是一种有效的教学方式。应该指出的是，重在启发的“接受式”教学并非就是“我讲你听”、“我说你记”。这种教学方式与“交流”、“讨论”、“对话”，以及验证性、测量性的实验是并行不悖的。

从细节上来说，不同的教学方式适用于不同的教学内容，这是众所周知的。即使是科学探究，也有以实验为主、以文献研究为主和以调查研究为主等几种不同的形式。

物理教科书应为教学方式的多样化提供支撑。

第三节 物理教科书的共性与特色

一、物理教科书要有共性

《国家基础教育课程改革纲要（试行）》明确指出：“课程标准体现国家对不同阶段学生在知识、能力、态度等方面的基本要求。国家课程标准规定了各门课程的性质、目标、内容框架、学习建议、评价标准等，它既是国家管理和评价课程的基础，也是教材编写、教学与评估以及升学考试命题的依据。”

高中物理教科书的编写依据首先是《普通高中物理课程标准（实验）》，教科书必须体现课程标准的理念，必须全面落实课程标准中的课程目标，在教学内容及其深、广度的选择与取舍上也应以课程标准的框架为依据，而且不同模块的内容不应任意置换。

这些应成为高中物理教科书的共性。

二、物理教科书要有创造性

教科书的编写过程是一个再创造的过程，也是把课程理念物化的过程。《普通高中物理课程标准（实验）》以政府文件的形式规定了高中物理课程的性质、目标、内容，所以需要编写者全面领会。

但是应该承认，《课程标准》在教育理论与实践方面仍然涉及一定的学术性，因而不同教科书的编写者就有可能对课程标准的一些陈述有差异性的理解。这种差异既可能来自他们在教育学和物理学上的不同修养，也可能来自他们不同的教育实践。对此，我们应取开放的态度。因为这种对课程标准理解差异极可能是对课程标准内涵与精神的深化与光大，从而使物理教科书比课程标准的要求更具

体、更生动，更便于教学的实施和课程培养目标的实现。

更具体、更生动地表现课程理念，这是编者的创造性的重要表现，也是教科书编写应该追求的一种境界。

三、物理教科书要多样化

《国家基础教育课程改革纲要（试行）》指出：“试行国家基本要求指导下的教材多样化，鼓励有关机构、出版部门依据国家课程标准编写中小学教材。”《普通高中物理课程标准（实验）》则进一步要求每种教科书都要突出自己的特色。

我国幅员广大，在沿海地区和内陆地区、城市地区和农村地区、社会经验发达地区和欠发达地区，学生的生活视野、经验和学习条件相差很大，应该为不同的学生编写不同的教科书。

教科书的特色应从内容的选择、结构和呈现方法等多方面体现出来。 在一个模块内，物理教科书中科学内容的顺序和表现方式不一定就是课程标准中的顺序和方式。课程标准中的例子和活动建议是为了说明内容标准而设置的，教科书编者可以选用，也可以选择其他类似内容。同样的内容主题，在程度、要求、呈现方法、侧重点等方面也可以不同。对不同的学生，即使所学知识差异不大，能力要求也可有一定差别。

教科书的结构也应该是多样化的。科学知识的内在联系和逻辑体系虽是客观存在的，但也具有相对性。因此，教科书的结构和体系并非一定是该学科的结构和体系，也是可以多样的。

教科书的呈现形式也是教科书编者应该关注的问题。语言流畅，笔调生动，图文并茂有益于提高学生的兴趣。教科书的版式与栏目的设计应该美观、新颖、醒目，并具有启发性。高中物理教科书一定会是各具特色、赏心悦目的。

第十一章 课程资源利用与开发建议

《基础教育课程改革纲要（试行）》对课程资源利用与开发的途径提出了明确的要求：“积极开发并合理利用校内外各种课程资源。学校应充分发挥图书馆、实验室、专用教室及各类教学设施和实践基地的作用；广泛利用校外的图书馆、博物馆、展览馆、科技馆、工厂、农村、部队和科研院所等各种社会资源以及丰富的自然资源；积极利用并开发各种信息化课程资源。”

普通高中物理课程标准根据高中物理课程的特点，对课程资源的利用与开发提出了具体的建议。

第一节 课程资源的概念

课程资源对物理教师是一个新的概念，课程资源的利用与开发是我国基础教育课程改革所面临的一个新课题。课程资源的问题是在基础教育课程改革不断深入的过程中显现出来的，可以说没有课程资源的支持，课程标准的理念和目标就难以实现。

一、课程资源的界定

按照课程资源的功能特点，可以把课程资源划分为素材性资源和条件性资源两大类。素材性资源的特点是作用于课程，并且能够成为课程的素材或来源。各种教科书、教师和学生的教学用书、科技图书、录像带、视听光盘、计算机教学软件、报刊等属于素材性课程资源。条件性课程资源的特点是作用于课程，但不是课程的直接来源，它在很大程度上决定着课程实施的范围和水平。条件性资源包括人力、物力和财力，如师资力量、学生素质、教学经费，以及场地、设备、媒介、设施和环境等。而图书馆、实验室、展览馆、科技馆、博物馆、科技活动站、互联网等既包括课程的素材，也包含课程的条件。

课程资源按照空间分布，大致可以划分为校内课程资源和校外课程资源。校内和校外的课程资源都包含着素材性课程资源和条件性课程资源两类。 在实施物理课程标准的过程中，既要最大限度地利用校内的课程资源，又要充分利用校外课程资源，逐步建立和完善校内外课程资源的转化机制，实现课程资源的广泛交流和共享。教育行政部门、学校和教师应提高对课程资源的认识，努力利用与开发各种课程资源，加工、转化和并使其及时地进入物理课程，改变那种把教科书当成惟一课程资源的狭隘观点。

教师、教育管理者、教研员和课程研究人员，以及提供课程素材的学生、家长和社会人士，不但是物理课程资源的重要生命载体，而且构成了物理课程资源的开发主体，是课程资源开发的基本力量。

教师决定了课程资源的筛选、积累、利用与开发，是物理课程实施的基本条件性课程资源，从这个意义上讲，物理教师本身是最重要的物理课程资源。 课程资源不仅指有形的资源，诸如教科书、音像材料、网络资源等，也包括无形的资源，诸如人的体验、情感和态度等。从这个意义上说，教师和学生都是课程资源。这样，教师就不能拘泥于教科书，而是不仅教学生读有字的书，更要教学生读无字的书；不仅引导学生“读书”，更要把学生当成一本书来读。 二、课程资源的筛选

在物理教学中，教师首先要明确，哪些课程资源具有利用与开发的价值。从我国基础教育课程改革的理念和目标出发，凡是有利于学生自主学习和全面发展的课程资源都应该加以利用与开发。对于文字、多媒体等素材性课程资源，要经过认真筛选和加工，才能确定其利用与开发的价值。

筛选课程资源的基本原则如下。

1. 课程资源要有利于实现教育目标、教育方针和办学宗旨，反映我国社会发展的需要。

2. 课程资源要体现《基础教育课程改革纲要（试行）》的理念和目标，落实普通高中《物理课程标准（实验）》的要求。

3. 课程资源要符合学生身心发展的特点，顾及学生现有的知识、技能和素质背景，满足学生的兴趣爱好和发展需求。不仅要注意学生的群体需求，而且要注意学生的个体差异。

4. 课程资源要重视物理课程知识资源的开发，要重视与物理学相关的科技新进展，要重视物理学与其他学科的渗透与融合。

由此可见，课程资源的利用与开发必须反映我国基础教育改革的理念和目标反映我国社会发展的需求、学生发展的需求。

第二节 课程资源的利用与开发

物理课程资源是十分丰富的。学校和物理教师要充分认识各种课程资源对课程改革的重要作用，将物理课程资源的利用与开发纳入课程实施的计划之中，为学生生动、活泼、主动地发展服务。在物理教学中，课程资源的利用和开发应重

