选修1系列整体说明

1、选修 1 系列整体说明课程教材研究所物理课程教材研发中心根据教育部颁布的普通高中物理课程标准（实验）选修 1-1、选修 1-2 模块的内容标准，我们编写了一部“侧重物理学与社会科学和人文科学的融合，强调物理学对人类文明的影响”的高中物理教材。这部教材以提高学生的科学素养为基本宗旨，针对学生的兴趣与能力倾向，体现时代性与基础性，联系生活，联系社会，突出科学、技术与社会的紧密关系，并结合物理学发展的历史与前沿研究的趋势，引导学生主动地、生动活泼和富有个性地学习相关的物理学知识与技能，培养科学思维能力与创新精神，为学生的终身发展，形成科学世界观和科学价值观奠定基础。教材具体地从“强化科学素质培养”“体现时代性”“突出人文教育特色”和“呈现方式的多样性”等方面体现这些特点。一、强化科学素质的培养科学知识并不等同于科学素养。但是，科学知识的学习却是提高科学素养的基础和主要载体。我们继承了我国科学教育中重视基础知识学习和基本技能训练的优良传统，保证学生学好“课程标准”中所列1-1、1-2 模块中的各个基本知识点。在新教材的编写中，体现了新的课程观和教材观，改变内容上的繁、难、偏、旧，根据少而精的原

2、则，精选和更新教学内容，删减传统教材中要求学生死记硬背和过细过窄的知识内容，从新的角度做出增删取舍和编排，对教材内容进行重新整合。避免艰深的数学公式和计算，突出物理知识的物理本质，树立鲜明的物理图像，整合出一条清晰、简练而系统的基础知识的主干线。使学生对这部分知识有一个整体的、本质的理解和把握。1-1 模块以“场”的概念为中心，突出“电磁现象的微观本质电场磁场电与磁的联系和转化电磁场与电磁波”的知识主干线。通过这部分知识的学习，使学生形成一个关于“电磁场”的物理世界图景。1-2 模块以“能”和“熵”概念为中心，突出“热现象的微观实质（分子动理论）能量的守恒与转化（热力学第一定律）自然过程的不可逆性（热力学第二定律）核能能源的开发与利用能源与可持续发展”的知识主干线。通过这部分知识的学习，使学生形成一个“能量及其转化和耗散”的物理世界图景，认识到自然界各种各样的现象和运动形式，都统一到能量在量上守恒而在质上相互转化并走向耗散的演化之中，并形成关注社会的可持续发展的情结。以精练的章节设计（每个模块四章）和内容选择，呈现出主干基础知识内容，使学生从零乱地记忆一些定义、事实、公式、数据、结论和

3、计算方法，转移到注重基础性学力、发展性学力和创造性学力的培养上来。二、体现时代性经典电磁学、热学是 1819 世纪发展并臻于完善的，它们现在仍然是学习物理学的重要基础。但是，随着科学技术的迅速发展，这些知识很容易给人以陈旧的感觉，应该与时俱进地作好知识更新和概念更新，努力反映当代的物理学成就和新的物理学思想，使教学内容更好地适应物理学发展的需要。我们主要从以下几个方面体现教学内容的时代性。（一）用现代的观点和物理学理念， 审视、 选择和组织传统的教学内容在教材内容的选择和叙述上，考虑重要的基本概念的提法是否需要修正，其物理内涵是否需要扩充和深化，各个重要的基本规律的相对位置是否发生了变化，教学体系是否需要改变，等等。电力和引力在数学表示和物理特性上，既有明显的相同之处，又有重大的差异。在得出库仑定律后，对这两种力进行对比，不仅会加深对这两种力的理解，学习数学类比研究方法，还会对现代物理学的有关知识引起思考。热力学第一定律和第二定律，从来都是热力学中最基本的两条规律，前者是能量的规律，后者是熵的法则。长期以来人们认为“能”概念比“熵”概念更为重要，前一定律是“宇宙的主人”，后一定律是它的

