课程标准与教材修订(十一)

2022年6月8日22:17:26课程标准与教材修订(十一)已关闭评论
摘要

作者简介:冯庆(1978-),男,重庆师范大学教授,物理课程与教学论专业博士后,物理学(师范)专业负责人,学科教学(物理)硕士点领衔导师,教育部初中物理课标组成员,教育部中考物理评价组成员,教育部高中

    

    作者简介:冯庆(1978-),男,重庆师范大学教授,物理课程与教学论专业博士后,物理学(师范)专业负责人,学科教学(物理)硕士点领衔导师,教育部初中物理课标组成员,教育部中考物理评价组成员,教育部高中物理教材编写组成员,司南版高中物理教材“选择性必修三”核心作者。

    摘? ?要:修订版教材选择性必修第三册主要介绍高中物理微观世界的相关物理知识,包括热学和原子物理学内容。当学生通过宏观世界力学和电磁学的学习后,进入微观世界的学习,教师需要以物理学科的核心素养培养为目标,以历史的发展观和哲学观为指引,逐步引导学生建立统计的思想,建立宏观与微观的联系,为后续学习和终身发展奠定基础。文章总结了一些教材编写过程中体现出的特点,提出了一些教学建议。

    中图分类号:G633.7 文献标识码:A 文章编号:1003-6148(2020)11-0001-2

    1? ? 选择性必修第三册的内容要求

    高中物理课程标准提出在选择性必修第三册(以下简称教材)中包括四个一级主题[1],“固体、液体和气体”“热力学定律”“原子与原子核”和“波粒二象性”,所涉及的研究对象在分子、原子与原子核三个层次。虽然每一个主题下涉及的内容并不深,但是研究的对象基本都是微观物质,因此不是单一物体。研究一个分子、一个原子或一个原子核的物理规律是没有意义的,所以采用的研究方法与前几册课本有所不同,需要引入统计的观点。教材以物理课程标准[2-3]中的“物质观”“运动与相互作用观”“能量观”为主线进行编写。学生学习完波粒二象性后,实际上已经在敲响理论物理的大门,教师应该从培养学生物理学科核心素养[4]的角度深入理解课程体系的内容,扩充自己对微观世界知识体系的理解,然后从更高的角度去认识和讲授该册教材的内容。

    2? ? 教材特点

    2.1? ? 物理观念[5]的建立有机融合在课程内容中

    以教材第一章“分子动理论与气体实验定律”为例,第1节“分子动理论的基本观点”,分别有四个二级标题,“物体由大量的分子组成”开门见山地让学生认识物质观,紧接着是“分子永不停息的做无规则运动”和“分子间存在着相互作用力”,其目的是建立学生在分子层面的运动和相互作用观,最后“物体的内能”拟让学生初步认识能量观。在第1节其实就讲明了物理学在这一研究层次的物理观念。有了这种物质观,学生必然有所疑问,分子真的这么小吗?第2节和第4节通过科学探究估测到分子的大小,让学生探究出结论。那应该如何去研究它,这就涉及科学思维。第3节介绍分子速率分布的统计规律,学生建立的研究对象再不能是孤立的一个分子,而是一群分子或一部分气体,当学生建立了正确的科学思维后,再去理解和探究气体实验定律,正确的科学思维将引导正确的科学探究。在第三章对能量深入解释后进一步建立学生严谨认真、实事求是的科学态度与责任。教材内容体系脉络清晰,便于学生理解与掌握。

    2.2? ? 注重物理学科知识的哲学思想,培养学生辩证分析问题的科学态度

    在教学中要注重物理学内涵的哲学思想,认识是物理学知识体系的内生逻辑,在认识科学本质,认识科学、技术、社会、环境关系的基础上,培养学生探索自然的内在动力,培养学生辩证思考的科学态度与责任。比如讲熵的概念(如图1),熵是量度系统的无序程度,而在孤立系统中的宏观过程必然是朝着熵增加的方向进行。在“科学书屋”中提到了“熵与信息”,将熵从物理学意义拓展到信息学意义,需要学生更加深入地体会其中的辩证思想。熵理论揭示了现实世界的发展是一个增熵和减熵的统一,阐明了现实世界的发展是可逆和不可逆的辩证统一,论述了任何事物和过程都是有序和无序的辩证统一,表明了自然界和社会的演化是进化和退化的辩证统一,描述了客观事物的转化能力的有限和无限的辩证统一。教材在物质观、运动与相互作用观和能量观上都出现了与前几册课本不同的、需要辩证思考的科学思维。物质观中宏观和微观是辩证统一的,一个用决定论的方法,一个用统计论的方法。运动与相互作用观中波粒二象性是辩证的,德布罗意描述“一切物质的运动均包含波,不能把物质的运动和波的传播分割开来”。能量观中热力学第二定律中熵的概念和能量传递的方向性也是辩证的。

    2.3? ? 知识过渡平缓,塑造学生科学推理、科学论证与质疑创新的科学思维

    在原子结构部分,从电子的发现到汤姆孙模型。汤姆孙“葡萄干面包”模型在历史上也能解释一定的物理现象,电子在平衡位置附近做简谐振动,可发射或吸收特定频率的电磁波,振动频率就是发射频率,能够为电子稳定的运动作出合理的解释。卢瑟福模型阿尔法粒子大角度散射实验,提出了原子的核式模型,核式模型由于电子围绕原子核做圆周运动,圆周运动不是稳定的运动,有加速度,因此会辐射能量,所以核式模型看似不是一个稳定的状态,但是卢瑟福模型与实验相符合了。卢瑟福模型的提出给当时物理学家和化学家以巨大震动,对人类认识微观世界起到了很大的推动作用。另外,波尔模型对光谱的解释也显示出成功,但其中有很多假设,虽然当时由于没有认识到微观粒子的波动性导致其结论具有历史局限性,但是能级概念的提出也为微观世界的认识打开了大门,具有伟大的贡献。历史发展中科学家们正确的科学推理假设,以实验证据为依据进行科学论证,对已有的理论不断提出质疑并创新,推动认识的不断发展,是塑造学生科学思维不可多得的历史史实。

    3? ? 教学建议

    在教学过程中,需要以建立学生物理学科核心素养为核心,通过教材丰富的素材资源,理清内容体系中的知识脉络,形成学生的科学观念。通过注重知识逻辑,注重与生活和历史事件的结合[6],形成学生的科学思维。通过科学实验、探究实验形成学生的科学探究思想。通过科技发展的最新成果以及我国科学技术成就的介绍,融入科学家追求真理的情怀,形成学生的科学态度与责任。

    参考文献:

    [1]廖伯琴.普通高中教科书物理选择性必修第三册[M].济南:山东科学技术出版社,2019.

    [2]中华人民共和国教育部. 普通高中物理课程标准(2017年版)[M].北京:人民教育出版社,2018.

    [3]中华人民共和国教育部. 义务教育物理课程标准(2011年版)[M].北京:北京师范大學出版社,2012.

    [4]廖伯琴.课程标准与教材修订(二)——如何在教材中凸显对学生学科核心素养的培养[J].物理教学探讨, 2020,38(2):1-5.

    [5]程力,李勇.基于高考评价体系的物理科考试内容改革实施路径[J].中国考试,2019(12):38-44.

    [6]廖伯琴.课程标准与教材修订(五)——如何体现“从生活走向物理,从物理走向社会”的理念[J].物理教学探讨, 2020,38(5):1-4.

    (栏目编辑? ? 廖伯琴)