給學(xué)生一個(gè)基本完整和全面的物理世界
——物理選修3-5作為高考物理必考內(nèi)容的必要性

湯玉林唐挈

（1.北京市第四中學(xué)，北京 100034；2.北京市第八中學(xué)，北京 100033）

給學(xué)生一個(gè)基本完整和全面的物理世界
——物理選修3-5作為高考物理必考內(nèi)容的必要性

湯玉林1唐挈2

（1.北京市第四中學(xué)，北京 100034；2.北京市第八中學(xué)，北京 100033）

2017年普通高考考試大綱明確將物理選修3-5模塊作為必考內(nèi)容。本文基于目前正在修訂的《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)》中關(guān)于高中物理學(xué)科核心素養(yǎng)的表述，分別從有利于學(xué)生“科學(xué)思維”的提升、有利于豐富學(xué)生對“科學(xué)探究”的體驗(yàn)、有利于學(xué)生“物理觀念”的更新和建立、有利于學(xué)生對“科學(xué)態(tài)度與責(zé)任”的內(nèi)化四個(gè)角度，闡述物理選修3-5作為高考物理必考內(nèi)容的必要性。

高考改革；高考物理；考試與教學(xué)；核心素養(yǎng)

2016年10月，2017年普通高考考試大綱修訂內(nèi)容公布，明確將《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)》中的選修3-5作為必考內(nèi)容，其中包括“動量守恒定律”“波粒二象性”“原子結(jié)構(gòu)”和“原子核”四部分內(nèi)容。在談到做這種調(diào)整的基本考慮時(shí)，教育部考試中心負(fù)責(zé)人在就2017年高考考試大綱修訂答記者問時(shí)指出：“物理科將以往的動量和近代物理等選考內(nèi)容列為必考，目的是滿足高校對人才選拔和未來培養(yǎng)的基本素質(zhì)要求，又有利于引導(dǎo)中學(xué)教學(xué)加強(qiáng)對物理基本理論的教育教學(xué)。”[1]

2016年9月，中國學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)總體框架正式發(fā)布，這個(gè)框架是構(gòu)建物理學(xué)科核心素養(yǎng)的基礎(chǔ)。目前正在修訂的《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)》指出：“物理核心素養(yǎng)是學(xué)生在接受物理教育過程中逐步形成的適應(yīng)個(gè)人終身發(fā)展和社會需要的必備品格和關(guān)鍵能力，是學(xué)生通過物理學(xué)習(xí)內(nèi)化的帶有物理學(xué)科特性的品質(zhì)，是學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的重要構(gòu)成。物理核心素養(yǎng)主要由‘物理觀念’‘科學(xué)思維’‘科學(xué)探究’‘科學(xué)態(tài)度與責(zé)任’四個(gè)方面構(gòu)成?！盵2]本文擬從物理學(xué)科核心素養(yǎng)的這四個(gè)方面闡釋選修3-5作為必考內(nèi)容的必要性，以期為中學(xué)物理教學(xué)對學(xué)生核心素養(yǎng)的培養(yǎng)有所啟示。

1 有利于學(xué)生“科學(xué)思維”的提升

“《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)》修訂征詢意見稿”中指出：“科學(xué)思維”是從物理學(xué)視角對客觀事物的本質(zhì)屬性、內(nèi)在規(guī)律及相互關(guān)系的認(rèn)識方式；是基于經(jīng)驗(yàn)事實(shí)建構(gòu)理想模型的抽象概括過程；是分析綜合、推理論證等方法的內(nèi)化；是基于事實(shí)證據(jù)和科學(xué)推理對不同觀點(diǎn)和結(jié)論提出質(zhì)疑、批判、檢驗(yàn)和修正，進(jìn)而提出創(chuàng)造性見解的能力與品質(zhì)?！翱茖W(xué)思維”主要包括模型建構(gòu)、科學(xué)推理、科學(xué)論證、質(zhì)疑創(chuàng)新等要素[2]。

通過“動量守恒定律”的學(xué)習(xí)，可以促使學(xué)生更好地從物理學(xué)視角認(rèn)識力學(xué)知識的內(nèi)在規(guī)律及相互關(guān)系，引領(lǐng)學(xué)生體驗(yàn)分析綜合、推理論證等方法，有助于學(xué)生深入認(rèn)識某些物理現(xiàn)象的本質(zhì)屬性。

