高中物理新课程标准解读(鲁世波)

高中物理新课程标准解读德阳中学鲁世波一.课程性质与基本理念（一）课程性质高中物理课程是普通高中自然科学领域的一门基础课程，旨在落实立德树人的根本任务，进一步提升学生的物理学科核心素养，为学生的终身发展奠定基础，促进人类科学事业的传承与社会的发展。2一.课程性质与基本理念（二）基本理念1.注重体现物理学科本质，培养学生物理学科核心素养2.注重课程的基础性和选择性，满足学生终身发展需要3.注重课程的时代性，关注科技进步和社会发展需要4.引导学生自主学习，提倡教学方式多样化5.注重过程评价，促进学生核心素养的发展3二.学科核心素养与课程目标（一）学科核心素养（定义）学科核心素养是学科教育对全面贯彻党的教育方针，落实立德树人根本任务，是学科育人价值的集中体现，是学生通过学科学习而逐步形成的正确价值观念、必备品格和关键能力。物理学科核心素养是物理学科教育对全面贯彻党的教育方针，落实立德树人根本任务，是物理学科育人价值的集中体现，是学生通过学科学习而逐步形成的正确价值观念、必备品格和关键能力。包括：物理观念、科学思维、科学探究、科学态度与责任4二.学科核心素养与课程目标（二）课程目标•科学本质•科学态度•社会责任•STSE……•问题•证据•解释•合作与交流•模型建构•科学推理•科学论证•质疑创新•物质观•运动观•相互作用观•能量观物理观念科学思维科学探究科学态度与责任每一要素分为五级水平5三.高中物理课程结构机械运动与物理模型；相互作用与运动规律必修1（2学分）必修3（2学分）静电场，电路及其应用，电磁场与电磁波初步，能源与可持续发展选修1-2（2学分）磁场，电磁感应及其应用，电磁振荡与电磁波，传感器固体、液体和气体，热力学定律，光及其应用，原子与原子核选修1-3（2学分）选修2-1（2学分）物理学与社会发展选修2-3（2学分）近代物理学初步选修2-2（2学分）物理学与技术应用必修课程选修Ⅱ课程选修Ⅰ课程毕业考试选拔考试自主开设选修1-1（2学分）动量与动量守恒定律，机械振动与机械波必修2（2学分）机械能及其守恒定律，曲线运动与万有引力定律经典力学的局限性与相对论初步6四.培养学生核心素养的策略思考物理观念7四.培养学生核心素养的策略思考（物理观念）观念：通俗意义上来理解，就是人们在长期的生活和生产实践当中形成的对事物的总体的综合的认识。物理观念：形成物质观念、运动与相互作用观念、能量观念等，能用其解释自然现象和解决实际问题。▲形成物质观念、运动与相互作用观念、能量观念▲能用形成的这些观念解释自然现象和解决实际问题8四.培养学生核心素养的策略思考（物理观念）水平1：初步了解所学的物理概念和规律，能将其与相关的自然现象和问题解决联系起来。水平2：了解所学的物理概念和规律，能解释简单的自然现象、解决简单的实际问题。水平3：了解所学的物理概念和规律及其相互关系，能解释自然现象、解决实际问题。水平4：理解所学的物理概念和规律及其相互关系，能正确解释自然现象、综合应用所学的物理知识解决实际问题。水平5：能清晰、系统地理解所学的物理概念和规律，能正确解释自然现象、能综合应用所学的物理知识灵活解决实际问题。9四.培养学生核心素养的策略思考（物理观念）物理观念体系知识类观念方法类观念情意类观念“教育给予人们的无非是当一切已学过的东西都忘记后所剩下的东西”（劳厄）。物理观念是指学生通过物理学习，在深入理解物理学科特征的基础上所获得的对物理的概括性认识，具体表现为主动地运用物理思想、方法和观点，认识身边事物和处理问题的自觉意识或思维习惯。10四.培养学生核心素养的策略思考（物理观念）物理观念体系知识类观念方法类观念情意类观念1.来自于学生对物理学科具体知识的反思和概括，形成知识类物理观念，如力的观点、运动的观点、能量的观点等2.来自于学生对物理探究过程、学习方法的反思，形成方法类的物理观念，如类比方法、等效方法、模型思想3.来自于对物理在社会生活中的价值的认识和反思，形成的情意类的物理观念，如物理价值观。