聚焦核心能力，编写新教材
2017年底，教育部颁布了修订后的《普通高中物理课程标准（2017年版）》，人民教育出版社根据新课程标准编写了相应的新教材。 2019年秋季，这些教材将开始在全国部分省市使用。 为了帮助教师更好地理解新教材，这里我谈谈我对新课标相关概念的理解以及它们在教材中的体现。
对核心能力的理解
《普通高中物理课程标准（2017年版）》（以下简称《标准》）对学科核心能力的定义是：“学科核心能力是学科教育价值的集中体现，是学生通过学科学习逐步形成的正确技能、必备品格和关键能力主要包括“物理概念”、“科学思维”、“科学探究”和“科学态度与责任”四个方面。 。
核心能力是从个人发展和未来社会对人的要求的新角度提取的课程目标。 它们与上一轮课改提出的“立体目标”中提到的知识、技能、态度等非常相似。 其中重要的联系，但并不完全相同，是三维目标的继承与超越。 物理学核心素养的四个方面中，科学观念、科学思维、科学态度和责任是物理科学教育的不同方面，而科学探究又不同于上述三个方面。 它是学生需要学习和掌握的一种探究能力，包括提出问题、解决问题、实验能力、论证能力、沟通与合作等，也是学习物理概念、发展科学思维、形成科学的态度和责任。
物理概念的形成取决于对概念和规律的准确把握。 因此，在教授物理概念时，首先要注重物理概念和规律的准确学习，促进学生对概念和规律的深入理解。 同时要注意学生有一定程度的理解。 建立概念和规律的基础后，必须及时提炼和升华相关概念和规律，形成科学的物理概念。
物理学不仅以其概念和规律揭示了自然界基本运动的许多真理，而且在建立这一知识体系的过程中发展了科学思维和研究方法，推动了科学进步。 因此，在物理学习中，注重学生科学思维的培养是关键。 因此，突出核心素养教育的教学设计应该是“思维教学”。 思维教学的一般流程是：创设情境——提出问题——自主探究——总结反思——应用迁移。 这一过程的主要目标是：激发学生的学习动机，引发学生的认知冲突和学生自主建构新的认知。 因此，核心素养理念下的物理学习应该是：学生通过探究活动建立概念、发现规律、形成思想、发展思维、学习方法、养成态度。
核心素养概念在教科书中的落实
为了体现核心素养教学的理念，教材从多方面进行了设计，这里对其中的一些进行说明。
1.物理概念的建立
“物理概念”是《标准》中提到的物理学四项核心能力之首。 物理概念主要包括三个要素：物质概念、运动与相互作用概念、能量概念。
对于物理概念的理解，关键是要把握“它是物理概念和规律在心灵中的提炼和升华”。 这里概念和规律是基础。 如果你掌握了概念和规律，你就掌握了这个主题。 在教学中学习物理概念时应注意两个方面。 一是注重物理概念和规律的准确学习、深入理解和灵活运用。 二是要注意建立相关概念、法律与核心概念之间的联系，并及时整合完善。 ，形成科学的物理概念。
比如瞬时速度、加速度、动量等概念的建立对于大多数学生来说都比较抽象。 教材不遗余力地确立这些概念，注重打牢基础。 例如，关于瞬时速度，在了解了平均速度后，课本要求学生“平均速度描述了物体在一段时间内运动的平均速度和方向。那么，如何描述物体运动的速度和方向”在某个时刻？” 提出问题，给学生时间和空间，引导学生主动思考，让他们先发表意见。 然后，教材与学生一起分析如何处理此类问题，贯穿“极限”的思想，建立瞬时速度的概念。
当学生有了一定的基础后，教材对不同地方的一些物理概念、规律、观点等进行系统的总结、提炼和完善，形成相应的物理概念。