首先，通過“動量守恒定律”的學(xué)習(xí)，可以更加完整地認(rèn)識力學(xué)規(guī)律之間的關(guān)系，豐富學(xué)生解決力學(xué)問題的途徑和方法。學(xué)生在學(xué)習(xí)力與運(yùn)動的關(guān)系、機(jī)械能及其守恒定律的基礎(chǔ)上，再學(xué)習(xí)動量及動量守恒，可以豐富學(xué)生對力學(xué)知識的認(rèn)識，促使學(xué)生形成對物體相互作用過程的全面認(rèn)識，從而建立起較為完整的力學(xué)知識體系（如圖1所示），這不僅有利于厘清學(xué)生對力的瞬時(shí)作用效果、力對位移的積累效果和力對時(shí)間的積累效果的認(rèn)識，也有利于學(xué)生綜合運(yùn)用有關(guān)知識分析問題、解決問題，豐富學(xué)生利用多種方法、從多個(gè)角度解決問題的過程體驗(yàn)，從而提升學(xué)生進(jìn)行科學(xué)推理、科學(xué)論證的能力。例如對“反沖現(xiàn)象”的解釋與應(yīng)用，在沒有學(xué)習(xí)有關(guān)動量的知識時(shí)，可以從力作用的相互性角度，利用力與運(yùn)動的關(guān)系來解釋。如果學(xué)習(xí)了有關(guān)動量的知識，解釋“反沖現(xiàn)象”就會變得更簡捷。

其次，通過選修3-5中“動量守恒定律”的學(xué)習(xí)，可以促進(jìn)學(xué)生更好地理解其他知識，理解物理現(xiàn)象的本質(zhì)屬性。例如，要深入理解選修3-3中氣體壓強(qiáng)，就要利用到動量和動量定理的知識，從微觀角度來認(rèn)識氣體壓強(qiáng)實(shí)質(zhì)上是熱運(yùn)動氣體分子對器壁的撞擊而產(chǎn)生的。

圖1 力學(xué)知識結(jié)構(gòu)圖

“波粒二象性”“原子結(jié)構(gòu)”“原子核”的內(nèi)容，為學(xué)生體驗(yàn)基于經(jīng)驗(yàn)事實(shí)建構(gòu)理想模型的抽象概括過程，提高學(xué)生基于事實(shí)證據(jù)和科學(xué)推理對不同觀點(diǎn)和結(jié)論提出質(zhì)疑、批判、檢驗(yàn)和修正的認(rèn)識，進(jìn)而提升學(xué)生提出創(chuàng)造性見解的能力與品質(zhì)提供了鮮活的素材。

例如，光的“波粒二象性”的發(fā)展歷史，要追溯到17世紀(jì)出現(xiàn)的那一場歷時(shí)300余年的關(guān)于光的本性的爭論，這場爭論推動了光學(xué)及整個(gè)物理學(xué)的發(fā)展。在這一場蕩氣回腸的爭論中，人們始終遵循“實(shí)驗(yàn)——假設(shè)——理論——實(shí)驗(yàn)”的方法，基于事實(shí)、科學(xué)推理，精彩地演繹了一回“質(zhì)疑、批判、檢驗(yàn)和修正”的大戲，其中的“刀光劍影”，一直是物理學(xué)史中物理方法與物理觀念的璀璨篇章。以牛頓為代表的“微粒說”解釋了許多已觀察到的現(xiàn)象，如光的直線傳播、光的反射、光的折射等，以惠更斯為代表的“光的波動說”也能做到這一點(diǎn)嗎？事實(shí)上光的波動說也可以解釋這些現(xiàn)象，尤其在解釋光的折射現(xiàn)象時(shí)，可以加上一點(diǎn)兒數(shù)學(xué)知識，使得解釋更簡單、更好，而且結(jié)果與觀察完全相符，還可以推出折射介質(zhì)中的光速。隨著光的其他一些宏觀現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)，如光的干涉、光的衍射和光的偏振現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)，光的“波動說”占盡了上風(fēng)。更由于光速的測定和麥克斯韋理論、赫茲實(shí)驗(yàn)的推動，將“光”并入了“電磁波”的序列，可以說光的波動說進(jìn)入了一個(gè)全盛時(shí)期。但光電效應(yīng)這一實(shí)驗(yàn)事實(shí)的出現(xiàn)（當(dāng)然還有“以太”這朵“烏云”）使得光的波動說倍感困難。愛因斯坦用“光量子”成功地解釋了光電效應(yīng)，又恢復(fù)了光的粒子性。愛因斯坦的“光量子”理論，并不是簡單地回到牛頓的微粒說，也不是對波動說的全盤否定，在1909年，愛因斯坦說“我認(rèn)為，在理論物理發(fā)展的下一階段，將會出現(xiàn)一種光的理論，根據(jù)這種理論，光可以被看作波動說和微粒說的融合，我們關(guān)于光的本性和光的結(jié)構(gòu)的看法將有一個(gè)深刻的改變是不可避免的了”[3]。這種理論，便是選修3-5教材中的“光的波粒二象性”。

