最新高中物理教學(xué)論文-課程標(biāo)準(zhǔn)教科書(shū)的特色之一：探究性學(xué)習(xí)-人教版

PAGEPAGE6用心愛(ài)心專心課程標(biāo)準(zhǔn)教科書(shū)的特色之一：探究性學(xué)習(xí)內(nèi)容提要:以“課程標(biāo)準(zhǔn)〞為指導(dǎo)的物理教科書(shū)，有三個(gè)特色，特色一：探究性學(xué)習(xí)，特色二：探索性實(shí)驗(yàn)，特色三：歷史性與現(xiàn)代化的結(jié)合。本文以加速度的概念和勻變速直線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律為例,用普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書(shū)(簡(jiǎn)稱課標(biāo))?物理?與教科書(shū)?物理?(實(shí)驗(yàn)修訂本,必修)比擬的方法,論述課標(biāo)?物理?教材在物理概念和物理規(guī)律的引入和表達(dá)中的突出特色—探究性學(xué)習(xí)。本文通過(guò)以下三個(gè)方面論述課標(biāo)教科書(shū)在物理實(shí)驗(yàn)方面的特色：實(shí)驗(yàn)程序的探索性，實(shí)驗(yàn)手段的現(xiàn)代化，實(shí)驗(yàn)描述的多樣性。歷史性與現(xiàn)代化的結(jié)合，表現(xiàn)在以下一些欄目：探索者，科學(xué)足跡，科學(xué)漫步，STS等；還表現(xiàn)在以下內(nèi)容：科學(xué)家介紹，科學(xué)家頭象，每一個(gè)新概念、新單位、新名詞出現(xiàn)時(shí)括號(hào)內(nèi)有英文注釋。關(guān)鍵詞：課標(biāo)，探究性學(xué)習(xí)，探索性性實(shí)驗(yàn)，歷史性，現(xiàn)代化，。社會(huì)在開(kāi)展,科技在進(jìn)步,高中物理教科書(shū)也在不斷地與時(shí)俱進(jìn).筆者所歷,就有7種,如下:統(tǒng)編高中?物理?課本,1961-1964,筆者作為高中學(xué)生學(xué)習(xí)的課本,內(nèi)容以學(xué)習(xí)蘇聯(lián)為主.各省市編?物理?課本,1970-1978,筆者初為人師時(shí)所教的課本,〞三機(jī)一泵〞在其中.全日制十年制?物理?試用本,1979.12出版,剛恢復(fù)高考時(shí)所教的課本,使人面目一新.其中引進(jìn)好多新科學(xué)、新技術(shù).?高級(jí)中學(xué)物理課本?(甲種本)、(乙種本),1983年11月出版,為區(qū)別重點(diǎn)中學(xué)與非重點(diǎn)中學(xué)而出版的課本,重點(diǎn)中學(xué)用甲種本,非重點(diǎn)中學(xué)用乙種本,后來(lái)規(guī)定高考以乙種本知識(shí)范圍為要求(因甲種本中有的內(nèi)容乙種本沒(méi)有),所以大家又都用乙種本.?高中物理?(必修),1990.10出版,是在原乙種本的根底上為適應(yīng)會(huì)考、高考兩步走而編寫(xiě)的,淡化重點(diǎn)中學(xué)與非重點(diǎn)中學(xué)的區(qū)別.教科書(shū)?物理?(實(shí)驗(yàn)修訂本,必修高一)(實(shí)驗(yàn)修訂本,必修加選修高二高三)2002.2出版,書(shū)由原來(lái)的32K本改為16K本(大本).是為適應(yīng)素質(zhì)教育的形勢(shì)和〞3+X〞高考的要求而編寫(xiě)的.普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書(shū)(簡(jiǎn)稱課標(biāo))?物理?(必修),(選修),2004.5年出版.此課本較前有較大的變動(dòng).而且教材的編寫(xiě)出現(xiàn)了多元化,即除人民教育出版社外,尚有?物理通報(bào)?雜志社等多家單位編寫(xiě)出版.這是隨高考命題多元化(即除國(guó)家教育部考試中心命題,尚有上海、江蘇、廣東等地單獨(dú)命題)的形勢(shì)而出現(xiàn)的.縱觀幾十年來(lái)教材和高考的變化,可歸納為:1980年代重雙基(根本知識(shí)、根本技能),1990年代重能力(物理學(xué)科能力為理解能力、推理能力、分析和綜合能力、應(yīng)用數(shù)學(xué)處理物理問(wèn)題的能力和實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?,2000年代重素質(zhì)(科學(xué)素質(zhì)、物理素質(zhì)).本文不能對(duì)上述教材全面比擬研究,只對(duì)課標(biāo)教科書(shū)的特色加以論述.