課程標(biāo)準(zhǔn)與教材修訂（十一）

作者簡(jiǎn)介：馮慶（1978-），男，重慶師范大學(xué)教授，物理課程與教學(xué)論專(zhuān)業(yè)博士后，物理學(xué)（師范）專(zhuān)業(yè)負(fù)責(zé)人，學(xué)科教學(xué)（物理）碩士點(diǎn)領(lǐng)銜導(dǎo)師，教育部初中物理課標(biāo)組成員，教育部中考物理評(píng)價(jià)組成員，教育部高中物理教材編寫(xiě)組成員，司南版高中物理教材“選擇性必修三”核心作者。

摘? ?要：修訂版教材選擇性必修第三冊(cè)主要介紹高中物理微觀世界的相關(guān)物理知識(shí)，包括熱學(xué)和原子物理學(xué)內(nèi)容。當(dāng)學(xué)生通過(guò)宏觀世界力學(xué)和電磁學(xué)的學(xué)習(xí)后，進(jìn)入微觀世界的學(xué)習(xí)，教師需要以物理學(xué)科的核心素養(yǎng)培養(yǎng)為目標(biāo)，以歷史的發(fā)展觀和哲學(xué)觀為指引，逐步引導(dǎo)學(xué)生建立統(tǒng)計(jì)的思想，建立宏觀與微觀的聯(lián)系，為后續(xù)學(xué)習(xí)和終身發(fā)展奠定基礎(chǔ)。文章總結(jié)了一些教材編寫(xiě)過(guò)程中體現(xiàn)出的特點(diǎn)，提出了一些教學(xué)建議。

中圖分類(lèi)號(hào)：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-6148（2020）11-0001-2

1? ? 選擇性必修第三冊(cè)的內(nèi)容要求

高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)提出在選擇性必修第三冊(cè)（以下簡(jiǎn)稱(chēng)教材）中包括四個(gè)一級(jí)主題[1]，“固體、液體和氣體”“熱力學(xué)定律”“原子與原子核”和“波粒二象性”，所涉及的研究對(duì)象在分子、原子與原子核三個(gè)層次。雖然每一個(gè)主題下涉及的內(nèi)容并不深，但是研究的對(duì)象基本都是微觀物質(zhì)，因此不是單一物體。研究一個(gè)分子、一個(gè)原子或一個(gè)原子核的物理規(guī)律是沒(méi)有意義的，所以采用的研究方法與前幾冊(cè)課本有所不同，需要引入統(tǒng)計(jì)的觀點(diǎn)。教材以物理課程標(biāo)準(zhǔn)[2-3]中的“物質(zhì)觀”“運(yùn)動(dòng)與相互作用觀”“能量觀”為主線進(jìn)行編寫(xiě)。學(xué)生學(xué)習(xí)完波粒二象性后，實(shí)際上已經(jīng)在敲響理論物理的大門(mén)，教師應(yīng)該從培養(yǎng)學(xué)生物理學(xué)科核心素養(yǎng)[4]的角度深入理解課程體系的內(nèi)容，擴(kuò)充自己對(duì)微觀世界知識(shí)體系的理解，然后從更高的角度去認(rèn)識(shí)和講授該冊(cè)教材的內(nèi)容。

2? ? 教材特點(diǎn)

