摘 ? 要:基于《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)(2017年版)》的要求,修訂后的普通高中物理教材應(yīng)體現(xiàn)“從生活走向物理,從物理走向社會”的課程基本理念。文章側(cè)重從兩個方面介紹修訂版教材對這一課程基本理念的落實,其一,從“總導(dǎo)入”“章導(dǎo)入”“節(jié)導(dǎo)入”的設(shè)計,介紹修訂版教材是如何創(chuàng)設(shè)問題情境,“以惑為誘”引導(dǎo)學(xué)生走進(jìn)物理;其二,從對我國科技成就、傳統(tǒng)科技文化及STSE觀念的納入,介紹修訂版教材是怎樣注重人文關(guān)懷,體現(xiàn)物理學(xué)對社會發(fā)展的影響。
關(guān)鍵詞:課程標(biāo)準(zhǔn);高中物理;物理教材;人文關(guān)懷
中圖分類號:G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A ? ?文章編號:1003-6148(2020)5-0001-7
自從2001年教育部頒布的《全日制義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)(實驗稿)》提出“從生活走向物理,從物理走向社會”[1]的課程基本理念后,后續(xù)的普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)及修訂版等皆以不同的表述強(qiáng)調(diào)了與此相關(guān)的課程基本理念。如,2003年頒布的《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)(實驗)》在課程基本理念中指出課程內(nèi)容應(yīng)“加強(qiáng)與學(xué)生生活、現(xiàn)代社會及科技發(fā)展的聯(lián)系,反映當(dāng)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展的重要成果和新的科學(xué)思想,關(guān)注物理學(xué)的技術(shù)應(yīng)用所帶來的社會問題,培養(yǎng)學(xué)生的社會參與意識和對社會負(fù)責(zé)任的態(tài)度。”[2]在2012年初頒布的初中修訂版《義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)(2011年版)》中再次提出“從生活走向物理,從物理走向社會”的課程基本理念[3]。2018年初頒布的《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)(2017年版)》(以下簡稱2017版課標(biāo))指出“高中物理課程在內(nèi)容上注重與生產(chǎn)生活、現(xiàn)代社會及科技發(fā)展的聯(lián)系,反映當(dāng)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展的重要成果和科學(xué)思想,同時關(guān)注物理學(xué)的技術(shù)應(yīng)用帶來的社會問題,培養(yǎng)學(xué)生的社會參與意識和社會責(zé)任感?!盵4]可見,“從生活走向物理,從物理走向社會”是貫穿始終的課程基本理念。而且,2017版課標(biāo)在物理學(xué)科核心素養(yǎng)、課程內(nèi)容、教學(xué)提示、學(xué)業(yè)要求、學(xué)業(yè)質(zhì)量水平、教學(xué)與評價建議、學(xué)業(yè)水平考試與命題建議、教材編寫建議及地方和學(xué)校實施本課程的建議等方面,皆通過不同的陳述強(qiáng)調(diào)了這一課程基本理念。那么,以2017版課標(biāo)為重要修訂依據(jù)的修訂版教材也應(yīng)站在以學(xué)生發(fā)展為本的高度,體現(xiàn)這一課程基本理念。下面,側(cè)重從兩個方面介紹修訂版教材是如何體現(xiàn)這一重要課程基本理念的。
