物理课程标准及教材研究2

1、高中物理课程标准解读及教材分析第二篇第二篇 内容标准解读内容标准解读目录1 1科学探究及物理实验能力要求解读科学探究及物理实验能力要求解读2 2共同必修模块共同必修模块教材分析教材分析3 3选选修模块修模块教材分析教材分析第三章 科学探究及物理实验能力要求解读科学探究及物理实验能力要求解读第一节第一节 科学探究及物理实验能力要求科学探究及物理实验能力要求物理课程的基本理念之一物理课程的基本理念之一列入课程目标列入课程目标列入内容标准列入内容标准作为重要的教学建议之一作为重要的教学建议之一课标课标 中中科科学学 探究的探究的 地地位位验证性验证性 与与 探索性探索性（心理活动不同）什么是科学探究

2、？什么是科学探究？（课程标准中没有明确的定义课程标准中没有明确的定义）已知的知识已知的知识未知的知识未知的知识1.1. 经经历历 与与科学工作者进行科学探究时的科学工作者进行科学探究时的相似过程。相似过程。2.2. 学学习习 科科学家的科学探究方法。学家的科学探究方法。3.3. 体体验验 科科学探究的乐趣，学探究的乐趣，领领悟悟 科科学的学的思想和精神。思想和精神。提提倡倡科科学学探探究究的的目目的的1 1. .从从过分强调知识的过分强调知识的传承传承和和积累积累向知识向知识的的探究过程探究过程转化。转化。2 2. .从学从学生被动接受知识向生被动接受知识向主动获取主动获取知识知识转化。转化。

3、3 3. .培培养科学探究养科学探究能力能力，实事求是的科学，实事求是的科学态度态度和敢于创新的科学探索和敢于创新的科学探索精神精神。学学习习重重点点的的转转移移创设问题情景需要加工、纯化创设问题情景需要加工、纯化简单简单、逻辑逻辑 知识知识易易懂懂 复复杂、混乱杂、混乱 知知识难懂识难懂 提出问题提出问题猜想和假设猜想和假设设计实验与制定计划设计实验与制定计划评估评估根据原有经验根据原有经验和知识去推测和知识去推测问题背景中的有问题背景中的有关质疑关质疑揭示新的事揭示新的事实与原有认实与原有认知之间的矛知之间的矛盾盾 教师可提出研教师可提出研究方案的样例究方案的样例分析与论证分析与论证研研

4、究究 问问 题题进行实验与收集证据进行实验与收集证据信息、资料的信息、资料的收集，实验仪收集，实验仪器的使用器的使用教师指导与学生教师指导与学生自我评自我评价价描述、比较、描述、比较、处理信息处理信息有自我评估的意有自我评估的意识识交流与合作交流与合作要求不一定统一要求不一定统一尝试对事物的因尝试对事物的因果关系、规律性果关系、规律性做出解释做出解释用简洁的语言用简洁的语言陈述探究结陈述探究结 果果勇于修证研究勇于修证研究方案方案提出问题提出问题p能发现与物理学有关的问题能发现与物理学有关的问题p从物理学的角度较明确地表述这些问题从物理学的角度较明确地表述这些问题p认识发现问题和提出问题的意义

5、认识发现问题和提出问题的意义提出问题提出问题如何去发现问题？如何去发现问题？案例案例1 1：伦琴发现：伦琴发现X X射线的过程射线的过程提提出问题：荧光效应究竟是不是来自于克鲁克斯管？出问题：荧光效应究竟是不是来自于克鲁克斯管？表述这个问题表述这个问题发现值得探究的物理问题发现值得探究的物理问题发现一发现一个现个现象象 对现象对现象质疑质疑形成形成疑问疑问提炼为提炼为科学问题科学问题表述这表述这个疑问个疑问提出问题的两个环节：发现现象和对现象的质疑提出问题的两个环节：发现现象和对现象的质疑如何表述所发现的问题？如何表述所发现的问题？ “光线究竟是什么？光线究竟是什么？”表述对表述对物质物质的本

6、性的疑问。的本性的疑问。 “光线是否是发光物质发射出来的很小的物体？光线是否是发光物质发射出来的很小的物体？”表述所探究的物理规律内容和存在该规律的物理条件。表述所探究的物理规律内容和存在该规律的物理条件。 例如如果能忽略空气阻力，物体自由落下的位移和时间有例如如果能忽略空气阻力，物体自由落下的位移和时间有什么关系？什么关系？ 闭合线圈在磁通量增加时，其感应电流的方向是怎样的闭合线圈在磁通量增加时，其感应电流的方向是怎样的？猜想与假设猜想与假设猜想与假设猜想与假设什么是猜想？什么是猜想？是是应用现有的经验和知识对问题中的事实寻求可能解应用现有的经验和知识对问题中的事实寻求可能解释的过程。释的过