物理观念从何而来？11四.培养学生核心素养的策略思考（物理观念）物理观念体系知识类观念方法类观念情意类观念以上三方面观念相互影响、共同作用构成物理观念这一有机整体。物理观念具有层次性，一方面指在不同学习阶段形成的观念是不同的；另一方面指同一观念在不同的学习阶段，其内涵的丰富程度是不同的。物理观念具有能动性，主要表现为能够为新物理认识指明思维方向。“在建立一个物理学理论时，基本观念起了最主要的作用，物理书上充满了复杂的数学公式，但是所有的物理学理论都是起源于思维与观念，而不是公式”。（爱因斯坦）12四.培养学生核心素养的策略思考（物理观念）（一）引发认知冲突，实现错误前观念的转化认知冲突的引发是指，当原有观念与新经验之间出现对立性矛盾时而感受到的疑惑、紧张和不适的状态。学生在原有观念在遇到新观念时，往往对新观念的处理方式有三种情况：1.径直地拒绝了新观念；2.通过机械记忆，新观念取代旧观念；3.对新旧观念进行整合，接纳新观念。13四.培养学生核心素养的策略思考（物理观念）（一）引发认知冲突，实现错误前观念的转化认知冲突的引发是指，当原有观念与新经验之间出现对立性矛盾时而感受到的疑惑、紧张和不适的状态。物理教学中要实现原有观念的转变则需要满足三个条件：1.原有观念跟物理事实存在矛盾；2.新观念比旧观念更易于解释物理事实，即新观念具有可理解性和合理性；3.新观念的有效性。14四.培养学生核心素养的策略思考（物理观念）（二）铺设“绿色通道”，发展、拓宽学生的物理观念如何在前观念与新观念之间铺设一条科学的“绿色通道”，从而切实有效地发展、拓宽学生的物理观念，通常有以下四个步骤：1.创设情境，暴露学生前观念；2.继续创设学生通过直觉能感知的相似情境；3.引导学生自主进行相关观念的类比，寻求新观念与旧观念之间的整合点；4.指导学生完成物理观念的发展和拓宽。电场力做功与电势能的关系重力做功与重力势能的关系类比15四.培养学生核心素养的策略思考（物理观念）（三）引导学生体验评价、反思概括，促进物理观念形成和发展有别于仅针对具体性知识进行的传统的教学小结，观念构建导向的做法是：为学生搭建体验、评价、交流的平台，提供概括反思的方向和线索。1.知识性：单摆定义、回复力、周期2.单摆模型的理想化方法：如质点、点电荷、光线、自由落体运动、匀强电场等3.研究周期公式的“控制变量法”，如牛顿第二定律的探究、电阻定律的探究4.动力学分析方法：利用自然分解5.单摆本质：沿圆弧小角度运动，除了指向圆心的力，其余力的等效合力为恒力。16四.培养学生核心素养的策略思考（物理观念）（三）引导学生体验评价、反思概括，促进物理观念形成和发展17四.培养学生核心素养的策略思考（物理观念）（四）还原“真实”的科学研究历史教科书上的科学结论固然重要，但它背后的孕育发展，由潜到显的转化历程则更富启迪。因此，观念建构导向的物理概念、规律教学，可以借助物理学发展史，为学生创设真实的情境，然后带领学生乘坐“思维之舟”穿越时空，荡漾于科学发现的曲折物理学历程，领略涌现出的著名事件、现象、物理学观点、思想和方法及其对后世的影响。使学生真切地受到体验和熏陶，从而有利于物理观念的形成与发展。18四.培养学生核心素养的策略思考（物理观念）（五）挖掘实验探究功能，促进物理观念构建物理观念是隐藏于具体知识背后的概括性观点和思想方法。物理观念只有在学生本人亲自经历知识的探索发现过程，对具体物理知识进入深入分析和挖掘才能展开出来，并在与他人的交流讨论与具体应用中获得日渐清晰的认识。因此，在课堂教学中创设实验探究情境，让学生亲身体验物理知识的发现过程，感悟物理知识中蕴含的思想、观点和方法，使学生通过高水平的思维活动，深刻理解和掌握物理知识，并通过不断的反思、概括、提升，从而促进物理观念的构建。19四.培养学生核心素养的策略思考（物理观念）（五）挖掘实验探究功能，促进物理观念构建牛顿第二定律的探究实验探究教学中，学生迁移相关物理观点、思想和方法到新的问题情景中，利于作出创新性应用。