高中物理非高考内容的整合

高中物理非高考内容的整合

本文首先介绍了笔者所在学校的选修课开设情况，叙述了两门物理非高考内容选修课的开发和开设情况，详细表述了《物理小课题研究》的教学实践案例，提出了物理选修课的一些思考。

高中物理 非高考内容 选修课

浙江省深化新课程改革，消减了必修学分，增加了选修学分，并对高考考试范围作了调整。物理必修二的《万有引力与航天》，选修3-1的《简单的逻辑电路》，选修3-2的《交变电流》、《传感器》，选修3-3的全部内容都将与高考舞台无缘，虽然高考题中有时有传感器的背景。改革的必要性和重大意义毋庸置疑。但笔者内心深处对舍弃一些章节总有一些依依不舍，于是决定在选修课平台上开设相关课程，弥补一些心理缺失，更希望给学生一个相对完整的高中物理体系。

一、本校选修课情况简介

首先是制定选修课全校实施方案，其次是动员发动全校教师学习选修课的理念、相关政策、开设要素，挖掘自己的兴趣爱好特长，初步规划开发课程。然后由教师提出选修课开设申请，包括开发与任课教师简介、课程宗旨与目标、每课时具体内容、考核办法、器材准备。学校也邀请职校开设部分课程。

学校成立选修课程审核小组审核，编制开发目录，再进行学生选课兴趣和意向调查汇总，进而编制课程开设目录，制作课程与教师展板，在校园广场充分宣传（如图1）。周日上午9：00整开放网络选课平台，学生抢课，很多课数分钟至半小时内抢完，少数课没有选满，再进行协调。

学生确认后编排教室，准备器材，制定选修课走读管理细则，于周四周五下午各四节实行走班，固定座位表，课程教师点名与行政领导点名相结合。期末考评总结。

经过一年的实践，有三门课被评为杭州市精品课程，一门课被评为浙江省精品课程。

二、物理非高考内容选修课的开发

1. 课程内容确定的历程

2012学年第一学期，笔者没有充分准备，欲开设《航天器和航空器》，没有做好宣传，被审核小组否决了。后来开设了与物理没有关系的《中国象棋与棋文化》。但整个学期心里都有一些不痛快，总感觉没有做好物理教师的本。

第二学期决定开设《物理知识拓展》，主要介绍万有引力与航天，选修3-3.

由于缺少实验，只有一些视频，再加上内容本身有一定难度，选修的学生对这门课的热情由高涨到冷落，也打击了笔者一阵子。

报名参加高中选修课程开发网络培训后，经过认真反思，2013学年第一学期决定开设《物理小课题研究》，把《简单的逻辑电路》，《交变电流》，《传感器》等内容整合成一个个小课题。鉴于本校参加IB模块考试的学生较少，也适当整合了一些选修3-4和选修3-5的内容，例如电磁波、X射线、红外线紫外线等。

