的模块可以以探究教科书中所涉及的科学规律为主;偏重技术领域的模块可以以操作或制作性探究活动为主;偏重科学原理领域的模块可以以理论性探究活动为主;偏重社会领域的模块可以以验证物理学发展史中重大发现的探究活动为主;而专题研究性模块可以以探究具有较高科技含量的具有新鲜感的物理问题为主,并可安排一些开放性探究课题。
观察实验、抽象思维与数学方法相结合,是物理科学探究的基本方法。教科书要引导高中学生从科学探究中得到感悟和体验。
5.重视发展学生的科学思维能力
教科书要在发展学生“抽象与概括、分析与综合、推理与判断”等科学思维能力方面,比义务教育阶段的物理教科书向前推进一步。义务教育阶段较多的是直接概括;在高中阶段,由于学生抽象思维能力的提高和高中物理课程所研究问题的深化,则较多地要求在抽象的基础上进行概括,且分析的深度和综合的广度也有所提高。在义务教育阶段,物理规律多是由观察和实验直接得出的;在高中阶段,有些物理规律要经过推理得出,而且处理问题要较多的运用推理和判断。
科学的语言表达能力与科学的思维能力是密切相关的。物理图像是科学表达的一种“语言”,编写教科书要重视包括图像在内的科学语言的运用以及教育功能的展现。
6.优化练习和习题的选择
一个好的习题,就是一个科学问题。在设计练习和习题时,应多选择有实际科技背景或以真实物理现象为依据的问题,既训练学生的科学思维能力,又联系科学、生产和生活的实际,因而具有生命力。切忌那种脱离实际的纯“思辨游戏”式的题目。
(三)内容的组织与呈现
1.教科书应成为提出问题、分析问题和解决问题的范例
教学内容在教科书中出现的顺序与方式,每项内容所用的篇幅等,都体现一定的教育思想和教学理念。科学始于观察,思维源于问题,教科书在讲解物理概念、原理和规律时,应从观察和问题出发,引导学生展开想像的翅膀,提出各种可供检验的猜想和假说,再经过分析和验证,直到问题的解决。因此,教科书本身就是一个如何提出问题、分析问题和解决问题的范例。这样就能使学生既理解了概念、原理和规律本身,又能领悟科学研究方法,同时也降低了学习难度。
在此基础上,恰当揭示物理概念、原理和规律的实质及蕴含的物理思想,努力做到“复杂问题简单化,简单问题理性化,理性问题具体化。”
2.为实施探究活动提供指导和帮助
从整体上说,科学探究活动对于教师和学生都是一件新事物,教科书应该给予指导和帮助,要遵循由浅入深的原则。例如,可以把比较简单的、局部的探究活动和研究性学习的内容安排在前面,对于较复杂的探究活动,教科书可以给出较为详细的指导。随着学习深入,探究和研究能力增强,学生自行设计和选择的内容可以逐渐增多,完整的探究活动和深入的研究性学习比例逐渐加大。
3.呈现形式要生动活泼
教科书的呈现形式要生动活泼,文字要有较强的可读性和欣赏性。图片是呈现科学情境的重要形式,在选择图片时应在内容、时代性上下功夫。版式要新颖,恰当处理版面和内容的关系,力求全书图文均衡、图文并茂、相得益彰。
适当把信息技术的应用渗透到教科书中。例如,把录像带、光盘和文字教科书构成一种统一的课程资源,都是扩展教学渠道的有益探索。
4.教科书应传递多种有教育价值的信息
教科书应传递多种有教育价值的信息。在教科书(特别是其中的图片)传递的信息中,与科学内容相伴的还有大量其他信息,这些信息也是宝贵的课程资源,同样对学生起着潜移默化的教育作用,不可忽视。例如,教科书中的图片和数据表格,应该尽可能选用与内容要求相符的最新科技成果,特别要反映我国科技发展的新面貌。用这样的教科书,使学生除了学到科学知识和科学方法外,还能感受到时代的脉搏,保持积极向上的精神状态。图片中的人物性别和民族角色的呈现,要反映我国男女平等和多民族国家的形象。
科学是全人类文化发展和进步的结晶,在涉及物理学发展史和科学家的事迹时,要注意世界上多种文明对科学发展的贡献,要恰当介绍和评价中华文明的贡献。 (四)突出教科书的特色
高中物理课程是科学领域中的一门学习科目。基于既要保证共同基础又要满足选择性的课程要求,物理学科又设计了若干模块。课程标准按模块对科学内容提出了基本要求,但没有规定内容的具体组织方式和呈现形式。教科书的编者应该在课程标准要求的基础上,参照上述的编写建议,突出自己的编写特色。 城市地区和农村地区、经济发达地区和不发达地区,学生的生活经验、视野和学习条件差异很大,编者应该为不同的学生编写不同的教科书。我国地域辽阔、人口众多,社会经济文化发展极不平衡,迫切需要多样化的各具特色的教科书。
课程资源利用与开发建议
课程资源包括教科书、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、互联网、图书馆、实验室、专用教室、实践基地,以及校外的博物馆、展览馆、科技馆、公共图书馆、电视节目、工厂、农村、科研院所等。课程资源是决定课程目标能否达成的重要因素之一。充分利用现有的课程资源,因地制宜,多渠道、多方式地开发新的课程资源,是切实提高教学效益、促进课程改革实施的重要途径。 (一)重视教科书等文字课程资源的利用与开发
我国地域辽阔、人口众多、经济社会发展不平衡,应该组织编撰适应不同地区需要、不同特色的多样化的教科书。 倡导不受某一种教科书的束缚,吸收和利用各种有利于学生发展的课程资源。教师应根据本校特点和学生的需求,精选课程资源,充实物理课程的教学内容。组织社会力量编写某些教学材料,并指导选择、利用这些资源。
各种科技图书、科技期刊和报纸是物理课程的重要文字课程资源。学校图书馆应该向全体学生开放,教师应指导学生有效地阅读科技图书、科技期刊和报纸,激发学生热爱科学、探索科学的热情,拓展学生的知识面,促进学生自主地学习。
(二)加快多种媒体课程资源的利用与开发
现代信息技术的迅猛发展和网络技术的广泛应用,为物理课程提供了丰富的课程资源。将信息技术与物理课程整合,既有利于学生学习物理知识和技能,又有利于培养学生收集信息、处理信息、传递信息的能力。