7、程。 客观事实客观事实探究者原有的知识经验探究者原有的知识经验猜想的特征猜想的特征提出猜想和假设是直觉思维、发散性思维起作用提出猜想和假设是直觉思维、发散性思维起作用对猜想和假设进行初步论证是逻辑性思维起作用对猜想和假设进行初步论证是逻辑性思维起作用创造创造性思性思维活维活动动案例案例2 2：氢原子光谱的规律：氢原子光谱的规律 1919世纪光谱学家测出氢原子的光谱线，把它们画在一张图上，世纪光谱学家测出氢原子的光谱线，把它们画在一张图上，看起来非常有规律，波长长的间隔大，波长短的间隔小，也许它看起来非常有规律，波长长的间隔大，波长短的间隔小，也许它们之间是有规律可以寻找的？们之间是有规律可以寻

8、找的？假设的形成假设的形成的两个环节：的两个环节：一一提出假定提出假定。二二运用已有的知识和经验对该假定作初步的逻辑证明，构成假运用已有的知识和经验对该假定作初步的逻辑证明，构成假设。设。制定计划与制定计划与设计实验设计实验1.1.案例案例3 3：验证地球自转：验证地球自转方案一：利用自由落体运动来验证方案一：利用自由落体运动来验证方案二：利用傅科摆方案二：利用傅科摆方案三：牙签法方案三：牙签法方案四：炮弹法方案四：炮弹法方案五：深井测量法方案五：深井测量法制定计划与制定计划与设计实验设计实验制定计划与制定计划与设计实验设计实验2.2. 案例案例3 3：研究自由落体运动位移随时间变化的规律：研

9、究自由落体运动位移随时间变化的规律实验方法：实验方法：打点计时器；打点计时器；频闪照相；频闪照相；光电门和电子计时器；光电门和电子计时器；数码照相机或摄像机；数码照相机或摄像机；微型电子计算机和传感器；微型电子计算机和传感器； “落棍落棍”实验；实验；其它能测量或能比较自由落体运动位移、时其它能测量或能比较自由落体运动位移、时间的装置间的装置 实验器材是和实验装置相关的，实验装置不确定，就无法确定实验器材是和实验装置相关的，实验装置不确定，就无法确定实验器材；实验装置又是和实验方法相关的，只有确定了实验的方实验器材；实验装置又是和实验方法相关的，只有确定了实验的方法，才有可能设计实验的装置；而

10、实验方法的选择，是由各种因素法，才有可能设计实验的装置；而实验方法的选择，是由各种因素综合考虑决定的。综合考虑决定的。选择实验器材方面的基本思路：选择实验器材方面的基本思路： 首先从实验原理、实验步骤方面来选择实验器材的种类；首先从实验原理、实验步骤方面来选择实验器材的种类； 然后从保证实验器材的安全、减小实验误差方面来选择实然后从保证实验器材的安全、减小实验误差方面来选择实验器材的规格；验器材的规格； 同时从实验器材的功能、周围环境与就地取材来考虑实验同时从实验器材的功能、周围环境与就地取材来考虑实验器材更广泛的来源（包括应用日常生活器具等）。器材更广泛的来源（包括应用日常生活器具等）。制定

11、计划与制定计划与设计实验设计实验3.3.考虑实验的变量及其控制方法考虑实验的变量及其控制方法制定计划与制定计划与设计实验设计实验案例案例4 4：探究电磁铁的磁性强弱和哪些因素有关探究电磁铁的磁性强弱和哪些因素有关探究需要解决的问题：探究需要解决的问题：怎样测量磁性强弱怎样测量磁性强弱 如何改变和测量电流如何改变和测量电流 怎样改变线圈匝数怎样改变线圈匝数 看它能吸起多少根大头针或小铁钉看它能吸起多少根大头针或小铁钉 看它能吸起多少铁屑（用天平称）看它能吸起多少铁屑（用天平称） 看它对某一铁块的吸引力看它对某一铁块的吸引力 用滑动变阻器改变线圈中的电流，用电用滑动变阻器改变线圈中的电流，用电流表