1 ? ?創(chuàng)設(shè)問題情境,“以惑為誘”引導(dǎo)學(xué)生走進(jìn)物理
修訂版教材注重創(chuàng)設(shè)問題情境,由此導(dǎo)入相關(guān)物理內(nèi)容,強(qiáng)調(diào)“從生活走向物理,從物理走向社會”的課程基本理念,這便于學(xué)生認(rèn)識自然、理解自然,形成物理觀念,也利于學(xué)生科學(xué)思維和科學(xué)探究能力的提升以及科學(xué)態(tài)度與責(zé)任感的養(yǎng)成。修訂版教材通過“緒論”作為“總導(dǎo)入”引出高中物理的內(nèi)容,通過“章導(dǎo)入”引出每章的物理內(nèi)容,通過“節(jié)導(dǎo)入”引出相關(guān)節(jié)的物理內(nèi)容。這樣的設(shè)計注重以學(xué)生發(fā)展為本,體現(xiàn)了學(xué)生中心的課程觀。
1.1 ? ?“總導(dǎo)入”融入學(xué)科核心素養(yǎng)內(nèi)涵
修訂版教材首先有關(guān)于全冊物理教材的導(dǎo)入——“緒論 撩開物理學(xué)的神秘面紗”。“緒論”以更高的物理視角,通過“源自然之問”“探萬物之秘”“采科學(xué)之益”“啟智慧之迪” 四個主題引出全套教材內(nèi)容。
如,在“源自然之問”主題中(圖1)[5],首先以浩瀚太空、地球家園為背景提問“仰望夜空,群星閃爍,夢幻而神秘。仔細(xì)觀察,發(fā)現(xiàn)它們有著和諧統(tǒng)一的運(yùn)動規(guī)律:太陽、月亮和星星日復(fù)一日東升西落;彗星拖著長尾消失在茫茫星空,若干年后竟會如約再次進(jìn)入我們的視野;時而出現(xiàn)的流星雨給深邃的天空增添了浪漫與傳奇……是什么力量使天體有著如此神奇的運(yùn)動?”“地球,我們的家園。從高山大漠到江河湖海,從植物、動物到人類自身,神奇無處不在:潮漲潮落,蘋果墜地,石頭下落;‘飛得再高,總是在空中‘畫出弧線后落回地面……是什么力量在‘調(diào)控這些運(yùn)動?”當(dāng)人們用萬有引力定律解釋天體運(yùn)行周期、大海潮汐、人類不可逾越的跳高極限時,其實這種解釋便是一種物理自然觀的表現(xiàn)。接著,教材再次以源于自然、源于生活的現(xiàn)象提問“暴風(fēng)雨來臨,天空烏云密布,雷電交加。那撕裂長空的閃電似長龍、像鳳爪,轉(zhuǎn)瞬即逝;那震耳欲聾的雷聲震撼山川,攝人心魄,大自然不時展示其神威!面對從天而降的狂風(fēng)暴雨、電閃雷鳴,人們不禁會問:它們來自何處?為何這般驚天動地?”“生活中的神奇也無處不在:裝物體的薄塑料袋會‘自動貼手;梳過頭發(fā)的塑料梳子能‘悄然吸起輕物,靠近水流時,能改變其流動方向。似乎在我們周圍有一種神秘力量,看不見、摸不著,時常魔幻般出現(xiàn)。人們不禁要問:這神秘的力量是什么?它來自哪里?”[5]一個驚天動地,另一個悄然無聲,這看似無關(guān)的現(xiàn)象,也可從物理學(xué)(靜電)的視角進(jìn)行解釋,這也是一種物理自然觀的表現(xiàn)。
在“探萬物之秘”主題中,強(qiáng)調(diào)探索自然是人類的天性。面對神奇的自然,自古人們就有想要了解它的無法遏制的渴望?!把鲇^吐曜,俯察含章”,這是最樸素的探索自然的方法。此部分展示了從物理學(xué)視角探索大自然的鼻祖,如伽利略、牛頓、愛因斯坦、波爾等,是這些偉大的物理學(xué)家為人類建筑了物理學(xué)的“大廈”。從古到今,人們持續(xù)不斷地探索大自然的秘密,由此人們的物理自然觀不斷發(fā)展,而且逐漸形成一系列的科學(xué)思維方式,具有一定水平的探究能力。
在“采科學(xué)之益”主題中,展示了物理技術(shù)應(yīng)用讓人類實現(xiàn)“飛天”夢、引發(fā)第一次和第二次工業(yè)革命、使人類進(jìn)入信息時代等成就,反思了物理技術(shù)應(yīng)用帶來的社會問題。
在“啟智慧之迪”主題中,將物理學(xué)從繁難高冷的定位拉回到學(xué)生身邊,并展示了本套教材精彩紛呈的內(nèi)容及其育人的價值。
