聚焦核心能力，編寫新教材
2017年底，教育部頒布了修訂后的《普通高中物理課程標準（2017年版）》，人民教育出版社根據新課程標準編寫了相應的新教材。 2019年秋季，這些教材將開始在全國部分省市使用。 為了幫助教師更好地理解新教材，這里我談談我對新課標相關概念的理解以及它們在教材中的體現。
對核心能力的理解
《普通高中物理課程標準（2017年版）》（以下簡稱《標準》）對學科核心能力的定義是：“學科核心能力是學科教育價值的集中體現，是學生通過學科學習逐步形成的正確技能、必備品格和關鍵能力主要包括“物理概念”、“科學思維”、“科學探究”和“科學態度與責任”四個方面。 。
核心能力是從個人發展和未來社會對人的要求的新角度提取的課程目標。 它們與上一輪課改提出的“立體目標”中提到的知識、技能、態度等非常相似。 其中重要的聯系，但并不完全相同，是三維目標的繼承與超越。 物理學核心素養的四個方面中，科學觀念、科學思維、科學態度和責任是物理科學教育的不同方面，而科學探究又不同于上述三個方面。 它是學生需要學習和掌握的一種探究能力，包括提出問題、解決問題、實驗能力、論證能力、溝通與合作等，也是學習物理概念、發展科學思維、形成科學的態度和責任。
物理概念的形成取決于對概念和規律的準確把握。 因此，在教授物理概念時，首先要注重物理概念和規律的準確學習，促進學生對概念和規律的深入理解。 同時要注意學生有一定程度的理解。 建立概念和規律的基礎后，必須及時提煉和升華相關概念和規律，形成科學的物理概念。
物理學不僅以其概念和規律揭示了自然界基本運動的許多真理，而且在建立這一知識體系的過程中發展了科學思維和研究方法，推動了科學進步。 因此，在物理學習中，注重學生科學思維的培養是關鍵。 因此，突出核心素養教育的教學設計應該是“思維教學”。 思維教學的一般流程是：創設情境——提出問題——自主探究——總結反思——應用遷移。 這一過程的主要目標是：激發學生的學習動機，引發學生的認知沖突和學生自主建構新的認知。 因此，核心素養理念下的物理學習應該是：學生通過探究活動建立概念、發現規律、形成思想、發展思維、學習方法、養成態度。
核心素養概念在教科書中的落實
為了體現核心素養教學的理念，教材從多方面進行了設計，這里對其中的一些進行說明。
1.物理概念的建立
“物理概念”是《標準》中提到的物理學四項核心能力之首。 物理概念主要包括三個要素：物質概念、運動與相互作用概念、能量概念。
對于物理概念的理解，關鍵是要把握“它是物理概念和規律在心靈中的提煉和升華”。 這里概念和規律是基礎。 如果你掌握了概念和規律，你就掌握了這個主題。 在教學中學習物理概念時應注意兩個方面。 一是注重物理概念和規律的準確學習、深入理解和靈活運用。 二是要注意建立相關概念、法律與核心概念之間的聯系，并及時整合完善。 ，形成科學的物理概念。
比如瞬時速度、加速度、動量等概念的建立對于大多數學生來說都比較抽象。 教材不遺余力地確立這些概念，注重打牢基礎。 例如，關于瞬時速度，在了解了平均速度后，課本要求學生“平均速度描述了物體在一段時間內運動的平均速度和方向。那么，如何描述物體運動的速度和方向”在某個時刻？” 提出問題，給學生時間和空間，引導學生主動思考，讓他們先發表意見。 然后，教材與學生一起分析如何處理此類問題，貫穿“極限”的思想，建立瞬時速度的概念。
當學生有了一定的基礎后，教材對不同??地方的一些物理概念、規律、觀點等進行系統的總結、提煉和完善，形成相應的物理概念。