課標(biāo)教科書(shū)的特色很多,本文歸納為主要的三個(gè)特色：特色之一：探究性學(xué)習(xí),特色之二：探索性實(shí)驗(yàn),特色之三：歷史性與現(xiàn)代化的結(jié)合，即,重視物理學(xué)史知識(shí)和物理學(xué)家的工作的介紹,強(qiáng)調(diào)物理與科學(xué)、技術(shù)、社會(huì)(STS)的關(guān)系,嘗試與現(xiàn)代技術(shù)(如神舟5號(hào)出現(xiàn)在習(xí)題中)及國(guó)際教材接軌(如每一個(gè)新概念、新規(guī)律出現(xiàn)便標(biāo)出英語(yǔ)),等等.一、探究性學(xué)習(xí)——課標(biāo)教科書(shū)的特色之一探究性學(xué)習(xí)表達(dá)在課標(biāo)教材的前前后后、方方面面,筆者也不能全部論及(這是不可能的),只能舉例說(shuō)明.〞麻雀雖小,五臟俱全〞,用解剖麻雀的方法加以論述.分別論述在物理概念和物理規(guī)律的教學(xué)中如何表達(dá)探究性學(xué)習(xí).〔一〕關(guān)于加速度的概念.1．加速度概念的引入〔1〕比擬教材結(jié)構(gòu)的不同:教科書(shū)?物理?(實(shí)驗(yàn)修訂本,必修)課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書(shū)(簡(jiǎn)稱課標(biāo))?物理?(必修1)第二章直線運(yùn)動(dòng)第一章運(yùn)動(dòng)的描述機(jī)械運(yùn)動(dòng)1質(zhì)點(diǎn)參考系和坐標(biāo)系位移和時(shí)間的關(guān)系2時(shí)間和位移運(yùn)動(dòng)快慢的描述速度3運(yùn)動(dòng)快慢的描述—速度閱讀材料:怎樣理解瞬時(shí)速度4實(shí)驗(yàn)用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)速度速度和時(shí)間的關(guān)系5速度變化快慢的描述加速度速度改變快慢的描述加速度第二章勻變速直線運(yùn)動(dòng)的研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律1實(shí)驗(yàn)研究小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律閱讀材料:位移公式的另一種推導(dǎo)2勻變速直線運(yùn)動(dòng)的速度與時(shí)間的關(guān)系七、勻變速直線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律的應(yīng)用3勻變速直線運(yùn)動(dòng)的位移與時(shí)間的關(guān)系自由落體運(yùn)動(dòng)4自由落體運(yùn)動(dòng)閱讀材料:伽利略對(duì)自由落體運(yùn)動(dòng)的研究5伽利略對(duì)自由落體運(yùn)動(dòng)的研究〔2〕從教材結(jié)構(gòu)可以看出以下變化:第一,把運(yùn)動(dòng)學(xué)從傳統(tǒng)教材(多年如此)的第二章(放在第一章力之后)改為開(kāi)始的章節(jié),并由1章變?yōu)?章.其用意可能在于降低高一物理的初學(xué)的難度,即初三進(jìn)入高一的臺(tái)階.因?yàn)閺臍v年的教學(xué)實(shí)踐看,高一第一章力難學(xué),特別是摩擦力,靜摩擦力與滑動(dòng)摩擦力的區(qū)別,運(yùn)動(dòng)方向與相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向的區(qū)別,對(duì)剛?cè)敫咭坏膶W(xué)生是一個(gè)難點(diǎn),一個(gè)下馬威,這就是物理教學(xué)研究界所說(shuō)的〞臺(tái)階論〞,是多年沒(méi)解決的問(wèn)題,新教材新的思路、新的安排可能提供解決的途徑.第二,突出了探究性學(xué)習(xí)課標(biāo)?物理?在加速度概念的提出之前,安排了一節(jié)實(shí)驗(yàn)用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)速度,目的是讓學(xué)生用實(shí)驗(yàn)探究勻變速直線運(yùn)動(dòng)中速度變化快慢的描述,先親身體驗(yàn)物體運(yùn)動(dòng)中速度的變化以及變化的快慢,再給出加速度的概念.雖然?物理?