物理課程標準及教材研究2

1、高中物理課程標準解讀及教材分析第二篇第二篇 內(nèi)容標準解讀內(nèi)容標準解讀目錄1 1科學探究及物理實驗能力要求解讀科學探究及物理實驗能力要求解讀2 2共同必修模塊共同必修模塊教材分析教材分析3 3選選修模塊修模塊教材分析教材分析第三章 科學探究及物理實驗能力要求解讀科學探究及物理實驗能力要求解讀第一節(jié)第一節(jié) 科學探究及物理實驗能力要求科學探究及物理實驗能力要求物理課程的基本理念之一物理課程的基本理念之一列入課程目標列入課程目標列入內(nèi)容標準列入內(nèi)容標準作為重要的教學建議之一作為重要的教學建議之一課標課標 中中科科學學 探究的探究的 地地位位驗證性驗證性 與與 探索性探索性（心理活動不同）什么是科學探究

2、？什么是科學探究？（課程標準中沒有明確的定義課程標準中沒有明確的定義）已知的知識已知的知識未知的知識未知的知識1.1. 經(jīng)經(jīng)歷歷 與與科學工作者進行科學探究時的科學工作者進行科學探究時的相似過程。相似過程。2.2. 學學習習 科科學家的科學探究方法。學家的科學探究方法。3.3. 體體驗驗 科科學探究的樂趣，學探究的樂趣，領領悟悟 科科學的學的思想和精神。思想和精神。提提倡倡科科學學探探究究的的目目的的1 1. .從從過分強調(diào)知識的過分強調(diào)知識的傳承傳承和和積累積累向知識向知識的的探究過程探究過程轉(zhuǎn)化。轉(zhuǎn)化。2 2. .從學從學生被動接受知識向生被動接受知識向主動獲取主動獲取知識知識轉(zhuǎn)化。轉(zhuǎn)化。

3、3 3. .培培養(yǎng)科學探究養(yǎng)科學探究能力能力，實事求是的科學，實事求是的科學態(tài)度態(tài)度和敢于創(chuàng)新的科學探索和敢于創(chuàng)新的科學探索精神精神。學學習習重重點點的的轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)移移創(chuàng)設問題情景需要加工、純化創(chuàng)設問題情景需要加工、純化簡單簡單、邏輯邏輯 知識知識易易懂懂 復復雜、混亂雜、混亂 知知識難懂識難懂 提出問題提出問題猜想和假設猜想和假設設計實驗與制定計劃設計實驗與制定計劃評估評估根據(jù)原有經(jīng)驗根據(jù)原有經(jīng)驗和知識去推測和知識去推測問題背景中的有問題背景中的有關質(zhì)疑關質(zhì)疑揭示新的事揭示新的事實與原有認實與原有認知之間的矛知之間的矛盾盾 教師可提出研教師可提出研究方案的樣例究方案的樣例分析與論證分析與論證研研

4、究究 問問 題題進行實驗與收集證據(jù)進行實驗與收集證據(jù)信息、資料的信息、資料的收集，實驗儀收集，實驗儀器的使用器的使用教師指導與學生教師指導與學生自我評自我評價價描述、比較、描述、比較、處理信息處理信息有自我評估的意有自我評估的意識識交流與合作交流與合作要求不一定統(tǒng)一要求不一定統(tǒng)一嘗試對事物的因嘗試對事物的因果關系、規(guī)律性果關系、規(guī)律性做出解釋做出解釋用簡潔的語言用簡潔的語言陳述探究結(jié)陳述探究結(jié) 果果勇于修證研究勇于修證研究方案方案提出問題提出問題p能發(fā)現(xiàn)與物理學有關的問題能發(fā)現(xiàn)與物理學有關的問題p從物理學的角度較明確地表述這些問題從物理學的角度較明確地表述這些問題p認識發(fā)現(xiàn)問題和提出問題的意義