视以下四个方面。

一、重视教科书等文字课程资源的利用与开发

1. 教科书是最重要的文字课程资源。学校和教师应充分利用多种教科书并存这一有利条件，选择适合本校特点和学生需求的教科书。但是，教科书不是惟一的文字课程资源。教师要有课程资源意识，不能只把教科书当作教学内容的来源。教师不应局限于只用教科书从事教学，而应根据物理课程标准的要求，吸收和利用各种有利于学生发展的课程资源，充实物理课程的内容。

2. 采取国家、地区、学校、企业和个人多维度的资源开发模式。学校应按照课程改革的理念，选择、利用这些资源，与教科书配套使用。

3. 各种科技图书是物理课程的重要文字课程资源。物理教师要利用学校图书馆，指导学生阅读课外科技图书，激发学生热爱科学的兴趣和探索科学的热情，拓宽学生的知识面。学校的图书馆应该向全体学生开放，要为学生的阅读创造各种条件。

4. 各种科技期刊和报纸也是物理课程重要的文字课程资源。教师要引导学生关注期刊和报纸上的各种科技信息，及时了解科学技术的新进展以及社会发展对科技发展提出的挑战，使学生具备应付这种挑战的勇气。例如；不少学校的物理教师把期刊和报纸上的科技信息进行收集整理，有计划地反映到物理教学中。有的学校还让学生自己利用报刊上的科技资料，编辑加工成科技墙报。这种做法值得推广。

二、加快多种课程资源的利用与开发

现代信息技术的飞速发展和网络技术的广泛应用，为物理课程提供了极为丰富的课程资源，也为物理课程改革带来了前所未有的发展机遇。信息技术广泛应用于物理课程，将优化学校课程资源的结构，为课程资源的多元化提供动力。国家基础教育课程改革纲要要求“积极利用并开发各种信息化课程资源”，物理课程标准也对利用与开发信息化、多媒体课程资源提出了具体的要求和说明。信息技术与物理课程的整合，为物理教育的现代化提供了可能性。它既有利于学生学习物理知识和技能，又有利于发展学生收集信息、处理信息和传递信息的能力，而这种能力正是物理课程标准所要求的。 1. 常用课程资源的利用与开发

挂图、幻灯片、投影片、录像带、视听光盘、多媒体软件等都是常用的素材性课程资源。这些资源的开发与利用，有利于创设形象生动的物理情境，丰富物理教学的内容，激发学生的学习兴趣和探索科学的热情，促进学生对学习内容的

理解和掌握。

对于以上课程资源，过去一般只是将其作为物理教学的辅助手段，而没有将其作为重要的课程资源来认识。高中物理课程的理念则认为，以上这些多种媒体的素材，不仅是物理教学的手段，更是重要的课程资源。目前，这类课程资源仍然较为缺乏，且缺乏整体规划，大多是零散的。有关部门、学校和物理教师要发挥现有的多媒体资源效益，积极参与多种课程资源的开发，努力实现跨学校、跨地区的资源共享。有条件的地方，要尽快建立课程资源的数据库，拓宽校与校之间课程资源成果分享的渠道，提高使用效率。还要建设内容丰富、使用方便的中学物理教育资料库；开发有利于解决中学物理教学中的重点、难点的投影片、录像、VCD及计算机课件等多种类型的教学资料；制作促进学生主动学习、培养学生创新精神和实践能力的软件，并通过网络实现资源共享。 2. 积极利用与开发网络课程资源

网络技术与物理课程的整合，丰富了物理课程资源。国家教育部业已启动的“校校通”工程以及不少学校已经建立的局域网，正在为物理课程资源的利用与开发带来前所未有的机遇。

信息化课程资源的利用，为学生的学习提供了极为丰富的信息，开阔了学生的知识面，拓展了学生的视域，有可能实现真正意义上的交互性学习和探究性学习。学生通过多种渠道，诸如的学校的数据库、局域网、因特网来获取和交流课程信息，以学生自主收集的课程信息为基础，进行科学探究，这将改变学生的交流方式，使他们从封闭的师生小圈子走向一个无班级、无年级甚至能够扩展到国外的广阔学习空间。网络在教学领域的运用，可以有效地改进教师的教学手段和教学方式，将教师从重复性的知识传授中解脱出来，更多地投入关注学生、引导学生的教育活动中。通过网络，教师可以借助诸如图形、声音、动画、视频等多种媒体进行教学，让学生增加体验。同时，教师还可以借助网络的模拟功能再现真实的情景，以增加学习的直观性。教师要根据探究的课题，向学生展示教育网站和数据库、电子期刊、数字图书馆等网上物理教育信息资源，以优化物理教学环境和促进教学活动。对于网络教学这样一种新的教学方式，教师首先要帮助学生善于、乐于使用这种方式，要教会学生查找信息、发现问题；教师要能够在学生面对众多信息不知所措时，帮助他们选择信息、组织信息；最后，教师要引导学生以批判性的、创新的态度在纷繁的信息中鉴别与吸收。

我国业已建立了若干与物理教育相关的网站，它们大多与其他网页，诸如某些学校、物理教师、班级及一些学生的个人主页相链接，并形成了多个板块。这

些相连的网页能够提供教师备课所需的教案、课件、实验、素材等物理课程资源。有的网站还设置了物理教学网络实验室，开设演示实验、学生实验和趣味实验等栏目，提供了学生自主学习物理的平台。 经下列网站可查阅一般资料： http://www.sina.com.cn http://www.yahoo.com.cn http://www.sohu.com.

要查阅专业性强的资料可以到 http://www.wanfangdata.com.cn 或其他网站。

案例1 物理教育方面的网络资源

借助因特网进行检索，具有时效性强、快捷迅速和费用低等优点，可以有效地获取物理课程资源。下面是国内外与物理教育相关的几个网站。

1. 教育网站 1.1 综合性教育网站

中国教育信息网 http://www.chinaedu.edu.cn 中国教育资源网 http://www.learningchina.com 中国基础教育网 http://www.cbe21.com 中国中小学教育教学网 http://www.k12.com.cn 中国教育文献资源数据库

http://pu12.1ib.pku.edu.cn/www/ces/cessearch.html

中国教育在线 http://www.eduo1.com.cn/web-ia/web 1.2 国内物理教育网站

物理教育信息网 http://www.cpei.i-pcom/ 中国物理教育网 http://www.cpenet.org.cn 中国科普博览 http://www.kepu.com.cn/idex.html 1.3 国外物理教育网站

Physics Education Research Group http://www.physics.umd.edu/perg/ The Physics Classroom http://www.physicsclassroom.com Contemporary Physics Education Project http://www.cpeweb.org/ Education World http://www.education-world.com Science Netlinks http://www.sciencelinks.com/index.html The Noble Channel http://www.noblechannel.com 2. 搜索引擎

2.1 新浪 http://www.sina.com.cn 2.2 搜狐 http://www.sohu.com 2.3 雅虎 http://www.yachoo.com.cn 2.4 百度 http://www.baidu.com

