新一轮基础教育改革把课程目标定位于满足学生发展与终身学习需要,为造就适应社会需要的高素质人才奠定基础,并提出了“知识与技能”
、“过程与方法”、“情感态度与价值观”的三维课程目标.
2003年教育部颁布的《普通高中物理课程标准
(实验
)》认为,课程是学生获得体验的过程,教学是教师与学生、学生与学生对话、交流和知识建构的活动.目前,已经有一些高中物理教科书的部分模块通过了教育部的审查,进入实验阶段.笔者今结合束炳如、何润伟等根据《普通高中物理课程标准
(实验
)》的要求编写的普通高中《物理》
(上海科技教育出版社
2004年出版,下简称“沪科教版”高中《物理》
),从高中物理课程的模块和问题串特征、开放和重视过程与方法的程度,谈谈普通高中物理课程改革的基本方向.
1模块课程
高中物理新课程分为共同必修两个模块(物理1和物理2)和三个选修系列.选修系列1包括两个模块(选修1一l和选修1—2);选修系列2包括三个模块(选修2—1、选修2—2和选修2—3);选修系列3包括五个模块(选修3一l、选修3—2、选修3—3、选修3—4和选修3—5).
笔者认为,共同必修两个模块的主要目标是提升全体学生的科学素养,帮助学生了解自己的兴趣与发展潜能,为后续向不同方向的发展与选择打好基础;选修系列1的主要目标是让学生体验探究过程,了解物理科学与人类社会的互动关系,体会科学精神与人文精神的结合,从思想、观念、方法层面上提升学生的科学素养和人文素养;选修系列2的主要目标是让学生参与物理学的技术应用活动,学习与技术直接相关的物理知识,理解物理与技术的互动关系,提升学生技术设计、制作和创新的能力;选修系列3的主要目标是让学生经历物理学的实证研究和理性思维过程,学习物理学的基本内容和研究方法,了解物理学与社会发展、科学技术进步的关系.“沪科教版”高中《物理》教科书中各模块的思路和特色如下.
共同必修通过丰富多彩的物理学习资源,使学生对物理产生亲近感,喜欢物理;通过切实可行的探究和体验,为学生三个维度的全面发展创造条件;通过更加开放的、形式多样的学习内容,为学生个性化的发展和今后的选择奠定基础.例如,该教科书,通过对“拔河”、“飞机投弹”、“车辆转弯”、“运动场”和“游乐场”等生动的真实问题展开探究,通过考察“斜拉桥”原理和介绍“航天员的感受”开展相关内容的学习.
选修系列1精选典型物理学史料和活动,在处理好“亲历”与“追溯”关系的基础上,着重展现物理科学发现过程;通过翔实的资料,凸现物理学、科学技术、社会的互动关系,形成正确的科学观,体会人类不懈的探索精神;让学生在“读、做、悟、创”中,感悟人类追求简单、和谐、统一的思维方法,培养学生科学世界观.例如,在展示电磁感应定律的探究历史过程的同时,引导学生仿照法拉第进行系列实验,帮助学生理解电磁感应定律.
选修系列2侧重从技术应用层面,结合具体的技术产品的设计、制作等活动,
让学生在“做”中学习物理学;强化实践活动,培养学生的创新精神与实践能力,开发学生的情境技术创造潜能和兴趣;突出物理学的应用性与实践性,展示物理学在高科技领域的广泛应用,让学生感受物理与技术结合的魅力.例如,在“互联网与信息时代”部分,提供关于传感器的实践活动和设计制作活动,满足本系列学生的技术兴趣.同时,又可以通过实践活动探究传感器的原理,保证物理学核心内容的学习.
选修系列3通过比较完整的、系统的物理探究活动,展示物理学的核心内容,落实三维目标;让学生在物理实验、理论思维与数学方法应用等方面得到比较充分的训练,学习探索物理世界的方法和策略;还更多地关注物理学与科技发展的前沿,培养和发展学生的科学志趣和将科学服务于人类的意识.例如,该教科书在“探究洛仑兹力”部分,提出拓展性问题:“若导体中电流方向与磁场方向成θ角时,怎样计算安培力?”还让学生“推导带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的轨道半径r和周期T的公式”等.这样可以很好地满足本系列学生进一步发展的需要.最后,还研究洛仑兹力与现代科技的关系,培养和发展学生将物理学服务于人类的意识.
2问题串逻辑
教科书在全面落实《标准》要求的基础上,应该围绕各模块共同的研究对象、共同的核心概念和共同的教育功能,精心设计了学习探究的情景,然后通过有一定内在联系的问题串、问题链展开各章的内容.例如,“沪科教版”高中《物理》教科书,主要依据以下方式展开教科书的课程逻辑.