5、認識發(fā)現(xiàn)問題和提出問題的意義提出問題提出問題如何去發(fā)現(xiàn)問題？如何去發(fā)現(xiàn)問題？案例案例1 1：倫琴發(fā)現(xiàn)：倫琴發(fā)現(xiàn)X X射線的過程射線的過程提提出問題：熒光效應究竟是不是來自于克魯克斯管？出問題：熒光效應究竟是不是來自于克魯克斯管？表述這個問題表述這個問題發(fā)現(xiàn)值得探究的物理問題發(fā)現(xiàn)值得探究的物理問題發(fā)現(xiàn)一發(fā)現(xiàn)一個現(xiàn)個現(xiàn)象象 對現(xiàn)象對現(xiàn)象質(zhì)疑質(zhì)疑形成形成疑問疑問提煉為提煉為科學問題科學問題表述這表述這個疑問個疑問提出問題的兩個環(huán)節(jié)：發(fā)現(xiàn)現(xiàn)象和對現(xiàn)象的質(zhì)疑提出問題的兩個環(huán)節(jié)：發(fā)現(xiàn)現(xiàn)象和對現(xiàn)象的質(zhì)疑如何表述所發(fā)現(xiàn)的問題？如何表述所發(fā)現(xiàn)的問題？ “光線究竟是什么？光線究竟是什么？”表述對表述對物質(zhì)物質(zhì)的本

6、性的疑問。的本性的疑問。 “光線是否是發(fā)光物質(zhì)發(fā)射出來的很小的物體？光線是否是發(fā)光物質(zhì)發(fā)射出來的很小的物體？”表述所探究的物理規(guī)律內(nèi)容和存在該規(guī)律的物理條件。表述所探究的物理規(guī)律內(nèi)容和存在該規(guī)律的物理條件。 例如如果能忽略空氣阻力，物體自由落下的位移和時間有例如如果能忽略空氣阻力，物體自由落下的位移和時間有什么關系？什么關系？ 閉合線圈在磁通量增加時，其感應電流的方向是怎樣的閉合線圈在磁通量增加時，其感應電流的方向是怎樣的？猜想與假設猜想與假設猜想與假設猜想與假設什么是猜想？什么是猜想？是是應用現(xiàn)有的經(jīng)驗和知識對問題中的事實尋求可能解應用現(xiàn)有的經(jīng)驗和知識對問題中的事實尋求可能解釋的過程。釋的過

7、程。 客觀事實客觀事實探究者原有的知識經(jīng)驗探究者原有的知識經(jīng)驗猜想的特征猜想的特征提出猜想和假設是直覺思維、發(fā)散性思維起作用提出猜想和假設是直覺思維、發(fā)散性思維起作用對猜想和假設進行初步論證是邏輯性思維起作用對猜想和假設進行初步論證是邏輯性思維起作用創(chuàng)造創(chuàng)造性思性思維活維活動動案例案例2 2：氫原子光譜的規(guī)律：氫原子光譜的規(guī)律 1919世紀光譜學家測出氫原子的光譜線，把它們畫在一張圖上，世紀光譜學家測出氫原子的光譜線，把它們畫在一張圖上，看起來非常有規(guī)律，波長長的間隔大，波長短的間隔小，也許它看起來非常有規(guī)律，波長長的間隔大，波長短的間隔小，也許它們之間是有規(guī)律可以尋找的？們之間是有規(guī)律可以尋

8、找的？假設的形成假設的形成的兩個環(huán)節(jié)：的兩個環(huán)節(jié)：一一提出假定提出假定。二二運用已有的知識和經(jīng)驗對該假定作初步的邏輯證明，構(gòu)成假運用已有的知識和經(jīng)驗對該假定作初步的邏輯證明，構(gòu)成假設。設。制定計劃與制定計劃與設計實驗設計實驗1.1.案例案例3 3：驗證地球自轉(zhuǎn)：驗證地球自轉(zhuǎn)方案一：利用自由落體運動來驗證方案一：利用自由落體運動來驗證方案二：利用傅科擺方案二：利用傅科擺方案三：牙簽法方案三：牙簽法方案四：炮彈法方案四：炮彈法方案五：深井測量法方案五：深井測量法制定計劃與制定計劃與設計實驗設計實驗制定計劃與制定計劃與設計實驗設計實驗2.2. 案例案例3 3：研究自由落體運動位移隨時間變化的規(guī)律：研

9、究自由落體運動位移隨時間變化的規(guī)律實驗方法：實驗方法：打點計時器；打點計時器；頻閃照相；頻閃照相；光電門和電子計時器；光電門和電子計時器；數(shù)碼照相機或攝像機；數(shù)碼照相機或攝像機；微型電子計算機和傳感器；微型電子計算機和傳感器； “落棍落棍”實驗；實驗；其它能測量或能比較自由落體運動位移、時其它能測量或能比較自由落體運動位移、時間的裝置間的裝置 實驗器材是和實驗裝置相關的，實驗裝置不確定，就無法確定實驗器材是和實驗裝置相關的，實驗裝置不確定，就無法確定實驗器材；實驗裝置又是和實驗方法相關的，只有確定了實驗的方實驗器材；實驗裝置又是和實驗方法相關的，只有確定了實驗的方法，才有可能設計實驗的裝置；而

