高中物理新课标教师教学用书・必修2

-1-高中物理新课标教师教学用书·必修2在教材的编写过程中，编者与一线教师进行了广泛而深入的交流。有些共同性的问题在此做些说明。●这次课程改革十分强调科学探究在科学课程中的作用。这套教材中并没有“科学探究”这个栏目，编者是怎样考虑的？科学探究是一类教学活动，但不限于此。因此，我们认为不宜设立一个“探究”栏目，好像不是这个栏目的内容就不是探究了。科学探究也是一种精神。在一定程度上可以说，人们对未知事物的探究精神是与生俱来的。科学教育应该保护并发扬青少年的这种精神。因此，这套教材从整体上是以探究的思路展开的。例如，全书开始就提出这样的问题：实际物体的运动是复杂的，如果物体都是一个个只有质量、没有大小的“点”，问题就简单了。那么，什么情况下可以把物体看做这样的“点”呢……又如，在第二章开始的时候，小车在重物牵引下的运动到底遵从什么规律？提出这样的问题，然后引导学生进行实验，分析数据，得出结论。这是一个典型的科学探究事例。从教学活动的角度讲，高中物理中的科学探究不全是实验探究，这点必须强调。通过自己的探索，变未知为已知，这样的教学活动就是科学探究。它们与初中阶段的实验探究具有相同的特征，只是研究的手段不那么单一，即不完全是实验或者完全没有实验。在这种思想指导下，编者安排了几个典型的、没有实验活动的科学探究，例如第五章第5节“探究弹性势能的表达式”、第六章第6节“探究向心加速度大小的表达式”等。有些实验，探究性很强，这一点在实验的标题中都明确地标示出来了。例如：第二章第1节“实验：探究小车速度随时间变化的规律”、第三章第4节的“实验”栏目“探究求合力的方法”等。探究性的实验与验证性实验的根本区别在于前者的结论是未知的。这样就增加了实验的难度。编者对此进行了研究，在适当环节给出提示，帮助学生沿正确的方向前进，但又不直接给出结论，以保持学习的探究性，例如第三章第4节实验“探究求合力的方法”等。对于不涉及实验的探究活动，教科书为保持教学内容的探究性，采用提示的方法，帮助学生建立台阶，能够不太困难地走下去，例如第五章第5节“探究弹性势能的表达式”等。科学探究的活力在于每个具体的探究都与另一个不一样，它不是僵死的教条，无论是科学研究中的探究还是科学课程中的探究，都是这样。因此，编者在教材中不追求某种探究的“模式”。●实验一直是我国中学物理教学中的薄弱环节。这套教材在哪些方面加强了实验的教学？《课程标准》加强了实验的教学，体现之一是它把实验与其他教学内容紧密地结合在一起，而不再规定所谓的“必做”实验。例如《课程标准》规定：“通过实验，探究加速度与物体质量、物体受力的关系”、“通过实验，理解力的合成与分解”……凡是课程标准做出这样要求的，教材都安排了实验。还有一点与过去的《教学大纲》不同：《课程标准》没有对实验的具体做法、使用的器材等做出硬性的规定。这样就可以使师生因地制宜地进行实验教学，便于提出不同的实验方法，有利于实验设计的教学，使师生更注重实验中的科学思想，而不是背诵实验的器材、步骤等条文。鉴于《课程标准》规定的宽泛性，这-2-套教材尽可能地对同一个实验推荐几种不同的实验方案，供师生选择，例如第六章第3节“探究平抛运动特点的实验”等。这套教材中，节的标题中有“实验”二字的，如“实验：验证机械能守恒定律”，是全体学生都必须完成的。这些实验的规模比较大，而且多是定量的，一般要用两课时左右才能完成。教科书中的“实验”栏目，也是要求学生自己动手做的，但多是定性的实验，可以做随堂实验处理。“演示”栏目也是实验，往往由于器材等原因，只能由教师做给学生看，但有条件的学校应该努力让学生动手操作，可作为随堂实验处理。“做一做”栏目也是实验，但大多属于扩展性内容，其中有的器材不一定是各校都有的，有的器材则可用日常用品代用。这些实验可由各个学校、各位学生根据具体情况在课下选做。这些实验尽管不要求每个都做，但教学中应该在宏观上有个控制，总体上安排若干个，有要求、有检查，而不要一概不做。