“物理l”和“物理2”主要通过学生熟悉的社会生产、生活中与力学有关的现象、事实、问题为线索展开.例如,在“研究匀变速直线运动的规律”一章以探讨学生熟悉的“轻重物体谁落得快”的问题为研究对象,用一节的篇幅展示了“伽利略对落体运动的研究过程”,并在第二节安排了“实验测定重力加速度”的探究活动,然后把初速度为零的匀变速直线运动的规律扩展到初速度不为零的匀变速直线运动的规律;以学生喜欢的“拔河问题”为线索展开“生活中常见的力”一章的探究活动;以与“斜拉桥”相关的问题串展开“怎样求合力与分力”的活动;以“神舟5号载人航天飞机中航天员的感受”为问题串展开“牛顿运动定律的应用”和“超重与失重”等内容;以“飞机投弹”的相关问题为背景,展开对抛体运动的研究;以与“汽车”相关的问题串展开“功和动能变化”的内容.
“物理l一1”主要通过人类探索电磁世界和应用电磁规律的历史过程中形成的一系列有内在联系的问题来展示.例如,“从富兰克林到奥斯特”一章,以历史为线索解决“电”与“磁”的本质及其联系的一系列问题;“划时代的发现”一章仍以历史为线索,帮助学生学习电磁规律;随后章节又以学生熟悉的生活中的无线电通信、家用电器等涉及到的问题展开.整个模块结构紧凑、文字流畅、通俗易懂,是以问题串展开整个模块活动的典范.它展示了人类生动的探究过程,使学生了解物理学、人类文化、社会生产力的互动关系,充分认识物理学的文化内涵.
“物理2一l”主要通过人类应用技术手段将电磁学成果转化为生产力过程中遇到的一系列技术问题展开.例如,在“多用电表与直流电路”、“显像管与电磁力”和“广播电视与电磁波”三章,首先安排了“学习使用多用电表”、“学习使用示波器”和“用分立元件或集成电路制作收音机”等活动,然后通过不断探讨这些技术产品、仪器设备的工作原理和解决学生制作活动中的技术问题,学习“直流电路”、“电场力”、“安培力与洛仑兹力”、“电磁波的发射、传播和接收”等内容,了解电磁技术在现代科技中的广泛应用.
“物理3—1”在学生有充分的直观感性认识和实际操作活动的基础上,主要通过物理学内在的逻辑问题串展开.例如,在“电荷的相互作用”一章,教材根据“雷鸣电闪”的自然情境,引发出问题串:“雷电是怎样产生的?”“电又是从哪里来的?”“物体带电的本质原因是什么?”“电荷具有哪些特性?”“电荷相互互作用服从什么样的规律?”“人类怎样利用这些规律的?”等等,接着,通过实验探究和分析论证学习这一部分物理学的核心内容;“电场与示波器”一章,以“示波器”工作原理方面的问题构成问题串,从物理学原理的层面解剖“示波器”,探究电场的力的性质和能的性质.
3过程与方法
为了发展学生的科学探究能力,“沪科教版”高中《物理》教科书安排了大量科学探究活动,许多科学探究活动要求学生通过讨论交流,自己提出问题、进行猜想,合作设计探究方案,共同或独立完成探究,以发展学生的理性思维能力与实际动手能力.
为了重视过程与方法,该教科书主要通过以下策略:
(1)充分展示物理学探究的历史过程;
(2)让学生在教师的引导下参与科学探究过程:
(3)让学生自主探究.
在该教科书中,各模块都包含了这三种类型的活动过程,但各有所侧重.“物理I—l”侧重展现物理学的科学发现过程,展示人类不懈的探索精神,让学生在“读、做、悟、创”中获得发展.“物理2一l’,侧重让学生参与物理学与技术结合的应用和设计过程,激发学生的创新精神、发展学生的技术实践能力.“物理3一l”在突出物理实验探究过程的基础上,强调让学生经历物理学理论思维过程和数学方法的运用过程等.必修的两个模块则是各选修模块处理形式的综合.
“物理l”安排了4个完整的科学探究活动(“探究牛顿第二定律”、“探究摩擦力”、“探究胡克定律”和“探究力的合成与分解”),安排了12个“实验探究”和4个“分析论证”活动.例如,在“研究匀变速直线运动的规律”一章中,用一节的篇幅展示了“伽利略对落体运动的研究过程”,并在第二节安排了“实验测定重力加速度”的探究活动.“物理2”安排了8个如“恒力做功与物体动能变化的关系”这样的科学探究活动,16个“实验探究”和12个“分析论证”活动,展示了2个完整的的探究过程.
“物理l一1”安排了6个完整的科学探究活动。28个进行简单观察、操作的“实验探究”和10个定性“分析讨论”,展示了18个完整的历史上的探究过程.
“物理2一l”安排了59个“实践活动”,37个“家庭项目”和“课外活动”.在第四章还设置了“用集成电路制作收音机”制作活动.在“互联网与信息时代“一章,展示了“设计制作光照度报警器”的过程,安排了“用传感器制作自控装置”的实践活动.另外,该模块安排了像“用硬纸板设汁制作一个电阻表表盘”、“给自己的自行车装上小型发电机”、“研究家用电源充电器”、“制作太阳能凉风帽”等14个小制作实践活动.