“緒論”融入了物理學(xué)科核心素養(yǎng)的內(nèi)涵,從“物理觀念”“科學(xué)思維”“科學(xué)探究”“科學(xué)態(tài)度與責(zé)任”幾個方面,呈現(xiàn)了物理學(xué)與自然、生活、發(fā)展、應(yīng)用及育人等有關(guān)的內(nèi)容,凸顯培養(yǎng)學(xué)生物理學(xué)科核心素養(yǎng)的高定位,這是超越物理具體內(nèi)容的有更高定位的“總導(dǎo)入”
1.2 ? ?“章導(dǎo)入”引導(dǎo)學(xué)生從迷惑走向物理
修訂版教材每章都有引人入勝的導(dǎo)入,有的源于自然,精彩紛呈;有的來自生活,神奇無比;有的是奇妙的小實驗,懸念重重;有的是科學(xué)家的故事,引人入勝……由此導(dǎo)出與該章有關(guān)的物理問題,引導(dǎo)學(xué)生從精彩走向迷惑、走向問題、走進(jìn)物理課堂。
如,選擇性必修第一冊第4章“光的折射和全反射”,章首頁呈現(xiàn)“本章學(xué)業(yè)要求”,其功能已在本刊2020年第2期“專家論壇”文章中闡述[6]。除此外,還有該章的導(dǎo)入與節(jié)的信息:“導(dǎo)入 美妙的彩虹”,“第1節(jié) 光的折射”,“第2節(jié) 科學(xué)測量:玻璃的折射率”,“第3節(jié) 光的全反射”,“第4節(jié) 光導(dǎo)纖維及其應(yīng)用”。該章以彩虹和三棱鏡的彩光作為導(dǎo)入引出全章內(nèi)容,文中指出“當(dāng)大雨蕩滌了空中的塵埃,陽光重新普照大地,天邊往往會出現(xiàn)美麗的彩虹。彩虹色彩斑斕——紅、橙、黃、綠、藍(lán)、靛、紫,它來得悄無聲息,去得無影無蹤,帶有一絲神秘。彩虹有時也會出現(xiàn)于流水激起的水霧中。飛流直下的瀑布撞擊巖石、水面,形成白色的水霧,在陽光照射下,彩虹若隱若現(xiàn),給大自然增添了俏麗與神奇?!薄安屎绮粌H僅屬于大自然。只要用一塊玻璃三棱鏡對著一束太陽光,大自然的神奇就會重現(xiàn)。彩虹是如何形成的?其中含有哪些光學(xué)知識?”(圖2)[7]
帶著這樣的問題與迷惑,學(xué)生走進(jìn)物理課堂,當(dāng)其學(xué)習(xí)了關(guān)于光的折射及光的全反射等內(nèi)容后,教材再通過“物理聊吧”欄目(圖3)[7]回應(yīng)“章導(dǎo)入”提出的問題。該欄目首先從人文角度將彩虹比喻為“天空的微笑”“相會的彩橋”,接著介紹了虹與霓,即“通常能看見的彩虹是紅色在外、紫色在內(nèi),這被稱為‘虹。有時還能看見一組相對‘虹而言顏色較淡的彩色圓弧,紅色在內(nèi)、紫色在外,這被稱為‘霓?!弊寣W(xué)生根據(jù)欄目給出的虹與霓產(chǎn)生示意圖討論“(1)什么情況下看見虹,什么情況下看見霓?(2)為什么現(xiàn)在很難看到天空中的彩虹?(3)你對環(huán)境保護(hù)有什么設(shè)想?”不僅討論了虹與霓產(chǎn)生的條件,而且對環(huán)境保護(hù)提出了要求。通過此案例可見,教材不僅通過“章導(dǎo)入”引出全章內(nèi)容,而且還注重運(yùn)用引出的物理內(nèi)容回應(yīng)“章導(dǎo)入”提出的問題。這是以學(xué)生發(fā)展為本的“以惑為誘”的設(shè)計,有利于引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)物理。
1.3 ? ?“節(jié)導(dǎo)入”從問題導(dǎo)出該節(jié)內(nèi)容
在教材每節(jié)的設(shè)計中,盡可能通過“節(jié)導(dǎo)入”從問題情境引出與本節(jié)有關(guān)的內(nèi)容。仍以選擇性必修第一冊第4章為例,該章有4節(jié)內(nèi)容,每節(jié)都對應(yīng)有“節(jié)導(dǎo)入”(圖4)[7]。