2.1? ? 物理觀念[5]的建立有機(jī)融合在課程內(nèi)容中

以教材第一章“分子動(dòng)理論與氣體實(shí)驗(yàn)定律”為例，第1節(jié)“分子動(dòng)理論的基本觀點(diǎn)”，分別有四個(gè)二級(jí)標(biāo)題，“物體由大量的分子組成”開(kāi)門(mén)見(jiàn)山地讓學(xué)生認(rèn)識(shí)物質(zhì)觀，緊接著是“分子永不停息的做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)”和“分子間存在著相互作用力”，其目的是建立學(xué)生在分子層面的運(yùn)動(dòng)和相互作用觀，最后“物體的內(nèi)能”擬讓學(xué)生初步認(rèn)識(shí)能量觀。在第1節(jié)其實(shí)就講明了物理學(xué)在這一研究層次的物理觀念。有了這種物質(zhì)觀，學(xué)生必然有所疑問(wèn)，分子真的這么小嗎？第2節(jié)和第4節(jié)通過(guò)科學(xué)探究估測(cè)到分子的大小，讓學(xué)生探究出結(jié)論。那應(yīng)該如何去研究它，這就涉及科學(xué)思維。第3節(jié)介紹分子速率分布的統(tǒng)計(jì)規(guī)律，學(xué)生建立的研究對(duì)象再不能是孤立的一個(gè)分子，而是一群分子或一部分氣體，當(dāng)學(xué)生建立了正確的科學(xué)思維后，再去理解和探究氣體實(shí)驗(yàn)定律，正確的科學(xué)思維將引導(dǎo)正確的科學(xué)探究。在第三章對(duì)能量深入解釋后進(jìn)一步建立學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真、實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度與責(zé)任。教材內(nèi)容體系脈絡(luò)清晰，便于學(xué)生理解與掌握。

2.2? ? 注重物理學(xué)科知識(shí)的哲學(xué)思想，培養(yǎng)學(xué)生辯證分析問(wèn)題的科學(xué)態(tài)度

在教學(xué)中要注重物理學(xué)內(nèi)涵的哲學(xué)思想，認(rèn)識(shí)是物理學(xué)知識(shí)體系的內(nèi)生邏輯，在認(rèn)識(shí)科學(xué)本質(zhì)，認(rèn)識(shí)科學(xué)、技術(shù)、社會(huì)、環(huán)境關(guān)系的基礎(chǔ)上，培養(yǎng)學(xué)生探索自然的內(nèi)在動(dòng)力，培養(yǎng)學(xué)生辯證思考的科學(xué)態(tài)度與責(zé)任。比如講熵的概念（如圖1），熵是量度系統(tǒng)的無(wú)序程度，而在孤立系統(tǒng)中的宏觀過(guò)程必然是朝著熵增加的方向進(jìn)行。在“科學(xué)書(shū)屋”中提到了“熵與信息”，將熵從物理學(xué)意義拓展到信息學(xué)意義，需要學(xué)生更加深入地體會(huì)其中的辯證思想。熵理論揭示了現(xiàn)實(shí)世界的發(fā)展是一個(gè)增熵和減熵的統(tǒng)一，闡明了現(xiàn)實(shí)世界的發(fā)展是可逆和不可逆的辯證統(tǒng)一，論述了任何事物和過(guò)程都是有序和無(wú)序的辯證統(tǒng)一，表明了自然界和社會(huì)的演化是進(jìn)化和退化的辯證統(tǒng)一，描述了客觀事物的轉(zhuǎn)化能力的有限和無(wú)限的辯證統(tǒng)一。教材在物質(zhì)觀、運(yùn)動(dòng)與相互作用觀和能量觀上都出現(xiàn)了與前幾冊(cè)課本不同的、需要辯證思考的科學(xué)思維。物質(zhì)觀中宏觀和微觀是辯證統(tǒng)一的，一個(gè)用決定論的方法，一個(gè)用統(tǒng)計(jì)論的方法。運(yùn)動(dòng)與相互作用觀中波粒二象性是辯證的，德布羅意描述“一切物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)均包含波，不能把物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)和波的傳播分割開(kāi)來(lái)”。能量觀中熱力學(xué)第二定律中熵的概念和能量傳遞的方向性也是辯證的。