再如，人們對“原子結(jié)構(gòu)”和“原子核”的認(rèn)識，實(shí)質(zhì)是人們長期以來關(guān)心和探索的關(guān)于物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)的問題。雖然人們早已認(rèn)識到原子是組成物質(zhì)的最小單位，但長久以來，人們始終認(rèn)為原子是不可分的，直到電子被發(fā)現(xiàn)！被譽(yù)為“最先打開通向基本粒子物理學(xué)大門的偉人”湯姆遜勇敢地提出：“有比原子小得多的微粒存在?！弊源耍藗冏裱皩?shí)驗(yàn)——假設(shè)——理論——實(shí)驗(yàn)”的方法，基于事實(shí)、科學(xué)推理，又上演了一回精彩的“質(zhì)疑、批判、檢驗(yàn)和修正”的大戲。從湯姆生的“棗糕模型”到盧瑟福的“核式結(jié)構(gòu)模型”，再到波爾的原子結(jié)構(gòu)假說，不僅讓人們處處感受著“天光云影共徘徊”的糾結(jié)，也讓人們時(shí)時(shí)體會著“為有源頭活水來”的暢然。

這樣的有利于提升學(xué)生“科學(xué)思維”的鮮活素材，如果被我們選擇性地放棄了，豈不是遺憾。

2 有利于豐富學(xué)生對“科學(xué)探究”的體驗(yàn)

“《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)》修訂征詢意見稿”中指出：“科學(xué)探究”是指提出科學(xué)問題、形成猜想和假設(shè)、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)與制訂方案、獲取和處理信息、基于證據(jù)得出結(jié)論并作出解釋，以及對科學(xué)探究過程和結(jié)果進(jìn)行交流、評估、反思的能力?！翱茖W(xué)探究”主要包括問題、證據(jù)、解釋、交流與合作等要素[2]。

世界繽紛多彩，變幻無常。但我們能夠感覺到一切變幻的背后存在著某種不變的秩序。表面多姿多彩，不過是自然界中某種不變的成分遵守一定規(guī)律的重新安排。這種“不變的成分”是什么？需要人們不懈地“探究”。選修3-5教材中關(guān)于“動量”概念的引入，便是在人們不懈“探究”的過程中尋找到的一個(gè)“守恒量”。

關(guān)于“動量”概念的引入，傳統(tǒng)的做法是通過物體受到恒力作用做勻變速運(yùn)動的圖景來推導(dǎo)出Ft= mv，然后定義“動量”和“沖量”，再將概念推廣到其他運(yùn)動情景。因?yàn)樵谶@種處理過程中，學(xué)生的數(shù)學(xué)知識是夠用的，同時(shí)學(xué)生也有牛頓運(yùn)動定律的基礎(chǔ)，便于教學(xué)進(jìn)行的同時(shí)，也有利于學(xué)生調(diào)用原有概念和規(guī)律，體會知識之間的聯(lián)系。但這樣做也帶來兩個(gè)問題：第一，牛頓運(yùn)動定律既然能很完美地解決面臨的問題，何必引入新的概念、新的規(guī)律？這種處理方式，容易給學(xué)生一種印象：物理知識以牛頓運(yùn)動定律為核心，其他的概念和規(guī)律都能通過牛頓運(yùn)動定律推導(dǎo)出來。這樣處理新概念的引入，實(shí)際上是降低了新概念的地位，模糊了新概念的本來面目。第二，預(yù)設(shè)的物理情景沒有讓學(xué)生產(chǎn)生探求新知識、新規(guī)律的沖動?！耙粋€(gè)質(zhì)量為m的靜止物體，在力F的作用下開始運(yùn)動，經(jīng)過時(shí)間t將獲得多大的速度?”這是一個(gè)學(xué)生“閉著眼睛”都能解決的問題，新概念、新規(guī)律完全沒有引入的必要。