第1節(jié)為“光的折射”,在“節(jié)導(dǎo)入”(圖4-1)中描述到“我們知道,光從一種介質(zhì)斜射入另一種介質(zhì)時,傳播方向會改變,發(fā)生折射現(xiàn)象。圖 4-1 是一束光通過平行玻璃磚的照片。光由空氣射入玻璃,再通過玻璃射入空氣,出射光為什么總與入射光平行?這需要進(jìn)一步認(rèn)識折射規(guī)律后才能回答。本節(jié)我們將通過實驗,探究光的折射定律?!苯又小疤骄空凵浣桥c入射角的關(guān)系”“光的折射定律”“折射率”3個段標(biāo)的內(nèi)容,后面在“節(jié)練習(xí)”對“節(jié)導(dǎo)入”的問題給予了回應(yīng)。
第2節(jié)為“科學(xué)測量:玻璃的折射率”,在“節(jié)導(dǎo)入”(圖4-2)中描述到“折射率是光學(xué)材料的重要指標(biāo)。例如,在制造汽車擋風(fēng)玻璃時,對折射率和形狀都有十分嚴(yán)格的要求;在鉆石鑒定過程中,常常根據(jù)折射率的大小來判斷鉆石的真?zhèn)巍H绾螠y量介質(zhì)的折射率?本節(jié)我們將學(xué)習(xí)用簡便的方法測量玻璃的折射率?!苯又?,在該節(jié)設(shè)計有2017版課標(biāo)要求的“測量玻璃的折射率”的學(xué)生必做實驗,相關(guān)實驗過程及“節(jié)練習(xí)”對“節(jié)導(dǎo)入”的問題給予了回應(yīng)。
第3節(jié)為“光的全反射”,在“節(jié)導(dǎo)入”(圖4-3)中描述到“遠(yuǎn)方有一灣美麗的湖水,走向前去,那里卻是一片荒漠,這是一種蜃景現(xiàn)象。蜃景是怎樣形成的?熏黑的鐵球放入水中,為什么看上去會變得锃亮?學(xué)習(xí)了光的全反射,你便能發(fā)現(xiàn)其中的奧秘?!苯又谠摴?jié)設(shè)計有“全反射及其產(chǎn)生條件”“全反射現(xiàn)象”等內(nèi)容,在介紹全反射現(xiàn)象時對“節(jié)導(dǎo)入”提出的問題給予了回應(yīng),如教材回應(yīng)到“當(dāng)熏黑的鐵球放入水中時,球面和水之間形成空氣層。日光從水照射到空氣層時,會有部分光發(fā)生全反射,球看上去就變得锃亮了?!薄霸诨哪锟吹降尿拙耙彩且环N全反射現(xiàn)象。太陽照到沙地上,接近地面的熱空氣比上層空氣的密度小,折射率也小。從遠(yuǎn)處物體射向地面的光,進(jìn)入折射率較小的熱空氣層時被折射。當(dāng)入射角大于臨界角時發(fā)生全反射,人們逆著反射光看去,就會看到遠(yuǎn)處物體的倒景?!?/p>
第4節(jié)為“光導(dǎo)纖維及其應(yīng)用”,在“節(jié)導(dǎo)入”中描述到“物理學(xué)家提出用光導(dǎo)纖維實現(xiàn)高效傳輸信息的設(shè)想,由此引發(fā)了一場光纖通信的革命,推動了高速互聯(lián)網(wǎng)等現(xiàn)代通信的發(fā)展。光導(dǎo)纖維是什么?為何能高效傳輸信息?本節(jié)我們將學(xué)習(xí)光導(dǎo)纖維的工作原理及其應(yīng)用?!贝斯?jié)的第1個段標(biāo)“光導(dǎo)纖維的工作原理”中有圖4-4(光纖與針眼大小的比較),烘托了“節(jié)導(dǎo)入”的問題,該節(jié)第2個段標(biāo)“光纖通信”,對該“節(jié)導(dǎo)入”的問題給予了回應(yīng)。
無論是“總導(dǎo)入”“章導(dǎo)入”還是“節(jié)導(dǎo)入”,修訂版教材都非常注重引領(lǐng)學(xué)生從自然走向物理,從生活走向物理,注重培養(yǎng)學(xué)生從真實情境中發(fā)現(xiàn)問題,帶著問題走進(jìn)物理教材,找到“解惑”的鑰匙。這種“以惑為誘”的教學(xué)方式,符合學(xué)生的認(rèn)知特點,能更好地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,提升學(xué)生的注意力,有利于學(xué)生從真實情境中建構(gòu)物理模型、習(xí)得物理概念,培養(yǎng)學(xué)生的物理自然觀。