从这几个搜索引擎可以寻找物理教育的网络资源，而要查找专业性较强的资料可以到天网（http://e.pku.edu.cn）。 3. 期刊和数据库 3.1 国内

3.1.1 中国期刊网（http://www.cnki.net）

3.1.2 万方数据资料数字化期刊系统（http://www.wanfangdata.com.cn） 3.1.3 中国基础教育知识仓库（CFED）

CFED收录基础教育类专业期刊和相关期刊3000多种，分成18个专题数据库，其中第9个数据库为物理教学研究与资料。可由CNKI镜像站点进入。 3.2 国际

3.2.1 OCLC（Online Computer Library Center, Inc.，即图书馆联机计算机中心）数据库（http://fivstsearch.global.oclc.org/） 3.2.2 CALIS UnCover Gateway 期刊篇名目次数据库 （http://csi.carl.org:3001/scripts/gateway.cgi）

3. 重视广播和电视等课程资源的利用和开发

我国已基本普及了电视，学生每天从电视上获取的科技信息是非常重要的实时课程资源。教师要善于捕捉生动的课程信息，丰富物理教学的内容。如某校的物理教师在电视上播放了部分机场、客运站的进入口处安装了红外线测温仪的新闻后，组织学生探究非接触性体温检测的原理，要学生设计类似的快速、准确地检测温度的方法等。学生亲自参加讨论和探究活动，尽管他们提出的方法不完善，有的不可行，但学生经历的探究过程将使他们永生难忘。

案例2 北京开辟空中课堂（2003年5月～6月）

为指导和推动北京137万中小学生在家学习，北京教育部门利用各种媒

体为全市中小学生开办了空中课程，它包括三部分：电视课堂、广播教学、网上学习。其中有物理在线。

又如上海普陀区教育局利用全区建成的“校校通”光纤教育专网的网络优势，开通“网上教学指导”专题网站，并在内容和形式上不断拓展，逐步增设视频点播、空中课堂、动画教室等板块，并发展为涵盖中小学所有年段，全部学科的网上教学系统。

三、开放实验室的课程资源

在众多教学环节中，物理实验是物理教学的重要环节之一，是落实物理课程目标，提高学生的科学素养、创新精神、实践能力的重要途径，也是实施物理课程改革的重要条件和重要的课程资源。应该重视实验室课程资源的利用与开发。 1. 建立开放实验室

物理学是人类认识物理世界、改造物质世界的智慧和实践能力的结晶，也是其他自然科学发展的基础之一。然而物理学又是以实验为基础的学科，物理实验是物理课程的重要组成部分，它在培养学生的创新精神与实践能力方面具有独特的功能。物理实验为学生学好物理提供了丰富的感性材料、创设了良好的学科环境，是培养学生学习兴趣、激发学生学习动机的有效手段。也是发展学生思维能力和实践能力，培养学生实事求是、严肃认真、不畏艰难、探索创新、团结协作的科学精神和科学态度的有效途径。实验室的各种仪器、模型、设备都是宝贵的课程资源。实验室的丰富课程资源有待充分利用与开发。

在现有的物理实验教学中，实验课的最主要功能是帮助学生理解物理概念和物理规律，而没有对实验课的教育功能提出更多的要求。因此，现行物理课老师演示的实验比较多，学生往往只是观众。在演示实验中，学生很难体验和理解实验的方法，教师和学生关注的只是实验的结果，对实验过程没有足够重视。在高中学生实验中，大部分也是按照教师的指令按部就班进行操作。这类实验同样只注重结果，不重视实验过程。由于选择了不注重实验过程的教学模式，实验教学在物理课程改革中发挥的作用不能充分显现。在实验的众多环节中，许多本应让学生亲自参与、体验的机会都丢失了，教师成了实验课的主角，学生反而成了配角。为了使学生成为实验课的主角，教师需精心设计实验模式，根据学生现有的水平，积极发挥学生在实验课中的作用。

要大力加强演示实验和学生实验。学校和教师应根据课程标准的要求安排足够数量的演示和学生实验，应竭尽全力利用实验室现有的器材，特别是平时闲置的器材，重新组合，设计开发新的实验。例如可以用长水槽中水波的叠加取代“弹

性绳波”实验；又如用视听同步的方法演示声波的干涉现象，学生不仅能听到干涉区域中声音强弱变化，而且同时看到屏幕上声波波形的振幅变化。学校应将部分实验室向学生全天候开放，让学生去熟悉、接触和选择各种仪器和设备，进行科学探究，尽快结束目前实验室的封闭管理模式。例如：采用音叉、镊子、养鱼缸用空气泵等气动式振源或电子式振源，创造关于波的干涉的新实验。 2. 倡导利用日常器具做实验

实验室的课程资源并不限于实验室的现有仪器和设备，学生身边的物品和器具也是重要的实验资源。例如，利用一次性塑料杯可以做十几个实验，如光的折射、大气压强、制造凸透镜等。又如，以废弃的光盘为光栅、以激光笔为光源，可以研究光栅的衍射现象。用日常器具做实验，除了具有简易、直观、经济等优点外，更有利于学生课外自己操作，以发展学生独立实验能力。在这些实验中，学生能充分观察物理现象发生、发展的全过程，从而反复品味其中的物理原理。学生开动脑筋，利用自己制作的仪器设计实验，完成自己提出的课题，这样更有利于培养学生的创新精神和实践能力。因此，倡导利用日常器具做实验，将成为开发实验室课程资源的基本途径之一。 3. 信息技术进入物理实验室

计算机多媒体技术的发展和推广，为中学物理实验教学的现代化提供了前所未有的机遇。要重视信息技术在高中物理实验中的应用，加快物理实验软件的开发。

互联网的发展为信息的传递提供了更为广泛的空间。网上资源十分丰富，教师只要对办公软件、网页动画制作软件、多媒体制作软件有一定知识，就可以利用网上的媒体资源，做成优质的物理课件。还可以利用计算机实时测量来绘制电磁感应的电压变化曲线，利用软件的交互性培养学生的实验能力。

四、社会课程资源的利用和开发

社会课程资源是重要的校外课程资源。为此，课程标准提出，除了学校教育的主渠道之外，充分开发社会教育资源；在利用和开发社会课程资源时，应根据课程标准的要求，采取国家、地区、学校、企业和个人多维度的课程资源开发模式，不断对众多的社会课程资源进行筛选和指导。社会课程资源的利用和开发一般遵循以下原则： 1. 优先性原则

对有效地参与社会生活所需要的知识、技能和素质进行综合的了解，能为加强以上几方面教育提供机会的社会资源，要优先用于课程。

2. 适应性原则

了解学生兴趣、爱好和年龄特点以及认知特点，以学生现有的知识、技能和素质为背景，促进社会课程资源的充分合理的利用与开发。

3. 教育性原则

发挥社会课程资源的教育功能，着重选取对学生情感、态度和价值观培养有用的素材和条件。

4. 转化性原则

重视建立校内外课程资源的转化机制。一方面学校要善于合理发掘和运用社区及兄弟学校的课程资源，另一方面校内课程资源也应该向社区和其他学校辐射。教育行政部门有责任加强管理，建立和完善校内外课程资源的转换机制，强化各种公共资源间的相互流动与共享。网络技术的发展为校内外课程资源相互转化提供了操作平台，因此要充分重视网络技术的应用和发展。

5. 安全性原则

社会资源的利用与开发中，要贯彻“安全第一”的原则，如生产危险品、放射性和污染严重的工厂就不适合学生去参观和实践。

第十二章 附录解读

高中物理《课程标准》在附录中给出了两个旨在进一步发展某方面能力的模块：物理实验专题和物理专题研修。在这两个模块中，《课程标准》提出了要求，并给出了示例，但具体的教学内容由有条件的学校根据自己的情况做出选择。

第一节 物理实验专题解读

首先应该明确的是，开设“物理实验专题” 模块的目的是什么？《标准》中指出：“开设‘物理实验专题’模块，目的是使学生较为深入地学习物理实验的有关理论、方法和技能；进一步提高学生的实验素养，激发学生实验探究的兴趣；增强学生的创新意识；培养学生实事求是、严谨认真的科学态度；养成交流与合作的良好习惯；发展学生的实践能力。”