“物理3一I”安排了4个完整的科学探究活动(“测量电源的电动势和内阻”、“探究电阻定律”、“探究安培力的方向”、“探究安培力的大小”),安排了22个“实验探究”和18个“分析论证”;展示了2个完整的历史上的探究过程:“库仑的探究和发现过程”和“奥斯特的探究过程”.
“物理3一l”的“探究电场的力的性质”一节,以示波器为背景,安排了实验探究——“观察油滴在匀强电场中的偏移”,模拟电子束在示波管偏转电极中的偏移过程,体验到实验手段和探究方法的意义和价值.在“研究电场的能的性质”一节,教材启发学生比较“电场”与“重力场”,采用类比方法,连续安排了4个“分析和论证”.
该教科书在把科学探究过程作为内容的同时,强调物理实验、物理模型和数学方法在物理学发展过程中的作用,使学生在进行科学探究、学习物理知识的过程中,体验科学研究方法和思维方法的真谛.例如,介绍了伽利略的“逻辑论证与实验研究相结合的方法”,以及“合理外推的方法”、“分割与逼近的方法”、“将非电学量转换成电学量的方法”、“控制变量的方法”、“物理模型的方法”等.
4开放课程
各模块教科书都应该为学生的自主学习和教师的再创造,提供较大的自由度和开放的空间.真正体现了学生学习的主人地位,也使教师真正参与课程资源的开发活动.教科书只是重要的课程资源之一.基于这一理念,教科书应该既为教师和学生提供了多种可供参考的探究方式,也鼓励教师和学生根据实际情况进行个性化的研究.在开展探究的过程中,努力引导学生主动思考、自主学习,允许不同的学生有不同的体验与认识,为教师和学生的发展、师生的互动提供平台.
“沪科教版”高中《物理》教科书在课程的开放性方面做了大胆的尝试.
“物理r的“超越伽利略”部分,教科书既提供了小球作自由落体运动的频闪照片,又提出了用打点计时器来研究的方法等.教科书安排了6个“课外活动”.“物理2”中给学生提出r开放性的问题:“请思考:假如有一天你能到火星卜去旅行,你会感到自己的体重发生了什么变化?”“假如有一天能在月球上开运动会,你能想象出是什么情景吗?”等.
“物理l—l”在“科技活动”栏目中,既有实验探究活动也有理论问题讨论;在“科普选读”中既有中文材料也有英文材料.在“打开电磁联系的大门”一章末的英文“科普选读”中,甚至要求学生用英语描述自己是怎样制作电磁铁的.
“物理2一l,.第一章的最后提出:“多用电表除了能测量电流、电压和电阻外,是否还有其他功能呢?”使学生欲罢不能,课外再进一步地探究.
“物理3一l”中多处“分析和论证”的过程与方法并不和盘托出.在“从电表电路到集成电路”一章,第一节就安排了让学生用多用电表测量串联、并联电阻总阻值的实验活动,并问学生:“你发现了什么?”为分析论证“电阻的串联、并联、混联”留下了伏笔.在第三节的分析论证中,就只作适当提示,放手让学生去分析讨论,并要求学生将讨论结果跟第一节的实验结果进行比较.该模块设计了86个富于挑战性的或能够让学生表达内心感受的问题.在第五章中提出:“讨论我国磁现象研究对改变人类社会文明的巨大作用.”“如果奥斯特没有将导线和小磁针都南北指向平行放置,他会发现电流的磁效应吗?”“请讨论,菲涅耳指出的矛盾可能是什么?”等问题.
该教科书还通过“课题研究”、“家庭作业与活动”、“课题研究成果报告会”、“科技成果展示报告会”和“科学讨论会”等形式,提供了一些开放的、切实可行的研究课题,为学生提供了广泛的自主活动空问.
此外,该教科书还强调广泛联系社会生产、生活,关注现代科学技术的发展,帮助学生了解与物理学有关的社会、环境、文化等问题.各模块基本以学生的操作、感知、实验活动导入,或以学生感兴趣的社会生产、生活和现代科学技术现象为研究背景展开.该教科书通过正文、“信息浏览”、“STS”和“多学一点”等栏目,展示高新科学技术成果,引导学生关注物理学和科学发展的前沿,增进学生对科学的了解.该教科书还注意引导学生对与科学技术有关的各种问题,恰当地应用物理的方法和原理,理智地做出正确地评价和判断,培养学生尊重科学事实、自我反思和独立思考的习惯,树立坚持真理、勇于创新、实事求是的科学精神,也重视培养学生的人文精神、科学态度和科学世界观.
该教科书还突出新的课程评价理念,将学习评价渗透到课程活动的全过程.强调过程性评价、形成性评价、终结性评价相结合,把自我评价、小组评价和教师评价作为学习评价的基本依据,体现评价指标多元化、评价主体多元化、评价方式多样化.通过这样的评价,更多地关注学生的个体差异,帮助学生认识自我、建立自信,促进学生在原有水平上发展;通过这样的评价,也促进教师提高与改进教学实践.该教科书关心学生参与科学探究和经历过程的程度,关心学生对探究方法的领会水平,关心学生的情感体验,落实“知识与技能”、“过程与方法”、“情感态度与价值观”三个维度的课程目标.