2 ? ?注重人文關(guān)懷,體現(xiàn)物理學(xué)對社會發(fā)展的影響
在2004年6月10日聯(lián)合國大會通過的決議,規(guī)定2005年為“世界物理年”,決議確認(rèn)“物理學(xué)是認(rèn)識自然界的基礎(chǔ);物理學(xué)是當(dāng)今眾多技術(shù)發(fā)展的基石;物理教育為培養(yǎng)人的發(fā)展提供了必要的科學(xué)基礎(chǔ)。”[8]物理學(xué)對社會進(jìn)步的推動作用是眾所周知的,因此修訂版教材不僅注重體現(xiàn)從自然到物理、從生活到物理的課程基本理念,而且強(qiáng)調(diào)從物理走向社會的課程價值追求。
2.1 ? ?凸顯我國的科學(xué)技術(shù)成就
為了培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度與責(zé)任感,培養(yǎng)學(xué)生的愛國熱情與民族自豪感,修訂版教材尤其注重弘揚(yáng)我國的科學(xué)技術(shù)成就。
例如,修訂版教材弘揚(yáng)了我國的航天技術(shù)成就。如在必修第二冊第4章“萬有引力定律及航天”的導(dǎo)入(圖5-1、圖5-2)中描述到“遠(yuǎn)古,人們就夢想能夠飛出地球,探索浩瀚星空的奧秘,各種關(guān)于星空的神話流傳至今。‘嫦娥奔月便是我國家喻戶曉的古代民間神話。這美麗神話反映了人們對星辰的崇拜,對‘飛天的向往。”“2019 年,我國‘嫦娥四號成功著陸月球,并通過‘鵲橋傳回世界第一張近距離拍攝的月球背影像圖。舉世矚目的‘嫦娥工程實現(xiàn)了古老神話中的‘嫦娥‘玉兔及‘鵲橋的神奇功能?!盵9]在科學(xué)書屋中特別介紹了我國“嫦娥工程”,探月衛(wèi)星“嫦娥一號”“嫦娥二號”完成“繞”的任務(wù),“嫦娥三號”攜“玉兔號”月球車成功實現(xiàn)月球軟著陸,并開展月面巡視勘察以及月表形貌與地質(zhì)構(gòu)造調(diào)查等科學(xué)探測,實現(xiàn)了“落”的任務(wù),“嫦娥四號”探測器成功著陸月球背面南極——艾特肯盆地,完成了“人類探測器首次實現(xiàn)月球背面軟著陸”的壯舉(圖5-3)。
在必修第二冊第5章“科學(xué)進(jìn)步無止境”第3節(jié)“探索宇宙的奧秘”中,介紹了我國的“大國重器”——中國“天眼”(圖6)[9]及其首席科學(xué)家南仁東先生。這是具有我國自主知識產(chǎn)權(quán)、世界最大單口徑、最靈敏的射電望遠(yuǎn)鏡。目前,“天眼”已發(fā)現(xiàn)若干脈沖星,人們期待它有進(jìn)一步的天文發(fā)現(xiàn)。在選擇性必修第三冊第5章“原子核與核能”第1節(jié)“認(rèn)識原子核”的“科學(xué)書屋”中專門介紹了“大國重器”——散裂中子源(圖7)[10]:“它就像‘超級顯微鏡,是研究物質(zhì)材料微觀結(jié)構(gòu)的理想探針,可帶動物理學(xué)、化學(xué)、生命科學(xué)、材料科學(xué)、納米科學(xué)、醫(yī)藥和新型核能開發(fā)等學(xué)科發(fā)展。散裂中子源是由加速器提供的高能質(zhì)子轟擊重金屬靶而產(chǎn)生中子,每個高能質(zhì)子可產(chǎn)生 20 ~ 40 個中子,大大提高了中子源的強(qiáng)度,使中子探針的功能變得更加強(qiáng)大?!绷硗猓€有中國航母艦載機(jī)、高鐵……這些內(nèi)容無不揚(yáng)我國威,長我志氣,能很好地增強(qiáng)學(xué)生的民族自豪感和為國家強(qiáng)盛作出貢獻(xiàn)的使命感。
2.2 ? ?弘揚(yáng)我國傳統(tǒng)科技文化
修訂版教材不僅凸顯我國現(xiàn)代科技成果,而且注重弘揚(yáng)中華民族優(yōu)秀的傳統(tǒng)科技文化,展示我國古代的科技瑰寶。