10、實驗方法的選擇，是由各種因素法，才有可能設計實驗的裝置；而實驗方法的選擇，是由各種因素綜合考慮決定的。綜合考慮決定的。選擇實驗器材方面的基本思路：選擇實驗器材方面的基本思路： 首先從實驗原理、實驗步驟方面來選擇實驗器材的種類；首先從實驗原理、實驗步驟方面來選擇實驗器材的種類； 然后從保證實驗器材的安全、減小實驗誤差方面來選擇實然后從保證實驗器材的安全、減小實驗誤差方面來選擇實驗器材的規(guī)格；驗器材的規(guī)格； 同時從實驗器材的功能、周圍環(huán)境與就地取材來考慮實驗同時從實驗器材的功能、周圍環(huán)境與就地取材來考慮實驗器材更廣泛的來源（包括應用日常生活器具等）。器材更廣泛的來源（包括應用日常生活器具等）。制定

11、計劃與制定計劃與設計實驗設計實驗3.3.考慮實驗的變量及其控制方法考慮實驗的變量及其控制方法制定計劃與制定計劃與設計實驗設計實驗案例案例4 4：探究電磁鐵的磁性強弱和哪些因素有關探究電磁鐵的磁性強弱和哪些因素有關探究需要解決的問題：探究需要解決的問題：怎樣測量磁性強弱怎樣測量磁性強弱 如何改變和測量電流如何改變和測量電流 怎樣改變線圈匝數(shù)怎樣改變線圈匝數(shù) 看它能吸起多少根大頭針或小鐵釘看它能吸起多少根大頭針或小鐵釘 看它能吸起多少鐵屑（用天平稱）看它能吸起多少鐵屑（用天平稱） 看它對某一鐵塊的吸引力看它對某一鐵塊的吸引力 用滑動變阻器改變線圈中的電流，用電用滑動變阻器改變線圈中的電流，用電流表

12、測量電流的大小流表測量電流的大小 用增減電池來改變線圈中的電流，用串用增減電池來改變線圈中的電流，用串聯(lián)小燈泡的亮度來比較電流的大小聯(lián)小燈泡的亮度來比較電流的大小 使用中間有抽頭、能改變線圈匝數(shù)的現(xiàn)使用中間有抽頭、能改變線圈匝數(shù)的現(xiàn)成電磁鐵產(chǎn)品成電磁鐵產(chǎn)品 臨時制作電磁鐵線圈，邊實驗、邊繞制臨時制作電磁鐵線圈，邊實驗、邊繞制 解決的問題的方案解決的問題的方案選擇器材和操作程序選擇器材和操作程序進行實驗與收集證據(jù)進行實驗與收集證據(jù) 進行實驗與收集證據(jù)進行實驗與收集證據(jù) 1616世紀丹麥天文學家第谷在當時還沒有望遠鏡的條件下，憑肉世紀丹麥天文學家第谷在當時還沒有望遠鏡的條件下，憑肉眼觀察記錄了大量

13、天文學數(shù)據(jù)眼觀察記錄了大量天文學數(shù)據(jù) 1818世紀英國植物學家布朗利用顯微鏡觀察植物花粉授粉的情況世紀英國植物學家布朗利用顯微鏡觀察植物花粉授粉的情況，發(fā)現(xiàn)了發(fā)現(xiàn)了“布朗運動布朗運動”進行實驗與收集證據(jù)進行實驗與收集證據(jù) 通過觀察、實驗收集數(shù)據(jù)都有以下要求：通過觀察、實驗收集數(shù)據(jù)都有以下要求：l首先要有明確的觀察目標，知道是在哪一個研究對象上收集信息；首先要有明確的觀察目標，知道是在哪一個研究對象上收集信息；l同時要明確收集信息的內(nèi)容，知道所收集的是反映哪一現(xiàn)象的特征的同時要明確收集信息的內(nèi)容，知道所收集的是反映哪一現(xiàn)象的特征的數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)；l還要明確收集信息的時間，知道是在哪一個時刻或哪一段時

