核心素養(yǎng)視角下人教版高中物理教材序言的分析與啟示

祝辰昊

【摘要】本文從物理學(xué)科核心素養(yǎng)的視角分析人民教育出版社于2019年出版的《普通高中教科書物理必修第一冊》中序言的內(nèi)容和特點，并得出對教學(xué)的啟示.

【關(guān)鍵詞】人教版；高中物理；教材序言

序言是學(xué)生高中物理學(xué)習(xí)生涯中最先接觸到的部分，會對今后的物理學(xué)習(xí)產(chǎn)生重要影響.本文分析了人民教育出版社于2019年出版的《普通高中教科書物理必修第一冊》中序言的內(nèi)容和特點，旨在為我國高中物理教學(xué)提供參考和建議.

1 新人教版高中物理教材“序言”內(nèi)容分析

序言的題目為“物理學(xué)：研究物質(zhì)及其運動規(guī)律的科學(xué)”，用8頁的篇幅簡明扼要地介紹了物理學(xué)的概述、物理學(xué)的研究特征、物理學(xué)背后所蘊含的科學(xué)哲學(xué)、物理學(xué)的實際應(yīng)用以及物理學(xué)的前景.

1.1 洞察天地，萬物之理——物理學(xué)概述

這一部分闡述了物理學(xué)的沿革與其關(guān)鍵作用.在古希臘，亞里士多德和阿基米德初步研究了物理的基本規(guī)律，例如杠桿和浮力的原理.到了16-17世紀(jì)，伽利略與牛頓等在早期研究的基礎(chǔ)上，發(fā)展了力學(xué)的系統(tǒng)理論，并結(jié)合實驗觀察與物理計算的方法.牛頓在1687年發(fā)布的《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》為現(xiàn)代物理學(xué)的起點.四百年的演變中，物理已轉(zhuǎn)化為一門學(xué)科，對現(xiàn)代科技和人類進步產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響.物理學(xué)依賴實驗與理論，并需要數(shù)學(xué)、技術(shù)、洞察與創(chuàng)意作為其基石.當(dāng)前，物理的核心理念、研究技巧被廣泛應(yīng)用于多個領(lǐng)域，驅(qū)動科技的前沿和人類社會的繁榮.

從物理觀念的角度來看，這一部分詳述了物理學(xué)的根源及其歷程.早在古希臘，人們便開始研究物理的現(xiàn)象與定律，標(biāo)志著物理學(xué)的起始.隨著時光流轉(zhuǎn)，伽利略、牛頓等科學(xué)家基于前輩的研究，形成了完整的力學(xué)體系，并開創(chuàng)了將實驗觀測與物理計算相融合的研究方法.這些探索與理念為當(dāng)代物理學(xué)提供了穩(wěn)固的根基.

從科學(xué)思維的角度來看，這一部分強調(diào)了物理學(xué)是一門崇尚理性，遵循邏輯推理的理論科學(xué).由于物質(zhì)世界非常復(fù)雜，物理學(xué)需要使用先進的科學(xué)裝置、數(shù)學(xué)工具和大型計算技術(shù)，以及深刻的洞察力和豐富的想象力，來研究物質(zhì)的存在形式、基本性質(zhì)以及運動和轉(zhuǎn)化規(guī)律.物理學(xué)家需要使用邏輯推理和系統(tǒng)化的思維方法來分析和理解物理現(xiàn)象，同時保持開放的思維態(tài)度，以便發(fā)現(xiàn)新的規(guī)律和現(xiàn)象.

從科學(xué)研究的角度來看，這一部分強調(diào)了物理學(xué)是一門實驗科學(xué).物理學(xué)家通過實驗和觀察來驗證理論，以此不斷推進物理學(xué)的發(fā)展.由于物理學(xué)需要面對的問題非常復(fù)雜，需要進行各種不同的實驗來研究物質(zhì)的性質(zhì)和運動規(guī)律.因此，物理學(xué)家需要具備一定的實驗技能和經(jīng)驗，以便設(shè)計和執(zhí)行各種復(fù)雜的實驗.

