为了发展学生的科学探究能力,束炳如、何润伟等编写的普通高中《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重视过程与方法:
(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1-1》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2-1》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3-1》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1》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。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2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个完整的探究过程。
《物理1-1》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2-1》安排了59个“实践活动”、“家庭作业与活动”和“课外活动”37个。在第4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“用硬纸板设计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3-1》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3-1》的“探究电场的力的性质”一节,选择示波器为背景,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”、“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”、“控制变量方法”和“物理模型的方法”等。
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