例如,在修訂版教材必修第一冊第4章“力與平衡”的導(dǎo)入中介紹了被譽(yù)為“天下奇觀”的懸空寺(圖8-1),“上接危巖,下臨深淵,層層疊疊的殿閣猶如懸在半空之中。它歷經(jīng)了上千年的風(fēng)雨,仍然能夠牢牢地緊貼在峭壁之上。古代工匠們想象力之豐富、建筑技藝之高超、對力與平衡規(guī)律的運(yùn)用之精巧,令人驚嘆不已。”在第2節(jié)“力的分解”中介紹了載入世界橋梁史冊的趙州橋(圖8-2), 指出“在我國古代,智慧的勞動人民就利用合力與分力的關(guān)系,設(shè)計出了結(jié)構(gòu)精美的拱橋,大大提高了橋梁的承載能力。例如,趙州橋就是古代勞動人民智慧的結(jié)晶,它開創(chuàng)了中國橋梁建造的嶄新局面,載入了世界橋梁史冊?!毙抻啺娼滩牟粌H展示這些內(nèi)容,而且還前后呼應(yīng)地通過習(xí)題提出進(jìn)一步的要求,如在“節(jié)練習(xí)”中回應(yīng):“上網(wǎng)查詢相關(guān)資料,了解我國趙州橋及懸空寺等的基本信息、建筑結(jié)構(gòu)和建筑價值等,完成一篇小論文,并與同學(xué)交流討論?!蓖瑫r,還凸顯學(xué)習(xí)這些內(nèi)容的育人價值,如在“素養(yǎng)提升”欄目中強(qiáng)調(diào)“能欣賞‘力與平衡 之美;能為我國古代精湛的建筑技術(shù)而驕傲,體會物理學(xué)的技術(shù)應(yīng)用在生產(chǎn)生活中的作用及意義?!盵5]
再如,必修第三冊第5章“初識電磁場與電磁波”,在第1節(jié)“磁場及其描述”中介紹了“指南針與航海業(yè)的發(fā)展”,指出“磁的應(yīng)用源遠(yuǎn)流長。古人對磁技術(shù)的應(yīng)用中,首屈一指的當(dāng)數(shù)我國發(fā)明的指南針?!保▓D8-3)“指南針的出現(xiàn)改變了夜晚依靠北極星辨別方向,白晝通過太陽確定方位的歷史,為人們的遠(yuǎn)行提供了幫助,開啟了航海技術(shù)革命,推動了世界各國航海事業(yè)的發(fā)展,為 15 ~ 17 世紀(jì)的地理大發(fā)現(xiàn)提供了重要條件。明初鄭和七下西洋是人類航海史上的空前壯舉,而指南針的應(yīng)用則為這一壯舉的完成作出了偉大貢獻(xiàn)?!辈⑶彝ㄟ^“素養(yǎng)提升”欄目進(jìn)一步強(qiáng)調(diào)這些學(xué)習(xí)內(nèi)容的育人價值“能為我國古代在磁學(xué)方面的研究成果及其對人類文明的影響而自豪;能體會磁技術(shù)應(yīng)用對人類生活和社會發(fā)展帶來的影響。”[11]
再如,選擇性必修教材第一冊第2章的導(dǎo)入“從古代‘魚洗說起”(圖8-4),指出“我國漢代有一種被稱為‘魚洗的銅盆,盆的邊緣有兩個耳環(huán),盆底有浮雕的魚等。盆內(nèi)注入適量清水,當(dāng)用潮濕的雙手有節(jié)奏地來回摩擦兩個耳環(huán)時,伴隨著魚洗發(fā)出的錚錚聲,盆中噴出泉涌般的水柱,令人驚嘆不已!”并且教材通過“物理在線”欄目前后呼應(yīng)地進(jìn)一步強(qiáng)調(diào)“同學(xué)們可到科技館或上網(wǎng)查詢,調(diào)研‘魚洗等與共振有怎樣的聯(lián)系,進(jìn)一步了解共振在生產(chǎn)生活中的應(yīng)用與防止。”[7]
另外,還有我國古代的汲水瓶是如何巧妙地利用重心變換,使得汲水既方便、省力,又能控制水量的,這充分體現(xiàn)了我國古代勞動人民的智慧。介紹民族地區(qū)的“伸臂橋”如何將木板重疊,逐漸向河面延伸,利用不太長的木板鋪設(shè)橋面,巧妙地形成穩(wěn)定的平衡結(jié)構(gòu)的案例,繼而引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行“怎樣保持平衡”的趣味小實驗,以此培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣, 使他們了解關(guān)于力與平衡的知識和生活的密切聯(lián)系。我國民族地區(qū)使用的一種舂米裝置,利用水力協(xié)助人們勞作的情境設(shè)計了關(guān)于重心與周期方面的題目等等。對這些內(nèi)容的凸顯,旨在激發(fā)學(xué)生的愛國熱情,增強(qiáng)其為國家發(fā)展、民族進(jìn)步而努力學(xué)習(xí)的責(zé)任感與使命感。
