高中物理新课程改革的实践与探索
摘要：人教版高中物理新课标教材整体设计具有多方面的考虑。在知识和技能方面，有对基本概念和规律设计的安排，有对实验技能和实践活动的设计考虑；在过程与方法方面，强调以学生的生活经验为基础，突出科学方法的教育，注意物理科学探究的设计与安排；在情感、态度和价值观方面，提倡科学精神，关注科学、技术、社会相互联系，强调科学与人文精神的有机结合。另外还对如何体现弹性、促进学生学习方式多样化、体现时代精神等问题作了分析和说明。
关键词：高中物理；课程标准；教材；整体设计
继九年义务教育课程改革之后，我国普通高中的课程改革也拉开了帷幕。2003年3月教育部颁布了《普通高中物理课程标准（实验）》（以下简称《课标》），2004年9月高中课程改革在广东、山东、海南和宁夏4个省区全面展开。
根据《课标》，课程教材研究所物理课程教材研究开发中心组织编写了物理学科12个模块的全套教材。在这套教材编写中，我们力图贯彻《课标》中“以学生为本、全面发展”“自主学习、教学方式多样化”等教育理念，努力为建设新形式下符合时代要求的物理教材贡献我们的力量。下面将这套教材的整体设计思想说明如下。
一、编写指导思想
此次教材编写在全面贯彻党的教育方针，认真落实《中共中央国务院关于深化教育改革全面推进素质教育的决定》和《国务院关于基础教育改革与发展的决定》精神的前提下，特别注意贯彻以下指导思想。
●以《基础教育课程改革纲要（试行）》和《普通高中物理课程标准（实验）》为依据，坚持以学生发展为本的教育思想，为培养全面发展、有科学素养和健全人格的新型人才服务。
●根据《纲要》和《课标》中“多样化”“选择性”的精神，编写不同系列、不同风格，各具特色的教材，以便学生根据自己的发展潜能和兴趣爱好进行选择。
●教材呈现的方式要有利于学生学习方式和教师教学方式的转变。尽管各个系列教材在概念和规律、科学方法、人文精神、实际应用等方面会各有侧重，但是都要有利于学生学习方式的多样化以及教师教学方式的多样化，有利于生动活泼的教学活动的开展。
●注意联系社会、生活的实际，突出科学技术与社会相互联系和影响的观点。教材的编写注意表现科学技术与社会的互动关系，使学生了解科学、技术与社会间的相互作用，包括正反两方面的作用。
●教材要有新意和时代气息。教材在概念和规律、过程和方法的学习与探究等方面的设计要合理、有趣、有新意，使学生喜欢阅读，愿意参加所设计的活动，在取材上要选择那些鲜活的和能反映时代气息的内容，如学生生活中常见的与物理有关内容、国内外科技新发展的情况等。
二、整体设计安排
（一）在打好基础的同时兼顾差异
1.重视基础知识、基本概念和规律的教学
高中物理所涉及的内容是非常广泛的。虽然《课标》对课程的基本范畴有所限制，但却是比较宽泛的，教材在完成《课标》中的基本要求前提下，可以对不同的内容有自己的处理方法。本套教材注重对学生今后发展有重要意义的基础知识的选取，重视基本概念和基本规律的教学。例如，明确区分“位置和位移”、加强“矢量”的教学、突出“变化率”的概念、渗透“极限”的思想等。
现代的物理教育不再把关注点放在知识上，而是认为只有对物理学中的基本概念、原理和规律有了较好的理解，才能真正地掌握和运用这些规律，也才能更好地理解和掌握科学的方法。理解规律、掌握方法比记住知识更重要。所以，教材注意将物理内容围绕物理学基本概念、原理和规律展开，避免过多地罗列和陈述识记性的知识。
2.重视实验及实践活动的设计
物理学离不开实验，实验是物理学必不可少的重要组成部分。物理实验不仅是训练学生实验技能的一个方面，同时也是学生认识、学习和研究事物的有效方法，因此教材非常重视实验的安排与设计。这套教材根据不同实验的特点，特意设计了“演示”实验、“实验”“做一做”（或“大家做”，不同模块中名称略有不同）等不同的实验栏目。