實(shí)際上，引入“動量”概念是一個(gè)很好的“科學(xué)探究”的范例。如果采用氣墊導(dǎo)軌來做這個(gè)探究，如下步驟可做參考。

實(shí)驗(yàn)1：采用質(zhì)量相等的兩個(gè)滑塊，由運(yùn)動的滑塊去碰靜止的滑塊，碰后分開，分別記錄滑塊的質(zhì)量和碰撞前后的速度大小、方向。

通過數(shù)據(jù)分析啟發(fā)學(xué)生得出：碰撞前后兩個(gè)物體的速度相等、動能相等?；蛘呖梢哉f若物體的速度為v、質(zhì)量為m，則碰撞前后兩個(gè)物體的kmavb相等。

實(shí)驗(yàn)2：采用質(zhì)量相等的兩個(gè)滑塊，由運(yùn)動的滑塊去碰靜止的滑塊，碰后粘在一起運(yùn)動，分別記錄滑塊的質(zhì)量和碰撞前后的速度大小、方向。

通過數(shù)據(jù)分析啟發(fā)學(xué)生得出：碰撞前后兩個(gè)物體的速度之和相等，或者可以說若物體的速度為v、質(zhì)量為m，則碰撞前后兩個(gè)物體的kmav之和相等。

實(shí)驗(yàn)3：采用質(zhì)量關(guān)系為m2=2m1的兩個(gè)滑塊，運(yùn)動的m1碰靜止的m2，碰后分開。分別記錄滑塊的質(zhì)量和碰撞前后的速度大小、方向。

通過數(shù)據(jù)分析啟發(fā)學(xué)生得出：若物體的速度為v、質(zhì)量為m，則碰撞前后兩個(gè)物體的mv之和相等。

學(xué)生實(shí)驗(yàn)：請同學(xué)們想出一個(gè)相互作用的情景，也來做一做，驗(yàn)證一下我們的結(jié)論，好嗎？請同學(xué)們自主實(shí)驗(yàn)。

通過數(shù)據(jù)分析啟發(fā)學(xué)生得出：碰撞前兩個(gè)物體的mv之和（矢量）等于碰撞后兩個(gè)物體的mv之和。

這樣就可以定義動量：物體在相互作用過程中，各自的運(yùn)動都發(fā)生了變化，但物體的質(zhì)量m和速度v的乘積之和（矢量和）卻保持不變，mv是運(yùn)動的一個(gè)守恒量，我們稱之為動量P，P=mv。

通過“科學(xué)探究”的方式引入動量概念，改善了傳統(tǒng)的教學(xué)方式的困惑，是一個(gè)正本清源的過程。

首先，通過物體間相互作用的過程中mv之和“守恒”來引入“動量”的概念，水到渠成。正是因?yàn)槲矬w在相互作用過程中，各自的運(yùn)動狀態(tài)都發(fā)生了變化，但物體的質(zhì)量m和速度v的乘積之和（矢量和）卻保持不變，所以mv是運(yùn)動的一個(gè)“守恒量”，它有別于速度、動能等概念，是一個(gè)全新的概念。

其次，通過探索物體間相互作用過程中的規(guī)律來定義“動量”，是面對一個(gè)全新的問題——物體相互作用過程中有沒有普遍的規(guī)律？若有，是什么規(guī)律？也是面對一個(gè)全新的情景——由描述一個(gè)物體的運(yùn)動轉(zhuǎn)換到描述兩個(gè)相互作用的物體（甚至多個(gè)物體），有利于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動因，調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。事實(shí)也證明了這一點(diǎn)，無論是教師的演示實(shí)驗(yàn)，還是學(xué)生自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行探索，學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性都很高。這種以問題促發(fā)展地定義新概念、學(xué)習(xí)新規(guī)律的方式是行之有效的、符合學(xué)生認(rèn)知規(guī)律的教學(xué)方式，是一種促使學(xué)生在“做中學(xué)”的教學(xué)方式。

