三、注重创新型科技人才科学基础培养的高中物理选修３系列

课程标准对于选修3系列要求是：“本系列课程模块侧重让学生全面地学习物理学的基本内容。进一步了解物理学的思想方法，较为深入地认识物理学在技术中的应用以及对经济、社会的影响。”对于选修这个系列的同学来说，理科基础较好，学习物理的兴趣与欲望较强。本系列教材应该使学生在科学思想、科学方法、科学技能和科学精神等方面受到较系统的教育，为培养创新型科技人才奠定初步基础。为此，本教材主要着手于以下几个方面。

1．注重重点、难点突破，挖掘学科潜力，化难为易，使学生较易接受与理解。

例如，对于交变电流概念的处理。教材3-1没有采取传统的方法，而是借助仪表（示波器）以及学科间的横向联系，即数学中已学到的三角函数及其图像，首先通过观察并分析各种电压在示波器上的图像与三角函数的关系来定义交流电，然后再讨论它的产生，这样不但降低了学习难度，增加了学习兴趣，而且加深了概念的理解。在讨论电容、电感对交流电的作用时也都是从实验入手，均收到类似效果。

培养统计观点和统计思想是课程标准对高中物理提出的新要求，但统计观点的建立有一定难度。选修3-3教材通过投掷硬币和“伽尔顿板实验”引导学生“先感性后理性”地认识统计观点及统计思想，然后再通过对分子速率分布的讨论把问题进一步引向深入；在对较难理解的“气体压强的统计性质”这一内容中，用滚珠撞击电子秤的模拟实验来说明，也是基于同样的考虑。

热力学第二定律和“熵”概念是课程标准新增的高中物理内容，对于中学生来说是相当难以理解的。为化难为易，在教材3-3中采取了如下步骤：

①从日常生活中大家都有体会的“热传导的方向性”“扩散现象的方向性”“功能转化的方向性”出发，引出“不可逆过程”的概念；

②把以上几种不可逆过程的有关特点列表进行比较（见第四章第5节），引导学生分析列表，讨论过程始末的状态特征与重大差异，引出“序”的概念；

③在定义“序”概念后，再定义“熵”：熵代表系统的无序性程度；

④根据宏观过程的方向性引出“孤立系统的热过程总是从有序走向无序，也就是熵增”的观点。

通过以上几步，让学生经历科学思维过程，体会方法，把复杂的概念分解成若干学生熟悉、可以接受的概念，使熵的意义比较容易接受，也较为准确。

2．充分发挥物理实验的教学功能，引导学生动脑、动手进行探究式学习

一方面，教材设计了一些简易可行实验；另一方面，通过对重要实验进行改革，尽力引导学生通过实验探究经历问题的提出和解决过程，以加深对物理问题，特别是疑难问题的理解。

例如，“电动势”概念历来是个难点，教材首先创设了一个贴近生活实际的情景：手电筒不亮，检查灯泡没坏，拿出电池测得电压为1.3V，这就与初中学过的知识发生了矛盾，形成认知冲突。然后通过3个探究性实验，观察现象并从中得出“路端电压”概念和“路端电压总小于电池的‘标称电压’”的结论（这个结论是与初中认为电池的“电压”不变的说法相矛盾，有助于激发学生的探究兴趣）。此时，提出电池的“标称电压”实际就是电源的电动势，会给学生一个深刻印象：电动势和电池联系在一起，电动势与路端电压有关且单位一致。之后，再对电动势的物理意义进行讨论，这样的结构与顺序顺应了学生的思维习惯，更有利于学生接受电动势概念。

再如，选修3-4“机械波的形成与传播”一节中，通过演示绳波，在“观察思考”中提出了5个问题，帮助学生形象地理解机械波的形成和传播。又如“多普勒效应”一节中，通过“观察思考”演示波源在水面上的移动：模拟波源静止，观测器相对波源运动的情况，使学生对多普勒效应有形象的感性认识，并对不同情况下的多普勒效应有所理解。