“演示”实验一般是由于器材或其他因素所限，主要由教师来做的实验；“实验”栏目中的实验都是要求学生亲自动手做的随堂实验，考虑到时间的因素，此栏目中的实验多以定性的为主；在节的标题中有“实验”二字的实验，如“实验：探究小车速度随时间变化的规律”，是全体学生都必须完成的较大的实验。这类实验有些是验证性的，多数则是探究性的；“做一做”或“大家做”栏目中的实验属于扩展性的实验，不作统一要求，学生可根据自身的情况选做。
教材还注意其他实践活动的合理安排，以提高学生的实践能力。主要的方式有以下几种：（1）结合所学内容适当安排动手实践活动，如选修2-1中测量“地电流”“制作简易无线话筒”等活动的安排；（2）安排学生课外实践活动，如选修1-1第一章“节约用电的途径”中布置学生调查用电器的节电情况，并要求学生提出一两个具体的节约用电的途径；（3）每个模块都设有“课题研究”，以拓展学生学习实践的空间。
3.为不同潜能学生的发展提供空间
教材除按照《课标》的要求将不同的模块编写成各具特色的教材，以便学生根据自己的能力倾向加以选择外，还在两个共同必修模块里对一些内容做了“弹性”处理，以便为不同智力潜能的学生的发展提供空间。为此教材专门设计了许多开放性的栏目，如“说一说”“做一做”“科学漫步”“STS”等。这些栏目，学生可以根据自己的能力和兴趣有选择地学习。如物理必修1第2章第1节“做一做”中的“用计算机绘制v-t图象”，是为那些有条件使用计算机、对利用计算机进行物理研究有兴趣的学生安排的；物理必修2第5章第3节“说一说”中关于“瞬时功率”的讨论，是为那些学有余力、乐于和善于进行理论思考的学生所安排、设计的。另外，像书后的“课外读物”“推荐网站”“课题研究”等，也都具有兼顾差异的考虑。
（二）联系实际，突出STS的思想
理论联系实际，是真正学好物理、培养学生的实践能力最有效的途径。只有很好地将学生已有的生活经验同物理问题紧密结合，才能使学生感到物理是生活中的；只有将学到的物理知识应用到实际中去，才能使学生感到物理是有用的；只有用科学、技术、社会相联系的观点看待问题，才能培养出用辩证、发展的眼光对待世界的人。
1.以学生的生活经验为基础，引入物理问题
无论新的教育理论还是我们这次课改的理念，都特别关注学生的生活经验。为此在教材编写中，我们尽可能以学生已有的社会生活经验为基础来引入相关的物理问题，以唤起学生已有知识与将要学习的知识间的联系，激发学生的学习兴趣，增强他们对科学的亲切感。例如，在物理必修1中讲到“时间”和“时刻”的区别、“路程”和“位移”的区别时，教材从上课、下课以及乘坐不同交通工具到同一地点这些非常生活化的例子出发，逐渐展开对这些问题的讨论。
2.以生活、生产实例创设物理情景
教材注意以生活、生产中的实例来分析物理问题，尽量避免用抽象的分析来阐述问题。这样既便于学生学习、理解，同时也有利于培养理论联系实际的意识和能力。教材注意选取与所学内容密切相关的、典型的和学生感兴趣的素材，用生动活泼的语言展示物理概念和规律及其中的科学思想和方法，展示应用物理知识的情境，使学生对所学的内容有兴趣、有亲切感。例如，物理必修1“速度”是以百米运动员的赛跑为例来得出的；“加速度”则分析了飞机起跑的过程；第1章第1节介绍了“全球卫星定位系统”；另外，习题中也尽可能地安排与实际相关的物理问题，避免过多地使用“小球”“木块”等一些名词。
3.注意培养学生应用的意识
学习物理要从实际中来，还要到实际中去，这样才能真正地学好物理、用好物理。为此教材在编写中注意了概念和规律的实际应用，注意引导学生运用物理知识解释物理现象，分析和解决各种实际问题。例如在物理必修1第2章第3节的“问题与练习”中，让学生运用所学的知识分析航空母舰上飞机起飞的问题；物理必修2中在讲过功率P=Fv后，分析了汽车变速箱“换挡”的问题；物理选修1-1学过静电的知识后，分析了静电在实际中的一些具体应用，如“静电除尘”“静电喷漆”“静电复印”等。