●教材的许多地方介绍了用传感器进行的物理实验，可是我国的情况千差万别，许多学校的计算机还很少，为什么要把这些内容写进教材？《基础教育课程改革纲要（试行）》指出：课程改革要“大力推进信息技术在教学过程中的普遍应用，促进信息技术与学科课程的整合”。用信息技术改造某些已有的实验、增加原来不能做的实验，这是大势所趋，教材编者要促进这项工作。但是，由于发展不平衡，也由于我国在这方面还缺少经验，所以不能搞“一刀切”。《课程标准》中指出的是：“重视将信息技术应用到物理实验……诸如通过计算机实时测量、处理实验数据、分析实验结果等。”遵照以上精神，教材在“做一做”栏目中多次介绍了信息技术在实验中的应用。例如第二章第1节“用计算机绘制v-t图象”、第四章第5节“用传感器研究作用力与反作用力的关系”等。从全国范围看，这项工作刚刚起步，各个厂家的产品型号、使用方法不尽相同。因此，教材只介绍基本原理，不涉及具体的操作，主要目的是指出某某实验有应用信息技术进行改进的可能性，指出技术方向，而具体的实验安排还要教师结合具体情况进行再创造。这方面的内容也不作为对全体学生的要求，但教材编者、教师、学生都应该做出努力，以推动这项事业的发展。●这套教材怎样加强学生的活动、加强教学的交互性？编者认为，改变学生的学习方式是这次教改的一大任务。“改变学习方式”的核心是让学生不做被动的“受教育者”，而是做一个主动的“探索者”。这里说的探索当然包括常说的科学探究，但不限于此，学生的活动也不限于实验活动。学生在学习活动中应该主动地动脑、动手，引发疑问、进行思考、实验操作、相互讨论，等等。浏览教科书就会发现，“演示”栏目和“实验”栏目里多数情况只写用什么器材、进行什么操作、注意观察什么，而几乎都没有把实验的现象写出来，更不写由此得出的结论。这样做的目的是让学生练习观察，并从观察中引发问题、进行实验，自己得出结论。在这样的学习中，学生不仅可以提高观察与推理的能力，而且会逐渐形成观察与思考的习惯，不做思想的“懒汉”。教材中有“思考与讨论”栏目，它是重要的教学环节。教学中千万不要为了赶进度而用一两句话把结论告诉学生。例如，第一章第2节的“思考与讨论”要求学生从一个实例出发思考矢量相加的法则，学生可能-3-不大容易说出用什么“法则”之类的东西，如平行四边形定则，但可以感悟出三个位移矢量的“三角形关系”。学生说不出来也不要告诉他们，学生只要结合实例认真考虑了，即使说不出来，也一定能够有所领悟。在教材的安排上，这时还不要求学习矢量相加的法则，这个法则要在以后接触更多的矢量之后才正式学习，但这里的思考会埋下一颗种子，到适当时刻就会萌发。再如第一章第5节图1-5-3的“思考与讨论”，目的是介绍v-t图象的倾斜程度与物体加速度的关系，而不是由教师正面讲述，先是从一个问题出发，即从直线的倾斜程度出发，进行讨论。这样不仅促进了学生的主动学习，而且有利于学生形成勤于思考、勇于质疑的习惯。教科书虽然做了这样的努力，但还不够，希望老师们在教学中朝这个方向走下去，创造更多更好的教学案例。●这套教材比较注意逻辑线索。有一种意见认为，这样做并无必要，因为多数人学过高中物理后并不去做物理学的研究者。关于这个问题，编者是怎样考虑的？什么样的人才算具有较高的科学素质？这不仅要看他的科学知识有多少，而且要看他的言行所反映出的，他对科学本质的认识程度，以及对科学过程、科学方法的领悟，特别是他的价值观在多大程度上与科学的价值观相一致。所以，对于以后不去研究物理学的学生来说，后者可能是中学物理更重要的教学目标之一。物理学是一门成熟的精密科学，实验事实是它的基础，逻辑关系构成了它的理论结构，两者缺一不可。在高中阶段，我们要在可能的程度上按它本来的面目展现给学生，使学生看到，这是人类三百多年来创造的一个有代表性的学科，它满足了人类的求知欲，它为我们奠定了现代文明的物质基础。我们不能不负责任地给学生造成一种假象，好像科学是一些支离破碎、经不起推敲的知识堆砌。人的科学素质表现之一是“说话要有根据、说话要合乎逻辑”。