2.3? ? 知識(shí)過(guò)渡平緩，塑造學(xué)生科學(xué)推理、科學(xué)論證與質(zhì)疑創(chuàng)新的科學(xué)思維

在原子結(jié)構(gòu)部分，從電子的發(fā)現(xiàn)到湯姆孫模型。湯姆孫“葡萄干面包”模型在歷史上也能解釋一定的物理現(xiàn)象，電子在平衡位置附近做簡(jiǎn)諧振動(dòng)，可發(fā)射或吸收特定頻率的電磁波，振動(dòng)頻率就是發(fā)射頻率，能夠?yàn)殡娮臃€(wěn)定的運(yùn)動(dòng)作出合理的解釋。盧瑟福模型阿爾法粒子大角度散射實(shí)驗(yàn)，提出了原子的核式模型，核式模型由于電子圍繞原子核做圓周運(yùn)動(dòng)，圓周運(yùn)動(dòng)不是穩(wěn)定的運(yùn)動(dòng)，有加速度，因此會(huì)輻射能量，所以核式模型看似不是一個(gè)穩(wěn)定的狀態(tài)，但是盧瑟福模型與實(shí)驗(yàn)相符合了。盧瑟福模型的提出給當(dāng)時(shí)物理學(xué)家和化學(xué)家以巨大震動(dòng)，對(duì)人類(lèi)認(rèn)識(shí)微觀世界起到了很大的推動(dòng)作用。另外，波爾模型對(duì)光譜的解釋也顯示出成功，但其中有很多假設(shè)，雖然當(dāng)時(shí)由于沒(méi)有認(rèn)識(shí)到微觀粒子的波動(dòng)性導(dǎo)致其結(jié)論具有歷史局限性，但是能級(jí)概念的提出也為微觀世界的認(rèn)識(shí)打開(kāi)了大門(mén)，具有偉大的貢獻(xiàn)。歷史發(fā)展中科學(xué)家們正確的科學(xué)推理假設(shè)，以實(shí)驗(yàn)證據(jù)為依據(jù)進(jìn)行科學(xué)論證，對(duì)已有的理論不斷提出質(zhì)疑并創(chuàng)新，推動(dòng)認(rèn)識(shí)的不斷發(fā)展，是塑造學(xué)生科學(xué)思維不可多得的歷史史實(shí)。

3? ? 教學(xué)建議

在教學(xué)過(guò)程中，需要以建立學(xué)生物理學(xué)科核心素養(yǎng)為核心，通過(guò)教材豐富的素材資源，理清內(nèi)容體系中的知識(shí)脈絡(luò)，形成學(xué)生的科學(xué)觀念。通過(guò)注重知識(shí)邏輯，注重與生活和歷史事件的結(jié)合[6]，形成學(xué)生的科學(xué)思維。通過(guò)科學(xué)實(shí)驗(yàn)、探究實(shí)驗(yàn)形成學(xué)生的科學(xué)探究思想。通過(guò)科技發(fā)展的最新成果以及我國(guó)科學(xué)技術(shù)成就的介紹，融入科學(xué)家追求真理的情懷，形成學(xué)生的科學(xué)態(tài)度與責(zé)任。

參考文獻(xiàn)：

[1]廖伯琴.普通高中教科書(shū)物理選擇性必修第三冊(cè)[M].濟(jì)南：山東科學(xué)技術(shù)出版社，2019.

[2]中華人民共和國(guó)教育部. 普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）[M].北京：人民教育出版社，2018.

[3]中華人民共和國(guó)教育部. 義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2011年版）[M].北京：北京師范大學(xué)出版社，2012.

[4]廖伯琴.課程標(biāo)準(zhǔn)與教材修訂（二）——如何在教材中凸顯對(duì)學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)[J].物理教學(xué)探討， 2020，38（2）：1-5.

[5]程力，李勇.基于高考評(píng)價(jià)體系的物理科考試內(nèi)容改革實(shí)施路徑[J].中國(guó)考試，2019（12）：38-44.

[6]廖伯琴.課程標(biāo)準(zhǔn)與教材修訂（五）——如何體現(xiàn)“從生活走向物理，從物理走向社會(huì)”的理念[J].物理教學(xué)探討， 2020，38（5）：1-4.

（欄目編輯? ? 廖伯琴）