對于物理概念的學習，概念和規律是基礎，但概念規律并不等同于概念。 只有在教學中以概念和規律的教學為基礎，有意識地總結和提煉概念，物理概念的學習才能扎實。 將其付諸實踐。 例如，在必修課第一冊的“粒子參考系”部分，教材中專門有這樣的側邊欄：“我們生活的客觀世界是物質。物質是由分子、原子等組成的，而物質是由分子、原子等組成的。我們看到的物體都是物質。“機械運動描述了物體位置隨時間變化的規律”，以加強對物質和運動概念的學習；在完成整個運動學的第二章后，特別安排：“世界是物質的，物質的運動有多種形式，如機械運動、熱運動、電磁運動等，這些不同的運動形式有不同的運動規律。 我們將逐一學習，從不同的方面進一步理解物質和運動的概念； 在第三必修卷《電場電場強度》和《電磁波的發現與應用》中，我們還安排了“場像分子、原子等物理粒子一樣具有能量，所以場也是物質存在的一種形式”和“ “物理粒子是物質的一種存在形式，場是物質存在的另一種形式，它們都是客觀存在的”等評論加深了對物質概念的理解。
2、科學思維的培養
《標準》對科學思維的定義是：科學思維是從物理學的角度認識客觀事物的本質屬性、內在規律和相互關系的方法； 它是根據經驗事實構建物理模型的抽象概括過程； 它是分析、綜合、推理、論證等方法在科學領域的具體應用； 它是基于事實證據和科學推理來質疑、批評、檢驗和修正不同意見和結論，進而提出創造性見解的能力和品格。 可見，科學思維的內涵是非常豐富的。 這是近年來國際物理教育中備受關注的一個方面，也是本次高中物理課程改革的重點。 為了更好地培養學生的科學思維，我們在教材中主要采取了以下方法。
（一）注重模型構建能力的培養
科學思維中的分析、抽象、概括等思維方法是物理學習中非常重要的方法，而這些方法在模型構建中體現得最為充分。 用建模的思想來處理實際問題是物理學中的重要手段和方法。 可以說，從某種意義上來說，物理學就是：用模型來描述自然，用數學來表達模型； 并使用實驗來測試模型。 為了加強模型構建能力的培養，教材首先在相應的文本中突出模型構建的思路，其次在適當的地方采用“旁注”的形式提示模型構建的思路。 例如，在分析一個物體是否可以看作粒子時，文中是從： 1、物體上各點的運動存在差異，以及這種差異是否可以忽略； 2.雖然物體上各點運動的差異性不容忽視，但所研究的問題重點在于是整體還是細節； 3、雖然物體的大小和形狀不能忽視，但物體每個點的運動是否完全相同，從三個方面分析高中物理新課標，看看物理是否可以看作粒子。
教材不僅在文中直接講解如何在實際問題中運用模型思想解決問題高中物理新課標，而且注重在適當的地方以旁注的形式總結和完善模型構建的思想。 例如，正文中對“粒子”概念的描述中，“在物理學中，常常用來突出問題的主要因素，忽略次要因素，建立理想化的物理模型，并將其作為粒子的理想化模型是該方法的具體應用。 補充道“伽利略理想實驗的本質是想象實際存在的東西并影響物體的運動。消除摩擦，抓住事物的本質。這種基于邏輯推理來理想化實際實驗的思想也是重要方法之一。研究物理問題時，這種采用正文和旁注相結合的方式來說明理想模型的思想，在課本上很多地方都是同樣的安排。
（二）加強科學推理、論證等科學思維培養
科學思維中的科學推理、科學論證也是物理學習和研究中非常重要的思維方法。 推理和論證在物理學習和研究的許多地方都有使用。 中學物理常用的推理方法有歸納、演繹、類比等，教材中很多地方都有意識地采用相應的方法進行學習。 例如，庫侖定律的教科書就充滿了類比推理的方法； 楞次定律的教科書充滿了歸納推理方法。
除了上面提到的一些思維方法之外，物理學中常用的一些學科方法也應該歸類為科學思維。 例如，等效法、控制變量法、通過物理量之比定義新物理量的方法、極限法等。課程標準對這些方法都有要求，學生應能夠了解并學習它們。
為了加強科學思維的學習，教材在每冊中安排了“科學方法”欄目，更詳細地介紹科學方法，包括：必修第一冊《控制變量》、必修第二冊《演繹推理》 《》，必修第三卷《通過物理量之比定義新物理量》，可選必修第一卷《分析與綜合》，可選必修第二卷《抽象與概括》，可選必修第三卷《理想》模型”。
（三）設置開放性問題，加強質疑和創新思維的培養