(實(shí)驗(yàn)修訂本)也有練習(xí)使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn),那是放在課本之后,教學(xué)中往往在學(xué)完本章時(shí)才做,這個(gè)順序安排的不同,就把驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)改為探索性實(shí)驗(yàn),學(xué)生在探究中學(xué)習(xí).2．加速度概念的內(nèi)涵和外延〔1〕比擬在同一節(jié)課文中(都是加速度這節(jié))教材表達(dá)的不同.教科書(shū)?物理?(實(shí)驗(yàn)修訂本,必修)教科書(shū)(課標(biāo))?物理?(必修1)五、速度改變快慢的描述加速度(不到2頁(yè))5速度變化快慢的描述加速度(4頁(yè)多)第一．定義從火車進(jìn)站和炮彈出筒例子引出加速度的定義先提出思考與討論:汽車和火車,誰(shuí)的速度〞增加〞得比擬快?然后從火車進(jìn)站和炮彈出筒例子引出加速度的定義加速度是表示速度改變快慢的物理量,它等于速度的改變跟發(fā)生這一改變所用時(shí)間的比值.為了描述物體運(yùn)動(dòng)速度變化的快慢這一特征,我們引入加速度(accelaration)的概念:加速度是速度的變化與發(fā)生這一變化所用時(shí)間的比值...文字和公式的微小差異,表達(dá)了課標(biāo)教材以學(xué)生為本,站在學(xué)生口氣說(shuō)話的理念.在以下關(guān)于加速度的單位、矢量性、在同一直線上運(yùn)動(dòng)的物體用正負(fù)號(hào)表示方向以及速度與加速度的符號(hào)的規(guī)定等內(nèi)容之后,都有一些物體運(yùn)動(dòng)的加速度的列表(這些相同的內(nèi)容不加詳述).之后,課標(biāo)教材增加了一段,這一段是:第二．從v-t圖象看加速度勻加速運(yùn)動(dòng)的v-t圖象如圖1v2v10t1t2圖1在上一節(jié):實(shí)驗(yàn)用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)速度中,同學(xué)們已經(jīng)做出了圖象,因此,這一段是探究性學(xué)習(xí)的繼續(xù)和開(kāi)展.從圖中可以看出,加速度.這就明確了加速度的幾何意義：a是v-t圖象的斜率,對(duì)加速度的概念有了進(jìn)一步的理解.第三,閱讀教材:“變化率〞的變化.兩種課本本節(jié)的最后,都有一段閱讀教材:變化率.在這段教材中,關(guān)于變化率的引入,課標(biāo)課本與試用本不同,試用本是:加速度等于速度的變化與時(shí)間的比值,因而加速度是速度對(duì)時(shí)間的變化率.所謂某一個(gè)量對(duì)時(shí)間的變化率,是指單位時(shí)間內(nèi)該量變化的數(shù)值.課標(biāo)課本是西紅柿在成熟的過(guò)程中,它的大小、含糖量等會(huì)隨著時(shí)間變化,樹(shù)木在成長(zhǎng)過(guò)程中,它的高度、樹(shù)干的直徑會(huì)隨著時(shí)間變化,河流、湖泊的水位也會(huì)隨著時(shí)間變化,某種商品的價(jià)格也會(huì)隨著時(shí)間變化,……這些變化有時(shí)快,有時(shí)慢.描述變化快慢的物理量就是變化率.課標(biāo)課本比試用本多了如下一段：自然界中某量D的變化可記為，發(fā)生這個(gè)變化所用的時(shí)間間隔可以記為，變化量與的比值就是這個(gè)量的變化率.顯然，變化率在描述各種變化規(guī)律過(guò)程中起著非常重要的作用.速度和加速度就是兩個(gè)很好的例子.其余關(guān)于〞變化率表示變化的快慢,不表示變化的大小〞,以及用飛機(jī)和子彈為例說(shuō)明加速度與速度概念的區(qū)別,兩書(shū)是相同的.課標(biāo)課本從西紅柿、樹(shù)木、河流、湖泊、商品等大量自然、社會(huì)事實(shí)隨著時(shí)間變化引入變化率這個(gè)概念,表達(dá)了物理學(xué)習(xí)的實(shí)踐性,強(qiáng)調(diào)物理與自然、與社會(huì)的關(guān)系,使學(xué)生的視野開(kāi)闊.并且給出了變化率等于這個(gè)公式,使學(xué)生能把這個(gè)概念應(yīng)用于其它物理量,無(wú)疑是有益的.第四,習(xí)題的變化?物理?(實(shí)驗(yàn)修訂本,必修)和課標(biāo)課本?物理?(必修1)在加速度這一節(jié)后的練習(xí)題都是5道,?物理?(實(shí)驗(yàn)修訂本,必修)中的5題都是傳統(tǒng)題,課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書(shū)(簡(jiǎn)稱課標(biāo))?物理?