《标准》的以上陈述，阐明了开设‘物理实验专题’模块的目的。对于那些喜欢动手、乐于探究、对物理实验特别感兴趣的学生来说，其它模块中的实验及其开设实验极为有限的时间和空间是远远不能满足学生需要的，有必要为他们的发展提供一个平台。所以，开设‘物理实验专题’模块十分必要。

《标准》指出：“在本模块中，学生应完成不同难度的实验，原则上实验数量不少于8个。” 这一要求是从该模块的操作层面提出来的。从实验的难度上看，应体现难易不同的区别，以适应不同程度的学生，有利于学生循序渐进地学习。从实验的数量上看，原则上实验数量不少于8个。按照一个模块36个课时的教学时间计算，每个实验的平均课时数约为4至5个课时，这就对每个实验的容量提出了较高的要求，也体现了该模块中的实验与其它模块中的实验在操作层面上的区别。

《标准》强调：本模块的设计尤其注重从以下几个方面培养学生 ● 经历实验探究过程 ● 强化实验方案的自我设计 ● 深入对实验过程和实验误差分析 ● 重视对实验方案和实验结果评估

《标准》的以上陈述，阐明了 “物理实验专题”的特色及其着重点。在实验教学中，有关实验方案的设计、对实验过程和实验误差的分析、以及对实验方案和实验结果的评估等，往往是学生的薄弱环节，只有在这些方面有所突破，才能真正做到进一步提高学生的实验素养，发展学生的实践能力。

一、内容标准解读

（1）通过典型实例，认识实验在物理学发展中的重要地位和作用。了解可重复性和可控制性是对物理实验的基本要求。

该标准的第一点是要求学生通过典型实例，认识实验在物理学发展中的重要地位和作用。物理学是一门以实验为基础的科学，在物理学发展中，每个概念的建立、每个定律的发现，都有其坚实的实验基础。实验在物理学的发展中有着巨大的意义和推动作用。从物理学发展的历史看，物理实验是物理学理论的基础，也是物理学发展的基本动力。物理实验在物理学发展中的作用表现在发现新事物和探索新规律、验证理论、测定常数、推广应用等方面。标准中的给出的样例“赫兹通过实验发现电磁波，验证了麦克斯韦的电磁场理论”就是一个著名的例子。 该标准的第二点是要学生了解可重复性和可控制性是对物理实验的基本要求。可重复性和可控制性既是对物理实验的基本要求，也是对物理实验的本质的揭示。了解这一基本要求，对于学生区分科学实验与江湖骗术、鉴别科学的真伪、破除封建迷信、提高科学素养，有着极其重要的意义。

标准中的给出的样例中提到的“科学界对冷聚变的争议”就是科学是史上一个著名的例子。1989年3月23日，美国犹他大学的彭斯和英国南安普敦大学的弗莱什曼举行新闻发布会，宣称在实验室的小型装置上，用钯作阴极电解重水，释放出巨大的能量，实现了常温常压下的“冷核聚变”。当时，整个科学界似乎都乱了套。美国学者托默在《科学幻象》一书中写道，冷核聚变被描述为在厨房里就可实现的清洁能源技术。来自犹他州的众议员欧文思更是把冷核聚变说成是“人类自发明火以来最伟大的发明”。犹他大学校长彼得森特意赶到华盛顿，为成立一个冷核聚变研究中心申请2500万美元经费。世界各地至少有1000个实验室先后行动起来。但是，始终没有人成功地重复出彭斯和弗莱什曼的实验结果，他们俩的故事也就成了科学界几乎人人皆知的反面教材。

可以从以下网站查询有关资料，了解科学界对冷聚变的争议。 http://database.cpst.net.cn（中国公众科技网） http://www.gmw.com.cn（光明网）

http://iccf9.global.tsinghua.edu.cn（清华大学物理系SRT网站） http://dailynews.tyfo.com/news/edu（天虎新闻网） http://www.oursci.org（三思科学网站）

（2）通过实验认识测量的意义；理解系统误差与偶然误差、绝对误差与相对误差，以及有效数字的概念；会用有效数字表达测量结果；知道精度和准确度的区别；能对实验误差进行初步分析。

该标准中涉及的测量的意义、系统误差与偶然误差、绝对误差与相对误差、以及有效数字、精度和准确度等概念，都属于物理实验的基础理论。使学生较为深入地学习物理实验的有关理论、方法和技能，是开设本模块的目的之一。只有具备了这些理论基础，才能进一步提高学生的实验素养。

实验误差的分析是实验中的一个难点，对学生要求不宜太高。所以，该标准中只要求“能对实验误差进行初步分析”。标准中给出的例3就是体现该标准的一个实例。

例3 判断测量的优劣。用螺旋测微器测量厚度分别为20 mm和2 mm的钢板，绝对误差都是0.01 mm，但前者的相对误差较小，测量质量较高。

（3）初步具有发现问题、提出实验研究课题的能力；能根据实验目的，设计并讨论实验方案，确定科学、合理的实验步骤。

该标准的第一点是要求学生初步具有发现问题、提出实验研究课题的能力。例如，在观察竖直弹簧振子的振动时，可以发现物体完成一个往返的时间总是相同的，即弹簧振子的振动具有周期性。弹簧振子的振动周期与哪些因素有关呢？可以猜想弹簧振子的周期与小球的质量有关。尝试在弹簧下面挂上不同质量的小球，可以发现它们的振动快慢是不一样的，即弹簧振子的周期的确与小球的质量有关。在上述发现的基础上，学生应该具备提出实验研究课题的能力。例如，可以提出“研究弹簧振子的周期与小球质量的关系”的课题。还可以在进一步发现弹簧振子的周期与弹簧本身的性质有关的基础上，提出“研究弹簧振子的周期与弹簧的弹性系数的关系”的课题。

该标准的第二点是要求学生能根据实验目的，设计并讨论实验方案，确定科学、合理的实验步骤。在设计实验方案时，不要求一步到位，事实上也很难做到一步到位。正因为如此，讨论实验方案是一个重要的环节。仍以前面提到的“研究弹簧振子的周期与小球质量的关系”的课题为例，在设计并讨论实验方案的过程中，既要考虑使用同一根弹簧，改变小球的质量进行探究，又要考虑到振幅的大小可能给弹簧振子的周期带来影响，所以每次实验中要保证振幅相同。或者首先通过实验排除振幅对弹簧振子的周期的影响。只有在互相讨论的基础上，才能

使实验步骤更为科学、合理。

（4）能根据实验要求合理选择并安装实验器材，正确进行实验操作。对较复杂或没使用过的仪器，能读懂仪器说明书，并按说明书正确使用该仪器。具备用已有的知识和设备能否完成实验的判断能力。能排除实验中出现的一般故障。

该标准的第一点是要求学生能根据实验要求合理选择并安装实验器材，正确进行实验操作。其中的“根据实验要求合理选择实验器材”在以往的学生实验中要求得比较少，要注意在实验中加以培养。在日常教学中，要让学生对各类实验器材有一个整体的、宏观的认识，同时，对每件仪器的主要性能、规格及其使用方法有所了解。开放实验室、建立实验走廊等做法有助于学生对实验器材的了解，值得提倡。