磁感应强度是一个较难理解的概念。选修3-1教材通过编写组设计的创新实验让学生动手测量，并与先前建立的电场强度概念做类比，比较自然地引出了磁感应强度的概念。

还有更多的例子，不再一一列出。教材利用实验手段，通过学生的探究活动，尽力地降低各种物理概念的理解难度。

3.抓住物理学发展中的典型事例，加强对学生进行科学方法及科学精神的教育

课程标准提出了三维的教学目标，不仅要求学生掌握知识与技能，而且要经历过程及习得方法，培养正确的情感、态度与价值观。在这方面，选修3系列教材注重于“抓住物理学发展中的典型事例，加强对学生进行有关科学方法及科学精神的教育。”以下举例说明。

在选修3-2“电磁感应现象的发现”一节中，教材一改以往平铺直叙的方式，按历史事件的发生顺序展开：从奥斯特实验的启迪开始，介绍法拉第的不懈努力，其中不仅介绍了法拉第的成功，还介绍了科拉顿的遗憾。这样的陈述方式，可以使学生从中体会到科学事业上的成功不仅要有坚定的信念和持之以恒的努力，还要有正确的方法，意图向学生渗透一种科学方法意识，从而提高学生的科学素养。

在选修3-3“能量守恒与热力学定律”一章中，配合图表，教材简明而全面地介绍了能量守恒定律发现的历史背景、永动机制作的失败、能量守恒定律的发现与确立及其对学科进展与技术变革的贡献，使学生认识到物理学的发展与社会历史的联系，即在物理学研究过程中，往往既有正面的经验，也有负面的教训，这是千百万劳动者与许多领域的科学家长期生产实践与科学活动的结果。

在选修3-5“放射性  衰变”一节课后的“发展空间”安排了关于居里夫人的“课外阅览”。从中，可让学生体会到居里夫人对科学事业的“忘我的献身精神和严谨的科学态度。”

4.提供了关于物理学推动技术创新、经济发展以及生活方式变革的较为丰富的内容，并且充分体现了教材的时代性。

以下试举例说明。

在传统教学中，固体与液体一般只作为“物态”来讲，不被重视。本系列教材（选修3-3）把“固体”与“液体”看成凝聚态——凝聚态是天然材料与人工材料的主体。这样一处理，“固体与液体”一章的内容与材料科学联系起来了。进而教材选择了当代科学技术中令人瞩目的新型材料——半导体（发光二极管LED）、纳米材料、液晶等一一做了介绍，体现了内容的时代性。

在教材3-3中，专门设立了一章，来介绍“能源与可持续发展”的基本内容，包括能源与人类生存的关系、能源利用与环境问题、可持续发展战略等，其中收集了相关的照片、图表、数字，以增加学生的感性认识。除此之外，还安排了若干课外活动，例如：查阅资料，了解电脑、手机、电视机等电子产品报废以后，是如何回收与处理的？在这些过程中会造成哪些环境问题？你能提出解决这些问题的设想吗？这样的活动，不仅让学生增加了相关的知识，还培养了学生的环保意识及社会责任感。

此外，为引领学生进入美妙的物理世界，激发对学有余力的学生关注科学的前沿发展，教材不仅在不同地方介绍了许多“是什么，为什么”和“还有什么”的内容，还为学生认识奇妙的物理世界打开了许多信息窗口，大大开阔了学生的视野。这些内容简洁、通俗又不失科学性。

例如，选修3-5在“动量守恒定律”内容之后，利用课后的“发展空间”向学生介绍了守恒定律与対称性；选修3-4在“广义相对论点滴”一节中介绍了广义相对论的效应（光在引力场中的弯曲，光谱在引力场中的红移等）及宇宙大爆炸学说；在选修3-5中，在“原子核的核力”内容之后简略说明了大统一理论以及基本粒子、夸克模型等物理学前沿问题；同样在选修3-5中，简洁又较完整地介绍了人类对波粒二象性认识过程中的重大事件。如此等等。

（此文发表于《基础教育课程》2007年第6期）