從科學(xué)態(tài)度與責(zé)任的角度來看，這一部分強調(diào)了物理學(xué)對人類社會文明進步的貢獻.物理學(xué)不僅是一門學(xué)問，還是一種責(zé)任和使命.通過推動科學(xué)技術(shù)的創(chuàng)新和革命，物理學(xué)為人類社會帶來了巨大的發(fā)展和進步.

1.2 觀察現(xiàn)象，揭示本質(zhì)——物理學(xué)研究的特點

這一部分介紹了物理學(xué)如何通過實驗和邏輯分析揭示自然規(guī)律和現(xiàn)象的內(nèi)在聯(lián)系，強調(diào)了這些成果對人類認(rèn)識物質(zhì)世界的貢獻和理性思維的重要性，列舉了幾個物理學(xué)發(fā)展的典型例子，包括地球運動規(guī)律、物體運動規(guī)律以及電磁感應(yīng)定律等，并指出這些規(guī)律有些與直覺相符，有些則需要通過嚴(yán)密的實驗和思考才能理解.最后提醒大家學(xué)習(xí)物理學(xué)不僅要掌握具體知識，還要學(xué)習(xí)科學(xué)方法，以便在解決實際問題時能夠靈活運用.

從物理觀念的角度來看，這一部分強調(diào)了物理學(xué)通過“定量的實驗和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)倪壿嫹治觥苯沂咀匀唤缫?guī)律，這體現(xiàn)了物理學(xué)對于定量觀察和邏輯推理的重視.通過哥白尼、第谷和開普勒的研究，文中體現(xiàn)了地心說到日心說的轉(zhuǎn)變，展示了物理觀念的不斷演進和更新.

從科學(xué)思維方面來看，這一部分強調(diào)了精確的實驗和嚴(yán)密的邏輯分析是揭示客觀規(guī)律和現(xiàn)象內(nèi)在聯(lián)系的關(guān)鍵.同時，文章也指出客觀規(guī)律是否與直覺一致不能一概而論，需要通過具體情況進行認(rèn)真的研究.物理學(xué)家通過精確的實驗和邏輯分析，得以認(rèn)識到隱藏在表象之下的本質(zhì)規(guī)律.這種科學(xué)思維的發(fā)展，不僅推動了物理學(xué)的進步，也為人類認(rèn)識世界提供了強有力的工具.

從科學(xué)探究方面來看，這一部分介紹了物理學(xué)家如何通過細(xì)致的實驗和邏輯思維來揭示自然規(guī)律及其背后的聯(lián)系.文中提到了幾位著名的科學(xué)家和他們的發(fā)現(xiàn)，例如哥白尼通過觀察得知地球及其他行星圍繞太陽旋轉(zhuǎn)的事實；法拉第則揭示了電磁感應(yīng)的法則.這些建議彰顯了科學(xué)研究的價值，也證明了實驗和邏輯思維對于解讀自然界的深層規(guī)律的關(guān)鍵作用.

從科學(xué)態(tài)度與責(zé)任方面來看，這一部分強調(diào)了學(xué)習(xí)物理學(xué)不僅要掌握具體知識，更要學(xué)習(xí)科學(xué)方法并努力運用它們解決實際問題.物理學(xué)家們的精神和探究方式，也告訴大家在探究自然規(guī)律時，需要保持開放的心態(tài)和負(fù)責(zé)任的態(tài)度.