2.《物理知识拓展》的课程设置

主要讲授万有引力定律，人造卫星，载人航天，航天科技发展概况，以及热学和统计物理，熵的思想。

笔者第一次开发物理选修课，很多想法不成熟，基本继承以前作为高考内容的教学方法，以讲授为主，以视频资料辅之。

3.《物理小课题研究》的课程设置

主要内容有：二极管，三极管，门电路，各种传感器，单相交流电，三相交流电，变压器，电网，电磁波，X射线，红外线，紫外线。

把这些内容整合成《WJ-1型双金属温度计》、 《热敏电阻温度计的制作》、《最简单的“收音机”》、 《看不见的光 —— 各种射线》等六个小课题。

以实验探究开始，补充探究所需的相关内容教学，再以实验结束。

4.器材准备

仔细查看实验室，搜寻各种物理必修课堂上不会出现的器材，有一些是“压箱底”的好仪器，根据实验仪器整合教学内容。

三、《物理小课题研究》的教学实践案例

1.WJ-1型双金属温度计

这一台仪器可以自动记录连续26小时的气温变化情况，可以精确到每15分钟一个数据，它涉及双金属片、圆周运动、弹性势能与动能的转化等知识点。

对于这些知识点不进行讲解和复习，先展示仪器的记录纸（如图2）和记录的气温变化曲线，激起学生的好奇心和探知欲。然后出示仪器的操作说明书，让学生研究，尝试操作。

学生有很多疑问，①记录纸横轴表示时刻，纵轴表示温度，为什么纵轴是曲线？②为什么要记录26小时？而不是24小时？③为什么要装填圆形泡沫？④为

什么要用金属与玻璃罩罩住？⑤找不到任何电学元件，那么一些金属与泡沫怎样跟温度建立联系？

在明白原理之后，有学生又提出⑥设计者怎样才能想到这样巧妙的设计？ 笔者也补充了一个问题：⑦现在讲究模块化设计，这套仪器进过改装后还能记录什么？

有些问题学生之间讨论之后就会有答案，有些问题需要笔者点拨，例如为什么要记录26小时？而不是24小时？与转筒在一起的大齿轮和与弹簧发条一起的小齿轮齿比一定（如图3），留有两小时余地以方便装纸和记录。再例如为什么纵轴是曲线？因为双金属片伸缩带动金属杆围绕某一支点上下移动，金属杆尖套着有墨水的笔尖上下做圆弧运动，记录纸纵轴曲线的曲率半径就等于金属杆的长度了（如图4）。 而双金属片对他们是非常陌生的（如图5），则需要教师讲解。顺便可以讲解日光灯启动器中的双金属片的作用，电熨斗的调温原理。

这一小课题主要整合传感器和圆周运动、机械结构等知识。

2. 特斯拉之献——交流电的大规模应用

选修3-2《法拉第电磁感应定律》学完之后，很多学生其实已经在看《交变电流》的内容。为什么选修课章节叫《特斯拉之献》呢？特斯拉，磁感应强度的单位呀？学生的兴趣来了。首先用手摇发电机发电，用红绿两个二极管显示方向。交流电是怎样形成的？此时笔者要进行分析介绍。然后出示三相交流发电机（如图6），让学生观察构造上与手摇单相发电机的区别：三个线圈成120°角分布，有三对接线柱。三对接线柱有几种接法？把它们输出到三个直流电流表中，读数有什么区别？要慢慢摇，才能保证电流表指针不打坏。但指针变化还是太快，没有办法观察三个表的区别。有学生提出拍照，瞬间的情况就记录下来了。然后让学生分析三个电流表读书和正负的关系。电感、电容的影响，变压器，电网等都在做完一些实验之后，学生有兴趣了，笔者再分析相关知识。相关内容也就在这一小课题中整合了。

3.正电还是负电？

丝绸摩擦玻璃棒，玻璃棒带正电。毛皮摩擦橡胶棒，橡胶棒带负电。那么丝绸摩擦橡胶棒，毛皮摩擦玻璃棒，它们分别带什么电呢？物理课堂上学生经常问这个问题。各种材料得失电子能力不同，摩擦起电过程中电性取决于物体间的相对关系[1]。梳头后的梳子、丝绸摩擦过的泡沫、毛皮摩擦过的泡沫带什么电呢？

用正负电荷检验器来检验（如图7）。问题又来了，这个仪器的原理是什么呢？带正电，红色指示灯亮，带负电，绿色指示灯亮。里面可能是怎样的结构呢？ 回忆手摇发电机发出单相交流电，用红绿两个二极管指示电流方向，所以仪器里面可能是两个二极管，单向导电嘛！“不可能！摩擦的这些电能点亮二极管？”另一学生否定。此刻，笔者简单介绍了放大电路、三极管等知识[2][3]。

4.最简单的“收音机”

收音机为什么要打双引号？肯定不是真正的收音机。笔者做了电谐振的实验，调节其中一个杆子的位置，另一个的发光氖管就会亮。学生马上就来兴趣了，纷纷要上来调试一番。笔者换了两个电谐振仪器，外表看一模一样，但莱顿瓶的电容不一致，相差较大。学生无论如何调试，氖管都不会亮。

笔者介绍了共振、共鸣、电谐振等知识（此时选修3-4还没有学），让他们分析在这套仪器中哪个是电感、哪个是电容。金属杆子相当于电感，莱顿瓶是电容。电感差不多，但电容相差较大，所以驱动频率和固有频率完全不一致，当然亮不起来。收音机就是这个原理。

笔者测量了四个莱顿瓶的电容（如图8），两个在324pF左右，还有两个是60pF左右。让他们思考身边还有哪一些电容，都可以来测量一下。印刷电路、氖管等等（如图9）。对静电计顶端圆球和壳体之间电容的测量让学生们相信静电计也是一个电容器。

5.看不见的光 —— 各种射线

红外线、紫外线、X光学生都听说过，但往往把红光当成红外线，紫光当成紫外线，医学检查的胶片直接说成X光。通过一些实验并配以分析，他们就会纠正原来不正确的认识。用多层纸包住金属钥匙，在X射线下能显示钥匙；用小黑塑料桶装着，还是能显示（如图10）；用单层锡箔包住，能显示；锡箔的层数越多，显示越暗。说明X射线能穿透这些物质却不能穿透厚金属。笔者讲解了X射线产生的原理，分析了X射线演示仪的可能结构，也让学生思考为什么托板下部要45°角放一面镜子。而紫外灯可以提供两种频率的紫外线，检验人民币的真伪，反射的效果比透射好（如图11）。

