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教材分析和教学建议一、走进物理课堂之前二、物理学与人类文明三、第一章运动的描述一、走进物理课堂之前赵凯华先生描写了一群顽童（紫珠、黑柱、白胖、红孩、蓝仔和黄娃）在树下玩耍时，正好一只熟透了的苹果掉下来，想到要探究苹果的运动规律，在老师的帮助下，经过他们自己的努力，发现了物体自由下落时做匀加速直线运动的规律。赵凯华先生的虚构脱离了人的思维发展实际。老师对学生的发现这样评论：“同学们，你们干了伟大的事。虽然你们得到的结论早已写在物理教科书里，但你们干的，是三个半世纪前伟人们干的事。15世纪欧洲文艺复兴时期，有多位大师参与了落体定律的创立。艺术巨匠列昂纳多·达·芬奇提出的落体定律就是红孩的1:2:3:4:5律，物理学的创立人之一的伽利略·伽利莱提出的落体定律就是1:3:5:7:9律，最后是伽利略自己用精巧的斜面验证了它，建立了不朽的落体定律，至今每个中学生都在学习它，你们还没学物理就自己找到了它，多么了不起！”这篇文章反映了科学探究的要素、科学研究的基本方法和对科学探究的一些理解，值得教师体会。科学探究的基本要素：提出问题；猜想与假设；设计实验；进行实验与收集数据；分析论证；评估；交流与合作。一些科学方法：假设—验证方法；转化的方法；实验方法；数学推理的方法；理想化方法等等对科学及其研究方法的有关理解：①“对问题认识得越深刻，得到的规律就显得越简洁。”——“1:4:9:16:25……是一种很优美的规律，而‘落体运动是匀加速运动’则是一种更简洁的表达。”②科学研究对于实验技术的依赖关系——闪光照片为顽童研究自由落体规律提供了技术支撑。③科学对于技术、对于社会进步的推动作用——“虽然仅靠伽利略的落体定律还不能登月，但没有以伽利略落体定律为代表的科学基础，人类社会是不会有今天辉煌的科学技术成就的。”探究是人的天性，是人的本质的特征之一。动物是具有保持自身的组织和功能的有机体，它如何能保持自身的组织和功能？靠的是机体与环境的相互作用，这种相互作用是以探究为特征的。施以怎样的作用使环境朝着适于自身生存的方向改变，要从环境中获取怎样的物质为食物，体现了动物行为的选择性和目的性。人是高等动物，具有比一般动物范围更广的、更高级的、能动性更大的探究本能。范围：人不但能探究与自身生存直接有关的事物，还能探究与自身生存没有直接关系的事物。方法、手段：人不但能用自身的感官进行探究，同时能使用人类创造的独特工具和方法进行更加深入的探究。结果积累：探究的结果能以知识的形式积累和传承。反思：还对科学探究本身形成了日益深入的认识（如科学探究的过程、方法、规范和范式等）。人类经过长期的积累、进化，自身的机体发展成为具有强大探究功能的内部结构，这种内部结构通过遗传基因传给下一代。因此，对于任一个体，探究是一种天生的本能，并不是一种从无到有要去学习的事物——儿童天生是一个提问者、一个拆卸者、一个涂画者、一个探索者……国外研究者做的一个实验表明：婴儿在以前的探究中已形成了物体需要支撑才不掉下的认识；婴儿对新事物（原有认知结构解释不了的事物）有强烈的探究倾向。可能事件不可能事件有人认为：一些学生很懒，他们不会思考，更谈不上探究。只要人醒着，他一定就在思维着，思维就一定在生成有意义的东西，这就是探究。只是平时的思维没有一个明确的目标，生成的结果没有固定下来。另外，在大多数个人解决问题的思维过程中，生成的结果只是个人知识，没有通过交流转化为社会知识。学生不会思考，一定是教学方法不当造成的，或者是教学没有激起学生的思维，或者教学内容太难不能与学生的认知结构相联系，或者太简单不需要学生思考，或者与学生的兴趣不相符合，或者没有给学生思考的机会等等。总之，探究是人的天性。教学中要满足学生的探究需要、激起学生的探究欲望，发挥学生的探究能力。教学建议：教师从中了解科学探究的基本要素，知道探究是学生的天性，是学生的本能，并以此指导高中物理教学。