对于物理概念的学习，概念和规律是基础，但概念规律并不等同于概念。 只有在教学中以概念和规律的教学为基础，有意识地总结和提炼概念，物理概念的学习才能扎实。 将其付诸实践。 例如，在必修课第一册的“粒子参考系”部分，教材中专门有这样的侧边栏：“我们生活的客观世界是物质。物质是由分子、原子等组成的，而物质是由分子、原子等组成的。我们看到的物体都是物质。“机械运动描述了物体位置随时间变化的规律”，以加强对物质和运动概念的学习；在完成整个运动学的第二章后，特别安排：“世界是物质的，物质的运动有多种形式，如机械运动、热运动、电磁运动等，这些不同的运动形式有不同的运动规律。 我们将逐一学习，从不同的方面进一步理解物质和运动的概念； 在第三必修卷《电场电场强度》和《电磁波的发现与应用》中，我们还安排了“场像分子、原子等物理粒子一样具有能量，所以场也是物质存在的一种形式”和“ “物理粒子是物质的一种存在形式，场是物质存在的另一种形式，它们都是客观存在的”等评论加深了对物质概念的理解。
2、科学思维的培养
《标准》对科学思维的定义是：科学思维是从物理学的角度认识客观事物的本质属性、内在规律和相互关系的方法； 它是根据经验事实构建物理模型的抽象概括过程； 它是分析、综合、推理、论证等方法在科学领域的具体应用； 它是基于事实证据和科学推理来质疑、批评、检验和修正不同意见和结论，进而提出创造性见解的能力和品格。 可见，科学思维的内涵是非常丰富的。 这是近年来国际物理教育中备受关注的一个方面，也是本次高中物理课程改革的重点。 为了更好地培养学生的科学思维，我们在教材中主要采取了以下方法。
（一）注重模型构建能力的培养
科学思维中的分析、抽象、概括等思维方法是物理学习中非常重要的方法，而这些方法在模型构建中体现得最为充分。 用建模的思想来处理实际问题是物理学中的重要手段和方法。 可以说，从某种意义上来说，物理学就是：用模型来描述自然，用数学来表达模型； 并使用实验来测试模型。 为了加强模型构建能力的培养，教材首先在相应的文本中突出模型构建的思路，其次在适当的地方采用“旁注”的形式提示模型构建的思路。 例如，在分析一个物体是否可以看作粒子时，文中是从： 1、物体上各点的运动存在差异，以及这种差异是否可以忽略； 2.虽然物体上各点运动的差异性不容忽视，但所研究的问题重点在于是整体还是细节； 3、虽然物体的大小和形状不能忽视，但物体每个点的运动是否完全相同，从三个方面分析高中物理新课标，看看物理是否可以看作粒子。
教材不仅在文中直接讲解如何在实际问题中运用模型思想解决问题高中物理新课标，而且注重在适当的地方以旁注的形式总结和完善模型构建的思想。 例如，正文中对“粒子”概念的描述中，“在物理学中，常常用来突出问题的主要因素，忽略次要因素，建立理想化的物理模型，并将其作为粒子的理想化模型是该方法的具体应用。 补充道“伽利略理想实验的本质是想象实际存在的东西并影响物体的运动。消除摩擦，抓住事物的本质。这种基于逻辑推理来理想化实际实验的思想也是重要方法之一。研究物理问题时，这种采用正文和旁注相结合的方式来说明理想模型的思想，在课本上很多地方都是同样的安排。
（二）加强科学推理、论证等科学思维培养
科学思维中的科学推理、科学论证也是物理学习和研究中非常重要的思维方法。 推理和论证在物理学习和研究的许多地方都有使用。 中学物理常用的推理方法有归纳、演绎、类比等，教材中很多地方都有意识地采用相应的方法进行学习。 例如，库仑定律的教科书就充满了类比推理的方法； 楞次定律的教科书充满了归纳推理方法。
除了上面提到的一些思维方法之外，物理学中常用的一些学科方法也应该归类为科学思维。 例如，等效法、控制变量法、通过物理量之比定义新物理量的方法、极限法等。课程标准对这些方法都有要求，学生应能够了解并学习它们。
为了加强科学思维的学习，教材在每册中安排了“科学方法”栏目，更详细地介绍科学方法，包括：必修第一册《控制变量》、必修第二册《演绎推理》 《》，必修第三卷《通过物理量之比定义新物理量》，可选必修第一卷《分析与综合》，可选必修第二卷《抽象与概括》，可选必修第三卷《理想》模型”。
（三）设置开放性问题，加强质疑和创新思维的培养