该标准的第二点是要求学生对较复杂或没使用过的仪器，能读懂仪器说明书，并按说明书正确使用该仪器。这一要求是物理教学面向生活、面向社会、面向现代化的体现，也是学生科学素养高低的体现。随着科学技术的高速发展，越来越多的高科技产品将走进我们的日常生活，走向社会。“能读懂仪器说明书，并按说明书正确使用该仪器”是现代人应具备的基本素质，否则将会变成新时代的“文盲”。标准中给出了“按照说明书使用示波器”的样例。我们还可以把仪器的范畴扩大一些，例如，让学生通过看说明书，学会使用DVD、全自动洗衣机、微波炉或其他未曾接触过的家用电器。

该标准的第三点是要求学生具备用已有的知识和设备能否完成实验的判断能力。这是实验的综合能力的体现。它要求学生既要熟悉物理原理和规律、熟悉仪器设备的用途，又能创造性地使用仪器设备，灵活巧妙的设计实验。

例如，用两个伏特表，能否测出一个内阻较大的电源的电动势？如果能，对伏特表有何要求？如何测？学生应该能够根据电路知识对第一问作出肯定的回答。后两问的答案则较为开放，不要求学生千篇一律，为学生的创造性设计提供一个空间。

该标准的第四点是要求学生能排除实验中出现的一般故障。对于实验中出现的故障，要学会先判断、后排查的程序以及先易后难的原则，不能毫无目标的东敲西打。

例如，在电学实验中，发现电路接通后安培表指针不动，应先判断可能是电路中某处导线未接好导致电路断路，也可能是安培表自身的问题，或电源、其他用电器的问题，然后先从可能性最大、也是最容易排查的导线接触不良入手。

（5）能正确观察和如实记录实验现象和数据，养成实事求是的科学精神。会用正确的方法处理实验数据，得出实验结论。

该标准的第一点是要求学生能正确观察和如实记录实验现象和数据，养成实事求是的科学精神。这里要特别强调的是“如实记录实验现象和数据”，绝对不允许为得出实验结论而去编造实验现象、修改实验数据的做法，从小养成实事求是的科学精神。

该标准的第二点是要求学生会用正确的方法处理实验数据，得出实验结论。处理实验数据的方法很多，应根据实验的要求灵活选用。该标准的例5中提到的“利用表格、图像方法分析、处理实验数据”是较为常规的方法，所有学生都应该很好地掌握。而例6中提到的“用传感器和计算机实时采集和处理实验数据”则是一种较为现代化的数据采集和处理方法，这类方法对于学生开拓视野极为有利，学校应努力创造条件，让学生多加实践。

（6）在实验过程中能与他人合作交流。能够对实验方案和实验结果进行评估和反思，具有对结果进行质疑、改进方案的意识。能够用科学语言，正确地写出实验报告。

该标准的第一点是要求学生在实验过程中能与他人合作交流。在交流过程中要能准确地表达自己的观点和做法，既坚持原则，又充分听取他人意见，接受合理意见。学生要有合作的意识和愿望，有团队精神，能够有效地发挥集体智慧和优势。科学技术发展到今天，任何一项成果的获得已经不是靠单打独斗能够完成了，合作精神在当今显得尤为重要。

该标准的第二点是要求学生能够对实验方案和实验结果进行评估和反思，具有对结果进行质疑、改进方案的意识。这一点是学生的批判性思维的重要体现。我们做任何事情，如果觉得已经尽善尽美了，就很难在原有的基础上有进一步的发展和提高。所以，我们应该要求学生在实验结果产生后，能够对实验结果进行评估和质疑、对实验方案进行反思、改进，不断优化试验方案，得出更为准确的实验结果。

该标准的第三点是要求学生能够用科学语言，正确地写出实验报告。这里强调的是“科学语言”。实验报告的表述应准确、严谨、精练、科学，要充分运用

公式、图像、表格等形式的科学语言表达自己的观点，实验报告应体现较强的专业性和逻辑性。 二、实验示例

《标准》中给出了14个实验示例，这些实验示例主要起两个作用。 第一是选择作用。《标准》中明确指出：“本模块的实验示例是供选择的内容。”我们建议根据本模块编写的教科书或开设本模块的学校应从《标准》给出的实验示例中选择四个以上的实验。

第二是示范作用。《标准》中建议：“为了适应不同地区、不同学校的情况，学校可以自行开发实验项目。” 学校应开发怎样的实验项目？从样例给出的实验中可以看出以下特点：

1． 强调实验方案的自我设计。如： 例2 用冲击摆测弹丸的速度。 例8 测定自来水的电阻率。 例12 用电解法测定元电荷。

2． 实验内容有一定的深度，需要不断思考、反复实践，突出实验的探究性。如：

例1 研究弹簧振子的周期与小球质量的关系。 例11 探究静电屏蔽和电磁屏蔽现象。

3． 实验的容量较大，操作较为复杂，需要一定的时间才能完成。如： 例3 用滑块、气垫导轨、数字毫秒计等研究动量守恒定律。 例6 把电流表改装成多量程电流表、电压表或多用电表。 4． 实验的设计和结论具有较大的开放性。如： 例5 用变阻器设计几种不同的控制电路。 例7 探究大容量电容器对电路的影响。 例9 用电桥和热敏电阻测温度。

5． 实验内容可以是在必修和选修模块中涉及到的物理知识，也可以是在必修和选修模块中未曾涉及到的物理知识。如： 例13 研究霍尔效应。

例14 将CD光盘作为反射光栅，测定其光栅常量。

6． 既要重视常规仪器的使用，也要熟悉一些较为新颖、先进的设备的操作。如：

例4 用摄像机、数码相机或频闪照相研究物体的运动。 例10 选用传感器制作控制电路。

7．既要有难度较大的实验，也要有难度一般的实验。既要有力学和电学部分的实验，也要有热学、光学等部分的实验。做到突出重点，合理兼顾。 所以，学校自行开发实验项目时，应充分考虑上述特点，充分理解开设“物理实验专题”模块的目的，把提高学生的实验素养真正落到实处。

第二节 物理专题研修

一、本模块特点

1. 功能

本模块是一个以发展学生自主学习能力为主要目的的模块。 2. 内容

在本模块中，可由学生自主确定学习的专题，其专题内容可以包括以下几方面：

·学生没有学过的某个物理知识专题； ·物理知识与技术联系的专题；

·物理学与经济、社会发展互动的专题； ·其他与物理学相关的，研修者感兴趣的专题。 3. 学习方式

学生独立阅读教科书和研修其他学习资料，在教师指导下主动收集相关信息，独立进行实验，并结合原有的认知对信息进行选择、加工和处理。学生还应撰写该专题的研修报告，并进行交流和答辩。

4. 评价

本模块对学生学习水平的评价，应该在重视研修成果的同时，更加关注自主学习的过程。研修的原始资料、实验记录、调查记录以及由此形成的专题研修报告，都是评价学习水平的根据。研修者撰写的专题研修报告，不仅要陈述所研修内容的结论，还应该反映研修的过程、方法以及收获和反思。在完成专题研修报告后，还应进行交流和答辩，展现研修的成果、发现不足、促进学生的发展。

二、内容标准

本模块共有内容标准7条，列出了以阅读文献为主和以实验为主的两种主要

研修方式的学习要求。现以方框图形式表示如下。

能在教师指导下根据已有物理知识和条件选择研修的专题 以阅读文献为主的研修专题，能根据内容来选择和确定有关书籍和学习资料，有针对性地阅读纸介质、电子媒体资料中的相关内容，会使用摘抄、旁批、下载、编辑等方式收集信息。 以实验为主的的研修专题，能合理提出假设，设计研究计划，通过观察、调查或实验获取信息。 能根据所获取的信息，通过独立思考和相互交流，获得物理知识。 能写出专题研修的书面报告，并进行口头交流。 理解所研修的物理知识，能用该知识分析、解决具体物理问题，并能完成答辩。 能承受研修过程中的挫折，勇于克服研修中的困难，增强研修的自信，体验研修成功的愉悦。 三、专题示例