第三，在實(shí)際教學(xué)中發(fā)現(xiàn)，通過演示實(shí)驗(yàn)層層推進(jìn)，由“作用前后物體的kmavb相等”到“作用前后物體的kmav之和相等”，再到“作用前后物體的mv之矢量和相等”，思維過程清晰，“mv”如旭日東升，緩緩浮現(xiàn)在學(xué)生的眼前，能很好地突出新概念、新規(guī)律。而通過學(xué)生自己探索，來發(fā)現(xiàn)兩個(gè)相互作用的物體“作用前后mv之矢量和相等”的規(guī)律，一切似乎都是“隱性”的。如果有些學(xué)生看了書，直接就奔“mv”而去，沒有層層遞進(jìn)的思考過程，這樣對“mv”的認(rèn)識是不夠全面的。讓學(xué)生體驗(yàn)“提出問題、形成猜想和假設(shè)、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)與制訂方案、獲取和處理信息、基于證據(jù)得出結(jié)論并作出解釋，以及對科學(xué)探究過程和結(jié)果進(jìn)行交流、評估、反思”的探究過程，是充分而又實(shí)在的。

從大的視角來看，對“光的本性”“原子結(jié)構(gòu)”的認(rèn)識，也是一個(gè)“探究”的過程，同樣可以從“提出問題、形成猜想和假設(shè)、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)與制訂方案、獲取和處理信息、基于證據(jù)得出結(jié)論并作出解釋”的層面上設(shè)計(jì)教學(xué)。從小的視角來看，“波動說對光的折射現(xiàn)象的解釋”“探究陰極射線的本質(zhì)”“α粒子散射實(shí)驗(yàn)”等課題，也都可以豐富學(xué)生對“科學(xué)探究”的體驗(yàn)。

3 有利于學(xué)生“物理觀念”的更新和建立

“《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)》修訂征詢意見稿”中指出：“物理觀念”是從物理學(xué)視角形成的關(guān)于物質(zhì)、運(yùn)動與相互作用、能量等的基本認(rèn)識；是物理概念和規(guī)律等在頭腦中的提煉和升華；是從物理學(xué)視角解釋自然現(xiàn)象和解決實(shí)際問題的基礎(chǔ)?！拔锢碛^念”主要包括物質(zhì)觀念、運(yùn)動觀念、相互作用觀念、能量觀念及其應(yīng)用等要素[2]。

通過對選修3-5中“原子結(jié)構(gòu)”“原子核”的學(xué)習(xí)，就能促使學(xué)生對“物質(zhì)觀”的更新和建立。費(fèi)曼（R.Feynman）曾經(jīng)說過：“假如在一次浩劫中所有的科學(xué)知識都被摧毀，只剩下一句話留給后代，什么語句可用最少的詞包含最多的信息？我相信，這是原子假說，即萬物由原子（微小粒子）組成，它們永恒地運(yùn)動著，并在一定距離以外互相吸引，而被擠壓在一起時(shí)則互相排斥。在這一句話里包含了有關(guān)這世界巨大數(shù)量的信息?！盵4]圖2是將熱學(xué)、光學(xué)、原子物理的知識，統(tǒng)一在研究“物質(zhì)的結(jié)構(gòu)”這一主題下，將光學(xué)現(xiàn)象同光的產(chǎn)生——“能級躍遷”以及“原子核的衰變”聯(lián)系在一起。

從古希臘原子論的代表人物德謨克利特的原子論思想——人們習(xí)慣于把感覺的對象看作是真實(shí)的，其實(shí)不然，只有原子和虛空是真實(shí)的[4]，到化學(xué)家把“原子”看作是物質(zhì)的“最小基元”，再到湯姆生的原子“棗糕模型”、盧瑟福的原子“核式結(jié)構(gòu)模型”、波爾的原子結(jié)構(gòu)假說等，一直到原子核的結(jié)構(gòu)，一路走來，對物質(zhì)結(jié)構(gòu)的認(rèn)識逐步加深，同時(shí)也會促使學(xué)生思考“物質(zhì)是無限可分的”嗎？20世紀(jì)五六十年代，在物理學(xué)中已看到某些“基本粒子”（如重子、介子）有內(nèi)部結(jié)構(gòu)的跡象，追求它們下一個(gè)層次的結(jié)構(gòu)，幾乎已成為大家的共識。這樣的學(xué)習(xí)過程實(shí)質(zhì)上就是學(xué)生建立和深化自己的物質(zhì)觀的過程。