《标准》把质疑和创新作为科学思维的四要素之一。 质疑与创新并不是指某种思维形式，而是将质疑与创新的品质因素纳入科学思维之中，推动创新。 为了加强质疑和创新思维的培养，教材摆脱了原有的以呈现为主的编写方式。 而是通过提出问题、创设情景等方式引发学生的思考，质疑矛盾，提出自己解决问题的方法。 在分析问题、探索规律时，我们不是指定某种方法，而是给出开放的解决问题的方法，或者给出开放的话题让学生自主探索，或者提出问题让学生利弊得利。 详细说明。
3.科学探究的设计
关于科学探究，教材编者主要想强调的是让研究者积极参与发现问题、解决问题的过程，突出科学探究的本质而非形式。 为此，教材采取了一系列的做法，主要有以下几个方面。
（一）问题导向
每节课开始时，课本都会提出一个有趣且与现实相关的问题。 目的是激发学生的活跃思维，提出问题的解决方案，培养学生的问题意识和思维习惯。 这样的安排不仅可以培养学生“提问”的能力，还可以让学生用问题来建构概念、探索规律。 例如，在初中，学生了解到“物体之间的相互作用是相互的”。 在高中学习牛顿第三定律时，大多数学生不重视，不能积极参与学习。 这类问题看似简单，但当让学生分析解释时，很多学生心里却存在很多误解。 教材精心挑选此类题进行分析，可以帮助学生理清问题，提高学习水平。 兴趣和品质。
为了贯彻这种从问题引入探究到底的思想，教材在整个写作过程中注重适时设置“思考与讨论”和“做起来”栏目，让学生进一步发展在“动脑”和“动手”两个维度。 讨论和询问。
（二）设立专项实验研究
为了避免探索的歧义，教材没有专门设立“探究”栏目。 但对于一些较大的、需要通过实验探索的内容，教材则用“实验调查……”来标识，如“实验：“探究汽车速度如何随时间变化的规律”就是一个以实验为手段引导学生探索的内容类型 对于一些不以探索为基础的演示实验、验证性实验和测量实验，不出现“探索”一词，例如“演示和观察”。物体作曲线运动的速度方向”和“机械能守恒定律的实验验证”“实验：导体电阻率的测量”。
为了突出上述探索性实验的探索性，教材并没有直接描述如何实施这些研究，而是引导学生思考如何完成实验所需的任务。 在引导学生明确讨论思路后，为了充分体现探究的思想，教材并没有给出明确的操作方案，而是给出了2到3个参考案例，以表明同一件事可以有不同的方式来完成查询任务。 方法。
（三）在“课题研究”中增加实用内容
修订前的教材每卷末尾也有“课题研究”栏目，但栏目内容大多是扩展性、学术性的，与学生生活密切相关的内容不多。 为了强化联系实际的意识，教材改变了研究栏目的选题。 所研究的课题均与学生的实际生活或本册所学的知识密切相关。 例如，普通必修和选修六卷必修科目《研究实例》的题目有：球形物体空气阻力与速度关系的研究、挥手运动物理原理的研究、电动势研究等。不同功率下移动电源的力和电动势。 内阻研究、摆周期与重力加速度定量关系实验研究、半导体薄膜压力传感器特性实验研究、燃气灶火力对烧水效率的影响等。
此外，为了更有效地发挥学生的自主研究能力，教材在每个研究实例后都提供了“参考选题”，并建议学生也可以根据实际情况确定自己的研究选题。 六册参考专题的主题分别是：橡皮筋弹力与伸长关系的研究、标枪投掷物理原理的研究、手机功耗因素的研究、手机运动周期的实验研究。弹簧振荡器和热敏电阻特性实验。 研究，《家用燃气热水器不同加热温度下的热效率研究》。 这些课题的开展需要具备综合研究问题的能力，这对于提高学生的整体探究能力有很好的作用，同时也会加强学生对科技的关注。 、社会关系意识。
4、态度与责任的渗透
新修订的课程标准在态度和责任方面增加了有关科学本质的内容，这对于学生形成科学的知识观非常重要。 为此，教材在适当的地方注重体现科学本质的相关内容。 例如，为了让学生理解“科学研究是人类有目的的探究活动”的科学本质，教材在序言开头指出：“人类自古以来就对自然世界充满好奇。时代……这种好奇心与人类提高生产力的能力密切相关，构成了自然科学发展的两个最重要的驱动力，在它们的推动下，人类不断探索自然规律。” 为了让学生明白“物理学的结果是相对稳定和普遍的，但它本质上既是发展性的又是有限的。”教材在相对论必修第二卷等内容中特别指出：“既不是相对论，也不是量子力学否定过去的科学，而只认为过去的科学是建立在其自身条件的基础上的。 特殊情况。”