动量和动量守恒

徐晓完成了必修模块学习任务后，决定选学《物理专题研修》模块。研修专题为“动量和动量守恒”。选择“动量和动量守恒”专题的人还有李明和罗强。

徐晓选择了某一本教科书中的“动量”一章作为主要学习资料。这一章共有5节课文，徐晓边阅读边摘录笔记，并尽可能地做实验。课本上有4个实验，徐晓限于条件只做了两个：一个是鸡蛋落到海绵上不破，另一个是橡皮绳对落下小球的缓冲作用。另外两个实验没有条件做：一个是压缩的弹簧把静止的两个小车弹开时两个小车动量守恒的实验，另一个是验证小球碰撞时动量守恒的实验。

徐晓能理解动量定理的知识，还应用动量定理解释了生活中的一些现象，并把这些实例收集在笔记本中。

徐晓对动量守恒的知识缺乏感性认识，尽管如此，他还是摘录了课本上的一些陈述，连同一些习题的解答，完成了超过3 000字的专题研修报告。

星期一上午，徐晓和另外几个同学（包括研修其他专题的同学）将要进行答辩，徐晓的答辩评价小组成员有五个人：赵老师、何老师、刘老师、李明，还有罗强的妈妈。组长是赵老师。选择专题研修模块的其他同学也可以听取答辩，参加交流。

徐晓用了15分钟完成了专题研修报告的陈述，为了表达得比较清楚，徐晓还用多媒体投影仪做了演示。答辩评价小组一共提出了6个问题，有5个问题徐晓很快就做了回答，而且回答得很正确。有一个问题，涉及动量守恒定律的适用条件和应用动量守恒定律的参考系问题，这些内容，徐晓抄了书上一些结论写在研修报告上，但理解得并不深。对这个个问题，徐晓的回答不能令人满意。

答辩会休会半小时，评价小组对徐晓的答辩情况做了研究，对其答辩是否通过做出了决定。

复会后，赵老师拿着两个球走进会场，一个是篮球，另一个是直径大约两三厘米的透明塑料球。赵老师拿着这两个球向徐晓提出了一个问题：把这两个球靠在一起，篮球在下，塑料球在上，放在一人高左右的位置上同时放手，篮球落地后，小塑料球可能会弹多高？

徐晓心里没底。为回答这个问题，他把两个球分别放在一个人的高度，让它们落下，看他们各能弹起多高。他发现两个球的弹性都很好，几乎都能弹到接近释放点的高度。徐晓根据他平时的经验对赵老师提出的问题进行判断：小球单独碰地，大约能弹起到1.4 m的高度，如果下面还有一个篮球垫着，和篮球的碰撞也许还要损失一点能量，于是徐晓判断小球能弹起的高度大概是1.3m到1.4m

左右。

赵老师要徐晓当场实验来检验这个判断，实验结果令徐晓大吃一惊，小球竟然打到天花板上，如果不是天花板的阻挡，小球还可以弹得更高一些。

赵老师当众宣布了刚才评价小组的评议结果，称赞徐晓在陈述专题研修报告中实事求是的态度，表扬了他利用身边的器材富有创造性地完成了动量定理的两个实验，对他能认真观察、记录生活中应用动量定理的实例的做法表示赞赏。赵老师同时指出了徐晓的知识缺陷，要求他进一步观察刚才两球碰撞的实验，并进行理论分析，把对上述小球碰撞的研究写出观察研究报告，作为动量守恒的案例充实在专题研修报告中。徐晓听了赵老师的宣布，知道自己在专题研修中的优点和不足，明确了下一步该怎么做，觉得很踏实，心里很高兴，立即开始琢磨起大、小球碰撞时动量的关系了。

●本案例所体现的内容标准为（1）、（2）、（4）、（5）、（6）、（7）。 ●本案例所提倡的观念和方法见下表。 1 2 3 4 5 6 7 8

案例所提倡的 学生主动获取各种学习资源中的信息 教师是学生学习的指引者 学生建构自己的知识体系 学生选择自己的学习方式 学生逐步地完成知识建构 学生体验到成功的愉悦 评价主体多元化，评价方式多样化 评价是为了促进学生发展 案例不提倡的 学生被动接受由教师单一提供的信息 教师是知识的传授者 教师传授现成的知识 教师按统一的模式教学 教师在课堂上呈现知识的全部 学生承受考试的压力 只由书面测验、教师判分的方法评价学生 评价主要是为了甄别 第四篇 回顾与展望

第十三章 问题回顾

物理课程标准的研制，引起人们在许多问题上的思考。就大的方面而言，主要涉及如何看待发达国家的教育经验，如何认识中华民族的教育传统，以及如何评估我国当前基础教育的现实等问题。

第一节 基础教育课程改革与国际视野

凡是关心基础教育改革的人们，都会在《基础教育课程改革纲要（试行）》和各门课程标准，尤其是各门自然科学的课程标准中，发现与欧美发达国家教育理念和课程目标的表述相近的一些话语。对此，基础教育界内外存在着正面或负面的议论。在负面的议论中，既有“要把中国的基础教育引向何处”的质疑，也有“千万不要东施效颦”的警告。我们应该怎样看待这种现象呢？

江泽民同志在北京师范大学百年校庆的讲话中提出了“教育创新”的命题。那么，中国的教育创新应该怎样确立自己的生长点？

中国是一个大国，一个大国的教育创新不能没有广阔的国际视野，否则无法与世共进，自然也就不能侈谈什么创新。何况，一个民族和国家如果不能正视外部世界，也就一定不能正视自己！

中国又是一个文明古国，一个文明古国的教育创新必须继承和发扬自己传统的教育精华，摒弃其糟粕，否则无法与时俱进，当然也无创新可言！

所以，必须在中西撞击和古今流变的结合中观察、思考和解决中国的教育创新问题。一句话，全球化时代的中国教育，必须在本土经验与国际经验的交融中，在参与全球教育体系的互动中，通过创新去形成和确立具有中国特色的教育体系。

一个国家的科学、技术、经济、军事成为世界之最，其原因之一是这个国家的教育在总体上的成功，这是不可否认的事实。而一个国家教育总体上的成功必有其先进的理念、思维方式和方法作为根基。无源之水、无本之木的事情是不会有的。

所以，研究和借鉴世界各国，尤其是发达国家的教育理念与实践经验，是一件必做的事。

西方教育的优点之一是尊重学生的想法、见解，允许甚至鼓励学生怀疑书本，

质疑教师；允许学生偏好，不用一把尺子去量所有的学生。在教学的民主性与尊重和培养学生的批判精神和创造性上，中西教育存在着巨大的反差。在现阶段，正视个人的发展与价值，从而带来整个社会的发展与价值，是教育的真正进步。

西方教育的另一长处是重问题、重思考、重认识、重观念和见解的形成。相比之下，中国的教育引领学生痴迷于题海之中，很少思考科学究竟是什么。

长期以来，我们基础教育的口号是抓好基础知识、基本技能。这个口号虽然有些片面，但不能说错。但是，当着这个口号在事实上演变为“基础教育打基础，高等教育做学问”时，它的弊端就显现出来了。因为这实际上是说基础教育阶段是“学”，只有能够读到大学的人，在升入大学之后才可以研究问题。但事实表明，基础教育阶段一点“做研究”的教育都没有，到了高等教育阶段也就不善于“做学问了”，而没有机会上大学的人，更难于通过自己的努力学习新的东西了。中国学生走到国外之后，普遍善于考试而拙于研究即是一种教训。教育思想是人类文明的一个方面，而文明的本性是一种“鼓励创造”的秩序。文明衰落的一个原因是保守，而保守的特征是“留下了秩序，却丢掉了创造”。缺少变化，失去与世界文明的交融，还谈何发展？“与国际接轨”意味着处处用世界眼光、世界标准自我定位，志在与世界“名优”平起平坐，绝不以“东施化”作茧自缚。