对于学生，不必占用课时去专门学习。二、物理学与人类文明1、“物理学与人类文明”与原教材中“绪言”的比较原教材中“绪言”“物理学与人类文明”引言（几个实验）物理学物理学物理学是自然科学的基础之一物理学与其他科学技术物理学是现代技术的重要基础物理学与社会进步物理学对推动社会发展有重要作用物理学与思维观念怎样学好物理学物理学的未来“怎样学好物理”是原来各种版本教科书中的传统内容。主要内容有：要学好物理必须要“重视观察和实验”、“要重在理解”、“要学会运用知识”、“要做好练习”。怎样学好物理是一个个人经验的问题，不可能通过对这几个教条式的、理论性的条目的学习，就提高了学习物理的能力，所以删去这个内容是合理的。2、“物理学与人类文明”的主要内容物理学。从研究对象和学科性质方面说明什么是物理学。物理学与其他科学技术。用8幅图片，说明了物理学是其它科学技术的基础。物理学与社会进步。用几幅图片说明物理学的发展，孕育了技术的革新，改变了人类的生产和生活方式，推动了社会的进步。物理学与思维观念。物理学改变了人类对物质世界的认识。也改变和扩展着人类的思维方式。物理学的未来威廉·汤姆孙的预言：“科学的大厦已经基本建成……后辈物理学家只需做一些零碎的修补工作就行了。”→20世纪物理学的一系列重大发现。→许多科学家的重要发现和发明，都是产生于风华正茂、思维最敏捷的青年时期→“江山代有人才出，各领风骚数百年。同学们，努力啊！”“物理学与人类文明”涉及到的知识面较广泛，许多内容在整个高中阶段都不可能学习。编排这一内容的目的，在于让学生了解物理知识的广博、奇妙，以及它对科学和社会的重要作用，从而激发学生学习物理的兴趣。因此对课文中的内容，只宜作一般性的、粗浅的介绍，不要求学生对诸多具体问题深入理解和掌握。3、教学目标和教学方法3、教学目标和教学方法（1）教学目标增强学生学习物理的兴趣，提高学习高中物理的积极性。使学生对物理学有概括的认识，初步知道它的研究范围，知道它是现代科学和技术的重要基础，知道它对社会发展有重要的推动作用，知道物理学的发展改变着人们的思想观念和思维方式，知道物理学的发展有广阔的前景。（2）教学方法现在的学生知识面广阔，对各种东西都有所了解。如果教师采用按课文的体系依次讲解的方法教学，不管教师讲得是多么的有趣，都不会长时间地吸引学生。教师应该采用更为开放、更为灵活的教学方法，激发学生的兴趣，吸引学生参与到课堂学习和讨论中，从中体会物理学的奇妙和重大作用。几种可参考的教学设计演示几个有趣、奇妙的物理现象，激起学生的兴趣，再让学生自学课文，教师作概括性的讲解。提供某一学生了解的，刚刚发生的科技事件的材料，让学生讨论其中用到的物理知识，最后教师做概括性的讲解，课文作为作业让学生课外自学。放映教学参考书中的配套光盘，让学生提出问题讨论。三、第一章运动的描述教学内容教材特点教学建议三、第一章运动的描述（1）教材中的教学内容编排1．质点参考系和坐标系1学时2．时间和位移2学时3．运动快慢的描述速度2学时4．实验：练习使用打点计时器2学时5．速度改变快慢的描述加速度2学时1、教学内容（2）浙江省教学指导意见对教学内容的调整:增加了“位移—时间图象”的内容。理由：从难度上讲，学习位移—时间图象比学习速度—时间图象更直观；从方法价值上说，两者都是描述、研究物体运动的重要方法；再者，在学习机械振动时，肯定要学习振动图线，振动图线就是位移—时间图象。调整后的内容体系（参考）1．质点参考系和坐标系2．时间和位移3．位移—时间图象4．实验：练习使用打点计时器（同时作出纸带的位移—时间图象）5．运动快慢的描述速度6．实验：用打点计时器测速度（同时作出纸带的速度—时间图象）7．速度改变快慢的描述加速度2．教材特点力学是研究自然界中最简单、最基本的运动形式——机械运动规律的学科。人类的认识是从简单到复杂的，只有研究清最简单的机械运动规律，才可能进一步研究更复杂的热运动、电运动等其它各种运动形式的规律。