4、影子。但是，随着物理学的发展，情况已经发生了变化，熵概念日益显示出它的重要性，它是宇宙万物的生命线；熵概念不仅从物理学走向信息论和生命科学，熵这个词更超出自然科学和工程技术领域，进入人文和社会科学领域。在本教材中，我们从微观到宏观，从物理学到环境与生命科学，多方面地（定性地）介绍“熵”概念的涵义与应用价值，加强学生对这一概念和热力学第二定律的理解。（二）适当地为现代物理知识开启“窗口” 和安装“接口”，让学生了解物理学发展的现状和前景许多热学知识，与现代知识和前沿课题都有联系。虽然我们不能在 1-1、1-2 模块中详尽地讲解这些内容，但在适当的地方开一些“窗口”，安装几处“接口”，简要地介绍一点相关的新成就和新课题，交代一下可延伸出去的领域和当代热点问题，引导学生向窗外的世界望一望，必然会开阔他们的眼界，活跃他们的思想，激发他们的创新精神。“科学漫步”栏目就是为这一目的设置的。（三）介绍与电磁学有关的新的技术成就，展示现代技术进步对科学认识、生 产发展和生活方式变革的重大影响在有关磁的知识中，讲一讲磁记录技术与磁卡的应用；在洛伦兹力中，讲一讲回旋加速器和磁约束的原理和应用；在电磁波的应

5、用中，介绍一下各种雷达、射电望远镜、地外文明探索等，并扩及到信息技术的发展前景。在能源的开发和应用中，介绍了各种新能源（核能、太阳能、风能、地热能、氢能、生物质能）及其最新发展状况。这些知识不仅是学生们极感兴趣的，而且可以帮助学生认识当代高技术的发展状况和应用前景。（四）体现学科的相互渗透，增添一些有关交叉学科的知识内容现代科学在不断分化的基础上，又逐渐走向融合，形成诸多新兴交叉学科。20 世纪 60 年代以来，物理学的进展有力地推动着其他学科新方向的研究，反过来，其他学科提出的新问题又向物理学提出了新的挑战，为物理学的发展提供了许多新的生长点。与科学发展的这种新趋势相适应，我们的教学体系也应有适当的反映，增加一些有关的知识内容，拓宽学生的知识面。三、发掘物理学史在物理教育上的功能现有的物理知识，都是在人类与物理世界的长期对话中，经过无数的曲折与反复，进行抽象概括而获得的。对现有知识的历史考察，可以把发现过程放在更真实的背景下，让学生了解科学问题是如何提出的，它的自然原型和理想模型是什么，问题是如何解决的，相应的概念和定律是如何萌生、提炼和发展的，从而达到对知识本质的深入理解。在本教材

6、中，我们精选了一些史料，运用历史与逻辑结合的方法，帮助学生理解相关知识的本质和内涵，并得到物理思想上的升华。培养崇尚科学的信念，即树立对科学理性的坚定信仰，是培育科学精神的基石。在教学教育中，要善于从科学定律神奇的预测和辨识功能中，引导学生体验科学的巨大威力，激发他们崇尚科学的情结，并提高他们抵御伪科学的免疫力。从奥斯特、法拉第的发现到电机的研制和电力的广泛应用，从麦克斯韦电磁场理论，到对电磁波的预言和电通讯事业的辉煌发展，都展示出科学理论的这种功能，应该作出明确的揭示和热情的颂扬。独立思考和独立判断的能力，首先表现在怀疑和批判的精神。批判的头脑，怀疑的目光，是激励创新的先导。在以往的教学中，强调培养学生“分析问题和解决问题的能力”；但是更应该强调的是“提出问题的能力”。因为，创造性活动总是起始于对困难或问题的认识，是围绕着解决问题展开的。教材中应该揭示物理学探索过程中问题背景的演化，阐明重大物理学问题产生的历史条件和导致的重大发现，培育学生善于提出科学问题的灵性。在物理知识的探求中，物理学家们铸造和采用了一些有效的方法。如观察实验方法，综合归纳方法，科学假设方法，类比推理方法等等。几

7、乎在每一项重要的发现中，都有其生动鲜活的研究方法的使用。在教材内容的叙述中，避免只注意知识和结论的讲述的片面性，善于揭示科学发现的方法论因素。科学大师们采用巧妙的方法做出科学发现的案例和经验，会在学生的记忆中长期保留下去，从中受到熏陶和感悟，产生科学思维训练的长效作用。这比单纯地讲授科学方法有效得多。科学家的科学信念，实际上也是直觉思维和科学洞察力的一种表现形式。奥斯特一直坚持各种自然力的统一性，法拉第本能地相信电磁作用的对称性以及超距作用的可疑，这使他们执著地走向最后的成功。正因为许多重要的概念和假设，本身就不是从已有的理论中逻辑地推演出来的，在教学中以纯粹的逻辑方法来讲授，当然也是不可能的。为了使学生能够适应不断发展着的科学创造工作的需要，既要使学生受到严格的逻辑思维的训练，也要使他们不把这种思维模式固定化，必须使他们从科学发现的真实案例中受到非理性、非逻辑的创造性思维的训练，以对未来的创造性工作有所准备。四、突出人文教育特色人文教育的主要功能是“教化”，即向学生提供正确的人文导向，设置一种理想人格的典范，引导学生确立正确的人生观和价值观，实现人格的完美化。作为侧重于社会科学和人文