当然，不是外国的教育一切都好。中西教育互有优势和劣势。所以，在学习国外的教育理念与经验时，不可“南桔北枳”，更不可成为“比先知还狂热”的信徒。“矫枉过正”从来就不是一个导致成功的口号。

第二节 基础教育课程改革与中华民族的教育思想

前已述及，作为一个文明古国的教育创新，必须继承和发扬中华民族传统教育思想中的精华。在认真地研究过中华民族的教育传统及其历史演进之后，人们甚至可以说，在一定意义上，我们今日的基础教育课程改革也许正是中华民族优秀教育思想的回归与光大。

什么是传统？传统就是活着的过去，即仍然具有生命力的过去。从这个意义上说，任何对传统的继承都在于对它能够做出合理的现代解释，盲目的推崇和批判都没有意义。不久之前，国学泰斗张岱年先生在中国人民大学孔子研究院成立大会上说：尊孔的时代已经过去了，批孔的时代也已经过去了，现在是对孔子思想进行综合创新的时代了。可见，对传统思想的研究也存在创新的问题。例如，孔子曾说：“学而不思则罔，思而不学则殆。”罔，是被蒙蔽的意思。殆，是危险的意思。整句话的意思就是：只学习不研究，就弄不清事情的来龙去脉，弄不清

问题的实质，就会受蒙蔽。因此，学习必须要思，思就是研究。但是，研究并不是学习的结束，只研究旧的问题而不继续学习，不扩展视野，那也是很危险的。所以，学习必须是研究性的。这不也是一种关于教学方式的真知灼见吗？

韩愈的《师说》中讲：“师者，所以传道、授业、解惑也。”长期以来，这句话在教育界中可说是人所共知。如果想以这句话的批判开道，来推动基础教育课程改革，似乎也不够谨慎。从积极的方面说，这句话不也提出了三维性的教学目标吗？谁能说这“道”中没有情感，态度、价值观的内涵；谁能说这“业”中没有过程和方法的要素；谁能说这“惑”中不包括知识和技能的疑难？我们过去对这三个字的理解会不会太狭窄了呢！

中华民族传统教育思想的精华与中国近现代教育实践的背离是一个痛苦的事实。正如古希腊以理性和逻辑为母体的科学思想，也曾在长达1000多年的中世纪被压抑一样，中华民族优秀教育思想的被压抑也一定是有原因的。对我们来说，分析这种原因可能暂时还是一个力所不及的任务。但是在新的教育改革实践中，恢复和发扬这种思想之精髓，却是我们可以为之努力的事业。

第三节 基础教育课程改革与基础教育现状的思考

我国基础教育的实践，是新一轮基础教育课程改革中新的理念和思想产生的基础。今天的课程改革，必须冷静而理性地分析和研究我国基础教育的现状。

教育是提高国民科学文化素质、培养优秀人才和增强民族创新能力的基础，对任何国家都是如此，但对中国尤为严峻。因为我们如果不能通过优秀的教育形成人才资源的优势，就必将背负世界上最为沉重的人口负担。我们的教育，特别是基础教育能够算得上优秀的教育吗？

必须承认，在结束了那个革文化之命、革教育之命的梦魇般的年代之后，我国恢复了正常的教育体制和教学秩序，邓小平同志“教育要面向现代化，面向世界，面向未来”的号召，使我国教育事业焕发出了空前的活力。改革开放的二十多年，我国各级各类学校培养出了大量毕业生，成为社会主义事业的建设者，其中也不乏优秀的创新人才。

然而，由于种种原因，我国现行基础教育中应试教育弊端使得我们的教育很难称得上是优秀的教育。应试教育虽然能使我们的大多数学生成为合格的“程序员”，但却极少能使他们成为一流的人才，乃至成长为具有原始创新成果的大科学家、大文学家、大艺术家„„从这个意义上看，说应试教育埋没甚至摧残了人才也不为过。

有人对所谓“高分低能”的批评很不以为然，他们质问到：“难道考取北大、清华的学生比那些落榜生更低能吗？”形式逻辑的常识告诉我们，从“高分低能”这个命题并不能得出“低分就高能”的结论。我们只是说，应试教育下的“高分”与他们应有的能力是不匹配的，甚至有的相去甚远，而这种状况绝不是个别的。

我们的媒体常为我国中学生参加多个学科的国际奥赛所获金牌之多而喝彩。单纯地看这件事，它当然不是坏事。但如果因此就认为我国基础教育质量上乘，则就是大谬不然了。要知道，我们参赛的中学生是经过了怎样的集中培训呀！更为令人不安的是，社会上的“奥赛班”和“奥校”应运而生，且生生不息。于是，普通学生接受“应试教育”，特殊学生接受“应赛教育”„„难道中国的教育就以此为“特色”吗？

除此之外，应试教育还在生产“差师”，“差师”又在捍卫应试教育。“差师”一旦成为骨干，应试教育就将愈益泛滥。

有人会说，现在的教学对习题的要求很高，促使学生解题能力很强，这难道不是优点吗？是的，这不能不说是一种优点。但是，从青少年的长远发展，从青少年的全面成长，乃至使他们成为优秀人才的角度去看，我们也不能不说，这是一种缺点性的优点！应该承认，任何改革，包括现在进行的基础教育课程改革，都会以传统意义上的某种质量的“降低”为代价。五四运动是一次伟大的思想革命和文化革命。在提出“科学”与“民主”的同时，还提出了摒弃文言文、提倡白话文的主张。由此，我们今天六、七十岁以下的人，要想写一篇文言文或者作一首古诗词之类的东西，真是不像样子了。会写文言文，会做古诗，会填古词，当然是一种优点。但是我们因此而在中小学语文课上去大讲“诗词格律”，大教青少年怎样做古诗、写古文，岂不就是缺点性的优点了吗！

我们对基础教育现状的思考，对于素质教育和教育创新的研究都应该具体化。越是概念化，越是抽象化，就越容易流于形式，失之空泛。素质教育和教育创新难以落实的原因之一就在于此。实际上，只要落实三维的课程目标，改变教学方式的单一化，促进学生的自主学习，伴之以评价观念和评价方式的改变，素质教育和教育创新就会呈现新的局面。

第十四章 前景展望

基础教育课程改革的前景无疑是人们非常关注的问题。现实不会比理想更美丽，但没有理想的现实将会如何？没有什么改革不会面对挑战，战胜挑战就获得了希望。

第一节 理想与现实

课程在学校教育中处于核心的地位。教育的目标、价值主要通过课程来体现和落实。因此，课程改革是基础教育改革的核心内容，具有实质上的重要性。

课程改革要实施真正的素质教育。那么，素质教育的旗帜怎么打？什么样的课程建设可以实现素质教育？

回答这些问题的关键是，建立有利于受教育者科学文化素质的普遍提高、优秀人才脱颖而出的，有利于培育受教育者的创新意识和实践能力的，适应时代特征的“课程目标、课程内容、结构体系、教学模式和评价标准”的整体改革方案。这也就是新一轮基础教育课程改革的理想。