四、对于整合物理非高考内容的一些思考

1.对于必要性的思考

有人说，既然是删掉的章节，何必要学呢？少学一点、多学一点对学生有什么影响？我们关注的是学生的能力培养还是知识增长？本来是为了减轻负担，何必要重新增加学生的负担呢？删掉这些内容，是为了让学生有时间学习其它感兴趣的东西。

笔者认为，笔者的教学实践难道仅仅是增长了学生的知识吗？难道没有培养他们的能力？至于负担，因为这是选修课，不需要人人学，而只是有兴趣、有能力的少量学生来选修。难道选修课一定要让学生学习与高中必修课程无关的内容吗？再说选修课分四类，知识拓展类本身就要占一定比例。

笔者始终有给学生相对完整的物理体系的理念。选修1-1相对完整，但笔者认为选修1-1知识点的讲解多于独立思考能力的培养。由于缺乏分析，很多理科

学生不喜欢。

2.对于课程再优化的思考

把这些内容开发成兴趣特长类选修课呢？还是知识拓展类？笔者也纠结过。鉴于笔者的水平所限，也鉴于学校有个统筹安排，最后决定开发成知识拓展类。实际上，万有引力与航天、传感器、交流电、电磁波、各种射线都可以单独开发出一门课，但学生不可能把有限的选修权都用在物理上，何况教师有没有这个能力开发还是一个问号。

《物理知识拓展》最后并不特别受学生欢迎，缺少实验是个重要原因。后来笔者在实验室找到万有引力常量测定仪，下一轮选修课，打算把这个整合进去，让学生体会做一次卡文迪许，也让笔者多体会几次。2012学年第二学期初，上《物理知识拓展》万有引力内容的时候，“神十”还没有上天，更没有王亚平太空授课。下一轮可以把这个视频整合进去，学生肯定会喜欢。至于热学实验，能做的一定要做。再把熵与经济和社会结合。

《物理小课题研究》能不能让知识生成更有逻辑性、更有内在联系？能不能覆盖更广的范围？能不能再加一些实验？能不能扩大选修3-4和选修3-5的比例？因为本校报考IB模块的比例不高。

课程名称是招徕学生的一张重要脸面，是否需要再优化、更改一下呢？对于《物理知识拓展》有必要改一个足够吸引学生的名称。学生选课时认教师多一些呢还是认课程名称多一些？对于这批学生，调查结果是认教师多一些。下一轮呢？

3.对于提高教师积极性的思考

广大教师教育教学工作都很繁忙，开发、开设选修课会占用大量时间。欧美一些学校的选修课很多，但选修课的教师基本是专职的，就教选修一门课。政策的要求不能提高教师的积极性。只要学生们喜欢和追捧，只要有其他教师的肯定，只要有成就感，教师就会从内心深处去热爱这门课，去认真开发，去认真教学。但一开始开发的动力来源于哪里呢？承认工作量，经济待遇的配套非常重要！

4.对于竞赛辅导和选修课关系的思考

竞赛辅导确实可以建立更加完整的物理体系，但每一个学校的校情不一样。两者目标不一样，适用对象不一样。竞赛辅导必须课外占用大量时间，必须做大量的习题。而选修课的少量练习也只要在课堂上完成，除了少数实验，花费时间较长，其它几乎不占用学生课余时间。

5.对于课时的思考

要把所有非高考内容都整合进两门课，每门18课时是不够的，主要是实验

探究很费时间。何况社会环境对考试科目的重视，各种活动的影响，选修课的课时还可能会缩水，16课时，15课时，甚至10课时都有可能。但开比不开要好，开多比开少要好，学校和教师的认识会逐渐到位，选修课会逐渐规范。无须纠结选修课的课时，即使选修课开发时的计划没有完成，开了，就是向前迈进了。

选修课不是一种摆设，不是花拳绣腿，是着眼于学生将来发展的课程。笔者不是要否定物理教师开设非物理类的选修课。教师感兴趣的，有能力开发好的，学生喜欢的，为什么一定要与物理有关呢？但是，如果非物理类的选修课没有特色，没有自己的长处，就来开发物理类的选修课吧，毕竟这是物理教师的专业。

参考文献

[1]人教社课程教材研究所. 物理选修3-1教师教学用书[M].人民教育出版社，2010：45

[2]徐良斌，陈子谦，徐国一.自制电荷检测仪[J].实验教学与仪器，2009，（11）：51.

[3]张柏兴. 电子验电器的制作[J].实验教学与仪器，2007，（9）：39