《標準》把質疑和創新作為科學思維的四要素之一。 質疑與創新并不是指某種思維形式，而是將質疑與創新的品質因素納入科學思維之中，推動創新。 為了加強質疑和創新思維的培養，教材擺脫了原有的以呈現為主的編寫方式。 而是通過提出問題、創設情景等方式引發學生的思考，質疑矛盾，提出自己解決問題的方法。 在分析問題、探索規律時，我們不是指定某種方法，而是給出開放的解決問題的方法，或者給出開放的話題讓學生自主探索，或者提出問題讓學生利弊得利。 詳細說明。
3.科學探究的設計
關于科學探究，教材編者主要想強調的是讓研究者積極參與發現問題、解決問題的過程，突出科學探究的本質而非形式。 為此，教材采取了一系列的做法，主要有以下幾個方面。
（一）問題導向
每節課開始時，課本都會提出一個有趣且與現實相關的問題。 目的是激發學生的活躍思維，提出問題的解決方案，培養學生的問題意識和思維習慣。 這樣的安排不僅可以培養學生“提問”的能力，還可以讓學生用問題來建構概念、探索規律。 例如，在初中，學生了解到“物體之間的相互作用是相互的”。 在高中學習牛頓第三定律時，大多數學生不重視，不能積極參與學習。 這類問題看似簡單，但當讓學生分析解釋時，很多學生心里卻存在很多誤解。 教材精心挑選此類題進行分析，可以幫助學生理清問題，提高學習水平。 興趣和品質。
為了貫徹這種從問題引入探究到底的思想，教材在整個寫作過程中注重適時設置“思考與討論”和“做起來”欄目，讓學生進一步發展在“動腦”和“動手”兩個維度。 討論和詢問。
（二）設立專項實驗研究
為了避免探索的歧義，教材沒有專門設立“探究”欄目。 但對于一些較大的、需要通過實驗探索的內容，教材則用“實驗調查……”來標識，如“實驗：“探究汽車速度如何隨時間變化的規律”就是一個以實驗為手段引導學生探索的內容類型 對于一些不以探索為基礎的演示實驗、驗證性實驗和測量實驗，不出現“探索”一詞，例如“演示和觀察”。物體作曲線運動的速度方向”和“機械能守恒定律的實驗驗證”“實驗：導體電阻率的測量”。
為了突出上述探索性實驗的探索性，教材并沒有直接描述如何實施這些研究，而是引導學生思考如何完成實驗所需的任務。 在引導學生明確討論思路后，為了充分體現探究的思想，教材并沒有給出明確的操作方案，而是給出了2到3個參考案例，以表明同一件事可以有不同的方式來完成查詢任務。 方法。
（三）在“課題研究”中增加實用內容
修訂前的教材每卷末尾也有“課題研究”欄目，但欄目內容大多是擴展性、學術性的，與學生生活密切相關的內容不多。 為了強化聯系實際的意識，教材改變了研究欄目的選題。 所研究的課題均與學生的實際生活或本冊所學的知識密切相關。 例如，普通必修和選修六卷必修科目《研究實例》的題目有：球形物體空氣阻力與速度關系的研究、揮手運動物理原理的研究、電動勢研究等。不同功率下移動電源的力和電動勢。 內阻研究、擺周期與重力加速度定量關系實驗研究、半導體薄膜壓力傳感器特性實驗研究、燃氣灶火力對燒水效率的影響等。
此外，為了更有效地發揮學生的自主研究能力，教材在每個研究實例后都提供了“參考選題”，并建議學生也可以根據實際情況確定自己的研究選題。 六冊參考專題的主題分別是：橡皮筋彈力與伸長關系的研究、標槍投擲物理原理的研究、手機功耗因素的研究、手機運動周期的實驗研究。彈簧振蕩器和熱敏電阻特性實驗。 研究，《家用燃氣熱水器不同加熱溫度下的熱效率研究》。 這些課題的開展需要具備綜合研究問題的能力，這對于提高學生的整體探究能力有很好的作用，同時也會加強學生對科技的關注。 、社會關系意識。
4、態度與責任的滲透
新修訂的課程標準在態度和責任方面增加了有關科學本質的內容，這對于學生形成科學的知識觀非常重要。 為此，教材在適當的地方注重體現科學本質的相關內容。 例如，為了讓學生理解“科學研究是人類有目的的探究活動”的科學本質，教材在序言開頭指出：“人類自古以來就對自然世界充滿好奇。時代……這種好奇心與人類提高生產力的能力密切相關，構成了自然科學發展的兩個最重要的驅動力，在它們的推動下，人類不斷探索自然規律。” 為了讓學生明白“物理學的結果是相對穩定和普遍的，但它本質上既是發展性的又是有限的。”教材在相對論必修第二卷等內容中特別指出：“既不是相對論，也不是量子力學否定過去的科學，而只認為過去的科學是建立在其自身條件的基礎上的。 特殊情況。”