4.突出STS的思想
科学技术问题都是直接或间接与社会相联系的。强调科学技术的社会意义是当前科学教育的一个重点。这种科学、技术、社会相互联系的观点既可以使学生了解到科学、技术对社会的积极作用，还可以使学生了解科学对社会的不利影响，同时也可以了解科学、技术、社会是如何相互促进和发展的，有利于培养学生用联系、发展的观点看待问题。另外这种科学、技术、社会的问题都是学生日常生活中常遇到的问题，只有广泛地联系这些问题，才能使学生觉得物理是有用的，是活生生的。
为此教材除了在正文的安排中尽可能注意物理知识与生活、技术、社会的联系，还特意设置了STS栏目，介绍、探讨科学技术与社会之间相互关联的问题。如物理必修1中的“从伽利略的一生看科学与社会”，既分析了伽利略在数学、物理学、天文学等方面所取得的卓越成就对科学发展及社会进步的伟大意义，同时也分析了当时他所处的历史时代对他正反两方面的影响。
5.促进信息技术与物理课程的整合
将信息技术渗透于物理教学内容中，改革传统物理教育，培养创新意识。整合物理教学内容，丰富教学环境，实现信息技术与学科教学的整合，这是《课标》中所提倡的。教材对此给予了充分重视，例如，物理必修1第1章第4节“借助传感器用计算机测速度”，物理选修21第4章第1节演示中利用“电压传感器”和“计算机”显示交流电压图象，第6章第1节“半波整流电压波形”的演示，等等。
现代信息技术是一种很好的技术手段、一个良好的信息载体，能创设一个生动的以图、文、声、像再现或模拟物理现象的教学情境，可以实现一种理想的学习环境和全新的、能充分体现学生主体作用的学习方式。
（三）关注科学方法，培养科学探究能力
1.注重科学方法的学习
中学物理的学习除了一些基本的物理知识、技能需要学习、掌握之外，更重要的是通过物理课程的学习，使学生了解和掌握一些基本的思考问题和解决问题的方法。这些方法有一般的“演绎”“归纳”“分析”“推理”等逻辑思维的方法，也有物理科学中一些诸如“观察实验”“等效”“以直代曲”“合成与分解”等方法。教材对这些一般的方法和学科内部的方法都给予了充分注意。例如，除在具体问题的分析中运用这些方法外，还专门在适当的地方以旁批的方式点出一些具体的方法，使学生在潜移默化学习、领会科学方法的同时，增强科学方法的重要性的意识。
2.重视探究式学习的设计
《课标》中强调探究式学习在物理教学中的作用，对此我们在教材编写中给予了充分的重视。教材力求为学生创造自主探究、合作交流的空间，为教师营造教学创新的环境，为师生互动式教学提供民主的氛围和丰富的资源，促使学生主动探究。例如，物理选修3-1第2章第6节“探究导体电阻与其影响因素的定量关系”，教材在实验中只给出了考虑问题的一些方面，具体的做法需要学生自己设计。另外教材为了强化探究的意识，给出了可供参考的两个方案，以显示探究的灵活性。
为了突出科学探究的本质，避免对探究产生形而上学的认识，教材中没有单独设立“探究”的栏目。因为高中的科学探究较初中的科学探究更广泛、更丰富，如果设置这样一个栏目，似乎不是这个栏目的内容就不是探究了。其实，这套教材从整体上是以探究的思路展开的。
高中物理中的科学探究不全是实验探究，它比初中阶段的探究范围更广泛。为此，教材安排了几个典型的、没有实验活动的科学探究。例如，物理必修2第5章第5节“探究弹性势能的表达式”、第6章第6节“探究向心加速度大小的表达式”等。
3.注意将科学史上一些有益的方法适当地在教材中加以反映
教材注重历史和现代的有机结合，使学生既了解历史，知道前人是如何开展科学研究的，从中学习科学的方法；同时也关注现代，知道当今人们怎样开展科学研究和关注哪些问题。为此教材有意识地在适当的地方，通过对现有知识的历史考察，让学生了解科学问题是如何提出的，它的自然原型和理想模型是什么，问题是如何解决的，相应的概念和定律是如何萌生、提炼和发展的，从而达到对知识的深入理解和对科学方法的不断体会。例如，物理选修1-1教材在第2章第2节“电流磁效应的发现”中，将奥斯特如何思考、发现问题的历史足迹呈现给学生，在历史与逻辑的结合下，学生更好地理解物理规律的本质和内涵。