通過對選修3-5中“光的波粒二象性”的學(xué)習(xí)能促使學(xué)生對運(yùn)動觀念的更新。經(jīng)典的自然觀認(rèn)為：“任何物質(zhì)粒子的運(yùn)動都有確定的軌道。如果已知粒子運(yùn)動的初始條件，就可以精確預(yù)言粒子今后的運(yùn)動。推而廣之，每種物質(zhì)都有一種屬于自己的特殊的規(guī)律，這些規(guī)律都是可以認(rèn)識的。每種事物都肯定有一個(gè)確定的答案。”[4]這一點(diǎn)，在學(xué)生學(xué)習(xí)運(yùn)動學(xué)的時(shí)候，體會是很深的。只要知道物體的初始位置、初速度和加速度，就能知道物體在任何時(shí)刻的位置和速度。然而在光的干涉和衍射現(xiàn)象中，光子的行進(jìn)軌跡和打在屏上的確切位置，并不能像在運(yùn)動學(xué)中學(xué)習(xí)的那樣是可以確切知道的。對光子打在屏上的確切位置只能做概率性的描述，不能再有經(jīng)典力學(xué)里那種決定性的描述。

圖2 物質(zhì)的結(jié)構(gòu)知識結(jié)構(gòu)圖

通過對選修3-5中“動量”的學(xué)習(xí)，能豐富學(xué)生對相互作用觀念的認(rèn)識。在物體相互作用的過程中，分別從力的瞬時(shí)作用效果、力對位移的積累效果和力對時(shí)間的積累效果的角度來描述相互作用，會呈現(xiàn)不同的規(guī)律性。從力的瞬時(shí)作用效果來看，是使物體產(chǎn)生加速度，改變物體運(yùn)動的速度；從力對位移的積累效果來看，改變的是物體的動能；從力對時(shí)間的積累效果來看，改變的是物體的動量。當(dāng)然，在這部分的學(xué)習(xí)過程中，也能豐富學(xué)生對能量的轉(zhuǎn)移和轉(zhuǎn)化的認(rèn)識，即豐富對能量觀念的認(rèn)識。

4 有利于學(xué)生對“科學(xué)態(tài)度與責(zé)任”的內(nèi)化

“《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)》修訂征詢意見稿”中指出：“科學(xué)態(tài)度與責(zé)任”是指在認(rèn)識科學(xué)本質(zhì)，理解科學(xué)·技術(shù)·社會·環(huán)境關(guān)系的基礎(chǔ)上，逐漸形成的對科學(xué)和技術(shù)應(yīng)有的正確態(tài)度和責(zé)任感。“科學(xué)態(tài)度與責(zé)任”主要包括科學(xué)本質(zhì)、科學(xué)態(tài)度、社會責(zé)任等要素[2]。

認(rèn)識科學(xué)本質(zhì)是指對于科學(xué)知識、科學(xué)研究的過程和方法、科學(xué)事業(yè)等方面最基本特點(diǎn)的認(rèn)識。

通過對選修模塊3-5“光的波粒二象性”“原子結(jié)構(gòu)”的學(xué)習(xí)，可以很好地促進(jìn)學(xué)生認(rèn)識到科學(xué)知識的確定性和發(fā)展性。愛因斯坦說：“科學(xué)沒有永恒的理論，一個(gè)理論所預(yù)言的事件常常被實(shí)驗(yàn)所推翻。任何一個(gè)理論都有它的逐漸發(fā)展和成功的時(shí)期，經(jīng)過這個(gè)時(shí)期以后，它就很快地衰落……科學(xué)上的重大進(jìn)步幾乎都是由于舊理論遇到了危機(jī)，通過盡力尋找解決困難的方法而產(chǎn)生的。我們必須檢查舊的觀念和舊的理論，雖然它們是過時(shí)了，然而只有先檢查它們，才能了解新觀念和新理論的重要性，也才能了解新觀念和新理論的正確程度。”[3]通過“波粒二象性”“原子結(jié)構(gòu)”“原子核”的學(xué)習(xí)，還可以讓學(xué)生對這段話有一個(gè)生動而深刻的認(rèn)識。