態度和責任的傳授不應生硬地講授，而應自然地融入到科學內容的學習中。 例如，科學家在研究相關問題時所表現出的嚴謹、求實、持之以恒的精神，就應該提醒學生及時學習。 為此，教材可能會專門闡述相關內容。 例如，課本上明確指出“物理學的目的是求真，客觀事實是判斷對錯的標準。對就是對，錯就是錯。猜想和判斷必須經得起實驗檢驗”和邏輯闡述。”寫在引言中；或者在專題欄目中介紹科學家的優秀品質；一些需要提醒學生注意的內容放在側邊欄。
需要指出的是，核心素養的四個方面在物理教育中是一個有機的整體，不可分割。 物理概念教學肯定會涉及科學思維的訓練、科學態度的培養、科學探究的應用等。在這四種核心能力中，物理概念是基礎，科學思維是核心，科學探究是方法，科學的態度和責任感是育人的必備品格和最終目的。 在教學中，要注意這四個方面的綜合設計，不能只注重某一方面而忽視其他方面。
教材考慮學習方法的多樣性
新課程強調學習方式的多樣化。 為此，教材采取一系列做法，促進學生學習方式的轉變，激發學生的學習熱情，讓學生主動參與學習。
（一）創設場景，引發思考
如前所述，每本課前教材都以一個能夠引發學生思考的問題開始。 這樣，學生就可以在老師的指導下，通過獨立思考或小組討論的方式開始學習本課。
(2)設置問題串引發思考
每堂課前的問題大多是本堂課的主要問題，或者是下課后才能解決的問題。 圍繞本節的主要問題，很多情況需要一一解決。
例如，必修課第一卷第二節開頭的問題“討論物體位置隨時間的變化，需要涉及到位置、時間等概念。如果要準確地描述物體的位置”，汽車在北京長安街行駛的位置，位置，你認為應該用什么方法來理解時間？”這是本課要討論的主要問題之一。 要“討論物體位置隨時間的變化”，首先需要知道如何描述位置； 學會了如何描述位置后，課本接著問：“我們已經清楚地描述了物體的位置，那么我們應該如何描述物體位置的變化呢？” ”引導學生學習和思考這個問題，并提出“位移”的概念。在學習了位移的概念以及如何在數軸上表示位移后，教材接著提出：“如果一個物體從點移動到A 到 B 點，坐標 xA 為 5 m，xB 為 2 m，則物體的位移是多少？ 方向怎么樣？”。在這些問題串的引導下，學生的思維層次會不斷加深，科學思維的習慣也會不斷養成。
（三）設立“思考討論”，深化思考
隨著學習的進行，為了讓學生能夠及時進行小組討論、合作學習，教材特意安排了“思考與討論”欄目。 比如加速度就是一個比較抽象的概念，生活中沒有相應的術語。 為了讓學生更好地理解加速度的概念，教材在學習加速度后安排了思考和討論：“關于運動的物體，比如你可以問‘它運動了多遠’，這是距離或位移的概念；你可以問‘它運動了多遠’，這是距離或位移的概念；你也可以問‘移動多快’，這是速度的概念，但是在日常生活中，并沒有對應于加速度的詞語，這里通常只有“快”和“慢”的籠統術語。有時是指速度，有時是含糊地指加速度，您能舉出一些例子來加深學生對加速度概念的理解嗎？能夠有更好的深入思考和討論。
除了“思考與討論”欄目外，教材還設計了“Do It”欄目，讓學生動手體驗或獨立探索； 在一些“科學漫步”和“STS”欄目中，會提出一些開放性問題，以方便學生思考、討論或進一步自學。
加強與生產生活實際的聯系
培養學生創新意識和實踐能力最有效的途徑應該是理論聯系實際。 只有理論聯系實際，才能讓學生將已有的生活經驗與物理問題緊密結合起來，讓學生感受到物理是生活化的、有趣的、有用的。 為了加強理論與實踐的聯系，教材從以下幾個方面進行安排。
1.引入的問題與現實相關