（四）注意开放性，努力促进学生学习方式多样化的实施
1.注意开放性，发展学生独立思考的能力和创新意识
教材在问题的设计上注意更大的开放性，注意发展学生独立思考的能力和创新的意识，使学生有更多的时间和空间进行自主的学习。例如，物理选修3-1第4章第6节“思考与讨论”中，让学生自己思考带电粒子回旋加速的问题、第2章第6节“探究导体电阻与其影响因素的定量关系”的两个供选择的探究方案等，都是为了培养学生独立思考和解决问题而设计的。
教材中“说一说”“做一做”“课题研究”这些栏目大多是开放性的，并没有统一的要求。例如，物理1第3章第1节，在学过电磁相互作用后，“说一说”中提出了这样的问题：既然质子带正电，原子核中的质子应该互相推斥，但它们却紧紧地结合在一起，可能是什么原因？学生会猜想，可能有一种更强大的力使它们结合在一起，这为强相互作用的引入作了铺垫。但是也可能有的学生知道万有引力，因而认为万有引力使核子结合在一起。这没有关系，可以存疑，可以有模糊认识，学下去问题就解决了。存这样的疑问反而会使后面的学习效果更好。
上面说的例子是对学生个体的学习的开放性。这套教材还注意了学科的开放性，即物理学尽管是成熟的科学，但它仍然不能为一切问题找出答案，旧的问题解决了，新的问题又提出了。例如，在物理2的最后，关于时间和空间到底是什么，关于黑洞的探索，以及最后的问题：“相对论和量子力学是哪一种更广泛理论的特殊情形呢？我们现在还不知道……”其目的都不在于让学生对这些问题有什么了解，不过是让学生感到，我们不会终极一切真理。
此外，实验提出了多个案例，由学生依具体情况选择；书后推荐课外读物等，都是这套教材为开放性所作的努力。
2.为学生学习方式的改变创造条件
改变学生的学习方式是这次课改的一大任务。“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，产生疑问、进行思考、动手操作，相互讨论，等等。
为此教材特意在一些主要课题提出前以及进行中都设计一些问题让学生一起来思考、讨论；专门设有“说一说”或“大家谈”栏目，给学生创造一个相互交流的情景；在“科学漫步”“STS”栏目中，多数都设计有开放性的问题，以便学生思考、讨论或进一步自学。如第1章第5节图1.5-3的思考与讨论，教学目的是介绍v-t图象的倾斜程度与运动加速度的关系，但这里不是由教师正面讲述，而是从一个问题出发，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。
（五）努力反映科学的文化内涵
科学文化是求真务实，人文文化是求善求美。两者尽管形成的背景、关注的对象以及涵盖的内容不同，但在深层的价值取向上则是相通、互补的。物理课的学习应该是在学习物理内容的同时关注物理与人类社会的关系，了解科学的文化价值。我们在教材编写中对此充分重视。教材的行文在学生可接受的条件下，尽可能体现科学的文化内涵。例如，在“走进课堂前”，编者通过学生和教师的对话，将欧洲文艺复兴时期的文学及科学巨匠达?芬奇及其传世作品《蒙娜丽莎》引入物理课堂；又如，“物理学与人类文明”整篇都将着眼点放在物理学与人类文明的关系上；另外，还专门有“物理学与思维观念”的阐述。这些都想让学生在一较高层面上理解科学的意义。再比如在第1章第1节的“问题与练习”中，将宋代诗人陈与义的“飞花两岸照船红，百里榆堤半日风。卧看满天云不动，不知云与我俱东。”将物理与文学有机结合。
一套好的教材要处理好方方面面的关系，如结构体系的问题、循序渐进的问题、呈现方式的问题、语言风格的问题、图文并茂的问题等。上面只是就几个主要方面谈了我们在教材编写中的一些考虑，希望大家批评、指正。