12、测量电流的大小流表测量电流的大小 用增减电池来改变线圈中的电流，用串用增减电池来改变线圈中的电流，用串联小灯泡的亮度来比较电流的大小联小灯泡的亮度来比较电流的大小 使用中间有抽头、能改变线圈匝数的现使用中间有抽头、能改变线圈匝数的现成电磁铁产品成电磁铁产品 临时制作电磁铁线圈，边实验、边绕制临时制作电磁铁线圈，边实验、边绕制 解决的问题的方案解决的问题的方案选择器材和操作程序选择器材和操作程序进行实验与收集证据进行实验与收集证据 进行实验与收集证据进行实验与收集证据 1616世纪丹麦天文学家第谷在当时还没有望远镜的条件下，凭肉世纪丹麦天文学家第谷在当时还没有望远镜的条件下，凭肉眼观察记录了大量

13、天文学数据眼观察记录了大量天文学数据 1818世纪英国植物学家布朗利用显微镜观察植物花粉授粉的情况世纪英国植物学家布朗利用显微镜观察植物花粉授粉的情况，发现了发现了“布朗运动布朗运动”进行实验与收集证据进行实验与收集证据 通过观察、实验收集数据都有以下要求：通过观察、实验收集数据都有以下要求：l首先要有明确的观察目标，知道是在哪一个研究对象上收集信息；首先要有明确的观察目标，知道是在哪一个研究对象上收集信息；l同时要明确收集信息的内容，知道所收集的是反映哪一现象的特征的同时要明确收集信息的内容，知道所收集的是反映哪一现象的特征的数据；数据；l还要明确收集信息的时间，知道是在哪一个时刻或哪一段时

14、间内记录还要明确收集信息的时间，知道是在哪一个时刻或哪一段时间内记录有关信息。有关信息。具有从具有从纸介信息资源纸介信息资源中收集数据的能力，会从图书、报中收集数据的能力，会从图书、报刊、杂志中查找到自己所需要的数据；刊、杂志中查找到自己所需要的数据；会通过会通过调查、访谈、参观调查、访谈、参观，了解相关的数据；，了解相关的数据；会在会在互联网互联网上通过检索、下载获得有用的数据。上通过检索、下载获得有用的数据。进行实验与收集证据进行实验与收集证据 学生实验中的简式电阻箱，箱内有学生实验中的简式电阻箱，箱内有4个个10位刷形开关，开关的接位刷形开关，开关的接线柱上所连接的电阻共有以下线柱上所连

15、接的电阻共有以下8种规格，它们都是串联的。分别控制这种规格，它们都是串联的。分别控制这4个开关，就可以调节电阻箱的阻值，其范围是个开关，就可以调节电阻箱的阻值，其范围是09999，最小步进值，最小步进值是是1。阻值阻值/1 15 5101050501001005005001000100050005000功率功率/w1 11 11 11 11 11/21/21/21/21/21/2最大电流最大电流/A0.90.90.40.40.280.280.130.130.090.090.0290.0290.020.020.0090.009进行实验与收集证据进行实验与收集证据 l是否能如实地记录实验数据，这涉

16、及到实验者实事求是的态度，也涉是否能如实地记录实验数据，这涉及到实验者实事求是的态度，也涉及到对实验的理解。及到对实验的理解。l实验结果和理论之间的偏差是正常的实验结果和理论之间的偏差是正常的l实验需要重复收集实验数据。实验需要重复收集实验数据。4.4.具有安全操作的意识具有安全操作的意识l实验的安全主要体现为实验仪器的安全和实验者的人身安全。实验的安全主要体现为实验仪器的安全和实验者的人身安全。l在考虑实验仪器的安全时，应该具有关注实验仪器量度范围的意识在考虑实验仪器的安全时，应该具有关注实验仪器量度范围的意识l应该对实验操作的程序具有安全性考虑的意识应该对实验操作的程序具有安全性考虑的意识

17、分析与论证分析与论证数数据本身不是结论，结论是对数据进行科学分析的结果据本身不是结论，结论是对数据进行科学分析的结果比较：连通器各个部位的水面比较：连通器各个部位的水面 ；温度计测量水壶中沸腾水的温；温度计测量水壶中沸腾水的温度；串、并联电路电压、电流；比较放在通电螺线管周围的各度；串、并联电路电压、电流；比较放在通电螺线管周围的各个小磁针静止时的指向个小磁针静止时的指向 对比较而获得的发现再作进一步的分析、归纳和概括，就有可能对比较而获得的发现再作进一步的分析、归纳和概括，就有可能得出科学的结论。得出科学的结论。 分析与论证分析与论证评评 估估评评 估估 有有评估探究过程的意识，是指对探究的