要真正啟發學生思維，就必須想辦法引導學生發現實際有用的問題。 為了讓學生從有意義的問題開始學習，教材在每個部分的開頭都設置了學生在實踐中可能遇到的、能引發學生主動思考的問題。 例如，必修卷1第一章前四節的題目是“如何描述孩子們嬉戲和翱翔的雄鷹的動作”、“如何描述長安街行駛的汽車的位置”、“如何描述類似操場跑步的運動速度”“如何比較火車和汽車的加速度”等問題。 這些問題與學生的現實生活密切相關，學生會感到更加熟悉、熟悉，并愿意討論。
2. 將分析的例子與實際聯系起來
教材在分析具體問題、學習相關概念和規則時，盡量舉一些學生常見的例子，以激發學生的學習興趣，增強學生對科學的親和力，培養學生將現有知識轉化為實際問題的能力。 。 例如，在學習第一必修卷《力的合成與分解》時，教材專門安排了學生提水和吊燈的兩個例子； 教材在學習第二必修卷《運動的合成與分解》內容時，專門分析了在電梯里行走或靜止時如何看待人體運動； 在圓周運動的線速度和角速度的學習中，分析了學生經常遇到的自行車齒輪的運動問題。
3.概念和規律的運用與實踐相結合
概念和規律的獲取需要對實際問題的分析。 同樣，概念和規律的應用也應該建立在對實際問題的研究的基礎上，并且應該是學生熟悉的、或者聽說過的、看到的實際問題，這樣學生就會覺得自己所學的內容是有意義的、有意義的。相關的。 為此，教材盡量安排學生運用所學知識解決問題時熟悉的實際問題。 例如，在應用運動學規律研究實際問題時，教材專門安排分析航母的起降問題； 在運用共點力平衡知識解決實際問題時，教材根據實際需要專門安排了如何解決實際問題。 兒童滑梯設計中的問題。 這些概念和規律在實際問題中的應用，如果設計得好，有利于學習和進一步理解相關物理概念，有利于解決問題能力的提高。
4.與練習相關的練習題
由于高中物理涉及到的研究對象比較簡單，比如研究的物體只能看作粒子、物體的運動不涉及旋轉等等。這就導致了學生大部分的問題看到和學習??的都是物體、球等。太多的抽象問題會導致學生建模和解決實際問題的能力低下，也會影響學生的學習能力。 興趣。 為了克服此類問題，教材盡量選取中學可以研究的實際問題。 例如，第一個強制性卷涵蓋了諸如月球末端的Chang'e-3月球探測器的著陸速度，基于航空母艦的飛機的起飛以及空調架上的壓力。 該教科書包括與練習有關的三本強制性書籍中的一半以上的練習。
關于促進中國文化的考慮
中國文化包括中國人文文化和科學文化。 我國科學和技術文化的發展不僅歷史悠久，而且在現代做出了杰出的貢獻。 這些貢獻應合理地反映在教材的準備中。
因此，在教科書的此修訂中，已經特別添加了一些相關內容。 例如，有關我國“ ”導航衛星系統的相關內容被添加到“科學步行全球導航衛星系統”中； 有關我國射電望遠鏡“ Sky Eye”的相關內容是在必需的課程中專門安排的，而科學家Nan Ren則是專門介紹的。 它講述了董如何克服困難并致力于科學的故事。 它特別增加了相關領域中國科學家進行的研究的介紹，并包括中國科學家的照片。 例如，在引言中，安排了三名中國科學家，以及Qian ，Zhao 和Wu 等科學家在其他地方引入。
有意識地反映我們國家的科學和技術成就以及教科書中我們國家科學家的行為，不僅可以使學生真正感到科學和技術的發展在他們周圍，而且還增強了民族自豪感，并幫助學生發展對我們的奉獻精神國家的科學原因。
關于教材的匯編有很多方面，應該進一步解釋，但是由于空間限制，僅選擇和解釋了主要方面。 此外，我想指出的是，教科書只是許多教學資源的一部分。 在從教材到實際教學的發展過程中，教師有一個寬敞的空間來重現。 這將是一個展示教師對物理和教育的理解的豐富多彩階段。 對于老師和學生在情感和智力上進行交流的放松和和諧的地方也將是一個放松而和諧的地方。 通過這種具有智力和非智能因素的教學活動，教師的輝煌使命是使書籍中的內容鞏固在學生的心中和手中。