课程标准高中物理教科书(人教版).doc

课程标准高中物理教科书(人教版)物理选修2系列编写思想人民教育出版社物理室 付荣兴 付荣兴，人教版选修2-1选修2-2选修2-3的责任编辑。教育部颁布的普通高中物理课程标准（实验）对选修2系列的要求是：“以物理学的核心内容为载体，侧重从技术应用的角度展示物理学，强调物理学与技术的结合，着重体现物理学的应用性、实践性”。我们按照这个要求编写了高中物理选修2系列的教科书，共三册，分别与选修21、选修22和选修23相对应。学生在学完共同必修的两个物理课程模块后，可以选学这几个模块，也可以任选其一以完成高中物理三个模块的必修学分。 编者秉承课程标准的基本理念，强调在提高学生科学素质的基础上，精选终身学习所必备的基础物理知识与技能，为学生提供发展的空间，注意培养学生综合能力、创新意识，全面落实三维课程目标。一、重视基础，从技术应用的角度展示物理学 普通高中教育属于基础教育，既要保证全体学生的共同基础，又要针对学生的兴趣、发展潜能和今后的职业需求，设计出供学生选择的物理课程模块，以促进学生自主地、富有个性地学习。 编者对于选修2系列教科书的定位是：这是几本物理学的教科书，不是一套技术读本；然而它又不同于以往的任何高中物理教科书，它要通过物理学的技术应用来展示物理学，突出它的应用性和实践性。 技术中的物理知识处处可见。在教科书编写时，编者没有罗列技术应用的细节，而是分析学习这些技术应用必备的物理知识，与知识的“来龙”（即知识的由来）相比，选修2系列的教科书更重视它的“去脉”（即知识的应用），做到“以物带理”和“以理说物”。编者在物理知识难度的把握上掌握的原则是“以应用为目的，以必需、够用为度”。这样处理避免了离开技术只讲物理内容和离开物理内容陷于技术细节的倾向。 例如，集成电路的发明对当代社会的发展有深远的影响。而集成电路所集成的晶体管、电容器和电阻器以及最能体现它的应用价值的电子计算机，自然应该成为学生必须了解的内容。 电容器是电学知识的重要应用，它涉及电场、电场强度、电势和电势差等，这些知识都是物理学的核心内容，也是学习电容器的预备知识，因此既要让学生对这些内容有一定的了解，又要恰当把握难度。特别是关于电势和电势差，我们把它放在电路知识中，用类比的方法学习，从而降低了难度。关于电容器的技术应用，充电和放电是它的核心，抓住这个核心，就能解释闪光灯、延时电路以及滤波等应用。 晶体管涉及半导体材料、PN结等知识，也是物理学的重要内容。但是，教科书只要求学生知道PN结形成的最简单的机理，至于二极管和三极管的特性，只要求学生知其然，而外电场对PN结的影响等，不要求学生做出解释。 又如，各种传动机构和工作机械的使用方便了我们的生活。编者在教科书中特别注意与生活中常见的材料、结构、机械、传动装置的联系，这些内容对当代社会的发展有深远的影响。在设计常见承重结构（梁、拱、桁架和网架）的时候，必须考虑材料的形变问题（包括弹性形变与范性形变），因此我们必须研究物体在外力作用下的形变特点，这自然也成为学生学习的内容，只有这样才能把学到的力学知识用于实际工作。又如机械的使用十分普遍，常用的传动装置（齿轮传动和带传动、液压传动等）和常用机构（铰链四杆机构和凸轮机构等）正是机械最常见的组成部分，因此这就构成了我们所要学习的机械方面的知识。桥梁、起重机、建筑物等，都需要保持平衡状态。平衡状态下的受力分析成为核心内容，我们正是利用力的平衡和力矩平衡的条件来解决物体平衡问题的。以上这些内容是过去的物理教科书所没有的，是选修2系列教科书的特点。 教科书中的其他知识点，也都以类似方式处理。学生们学过本系列的教科书后，在以后的生产、生活实践中，某些知识的具体内容也许会被遗忘，但是，他们会想起工作中遇到的问题与哪些物理知识相关，然后再深入、具体地学习。二、注重技术思想的渗透，培养学生的创新意识 课程标准要求“认识一些用科学知识解决技术问题的基本途径”。 现代科学技术正以惊人的速度发展，物理学中每一项科学发现都成了技术发明或生产方法改进的基础。新技术的发明、改进和传统技术的改造，无论是原理还是工艺，都与物理学密不可分。 教科书强调物理内容与技术应用的相互关联，以点面结合的形式介绍技术的应用，并且着重介绍其在现代生活中的应用，以体现时代性。编者还注意在学习物理内容及其技术应用过程中加深学生对科学技术的亲近感。下面是一些实例。在2-1模块中介绍了法拉第发现的电磁感应现象，它从原理上解决了“磁生电”的条件和规律，导致电力技术的出现；麦克斯韦提出了电磁场理论，后经赫兹实验证实，这导致了无线电通信技术的出现。2-2模块讲到瓦特在前人工作的基础上制成了实用的蒸汽机，但是那时的热机效率只有5%8%，如何提高热机效率成为技术进步对科学发展提出的问题。这个课题促成了卡诺定理的提出和热力学第一、二定律的建立，推动了物理学的发展，并使热机效率得以大幅度提高。这些都反映出科学与技术的联系。在热机效率和制冷系数的讨论中，隐含着卡诺定理和热力学第二定律，就是从原理上解决了热机效率问题。