(必修1)中的5題中有兩題是結(jié)合新科學(xué)、新技術(shù)的,其中第3題以〞磁懸浮列車〞為題材,第4題以〞神舟五號(hào)載人飛船〞為題材.表達(dá)了教材的先進(jìn)性和與時(shí)俱進(jìn)的特色.例如第3題如下:世界上第一條商業(yè)運(yùn)行的磁浮列車—“上海磁浮〞已于2003年10月1日正式運(yùn)營(yíng)。據(jù)報(bào)導(dǎo)，上海磁浮全線長(zhǎng)33km，全程行駛約7min30s，列車以430km/h的最高速度行駛約30s。如果這30s處于行駛時(shí)段的正中，試由這些數(shù)據(jù)估算列車的加速度。這道題看起來(lái)容易,解起來(lái)并不是那么簡(jiǎn)單.學(xué)生讀過(guò)題后不知道從何做起,它不象傳統(tǒng)題那樣條件很明確,要從題中挖掘.根據(jù)〞這30s處于行駛時(shí)段的正中〞這一條件,可以用圖象幫助分析,v-t圖象如圖2(430km/h=120m/s,7min30s=450s):v/ms-11200210240450t/s.〔二〕、關(guān)于勻變速直線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律.勻變速直線運(yùn)動(dòng)的根本規(guī)律有三個(gè):速度時(shí)間關(guān)系(速度公式):(1)位移時(shí)間關(guān)系(位移公式):(2)速度位移關(guān)系公式:(3)式在(實(shí)驗(yàn)修訂本,必修)課本上是從加速度的定義式:通過(guò)數(shù)學(xué)變換得來(lái)的.新課標(biāo)教材通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究而得到.探究方法是:用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器或電火花計(jì)時(shí)器打出做勻速直線運(yùn)動(dòng)(如用鉤碼拉著小車在水平桌面上的運(yùn)動(dòng))的一系列點(diǎn),然后求出一系列計(jì)數(shù)點(diǎn)的速度,列出表格,再在座標(biāo)系中描出一系列的點(diǎn),再連這些點(diǎn)畫(huà)出直線.這條直線說(shuō)明運(yùn)動(dòng)物體的速度隨時(shí)間均勻變化,是勻變速直線運(yùn)動(dòng).而加速度a是直線的斜率,從而得出(1)式.通過(guò)探究式學(xué)習(xí),不僅得到速度時(shí)間關(guān)系(速度公式),而且學(xué)習(xí)計(jì)時(shí)器的使用,描點(diǎn)畫(huà)圖的方法,總結(jié)規(guī)律的途徑.式在(實(shí)驗(yàn)修訂本,必修)正文中是通過(guò)公式的推導(dǎo)(用平均速度公式和速度時(shí)間公式)得到的:.而在課標(biāo)課本正文是通過(guò)圖象的〞面積〞求出的,并且是通過(guò)師生對(duì)話引入的.在對(duì)話中,以學(xué)生的語(yǔ)言提出解決求位移的問(wèn)題的方法:要求如圖3所示的勻變速運(yùn)動(dòng)的位移,可以把每一段時(shí)間都看做勻速運(yùn)動(dòng),分別求出每一段勻速運(yùn)動(dòng)的位移—長(zhǎng)方形的面積,各個(gè)面積之和就接近總的位移,如圖4所示,如每一段時(shí)間越短,那么總面積越接近總位移,如圖5所示;每一段時(shí)間足夠短(看要求的準(zhǔn)確度)短,那么總面積足夠接近總位移;那么,每一段時(shí)間無(wú)限短,那么總面積等于總位移(微積分的思想):如圖6所示:位移x用v-t圖象下面的梯形面積表示為:.本式中的與上式中的意義是不同的,前者是梯形面積公式,和分別表示梯形的上底和下底;后者表示根據(jù)平均速度求位移的公式,表示平均速度.(實(shí)驗(yàn)修訂本中用圖象面積求位移作為閱讀教材).vv00t圖3圖4圖5vvv00t圖6有條件的學(xué)?；?qū)W生,可以用電腦的Excel通過(guò)列表畫(huà)圖.下面是筆者輸入的數(shù)據(jù)表及畫(huà)出的圖象.第一組是時(shí)間間隔為0.1s的圖象,第二組是時(shí)間間隔為0.05s的圖象.表1tv00.380.10.630.20.880.31.110.41.380.51.62圖7散點(diǎn)圖圖8柱形圖圖9面積圖表200.380.050.490.10.630.150.750.20.880.250.990.31.110.351.220.41.330.451.430.51.52圖10散點(diǎn)圖圖11柱形圖圖12面積圖式是由(1)、(2)兩式通過(guò)解方程組消去時(shí)間t而得到的.過(guò)程如下:由(1)得:代入(2)式,得:,整理后得