2.3 ? ?關(guān)注STSE問題,培養(yǎng)科學(xué)態(tài)度與責(zé)任
自1962年美國科普作家蕾切爾·卡遜創(chuàng)作的科普讀物《寂靜的春天》出版后,喚起了人們的環(huán)境意識。STSE是科學(xué)(Science)、技術(shù)(Technology)、社會(Society)、環(huán)境(Environment)的英文縮寫。STSE教育思想是對STS的延伸,在發(fā)展科技、生產(chǎn)的同時,保護(hù)人類賴以生存的環(huán)境已成為當(dāng)今社會可持續(xù)發(fā)展的重大課題,環(huán)境教育是公民科學(xué)素養(yǎng)教育的重要組成方面。
修訂版教材注重體現(xiàn)物理學(xué)的人文關(guān)懷,一方面注重展示物理技術(shù)應(yīng)用對人類文明和社會進(jìn)步具有極大的推動作用,另一方面從科學(xué)、技術(shù)、社會、環(huán)境角度關(guān)注技術(shù)應(yīng)用帶來的問題。例如,在必修第一冊第5章“牛頓運(yùn)動定律”的“跨越時空的對話”(圖9)[5]中指出“力與運(yùn)動之間究竟有什么關(guān)系?這個看似簡單的問題,曾經(jīng)困擾了人們數(shù)千年,并由此引發(fā)了科學(xué)史上一次次影響廣泛、意義深遠(yuǎn)的思想革命,改變了人們對世界的認(rèn)識。其中出現(xiàn)了三個重要的代表人物,他們生活在不同的時代。如果把他們對力與運(yùn)動的觀點放在一起進(jìn)行比較,就如同聆聽三位智者之間一場跨越時空的對話。”通過展示古希臘偉大哲學(xué)家亞里士多德、科學(xué)先驅(qū)伽利略、偉大的物理學(xué)家牛頓關(guān)于力與運(yùn)動的不同觀點,體現(xiàn)科學(xué)是不斷發(fā)展、逐步完善的。在第5章的“本章學(xué)業(yè)要求”中有相應(yīng)的要求“通過了解與伽利略、牛頓相關(guān)的史實,能認(rèn)識物理學(xué)研究是不斷完善的?!痹诒匦薜诙缘?章“科學(xué)進(jìn)步無止境”的“再次跨越時空的對話”[9]中指出“物體的運(yùn)動離不開時間和空間,時間和空間究竟有怎樣的關(guān)系?人們對此問題的探索從未間斷過。牛頓和愛因斯坦對時間和空間有著根本不同的認(rèn)識,如果把他們的時空觀放在一起進(jìn)行比較,就如同我們再次聆聽兩位科學(xué)偉人之間跨越時空的‘對話?!蓖ㄟ^展示牛頓和愛因斯坦關(guān)于時空的不同觀點,揭示人類對大自然的認(rèn)識是不斷深入發(fā)展的。在該章的“本章學(xué)業(yè)要求”中指出“能體會人類對自然界的探索是不斷深入的,能從牛頓力學(xué)的局限性體會科學(xué)理論既具有相對持久性和穩(wěn)定性,也存在局限性,人類對自然的探索永無止境。”對這些內(nèi)容的展示,旨在培養(yǎng)學(xué)生關(guān)于科學(xué)本質(zhì)的認(rèn)識,有利于學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)家的探索方法與永無止境的探索精神。
再如,在必修第三冊第6章“能源與可持續(xù)發(fā)展”中,有“能量的多種形式”“能量的轉(zhuǎn)化與守恒”“珍惜大自然”三節(jié)內(nèi)容,以能量守恒、能量轉(zhuǎn)化和能量轉(zhuǎn)化的方向性內(nèi)容為基礎(chǔ),展示了現(xiàn)代的科學(xué)發(fā)展觀,啟發(fā)學(xué)生要愛護(hù)環(huán)境、節(jié)約能源、珍惜大自然。如在第3節(jié)“珍惜大自然”中設(shè)計了“自然過程的方向性”“熵與地球家園”兩個段標(biāo),從物理學(xué)的視角指出“熵的增加就意味著無效能量的增加,有效能量的減少。因此,我們應(yīng)節(jié)省有效的能量。