1.3 學(xué)以致知，客觀理性——物理學(xué)背后的科學(xué)精神

這一部分介紹了物理學(xué)的發(fā)展和成就與科學(xué)精神的緊密聯(lián)系.科學(xué)精神由探索精神、客觀精神和理性分析精神組成[1]，這些精神在物理學(xué)中發(fā)揮著極為重要的作用.物理學(xué)的探索精神推動人們深入探究自然規(guī)律，實事求是的客觀精神要求猜想和論斷必須經(jīng)得起實驗檢驗和邏輯推敲，而理性分析的精神則強調(diào)數(shù)學(xué)計算和邏輯分析.此外，這些科學(xué)精神還在社會生產(chǎn)和日常生活中具有極大的價值，能夠提高效率，減少失誤，并在面對問題時做到面向現(xiàn)實，認(rèn)真分析，根據(jù)實際情況作出判斷和選擇.

從物理觀念方面來看，人類對自然界的好奇心是科學(xué)發(fā)展最重要的動力之一[2].在物理學(xué)中，學(xué)以致知的探索精神推動人們深入探索自然規(guī)律，不斷挖掘更深刻的物理觀念，以求更加完整深入的認(rèn)識.

從科學(xué)思維方面來看，物理學(xué)強調(diào)真實和客觀的追求.它致力于探求事物的真相，以事實為依據(jù)來判斷正確與否.所有的猜測和觀點都必須經(jīng)過實驗驗證和邏輯分析.這樣的思考方式不僅在物理學(xué)上至關(guān)重要，還在社會實踐和日常生活中具有深遠(yuǎn)的價值.

從科學(xué)探究方面來看，物理學(xué)強調(diào)理性分析的精神.物理學(xué)強調(diào)數(shù)學(xué)計算和邏輯分析，環(huán)環(huán)相扣，有原因才有結(jié)果.這種科學(xué)探究方法的應(yīng)用使物理學(xué)成為一門嚴(yán)密而精確的科學(xué).

從科學(xué)態(tài)度與責(zé)任方面來看，秉承實事求是和講求邏輯的精神不僅會使大家在工作和生活中更加嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真，提高效率、減少失誤，同時還能使大家在面對問題時做到面向現(xiàn)實、認(rèn)真分析、根據(jù)實際作出判斷與選擇，不盲從、不走極端.

1.4 揭示自然，造福人類——物理學(xué)的應(yīng)用

這一部分闡釋了物理學(xué)在工業(yè)、農(nóng)業(yè)以及信息技術(shù)等多個方向上的進展對社會的促進影響，催生了數(shù)次的工業(yè)變革，深刻改變了人們的生活與生產(chǎn)習(xí)慣.此外，技術(shù)的持續(xù)升級為物理研究注入了更為先進的手段，激發(fā)了大家對物理議題的進一步探討，從而加速了物理學(xué)的持續(xù)進步.

從物理觀念的角度來看，物理學(xué)作為一門基礎(chǔ)科學(xué)，通過對自然現(xiàn)象的觀察和實驗，總結(jié)出一些普遍適用的規(guī)律和定律.這些規(guī)律和定律在工業(yè)、農(nóng)業(yè)和信息技術(shù)等領(lǐng)域的應(yīng)用，不僅推動了社會的進步，也為物理學(xué)的發(fā)展提供了更加豐富和深刻的實踐基礎(chǔ).

從科學(xué)思維的角度來看，物理學(xué)研究的對象不僅包括宏觀物體，也包括微觀粒子，這要求物理學(xué)家具備抽象思維和系統(tǒng)思維的能力，能夠從整體和局部兩個角度對問題進行分析和解決.這種思維方式也在工程技術(shù)的發(fā)展中得到了廣泛應(yīng)用，促進了人類的科技進步.

從科學(xué)探究的角度來看，物理學(xué)的發(fā)展離不開實驗的支持和驗證，實驗數(shù)據(jù)不僅為物理學(xué)的理論提供了實證，也為應(yīng)用技術(shù)的研究提供了依據(jù).例如，20世紀(jì)初對電磁學(xué)的深入研究，直接導(dǎo)致了電子和電氣的發(fā)展.