14、間內(nèi)記錄還要明確收集信息的時間，知道是在哪一個時刻或哪一段時間內(nèi)記錄有關信息。有關信息。具有從具有從紙介信息資源紙介信息資源中收集數(shù)據(jù)的能力，會從圖書、報中收集數(shù)據(jù)的能力，會從圖書、報刊、雜志中查找到自己所需要的數(shù)據(jù)；刊、雜志中查找到自己所需要的數(shù)據(jù)；會通過會通過調(diào)查、訪談、參觀調(diào)查、訪談、參觀，了解相關的數(shù)據(jù)；，了解相關的數(shù)據(jù)；會在會在互聯(lián)網(wǎng)互聯(lián)網(wǎng)上通過檢索、下載獲得有用的數(shù)據(jù)。上通過檢索、下載獲得有用的數(shù)據(jù)。進行實驗與收集證據(jù)進行實驗與收集證據(jù) 學生實驗中的簡式電阻箱，箱內(nèi)有學生實驗中的簡式電阻箱，箱內(nèi)有4個個10位刷形開關，開關的接位刷形開關，開關的接線柱上所連接的電阻共有以下線柱上所連

15、接的電阻共有以下8種規(guī)格，它們都是串聯(lián)的。分別控制這種規(guī)格，它們都是串聯(lián)的。分別控制這4個開關，就可以調(diào)節(jié)電阻箱的阻值，其范圍是個開關，就可以調(diào)節(jié)電阻箱的阻值，其范圍是09999，最小步進值，最小步進值是是1。阻值阻值/1 15 5101050501001005005001000100050005000功率功率/w1 11 11 11 11 11/21/21/21/21/21/2最大電流最大電流/A0.90.90.40.40.280.280.130.130.090.090.0290.0290.020.020.0090.009進行實驗與收集證據(jù)進行實驗與收集證據(jù) l是否能如實地記錄實驗數(shù)據(jù)，這涉

16、及到實驗者實事求是的態(tài)度，也涉是否能如實地記錄實驗數(shù)據(jù)，這涉及到實驗者實事求是的態(tài)度，也涉及到對實驗的理解。及到對實驗的理解。l實驗結(jié)果和理論之間的偏差是正常的實驗結(jié)果和理論之間的偏差是正常的l實驗需要重復收集實驗數(shù)據(jù)。實驗需要重復收集實驗數(shù)據(jù)。4.4.具有安全操作的意識具有安全操作的意識l實驗的安全主要體現(xiàn)為實驗儀器的安全和實驗者的人身安全。實驗的安全主要體現(xiàn)為實驗儀器的安全和實驗者的人身安全。l在考慮實驗儀器的安全時，應該具有關注實驗儀器量度范圍的意識在考慮實驗儀器的安全時，應該具有關注實驗儀器量度范圍的意識l應該對實驗操作的程序具有安全性考慮的意識應該對實驗操作的程序具有安全性考慮的意識

17、分析與論證分析與論證數(shù)數(shù)據(jù)本身不是結(jié)論，結(jié)論是對數(shù)據(jù)進行科學分析的結(jié)果據(jù)本身不是結(jié)論，結(jié)論是對數(shù)據(jù)進行科學分析的結(jié)果比較：連通器各個部位的水面比較：連通器各個部位的水面 ；溫度計測量水壺中沸騰水的溫；溫度計測量水壺中沸騰水的溫度；串、并聯(lián)電路電壓、電流；比較放在通電螺線管周圍的各度；串、并聯(lián)電路電壓、電流；比較放在通電螺線管周圍的各個小磁針靜止時的指向個小磁針靜止時的指向 對比較而獲得的發(fā)現(xiàn)再作進一步的分析、歸納和概括，就有可能對比較而獲得的發(fā)現(xiàn)再作進一步的分析、歸納和概括，就有可能得出科學的結(jié)論。得出科學的結(jié)論。 分析與論證分析與論證評評 估估評評 估估 有有評估探究過程的意識，是指對探究的

18、行為和所評估探究過程的意識，是指對探究的行為和所收集信息的科學性、可靠性有進行評估、反思的愿望收集信息的科學性、可靠性有進行評估、反思的愿望 有評估探究過有評估探究過程和探究結(jié)果程和探究結(jié)果的意識。的意識。有從評估中吸有從評估中吸取經(jīng)驗教訓的取經(jīng)驗教訓的意識。意識。嘗試改進探究方嘗試改進探究方案。案。經(jīng)歷評估的過程，經(jīng)歷評估的過程，獲得某些評估的獲得某些評估的結(jié)果（優(yōu)點和缺結(jié)果（優(yōu)點和缺點）。點）。有從評估的結(jié)果有從評估的結(jié)果中吸取優(yōu)點的愿中吸取優(yōu)點的愿望，有克服缺點望，有克服缺點的要求。的要求。把發(fā)揚優(yōu)點、克服把發(fā)揚優(yōu)點、克服缺點的愿望和要求缺點的愿望和要求變?yōu)樾袆?，形成新變?yōu)樾袆?，形成新?/p>