高中物理教学要一步一个脚印地走，事事不马虎。凡是由于知识基础、实验条件等需要跳过的逻辑环节，教材中要明确指出。这样做的目的，是让学生也养成这样的习惯。例如，关于做匀速圆周运动物体的加速度的方向问题，本来可以只从小球在水平桌面运动时的受力体验出发，得知做匀速圆周运动的物体受力的方向，由此推断一切做匀速圆周运动物体的加速度的方向。但是，这种做法是从个别几个实例得出的一般性的规律，得出的结论有可能是不可靠的，还需要进一步验证。本教科书则是利用加速度和矢量运算的知识，在普遍情况下得出做匀速圆周运动物体的加速度的方向，这样得出的论断才具有一般性。在这之后，根据牛顿第二定律得出的物体受力方向，也才具有一般性。需要指出的是，第六章第6节是以“思考与讨论”开始的，请学生通过两个实例的分析，思考做匀速圆周运动的物体的加速度方向。一个实例是地球绕太阳的公转，另一个是绳系小球在光滑桌面上的匀速圆周运动。学生可以看出实例中物体受力的方向，并推知物体加速度的方向。尽管不能由此得出普遍的结论，但这样的实例却对问题的答案给出了强烈的提示，在进行一般性的讨论中，它给我们指出了方向。这样的实例分析，不是可有可无的。类似的处理方法，在第二章第3节“匀变速直线运动的位移与时间的关系”中也有典型的体现。对于许多将来不以科学技术为职业的学生，也许匀速圆周运动的知识将会忘记，但一次又一次这样的逻辑训练将长留心中，成为他们的潜意识和价值观。学生将来应该思维有条理、看问题不片面、善于认识新事物。类似的教学设计，将对这样思维习惯的形成起到积极作用。-4-应该说明的是，诸如匀速圆周运动的加速度方向等问题的讨论，并不要求学生独立地复述，更不要求用这样的方法解决其他问题。只要学生能跟下来，认为说得有理，编者的目的就初步达到了。这样做，更多的是着眼于情感、态度与价值观方面的教育。经历过这样的学习过程与没经历过是不一样的，按教科书这样学习，学生会感到物理学是“说理”的。对于教科书中的某些内容，要允许学生不完全掌握，可能老师、同学们还不大适应。其实这是与过去不同的一种教材观，下面还会说到。●教材涉及了斜抛运动、弹性势能的表达式、普遍的曲线运动等内容，这是不是说这套教材比过去的教材要求高了？这三个科学术语在过去的教学大纲中、教材中都是不出现的，它们从三个方面反映了新课程与过去课程的区别。过去课程的着眼点在“知识点”，《教学大纲》没有把斜抛运动写在上面，教材就不能讨论斜抛的问题。《课程标准》要求与过去不同：“会用运动合成与分解的方法分析抛体运动”，也就是说，新课程对“方法”给予了更多的注意，对于方法的载体，即知识，没有苛刻的限制。因此，教材在研究了直线运动后，把抛体运动当做一个实例，目的是讨论在平面上应用牛顿定律解决问题的一般性方法。指出其与解决直线运动问题不同的是，需要在x、y两个方向上分别做出受力分析、在两个方向上分别应用牛顿定律和运动学的规律。对于抛体运动在两个方向上运动的具体规律，不像现在的课程那样强调，对于平抛与斜抛两种运动，也不刻意区分。当然，在具体的例子中，用得比较多的还是平抛运动。第五章第5节“探究弹性势能的表达式”的主要目的并不是让学生学习这个关系式，而是让学生经历一次探究的过程。关于探究性学习，无论是实验性的还是非实验性的，书上是否写出了结果、将来是否要求对结果的掌握，其教育意义是很不一样的。《课程标准》没有提及弹性势能的表达式，本教科书对这个关系式也不做要求，因此学生和教师都可以放下包袱，一心体验探究的过程，而不必过分担心其结论。至于一般性的曲线运动的介绍，也是在于它的方法，目的在于使学生能在更一般化的条件下比较深入地认识匀速圆周运动。这里并不涉及一般性曲线运动的具体知识。以这三个例子为代表，可以看出，不宜说新课程的要求比过去高了还是低了，应该准确地说，新课程与过去课程的侧重点有区别。●一些教学内容的引入和展开，例如运动学规律的教学，可能有人说过于烦琐，不如过去的方法那样“简明、轻快”。为什么要这样处理？这实际