從科學(xué)態(tài)度與責(zé)任的角度來看，物理學(xué)家的研究不僅要追求理論的創(chuàng)新和突破，還需要對社會和環(huán)境負(fù)責(zé)任，遵守科學(xué)道德和倫理規(guī)范.例如，在核能利用的研究和應(yīng)用中，必須嚴(yán)格遵守安全標(biāo)準(zhǔn)和法律法規(guī)，確保人類和環(huán)境的安全.

1.5 前景廣闊，充滿挑戰(zhàn)——物理學(xué)的未來

這一部分探討了經(jīng)典物理學(xué)的發(fā)展、20世紀(jì)物理學(xué)的重大發(fā)現(xiàn)、當(dāng)前物理學(xué)面臨的困難和未解決的問題.引用了德布羅意的話，強調(diào)即使大家知識豐富，也不能認(rèn)為已掌握自然界的全部.這部分還指出高中物理學(xué)習(xí)的重要性，積累的科學(xué)知識和理性科學(xué)精神將終身受益.

從物理觀念方面來看，這部分強調(diào)了物理學(xué)的基礎(chǔ)地位，物理學(xué)是自然科學(xué)的基礎(chǔ).在19世紀(jì)下半葉，以力學(xué)、電磁學(xué)、熱學(xué)為代表的經(jīng)典物理已經(jīng)能解釋日常生活中幾乎所有的現(xiàn)象.然而，20世紀(jì)以來的物理學(xué)發(fā)現(xiàn)表明，大家對自然界的認(rèn)識仍然很有限，仍需要不斷地探索和發(fā)現(xiàn).

從科學(xué)思維方面來看，這部分強調(diào)了很多重要的物理學(xué)發(fā)現(xiàn)都是科學(xué)家年輕的時候發(fā)現(xiàn)的，年輕的科學(xué)家精力充沛，求知欲強.這啟示著大家在學(xué)習(xí)物理時需要培養(yǎng)自己的思維能力，多思考、敢于創(chuàng)新，才能在未來的研究中有所發(fā)現(xiàn).

從科學(xué)探究方面來看，這部分提到了當(dāng)前仍然存在許多困擾物理學(xué)的難題，例如，夸克為什么不能單獨存在？這需要大家在未來的研究中持續(xù)不斷地進行探究.

從科學(xué)態(tài)度與責(zé)任的角度來看，這部分提到了高中物理學(xué)習(xí)對個人終身受益的重要性.它鼓勵學(xué)生在學(xué)習(xí)中養(yǎng)成實事求是、講求邏輯的理性科學(xué)精神.

2 對教學(xué)的啟示

高中物理教材在緒論中對物理學(xué)的發(fā)展進行了深入的闡述，教師在教學(xué)中應(yīng)幫助學(xué)生理解物理學(xué)的起源和發(fā)展，讓學(xué)生認(rèn)識到物理學(xué)的重要性.此外，教師還需要引導(dǎo)學(xué)生掌握物理學(xué)的核心概念和基本原理，幫助學(xué)生建立科學(xué)的物理觀念.物理學(xué)是一門理論性強、邏輯性強的學(xué)科，要求學(xué)生具備嚴(yán)密的邏輯思維能力.教師在教學(xué)中應(yīng)注重培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維和理性分析能力，通過實例和案例分析讓學(xué)生學(xué)會應(yīng)用物理學(xué)知識解決實際問題.

物理學(xué)是一門實驗科學(xué)，實驗和探究是物理學(xué)研究的重要手段.教師在教學(xué)中應(yīng)加強實驗教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生的實驗技能和科學(xué)探究能力，讓學(xué)生在實踐中掌握物理學(xué)的基本方法和技巧.物理學(xué)家對社會和人類文明進步做出了重要貢獻，這要求物理學(xué)家具備強烈的社會責(zé)任感.教師在教學(xué)中應(yīng)注重培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度和責(zé)任感，讓學(xué)生認(rèn)識到作為物理學(xué)習(xí)者的社會責(zé)任，培養(yǎng)學(xué)生的使命感和責(zé)任感.

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