無論是不可再生能源還是可再生能源,我們都應(yīng)珍惜。地球是我們共同的家園。珍惜地球家園的藍(lán)天白云、綠地森林、碧水清波,珍惜地球家園的每一個存在!愛護(hù)地球家園,從我做起!從諸如隨手關(guān)燈、節(jié)約用水、垃圾分類等小事做起。行動起來吧,愛護(hù)我們的地球,讓我們的家園變得更美麗?!边@里也設(shè)計有“素養(yǎng)提升”欄目(圖10),提煉出學(xué)習(xí)這些內(nèi)容的育人內(nèi)涵:“能主動關(guān)心能源與可持續(xù)發(fā)展問題;能認(rèn)識能源的過度開發(fā)和利用對環(huán)境的影響,能意識到物理研究與應(yīng)用會涉及道德與規(guī)范問題,了解科學(xué)·技術(shù)·社會·環(huán)境的關(guān)系,具有力所能及的節(jié)約能源、保護(hù)環(huán)境的自覺行為。”[11]通過這些內(nèi)容的學(xué)習(xí),加強(qiáng)對學(xué)生“科學(xué)態(tài)度與責(zé)任”這一核心素養(yǎng)的培養(yǎng)。
這是一套基于2017版課標(biāo)修訂的教材,相對2004年出版的基于《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)(實驗)》編寫的高中物理教材而言,這次的修訂版教材定位更高,旨在促進(jìn)學(xué)生物理學(xué)科核心素養(yǎng)的達(dá)成;寓意更深,更注重從情境走向物理,從物理走向社會的內(nèi)涵;更重實踐,強(qiáng)調(diào)概念構(gòu)建過程,注重探究能力的培養(yǎng);邏輯性更強(qiáng),結(jié)構(gòu)更佳,更符合教育教學(xué)規(guī)律;更重評價,發(fā)揮習(xí)題功能,促進(jìn)學(xué)生全面發(fā)展;更加拓展,體現(xiàn)物理學(xué)對社會發(fā)展的影響;更加精致,體現(xiàn)“以學(xué)生發(fā)展為本”的理念。
參考文獻(xiàn):
[1]中華人民共和國教育部.全日制義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn) (實驗稿) [S].北京:北京師范大學(xué)出版社,2001.
[2]中華人民共和國教育部.普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)(實驗)[S].北京:人民教育出版社,2003.
[3]中華人民共和國教育部.全日制義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn) (2011年版) [S].北京:北京師范大學(xué)出版社,2012.
[4]中華人民共和國教育部.普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)(2017年版)[S].北京:人民教育出版社,2018.
[5]廖伯琴.普通高中教科書物理必修第一冊[M].濟(jì)南:山東科學(xué)技術(shù)出版社,2019.
[6]廖伯琴.課程標(biāo)準(zhǔn)與教材修訂(二)——如何在教材中凸顯對學(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):1-4.
[7]廖伯琴.普通高中教科書物理選擇性必修第一冊[M].濟(jì)南:山東科學(xué)技術(shù)出版社,2019.
[8]趙凱華,秦克誠.物理學(xué)照亮世界[M].北京:北京大學(xué)出版社,2005.
[9]廖伯琴.普通高中教科書物理必修第二冊[M].濟(jì)南:山東科學(xué)技術(shù)出版社,2019.
[10]廖伯琴.普通高中教科書物理選擇性必修第三冊[M].濟(jì)南:山東科學(xué)技術(shù)出版社,2019.
[11]廖伯琴.普通高中教科書物理必修第三冊[M].濟(jì)南:山東科學(xué)技術(shù)出版社,2019.
(欄目編輯 ? ?廖伯琴)