在原有模式下，单纯的“删繁就简”是一种改革，它或许能够使教与学变得“轻松”些，这是沿着阻力最小的道路所进行的改革。

我们现在的课程改革是一种提升和优化教与学的改革，但却不会是轻松的改革。这种改革可以使学生更爱学习物理，从而以自觉的勤奋代替被迫的负担。这种改革可以使一些教师有了“英雄用武之地”，也会使一些教师感到非常现实的压力，从而想方设法提高自己。三维课程目标的确立可以说是我国基础教育领域与世共进、与时俱进的典范，从根本上保证了课程改革理想的实现。理念和目标与教学内容的选择是有密切关系的。为实现一种理念，为达到一定目标，一定会选择有利于体现这种理念、实现这一目标的教学内容。

高中物理课程内容的选择是高中物理课程标准研制中的中心环节。在这一过程中，我们坚持了“时代性、基础性、选择性”的原则。

所谓时代性，首先是所选内容要能够加强学生与现实生活、现代社会及科技发展的联系，能反映当代科学技术发展的重要成果和当代科学思想。与此同时，要关注物理学的技术应用所带来的社会问题，培养学生的社会参与意识和社会责任感。

时代性也对课程内容现代化提出了要求，从而使受教育者实现科学文化素质的现代化。早已有人批评说：现代科学中的概念、理论同基础教育中所教的概念、

理论存在着越来越大的差异和冲突，就如同天文学中已经确立了“日心说”，而学校里还在教“地心说”一样。这样的状况怎么还能继续下去呢！

所谓基础性，是与追求普遍性相联系的。我们首先追求为发展方向并不相同的所有学生奠定必要的共同基础，因此严格筛选物理学中核心的、有生命力的基础知识、基本技能以及对学生的科学思维、人生态度、科学情感和价值观有教育意义的基本内容进入课程。

就所学物理内容而言，与现行教学大纲相比，有增有删。例如，在力学中，大量删减力的合成和分解的繁琐内容，因为它们大多只是为解算那些并非实际的习题而起作用的，它们既非核心知识，也没有多少生命力。实际的力学问题常常是从动量和能量的角度解决的。在热学中，现行课程只重视热力学第一定律，它揭示了自然界各种运动形式的转化与守恒，即能量转化和守恒。这当然是必要的。但是，有的学生学习之后反而会产生疑问：“既然如此，我们为什么还要节约能源？”在新课程中，增加了热力学第二定律。热力学第二定律揭示了自然界的演化和发展，揭示了任何与热现象相联系的自发过程都是不可逆的事实及其本质，例如热量不能自动地从低温物体传向高温物体等等，就是说，并不是所有能量都是可以利用的。学生们的疑问自然也就迎刃而解了。

从个人来看，人的特长与发展潜能具有多样性。从社会来看，社会对人的要求和需要也具有多样性。因此，课程内容必须为满足这些多样性的需要而具有选择性。选择性就是个性发展，而个性发展是全面发展的核心。没有个性的全面发展事实上是不可想像的。素质教育并不是要求把孩子都变成全能的通才，而是必须坚持“让所有人达到共同基础，让不同人各有所得，让优秀者脱颖而出”的观念与做法，将“有教无类”的精神和“因材施教”的方法结合起来。

素质教育不应该理解为是针对一个学生的“全面”教育，非得要求他在所有方面都得到最好的发展不可。如果真要这样，那只能给孩子戴上新的“枷锁”。素质教育应该理解为是针对所有学生的个别教育，即尊重每一个学生的个性，爱护他的心灵，实施符合他个人健康成长的教育。

这一次课程改革第一次把“多样化与选择性”付诸实施，是落实素质教育的重大举措。这等于宣告，不仅获得诺贝尔奖的大科学家需要创新精神和创新能力，千千万万高素质的社会劳动者同样需要创新精神和创新能力！

就目前而言，以“应试”或“应赛”为特征的教育，名声虽然不好，但“吃起来却香甜可口”，上瘾的人还欲罢不能。新的课程改革还仅仅是一只青苹果，先吃的人未免会有酸涩的感觉。但是，总有一天它将绽出红红的笑脸。现实中的一切总是没有理想那么美丽，但如果连理想都没有，或者只是把玩理想，而不去

硬着头皮去实践，那现实将是什么样子呢？

第二节 挑战与希望

教育创新的实现，教育真正地“面向现代化、面向世界、面向未来”，不实行具有实质意义的课程改革，那是不可想像的。我们已经跨入了一个新世纪，中国的每一位教育工作者，都不能不认识到，继续推行“应试教育”，或者打着素质教育的大旗，却依然在“应试教育”的轨道上“暗渡陈仓”，再也不能成为21世纪中国基础教育的特色了。这也是新一轮课程改革所面临的挑战。

课程改革能否成功的中心环节是教师观念的更新和教学水平的提高。 应该看到，教育这一事业在教师那里已经生命化了，并和他们的人生紧紧地联系在一起。因而对于新一轮的课程改革，它们有一种既可以触摸又可以谛听的心灵的关注。不仅如此，由于它们具有教育实践的积淀，也就有了品评课程改革的能力。一句话，他们有理由以内行人的身份和眼光说三道四。但是，也正因为如此，他们往往忽视了这样一个事实：以往的教育实践在给自己提供了评论的资格与见解的同时，也同时固化了一些成见，一些习惯性和守旧的观念。对自己教育实践的感情依恋阻碍了他们对于新观念的开放性，尤其是对一些新教学方式的不适应往往在心理上产生某种反弹。有人说，习惯是一只魔杖，它总是要驱赶一切新的东西。所以，一些人在理智上面向未来，但在感情上却依恋过去。比如，常常把培养学生的创新素质仅仅理解为如何应用现有的知识去解决某些新的问题，并把“尽量为学生准备将来可能有用的知识”看做最重要的事情，而对于培养创新精神和创新能力，则觉得“虚无飘渺”、“没着没落”。

汤川秀树是日本第一位获得诺贝尔奖的物理学家。日本人向来以模仿见长，而缺乏创造力。在这样的国度里，为什么也能产生一位以非凡的创造力闻名天下的人物呢？

日本的明治维新开启了一代人，从东西方思想与文化的比较中，探寻近代东方人在原始创新上落后于西方的深层原因。汤川秀树就是根据自己的切身体验来思考这一问题的人。

创造力从何而来？汤川秀树认为，创造力是一种直接把握整体并洞察到正确东西的认识能力，它需要一种总希望在知识的前沿或未知领域寻找他人尚未开垦的处女地的追求，因而要求教育的效果应该是对旧有积淀的熟知和对未来趋向的敏感。在这种教育中，“知识激励人去思考，去理解，甚至去发明”，而不是只需“记住”和“套用”。

觉得培育创新精神和能力有些“虚无飘渺”，除了观念上的原因之外，就是教师的科学水平和教学水平还有待提高。教师难以从三个维度的整体上把握物理学，不能认识自然科学中蕴含着的人文价值，不善于促进学生的自主学习和探究活动，这样就难以做出有教育的创新和促使学生的良好成长。所以，教师的自身提高是一个迫切的课题，也是对广大教师的一种挑战。

包括教育在内的希腊文明和中华文明曾经在世界的西方和东方遥遥相望，熠熠生辉。欧洲文艺复兴虽然不以希腊为中心，却雄辩地证明了像希腊文明这样的古代薪火一旦赋予新的活力，将会产生何等壮美的结果！如果包括教育在内的中华文明能够在世界的东方复兴和光大，其结果不是会更加壮美吗？

回顾曲折的过去，展望瑰丽的未来，我们会情不自禁地吟唱一位学者的诗句： “我是昆仑的云， 我是黄河的浪， 我是涅磐的凤凰再飞翔。 „„

我是屈原的梦， 我是李白的唱，

我是涅磐的凤凰再飞翔。”