20四.培养学生核心素养的策略思考（物理观念）（六）在原始物理问题情景中实现观念的创新应用“原始”物理问题是指，自然界及社会生活、生产中客观存在且未被加工的物理问题。物理现象原始问题物理习题结论评价对物理问题进行描述抽象、设置物理量验算推导21四.培养学生核心素养的策略思考（物理观念）（六）在原始物理问题情景中实现观念的创新应用【题目】《中国青年报》1990.12.25报道了我国前往南极的科学考察船“极地号”上发来的专电——“极地号启动减摇装置慢速航行”。报道称：“随着西风带的离去，船体摆动愈发剧烈，船体横摇已达15o，最高达27o…为了减小船体摇动，船上已采取了新的减摇措施，为此航速已减至10节。”为什么通过减速能实现减摇?（波浪冲击力的频率接近轮船摇摆的固有频率时，轮船摇摆幅度最大。）22四.培养学生核心素养的策略思考（物理观念）（六）在原始物理问题情景中实现观念的创新应用先看两种特殊情况:1.船的速度方向和波浪传播速度方向在同一直线上；2.船的速度和波浪传播速度方向垂直。具体分析如下:23四.培养学生核心素养的策略思考（物理观念）（六）在原始物理问题情景中实现观念的创新应用上述原始物理问题解决过程中，不难发现运用了物理模型的方法。而在物理模型建立中，又使用了归纳推理的方法。因此，通过对原始问题的不断了解、积累，能使学生形成一种借助于科学方法研究问题的心理定势，有效地形成物理观念。24四.培养学生核心素养的策略思考科学思维25四.培养学生核心素养的策略思考（科学思维）思维：人脑进行逻辑推导的属性、能力和过程。它是人类所具有的高级认知活动。按照信息论的观点，思维是对新输入信息与脑内储存知识经验进行一系列复杂的心智操作过程。⊙分析与综合⊙比较与分类⊙抽象与概括26四.培养学生核心素养的策略思考（科学思维）科学思维：《课程标准》中的“科学思维”素养，主要包括模型建构、科学推理、科学论证、质疑创新等四个要素。27四.培养学生核心素养的策略思考（科学思维）水平1：能说出一些所学的简单的物理模型；知道得出结论需要科学推理；能区别观点和证据；知道质疑和创新的重要性。水平2：能在熟悉的问题情境中应用所学的常见的物理模型；能对比较简单的物理问题进行分析和推理，获得结论；能使用简单和直接的证据表达自己的观点；具有质疑和创新的意识。水平3：能在熟悉的问题情境中根据需要选用所学的恰当的模型解决简单的物理问题；能对常见的物理问题进行分析、通过推理，获得结论并作出解释；能恰当使用证据表达自己的观点；从不同角度思考物理问题。水平4：能将实际问题中的对象和过程转化为所学的物理模型；能对综合性物理问题进行分析和推理，获得结论并作出解释；能恰当使用证据证明物理结论；能对已有结论提出有依据的质疑，采用不同方式分析解决物理问题。28四.培养学生核心素养的策略思考（科学思维）水平5：能将较复杂的实际问题中的对象和过程转化为所学的物理模型；能在新的情景中对综合性物理问题进行分析和推理，获得正确结论并作出解释；能考虑证据的可靠性，合理使用证据；能从多个视角审视检验结论，解决物理问题具有一定的新颖性。29四.培养学生核心素养的策略思考（科学思维）《课程标准》对模型建构要求的层次能说出简单物理模型能在熟悉情境中应用常见物理模型能在熟悉情境中选用恰当模型解决简单问题能将实际问题中的对象和过程转换成物理模型能将较复杂实际问题的对象和过程转换成物理模型质点、弹簧振子、单摆、理想气体、点电荷、匀强电场、理想变压器等。匀速直线运动、匀变速直线运动、平抛运动、匀速圆周运动、简谐运动、弹性碰撞、等温过程、绝热过程等。常见理想模型30四.培养学生核心素养的策略思考（科学思维）合理使用证据进行科学推理【题目】“蹦极”运动时，在运动员身上装好传感器，测量运动员在不同时刻的高度及速度。运动员及所带装备的总质量为60kg，弹性绳原长为10m。运动员从蹦极台自由下落，得到右图的速度－位移图象。（1）运动员下落过程中在