通過對選修3-5“光的波粒二象性”“原子結(jié)構(gòu)”“原子核”的學(xué)習(xí)，也可以讓學(xué)生更好地體驗(yàn)“實(shí)驗(yàn)——假設(shè)——理論——實(shí)驗(yàn)”的科學(xué)方法。發(fā)射火箭利用到的基本物理原理，就在選修3-5“動量”一章。2016年11月3日20時(shí)43分，長征五號火箭在文昌衛(wèi)星發(fā)射中心成功發(fā)射升空。通過“動量”的學(xué)習(xí)，學(xué)生不僅可以了解航空航天的基本原理，也可以促進(jìn)學(xué)生感受我國在航天領(lǐng)域非凡的成就，激勵(lì)學(xué)生的民族自豪感，激發(fā)學(xué)生的社會責(zé)任感。同時(shí)通過中國航天的發(fā)展之路，還可以引導(dǎo)學(xué)生體會科學(xué)家從事科學(xué)工作的態(tài)度和使命感。通過對選修3-5中“光的波粒二象性”中有關(guān)“量子”概念的學(xué)習(xí)，可以促使學(xué)生對當(dāng)前活躍的“量子通訊”的興趣，進(jìn)而了解中國發(fā)射的世界上第一顆用于“量子通信”研究的衛(wèi)星——“墨子”號，等等。

周光召先生在給《科學(xué)教育的原則和大概念》一書寫的序言中指出：“科學(xué)教育不應(yīng)該傳授給孩子支離破碎、脫離生活實(shí)際的抽象理論和事實(shí)，而是應(yīng)當(dāng)謹(jǐn)慎選擇一些重要的科學(xué)觀念，用恰當(dāng)、生動的方法，幫助孩子們建立一個(gè)完整的對世界的理解?！盵5]在基礎(chǔ)教育階段，物理學(xué)科選擇“物理觀念”“科學(xué)思維”“科學(xué)探究”“科學(xué)態(tài)度與責(zé)任”四個(gè)方面作為其核心素養(yǎng)，就是要幫助學(xué)生建立一個(gè)完整的對物理世界的理解，而在這個(gè)幫助的過程中，缺少選修3-5教材中有關(guān)“動量守恒定律”“波粒二象性”“原子結(jié)構(gòu)”和“原子核”的學(xué)習(xí)，學(xué)生對物理世界的基本理解也是不完整、不全面的。

[1]教育部.穩(wěn)中求進(jìn),優(yōu)化內(nèi)容,提高質(zhì)量,凸顯導(dǎo)向——教育部考試中心負(fù)責(zé)人就2017年高考考試大綱修訂答記者問[EB/OL].（2016-10-14）[2016-12-29].http://www.moe.edu.cn/jyb_xwfb/s271/201610/t20161014_284870.html.

[2]普通高中物理課標(biāo)修訂組.《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)》修訂征詢意見稿（內(nèi)部資料）[R].北京,2015.

[3]愛因斯坦,英費(fèi)爾德.物理學(xué)的進(jìn)化[M].周肇威,譯.長沙:湖南教育出版社,1999.

[4]趙凱華.物理學(xué)照亮世界[M].北京:北京大學(xué)出版社,2005.

[5]溫·哈倫.科學(xué)教育的原則和大概念[M].韋鈺,譯.北京:科學(xué)普及出版社,2011.

Presenting an Integral and All-round Physical World:The Necessity of Including the Elective Modules 3-5 in the Physics Examination for College Admission

TANG Yulin1,TANG Qie2
（1.Beijing No.4 High School,Beijing 100034,China;2.Beijing No.8 High School,Beijing 100033,China）

The Test Syllabus of the 2017 College Entrance Examination has explicitly included the Elective Module 3-5 as its compulsory content.Based on the statement of the core quality of high school physics in the General High School Physics Curriculum Standard,this paper elaborates the necessity that Elective Module 3-5 should be included as compulsory content as the following four aspects:in favor of advancing students’scientific thinking, enriching their experience of scientific exploration,updating and establishing their physical concepts,and internalizing their scientific attitude and responsibility.

College Entrance Examination Reform;College Entrance Examination of Physics;Examination and Teaching;Key Competencies

G405

A

1005-8427（2017）03-0038-7

10.19360/j.cnki.11-3303/g4.2017.03.007

（責(zé)任編輯：陳睿）

湯玉林（1973—），男，北京市第四中學(xué)，中學(xué)高級教師；

唐 挈（1970—），男，北京市第八中學(xué)，中學(xué)特級教師。