态度和责任的传授不应生硬地讲授，而应自然地融入到科学内容的学习中。 例如，科学家在研究相关问题时所表现出的严谨、求实、持之以恒的精神，就应该提醒学生及时学习。 为此，教材可能会专门阐述相关内容。 例如，课本上明确指出“物理学的目的是求真，客观事实是判断对错的标准。对就是对，错就是错。猜想和判断必须经得起实验检验”和逻辑阐述。”写在引言中；或者在专题栏目中介绍科学家的优秀品质；一些需要提醒学生注意的内容放在侧边栏。
需要指出的是，核心素养的四个方面在物理教育中是一个有机的整体，不可分割。 物理概念教学肯定会涉及科学思维的训练、科学态度的培养、科学探究的应用等。在这四种核心能力中，物理概念是基础，科学思维是核心，科学探究是方法，科学的态度和责任感是育人的必备品格和最终目的。 在教学中，要注意这四个方面的综合设计，不能只注重某一方面而忽视其他方面。
教材考虑学习方法的多样性
新课程强调学习方式的多样化。 为此，教材采取一系列做法，促进学生学习方式的转变，激发学生的学习热情，让学生主动参与学习。
（一）创设场景，引发思考
如前所述，每本课前教材都以一个能够引发学生思考的问题开始。 这样，学生就可以在老师的指导下，通过独立思考或小组讨论的方式开始学习本课。
(2)设置问题串引发思考
每堂课前的问题大多是本堂课的主要问题，或者是下课后才能解决的问题。 围绕本节的主要问题，很多情况需要一一解决。
例如，必修课第一卷第二节开头的问题“讨论物体位置随时间的变化，需要涉及到位置、时间等概念。如果要准确地描述物体的位置”，汽车在北京长安街行驶的位置，位置，你认为应该用什么方法来理解时间？”这是本课要讨论的主要问题之一。 要“讨论物体位置随时间的变化”，首先需要知道如何描述位置； 学会了如何描述位置后，课本接着问：“我们已经清楚地描述了物体的位置，那么我们应该如何描述物体位置的变化呢？” ”引导学生学习和思考这个问题，并提出“位移”的概念。在学习了位移的概念以及如何在数轴上表示位移后，教材接着提出：“如果一个物体从点移动到A 到 B 点，坐标 xA 为 5 m，xB 为 2 m，则物体的位移是多少？ 方向怎么样？”。在这些问题串的引导下，学生的思维层次会不断加深，科学思维的习惯也会不断养成。
（三）设立“思考讨论”，深化思考
随着学习的进行，为了让学生能够及时进行小组讨论、合作学习，教材特意安排了“思考与讨论”栏目。 比如加速度就是一个比较抽象的概念，生活中没有相应的术语。 为了让学生更好地理解加速度的概念，教材在学习加速度后安排了思考和讨论：“关于运动的物体，比如你可以问‘它运动了多远’，这是距离或位移的概念；你可以问‘它运动了多远’，这是距离或位移的概念；你也可以问‘移动多快’，这是速度的概念，但是在日常生活中，并没有对应于加速度的词语，这里通常只有“快”和“慢”的笼统术语。有时是指速度，有时是含糊地指加速度，您能举出一些例子来加深学生对加速度概念的理解吗？能够有更好的深入思考和讨论。
除了“思考与讨论”栏目外，教材还设计了“Do It”栏目，让学生动手体验或独立探索； 在一些“科学漫步”和“STS”栏目中，会提出一些开放性问题，以方便学生思考、讨论或进一步自学。
加强与生产生活实际的联系
培养学生创新意识和实践能力最有效的途径应该是理论联系实际。 只有理论联系实际，才能让学生将已有的生活经验与物理问题紧密结合起来，让学生感受到物理是生活化的、有趣的、有用的。 为了加强理论与实践的联系，教材从以下几个方面进行安排。