19、究方案。探究方案。交流與合作交流與合作1.1.能寫出實驗探究報告能寫出實驗探究報告交流與合作交流與合作2.2.在合作中注意既堅持原則又尊重他人在合作中注意既堅持原則又尊重他人3.3.有合作精神有合作精神l堅持原則堅持原則，具體表現(xiàn)為堅持實事求是的精神，堅持嚴謹?shù)目疲唧w表現(xiàn)為堅持實事求是的精神，堅持嚴謹?shù)目茖W態(tài)度，堅持用實踐來檢驗理論的觀點，堅持依靠證據(jù)結(jié)合邏學態(tài)度，堅持用實踐來檢驗理論的觀點，堅持依靠證據(jù)結(jié)合邏輯分析進行科學探究的方法等。輯分析進行科學探究的方法等。l尊重他人尊重他人，就要認真思考別人的觀點，分析別人觀點與自己，就要認真思考別人的觀點，分析別人觀點與自己觀點不同的地方觀點不同

20、的地方。尊重他人，還表現(xiàn)為聽取別人意見時，能站尊重他人，還表現(xiàn)為聽取別人意見時，能站在別人的立場上，認真琢磨別人意見中的道理。在別人的立場上，認真琢磨別人意見中的道理。l合作精神合作精神，表現(xiàn)在探究過程中，就是既有分工，也有合作。表現(xiàn)在探究過程中，就是既有分工，也有合作。第三章 科學探究及物理實驗能力要求解讀科學探究及物理實驗能力要求解讀第二節(jié)第二節(jié) 對科學探究及其要素的認識對科學探究及其要素的認識一、對科學探究的認識一、對科學探究的認識1.1.科學探究是一種學習方式，是學習目標，也是學科學探究是一種學習方式，是學習目標，也是學習內(nèi)容習內(nèi)容2.2.教學中對學生探究行為的設計是提高探究能力的教學

21、中對學生探究行為的設計是提高探究能力的關鍵關鍵3.3.科學探究的行為應滲透在整個物理教學中科學探究的行為應滲透在整個物理教學中4.4.學生的自主探究和教師的合理指導相結(jié)合學生的自主探究和教師的合理指導相結(jié)合二、二、科學探究及其目的科學探究及其目的1.1.科學探究是學生在物理過程或現(xiàn)實生活的情境中，通過科學探究是學生在物理過程或現(xiàn)實生活的情境中，通過自己（或他人的幫助）去發(fā)現(xiàn)問題、調(diào)查研究、動手操自己（或他人的幫助）去發(fā)現(xiàn)問題、調(diào)查研究、動手操作、表達與交流等探究活動，獲得知識、方法、技能的作、表達與交流等探究活動，獲得知識、方法、技能的學習方法和學習過程。學習方法和學習過程。2.2.科學探究的

22、目的是讓學生經(jīng)歷探究的過程，獲得理智與科學探究的目的是讓學生經(jīng)歷探究的過程，獲得理智與情感的體驗，積累科學知識與方法。情感的體驗，積累科學知識與方法。三、三、科學探究的價值科學探究的價值 1. 1.促進對理論和概念的理解和掌握促進對理論和概念的理解和掌握 2. 2.激發(fā)學生興趣激發(fā)學生興趣 3.3.獲得對自然的感知獲得對自然的感知 4.4.獲得如科學家那樣的探究經(jīng)歷獲得如科學家那樣的探究經(jīng)歷 5.5.平衡科學課程平衡科學課程 第一，科學課程的內(nèi)容是應注重源于現(xiàn)實生活，還是應第一，科學課程的內(nèi)容是應注重源于現(xiàn)實生活，還是應專注于純科學體系？專注于純科學體系？ 第二，科學課程應強調(diào)科學理論、還是科學的實踐活動？第二，科學課程應強調(diào)科學理論、還是科學的實踐活動？四、四、實施科學探究的注意點實施科學探究的注意點1.1. 科學