1.常用课程资源的开发和利用
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课程资源,这些资源有利于创设形象生动的物理情景,丰富物理教学的内容,激发学生的学习兴趣,促进学生对知识的理解和掌握。
多媒体计算机已经显示出它在科学教育中的巨大发展潜力。在物理课的学习中,应根据实际内容的需要,选用多种类型的多媒体辅助教学软件,重视传统媒体和计算机多媒体的有效利用,充分发挥它们在物理教学中的功能。
加强课程资源的管理,尽快建立多媒体课程资源的数据库,努力实现跨学校多媒体资源的共享,以提高利用效率。 2.积极开发和利用网络课程资源
网络技术丰富了课程资源。局域网的构建为物理课程资源的开发和利用提供了机遇。为学生创设基于网络下的自主学习环境,让学生学会独立学习和合作学习;充分利用诸如电子书籍、电子期刊、数据库、数字图书馆、教育网站和电子论坛等网上物理教育信息资源,使教学媒体从单一媒体向多种媒体转变;使教学活动从信息的单向传递向双向交换转变;使学生从单独的学习向合作学习转变。
3.重视广播和电视课程资源
广播和电视的科技信息是直观和重要的课程资源。倡导教师实时收集这些课程信息,丰富物理教学的内容,例如,航天发射、核电站、纳米技术、环境保护等。鼓励学生课后主动地通过这些渠道丰富自己对教学内容的理解和认识,开阔视野,成为课程资源的建设者。 (三)开发实验室的课程资源
实验是物理课程改革的重要环节,是落实物理课程目标、全面提高学生科学素养的重要途径,也是物理课程改革的重要资源。
1.建立开放性实验室
观察现象、进行演示和学生实验,能够使学生对物理事实获得具体、明确的认识,这是理解概念和规律的必要的基础。观察和实验对培养学生的观察和实验技能,培养实事求是的科学态度,引起学习兴趣,具有不可代替的重要作用。大力加强演示和学生实验:学校和教师应根据课程标准的要求安排足够的学生实验和演示实验;应最大限度地利用实验室现有的器材,力求利用多年闲置的器材开发新的实验;充分地开发和利用实验室的丰富课程资源,尽快改变实验室的封闭式管理状态,实验室应该尽快向学生开放,鼓励学生主动做课外实验。
2.倡导利用日常器具做实验
实验室的课程资源不仅限于实验室的现有设备,学生身边的物品和器具也是重要的实验室资源。利用日常器具做实验,不但具有简便、直观等优点,而且有利于学生动手,发展学生的实验技能,培养学生的创新意识。
3.信息技术要进入物理实验室
重视将信息技术应用到物理实验室,加快中学物理实验软件的开发和应用,诸如通过计算机实时测量、处理实验数据,分析实验结果等。
(四)社会课程资源的开发和利用
社会课程资源主要来源于报刊、电视、科技馆、博物馆、公共图书馆,以及工厂、社区、农村、高等院校和科研院所等。为了让所有学生受到良好的科学教育,除了学校教育的主渠道之外,充分开发社会教育资源,逐步建立校内、外课程资源的转化机制,实现课程资源的广泛交流与共享。
互联网可以用于支持师生之间和学生同伴之间的沟通。除了传递教育信息外,可作为认知工具来用。在互联网上的科学教学网站与传统的课堂教学相比具有个别化、交互性、信息资源的丰富性和时空不限性,鼓励教师和学生能熟练运用这种新的资源。教师应向学生介绍与科学教育相关的网站。
科技馆、博物馆等场馆集中了许多有用的大、中型科学教育的器材,教师应充分利用这些科技教育资源,有目的地组织学生参观学习,这种感受和体验是课堂教学所不能替代的。
附录1 物理实验专题 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。
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。 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 1.内容标准
(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。
例1 赫兹通过实验发现了电磁波,验证了麦克斯韦的电磁场理论。 例2 收集资料,了解科学界对冷聚变的争议。
(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。
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。
(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。 例4 按照说明书使用示波器。
(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。
例5 利用表格、图像方法分析、处理实验数据。 例6 用传感器和计算机实时采集和处理实验数据。
(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。
2.实验示例
本模块的实验示例是供选择的内容。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。 例1 研究弹簧振子的周期与小球质量的关系。 例2 用冲击摆测弹丸的速度。
例3 用滑块、气垫导轨、数字毫秒计等研究动量守恒定律。 例4 用摄像机、数码相机或频闪照相研究物体的运动。 例5 用变阻器设计几种不同的控制电路。
例6 把电流表改装成多量程电流表、电压表或多用电表。 例7 探究大容量电容器对电路的影响。 例8 测定自来水的电阻率。 例9 用电桥和热敏电阻测温度。 例10 选用传感器制作控制电路。 例11 探究静电屏蔽和电磁屏蔽现象。 例12 用电解法测定元电荷。 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。