1.引入的问题与现实相关
要真正启发学生思维，就必须想办法引导学生发现实际有用的问题。 为了让学生从有意义的问题开始学习，教材在每个部分的开头都设置了学生在实践中可能遇到的、能引发学生主动思考的问题。 例如，必修卷1第一章前四节的题目是“如何描述孩子们嬉戏和翱翔的雄鹰的动作”、“如何描述长安街行驶的汽车的位置”、“如何描述类似操场跑步的运动速度”“如何比较火车和汽车的加速度”等问题。 这些问题与学生的现实生活密切相关，学生会感到更加熟悉、熟悉，并愿意讨论。
2. 将分析的例子与实际联系起来
教材在分析具体问题、学习相关概念和规则时，尽量举一些学生常见的例子，以激发学生的学习兴趣，增强学生对科学的亲和力，培养学生将现有知识转化为实际问题的能力。 。 例如，在学习第一必修卷《力的合成与分解》时，教材专门安排了学生提水和吊灯的两个例子； 教材在学习第二必修卷《运动的合成与分解》内容时，专门分析了在电梯里行走或静止时如何看待人体运动； 在圆周运动的线速度和角速度的学习中，分析了学生经常遇到的自行车齿轮的运动问题。
3.概念和规律的运用与实践相结合
概念和规律的获取需要对实际问题的分析。 同样，概念和规律的应用也应该建立在对实际问题的研究的基础上，并且应该是学生熟悉的、或者听说过的、看到的实际问题，这样学生就会觉得自己所学的内容是有意义的、有意义的。相关的。 为此，教材尽量安排学生运用所学知识解决问题时熟悉的实际问题。 例如，在应用运动学规律研究实际问题时，教材专门安排分析航母的起降问题； 在运用共点力平衡知识解决实际问题时，教材根据实际需要专门安排了如何解决实际问题。 儿童滑梯设计中的问题。 这些概念和规律在实际问题中的应用，如果设计得好，有利于学习和进一步理解相关物理概念，有利于解决问题能力的提高。
4.与练习相关的练习题
由于高中物理涉及到的研究对象比较简单，比如研究的物体只能看作粒子、物体的运动不涉及旋转等等。这就导致了学生大部分的问题看到和学习的都是物体、球等。太多的抽象问题会导致学生建模和解决实际问题的能力低下，也会影响学生的学习能力。 兴趣。 为了克服此类问题，教材尽量选取中学可以研究的实际问题。 例如，第一个强制性卷涵盖了诸如月球末端的Chang'e-3月球探测器的着陆速度，基于航空母舰的飞机的起飞以及空调架上的压力。 该教科书包括与练习有关的三本强制性书籍中的一半以上的练习。
关于促进中国文化的考虑
中国文化包括中国人文文化和科学文化。 我国科学和技术文化的发展不仅历史悠久，而且在现代做出了杰出的贡献。 这些贡献应合理地反映在教材的准备中。
因此，在教科书的此修订中，已经特别添加了一些相关内容。 例如，有关我国“ ”导航卫星系统的相关内容被添加到“科学步行全球导航卫星系统”中； 有关我国射电望远镜“ Sky Eye”的相关内容是在必需的课程中专门安排的，而科学家Nan Ren则是专门介绍的。 它讲述了董如何克服困难并致力于科学的故事。 它特别增加了相关领域中国科学家进行的研究的介绍，并包括中国科学家的照片。 例如，在引言中，安排了三名中国科学家，以及Qian ，Zhao 和Wu 等科学家在其他地方引入。
有意识地反映我们国家的科学和技术成就以及教科书中我们国家科学家的行为，不仅可以使学生真正感到科学和技术的发展在他们周围，而且还增强了民族自豪感，并帮助学生发展对我们的奉献精神国家的科学原因。
关于教材的汇编有很多方面，应该进一步解释，但是由于空间限制，仅选择和解释了主要方面。 此外，我想指出的是，教科书只是许多教学资源的一部分。 在从教材到实际教学的发展过程中，教师有一个宽敞的空间来重现。 这将是一个展示教师对物理和教育的理解的丰富多彩阶段。 对于老师和学生在情感和智力上进行交流的放松和和谐的地方也将是一个放松而和谐的地方。 通过这种具有智力和非智能因素的教学活动，教师的辉煌使命是使书籍中的内容巩固在学生的心中和手中。