8、科学的物理教材，更必须突出人文教育的特色，力求完美地实现科学教育与人文教育的有机融合。（一）在科学教育中，注意进行科学 历史观的教育人类在这个世界上，主要是通过对自然的认识和利用，求得自身的生存和发展。所以，人类认识自然、改造利用自然的历史，才是人类历史的核心和主线。所以，在科学教育中，必须进行科学历史观的教育。物理学史本质上是一门历史科学，它是人类与物理世界长期对话的记录，是一门自然科学（物理学）、社会科学、人文科学和思维科学紧密结合的综合性学科。这一特性决定了它在沟通科学教育与人文教育中的桥梁作用。将物理学史融入物理教学，不仅可以发挥它在科学素质教育中的特殊功能，而且可以揭示出人类文明的发展历史本质上就是一种科学活动形态取代另一种科学活动形态的、科学进步推动技术和生产的发展，从而推动社会发展的历史。在本教材的编写中，整体框架是按照物理知识的逻辑主线构建的，而在具体内容的表述上，则注意有计划地精选一些史料和案例，以正文或阅读材料的形式引入教材，使物理教学既发挥出物理学研究成果静态的知识体系的作用，又发挥出其研究过程动态的知识体系的作用，使“凝固的文化激活”，把物理知识的传授和学习转化

9、成历史上（物理）文化的创造者与今天（物理）文化的学习者之间的亲切对话。（二）在物理教育中，进行正确的哲学思想的教育物理学是探讨物质结构和运动规律的学科。与其他学科相比，物理学更着重于物质世界普遍而基本的规律的探讨，所以它和哲学的关系是十分紧密的。从对物理学发展史上大量发现个例的分析中不难看出，哲学在诸多物理发现中，特别在一些具有划时代意义的发现中，具有不可忽视的启迪作用。科学发现无论如何也离不开正确的哲学观点的指导，正如爱因斯坦所说：“如果把哲学理解为在最普通和最广泛的形式中对知识的追求，那么，显然，哲学就可以被认为是全部科学研究之母。”我们在 “能量转化世界图景”对牛顿机械论世界图景的冲击，各种自然力（能）的联系和转化，统计规律的客观性，自然界的发展性（不可逆性）等内容的叙述中，都力求贯彻辩证唯物主义哲学观点的教育。（三）在物理教育中，进行科学美学思想的教育“美是真理的光辉。”科学理论的真理性与其表现形式的简单、对称、和谐统一是互为表里的。美学的直觉和高超的审美鉴赏力，引导着科学家们去叩开科学真理的大门。所以费恩曼指出：“干物理得有鉴赏力。”所谓鉴赏力，就是那种善于从真善美的统一敏锐地抓住事物的本质去做出创造性发现的能力。在物理教材和教学中，应该结合知识的讲授，引导学生去认识自然界质朴的统一，认识科学理论内在的美，从而潜移默化地培养起他们的科学鉴赏力。结合各个基本规律的表述，揭示自然过程的统一、和谐与科学规律的简单性与普适性；结合各种能量转化的过程，展示自然过程的联系网络和自然过程的统一性，等等。这些内容都会使学生得到科学美的熏陶与感受，受到科学与艺术相沟通的启示，提高他们的科学鉴赏力与创造力。（四）在物理教育中，引进“STS”的内容，进行科学的社会功能和科学价值观的教育马克思主义把科学看成是“历史上起推动作用的、革命的力量”，是历史进步的杠杆。邓小平同志指出：“科学技术是第一生产力。”在本教材中，以较大的篇幅，叙述了以物理学理论和相关技术突破为先导的近代三次技术革命的发生，及其对社会进步的巨大作用，使学生认识到物理学上的重大进步在人类的认识和生产力发展中产生的震撼人心的冲击和推动。同时又以较充分的材料，从能源、资源、生态、环境等关系社会可持续发展的热点问题，揭示科学技术的“双刃剑效能”，以确立关于科学

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