2-3模块中介绍的透镜成像规律，从原理上解决了“物生像”的条件和规律，导致光学仪器技术的出现；利用透镜成像的原理，人们制造了各类成像光学仪器，如显微镜、望远镜、照相机等等。现代原子能的应用、激光器的发明、电子计算机的发明，等等，都与物理学理论有着千丝万缕的密切联系。 根据某一目标，综合运用多种科学知识，设计、制造新的设备或装置，是技术应用的重要途径。在2-1模块第二章，选用了中国科学家为阿尔法磁谱仪研制的永磁体，就是一个典型的事例。 又如在学习“磁化”这种常见的自然现象时，编者在2-1模块中用了较大篇幅介绍干簧管。干簧管是根据磁化现象制成的一种基本元件，也是一种十分简单的传感器，广泛应用于电子技术、自动控制领域中。在洛伦兹力的学习中，比较详细地介绍了磁偏转原理和显像管的工作过程。 螺丝钉是一种广泛使用的元件，被国外一家刊物列为过去1 000年中最重要的发明之一。物体放在斜面上由于静摩擦力的作用而保持静止，这是一个非常简单的力学问题。把斜面卷曲起来就构成了一个螺丝钉，这样就把斜面和螺丝钉联系在一起，学生们会感到非常惊奇。这些简单的例子也有利于打破学生对发明创造的神秘感和恐惧感，加深对科学技术的亲近感。 热机的发明和发展对当代社会影响深远，教科书2-2模块在介绍热机原理的基础上，从技术发明的角度展示了从外燃到内燃，从活塞发动机到气轮机及喷气发动机的发展历程。教科书中还有许多类似的例子。 以上列举的事例展示了科学史上科学家和发明家运用科学知识解决技术问题的一些途径，学生学习时会受到启发。更重要的是这样做会激发学生运用科学知识解决实际问题的兴趣，并能了解一些解决问题的方法、途径，使学生能在掌握基础知识和基本技能的同时领会其思想方法的精髓，并将之迁移和应用到实际问题中，培养学生的发明、创新意识。 三、强调实践活动，培养学生的实践意识物理学是以实验为基础的科学，实验既为物理学发展创造条件，同时也为现代工农业生产技术的研究打下了物质基础。事实上，基础教育培养的学生大多数将成为各行各业的应用型人才。教科书尽量创造条件让学生参与物理学的技术应用活动，让学生在“做”中学习物理学，使知识和技能紧密结合，加深理解物理学与技术的互动关系，提高学生在技术设计、制作和创新方面的能力，同时使学生感到物理既有趣又有用，并产生对技术的亲近感。 较多的实践活动是本系列教科书的特色，书中提供了大量的学生实验、演示实验以及体现技术特色的实验制作等实验探究活动。 例如，电池是一种常用的电源，在2-1模块中，学生通过“探究影响电池电动势的因素”的实践活动，不仅可以了解电池的结构、技术参数以及影响电动势的因素，还可以进一步了解科学探究的基本方法，了解多用电表的性能及使用方法，强化动手的意识与习惯，提升学生的实践能力。通过“制作简易无线话筒” 和“接收电磁波”的活动，学生可以了解电磁波发射和接收的基本原理，打破对电磁波的神秘感，同时产生进一步了解对讲机、移动电话的工作原理的欲望。提到传感器，学生常会感到十分高深。但是，通过制作“光控路灯开关”等活动，学生能够了解一些常见传感器的工作原理和工作过程，打破对传感器的神秘感，认识到“科学就在我们身边”。 又如，在2-2模块中，编者特意安排了一个“纸桥设计比赛”。通过这个活动，学生会意外地发现，由于结构类型的变化，同样材料制作的结构，承载能力会有很大的差别，这就大大超过他们的预期，从而产生强烈的探索欲望。通过“简易微型汽轮发电机的制作”，学生能够了解汽轮发电机的工作原理和基本结构；通过“模型火箭的制作”，学生们会了解火箭的结构和基本工作原理。在2-3模块中，学生通过使用“多向电视遥控器”，可以了解光导纤维结构及光纤传输的基本原理；通过“数码相机的使用”这个课题研究，可以了解透镜成像以及数码相机的基本知识，等等。 这些活动以操作性或制作性探究活动为主，让学生参与物理学与技术结合的应用和设计过程，探索简单问题的解决方法。通过这些活动，学生可以充分领略物理学与技术结合的神奇与魅力，充分发挥自己的想象力和创造潜能。所有的活动设计都遵循可行性原则，尽量考虑从学生的角度提出研究课题，尽量做到取材容易、制作简单、无需太多的资金，这些对于大多数学校来说是很重要的。四、体现科学技术社会的教育思想科学技术是人类认识自然、改造自然的手段和成果，它的发展并不是孤立的，它和其他社会系统（如经济、文化、政治等）有一定的相互作用。教科书注意体现科学、技术、社会的相互关系，用最新的科学技术知识充实教学内容。 教科书设立了一个“STS”栏目，介绍与物理学相关的科学技术与社会互动的内容。如2-1模块中有“宁静校园驶出未来汽车”“大面积停电引发的思考”“手机与文明”“信息技术与人类社会”；2-2模块中有“减少汽车尾气污染”“氟里昂与环境”；2-3模块中有“避免光伤害”“核武器的防护”等等。另一个栏目“广角镜”则用于介绍高科技知识，如“磁浮列车”“数字电视”“航天飞机”“原子弹”等等。教科书增强了物理学与社会及人们日常生活的联系，为实施STS教育提供了丰富的素材。这样做的目的是引导学生关注能源、资源、环境等社会问题，揭示科学技术的“双刃剑效能”，增强学生的社会责任感，形成正确的科学价值观，更加完整地了解自然科学的整体性以及科学、技术和社会的互动关系。