（1）强调力学是物理学的基础，也是物理学及其他学科研究的典范教材在本章的章首语中，引用了物理教育家和科学史家霍尔顿的话：“无论从逻辑上还是从历史上讲，力学都是物理学的基础，也是物理学及其他科学研究的典范……力学之于物理学如同骨骼之于人体。”力学是物理学及其他学科研究的典范的表现是多方面的。例如以数学为表述、推理和研究的工具。用为数不多的概念、规律构建起整个学科的理论体系。力学研究中创立的研究方法，适用于各门学科的研究。力学是物理学的基础，也是物理学及其他学科研究的典范，这是《普通高中物理课程标准》把力学的内容作为必修模块的主要原因。力学的任务是研究物体的运动规律，为此首先必须要能描述物体的运动；并且在力学中，力的概念是在研究物体运动发生变化的原因时引入的，可见运动的描述处于更基础的地位。这是人教版的教材，改变了传统的内容编排方式，把“运动的描述”放在第一章的原因。（2）强调可接受性与理论性的统一作为全部学生都要学习的必修内容，应该注重基础性和可接受性；但是作为科学，又必须体现其理论性和严密性。教材的编写在考虑了学生可接受的前提下，尽力体现了理论性和严密性。例明确区分位置和位移的概念位置用坐标x来量度，位置的变化量△x是位移。速度，是位置对时间的变化率，而不是位移对时间的变化率。位移对时间的变化率是在大学物理中，用表示位矢，速度，是位矢对时间的变化率。xvt()xtrdrvdt例瞬时速度原教材：直接指出“运动物体经过某一时刻（或某一位置）的速度，叫做瞬时速度。现教材：学习平均速度之后，指出平均速度只能粗略地描述运动的快慢。把△t取得小一些，运动快慢的变化也小一些。从这一事实出发推断出，如果△t非常小，描述的就是物体在t时刻的运动快慢，叫做物体在t时刻的瞬时速度。做到了可接受性和理论性的统一：既渗透了极限思想，又未要求学生准确地从极限的意义上去理解瞬时速度的概念。xt（3）加强了与生活、技术、社会和一般文化背景的联系联系生活、技术实际。如阐述质点位置时，联系全球卫星定位系统（GPS）；讲解位移、路程时，联系北京去重庆的交通路线；等等。为体现物理与社会发展的联系，还特别撰写了一篇STS的短文：速度与现代社会。物理与一般文化背景的联系在“质点参考系和坐标系”的开头，指出诗人用“气势磅礴”描述大河中的水流，用“矫捷如燕”描述滑冰运动员轻盈的舞姿；画家可以用汽车后面的几根线条表示风，来描述车辆的飞驰，再提出科学应该怎样描述物体的运动的问题。物理与一般文化背景的联系为了帮助学生理解运动和静止的相对性，在练习中引入了宋代诗人陈与义的一首诗：飞花两岸照船红，百里榆堤半日风。卧看满天云不动，不知云与我俱东。（4）注意为学生的自主学习、教师教学方式的多样化创造条件课文的叙述与原教材相比，更加详细，更加通熟易懂，篇幅增加很多，约是原来的2倍，并且在需要注意的地方以旁批的形式作了提醒、点拨，学生能通过自学搞懂课文内容。结合学习内容，课文编写了“说一说”（4）、“做一做”（2）、“思考与讨论”（5）、“科学漫步”（3）、“STS”（1），这有利于激发学生的兴趣和学习积极性，让学生积极参与，乐于探究。3．各节教学建议第一节质点参考系和坐标系（1）主要内容:物体和质点；参考系；坐标系。（2）教学建议质点的教学，先指出因为物体有大小和形状，物体上的不同点的运动情况并不相同，所以要绝对精确地描述物体的运动情况几乎是不可能的。再让学生回想，在日常生活中我们是如何描述物体的运动的。概括出理想化的思维方法以及质点的概念。参考系教学的重点，是要让学生搞清，描述物体的机械运动，为什么一定要有参考系？可以让学生讨论下面这两个问题：①描述物体的运动是否一定要有参考系？你能举出一个描述物体的运动不需要参考系的例子吗？②通过查字典搞清什么是机械运动，并由此认识描述物体的机械运动一定要有参考系。辞海对机械运动的解释：物体之间或物体内各部分之间相对位置发生变化的过程。最简单、最普遍的运动形式。在各种复杂运动（如化学运动、生命现象）中都包含着位置的变