18、行为和所评估探究过程的意识，是指对探究的行为和所收集信息的科学性、可靠性有进行评估、反思的愿望收集信息的科学性、可靠性有进行评估、反思的愿望 有评估探究过有评估探究过程和探究结果程和探究结果的意识。的意识。有从评估中吸有从评估中吸取经验教训的取经验教训的意识。意识。尝试改进探究方尝试改进探究方案。案。经历评估的过程，经历评估的过程，获得某些评估的获得某些评估的结果（优点和缺结果（优点和缺点）。点）。有从评估的结果有从评估的结果中吸取优点的愿中吸取优点的愿望，有克服缺点望，有克服缺点的要求。的要求。把发扬优点、克服把发扬优点、克服缺点的愿望和要求缺点的愿望和要求变为行动，形成新变为行动，形成新探

19、究方案。探究方案。交流与合作交流与合作1.1.能写出实验探究报告能写出实验探究报告交流与合作交流与合作2.2.在合作中注意既坚持原则又尊重他人在合作中注意既坚持原则又尊重他人3.3.有合作精神有合作精神l坚持原则坚持原则，具体表现为坚持实事求是的精神，坚持严谨的科，具体表现为坚持实事求是的精神，坚持严谨的科学态度，坚持用实践来检验理论的观点，坚持依靠证据结合逻学态度，坚持用实践来检验理论的观点，坚持依靠证据结合逻辑分析进行科学探究的方法等。辑分析进行科学探究的方法等。l尊重他人尊重他人，就要认真思考别人的观点，分析别人观点与自己，就要认真思考别人的观点，分析别人观点与自己观点不同的地方观点不同

20、的地方。尊重他人，还表现为听取别人意见时，能站尊重他人，还表现为听取别人意见时，能站在别人的立场上，认真琢磨别人意见中的道理。在别人的立场上，认真琢磨别人意见中的道理。l合作精神合作精神，表现在探究过程中，就是既有分工，也有合作。表现在探究过程中，就是既有分工，也有合作。第三章 科学探究及物理实验能力要求解读科学探究及物理实验能力要求解读第二节第二节 对科学探究及其要素的认识对科学探究及其要素的认识一、对科学探究的认识一、对科学探究的认识1.1.科学探究是一种学习方式，是学习目标，也是学科学探究是一种学习方式，是学习目标，也是学习内容习内容2.2.教学中对学生探究行为的设计是提高探究能力的教学

21、中对学生探究行为的设计是提高探究能力的关键关键3.3.科学探究的行为应渗透在整个物理教学中科学探究的行为应渗透在整个物理教学中4.4.学生的自主探究和教师的合理指导相结合学生的自主探究和教师的合理指导相结合二、二、科学探究及其目的科学探究及其目的1.1.科学探究是学生在物理过程或现实生活的情境中，通过科学探究是学生在物理过程或现实生活的情境中，通过自己（或他人的帮助）去发现问题、调查研究、动手操自己（或他人的帮助）去发现问题、调查研究、动手操作、表达与交流等探究活动，获得知识、方法、技能的作、表达与交流等探究活动，获得知识、方法、技能的学习方法和学习过程。学习方法和学习过程。2.2.科学探究的

22、目的是让学生经历探究的过程，获得理智与科学探究的目的是让学生经历探究的过程，获得理智与情感的体验，积累科学知识与方法。情感的体验，积累科学知识与方法。三、三、科学探究的价值科学探究的价值 1. 1.促进对理论和概念的理解和掌握促进对理论和概念的理解和掌握 2. 2.激发学生兴趣激发学生兴趣 3.3.获得对自然的感知获得对自然的感知 4.4.获得如科学家那样的探究经历获得如科学家那样的探究经历 5.5.平衡科学课程平衡科学课程 第一，科学课程的内容是应注重源于现实生活，还是应第一，科学课程的内容是应注重源于现实生活，还是应专注于纯科学体系？专注于纯科学体系？ 第二，科学课程应强调科学理论、还是科学的实践活动？第二，科学课程应强调科学理论、还是科学的实践活动？四、四、实施科学探究的注意点实施科学探究的注意点1.1. 科学