課程教材研究所物理課程教材研發中心
在教材編寫過程中，編者與一線教師進行了廣泛而深入的交流。有些共同性的問題在此做一些說明。
一、定位
物理學對於技術的發展和人類文明的進步起著重要的推動作用。在日常生活中，從交通工具、家用電器直到醫療裝置等，物理學的技術應用已深入到每個角落。
根據《普通高中物理課程標準（實驗）》（以下簡稱《課程標準》）選修2系列的要求，本書的編寫宗旨是「以物理學的核心內容為載體，側重從技術應用的角度展示物理學，強調物理學與技術的結合，著重體現物理學的應用性、實踐性」。
在編寫本系列教材時首先要明確，本系列跟其他選修系列教材的共性和個性。其共性是在共同必修的基礎上，進一步學習物理，而且各選修系列的第一模組都與電磁學內容有關，這就保證了可以使每個學生都能學到物理主幹知識。其個性是：
（1）選修系列1、2都是以物理學的核心內容為載體，而系列3要求較高，是較全面地學習物理學的基本內容，各系列的模組數也不相同，本系列共三個模組；（2）選修的各系列側重不同。本系列側重從技術應用的角度展示物理學，突出物理學的技術應用特色。
《課程標準》規定，在本模組中「學生要了解一些與技術直接相關的物理學知識；認識一些用科學知識解決技術問題的基本途徑；在學習物理內容和技術應用過程中加深對科學技術的親近感；體會科學與技術相互促進又相互制約的關係以及科學技術與社會發展的關係。」
就這四個要求，我們做了如下的一些思考：
（一）精選物理知識，突出技術應用
《課程標準》要求「學生要了解一些與技術直接相關的物理學知識」。
與技術直接相關的物理知識很多，課程標準對教學內容所做的原則性規定，成為教材編寫時選擇教學內容的依據。即便如此，在選擇與之相關的知識時，不應簡單地把知識羅列和堆砌，應在「以物理學的核心內容為載體」，以及它的技術應用方面下功夫。
例如，積體電路的發明對當代社會的發展有深遠的影響。而積體電路所整合的電晶體、電容器和電阻器以及最能體現它的應用價值的電子計算機自然應成為學生必須了解的內容。
電容器牽涉到電場、電場強度、電勢和電勢差等知識，這些知識都是物理學的核心內容，也是學習電容器的預備知識，既要讓學生對此有一定的了解，又要恰當把握難度。特別是關於電勢和電勢差，我們把它放在電路中用模擬的方法學習，從而降低難度。對於電容器的技術應用，充電和放電是它的核心內容，抓住這個內容，可以解釋閃光燈、延時電路以及濾波等應用。
電晶體牽涉到半導體、pn結等知識，也是物理學的核心內容。但是，教材只要求學生知道pn結形成的最簡單的機理。至於二極體和三極體的特性，只要求學生知其然，不要求從外電場加入後pn結發生變化作出解釋。
又如，各種傳動機構和工作機械的使用方便了我們的生活。我們在教材中特別注意到與日常生活所見的材料與結構、機械與傳動裝置的聯絡，它對當代社會的發展有深遠的影響。而常見承重結構（梁、拱、桁架和網架）設計中，必須考慮材料的形變問題（包括彈性形變與範性形變），因此我們必須研究物體在外力作用下的形變特點，自然應成為學生必須了解的內容，以便把學到的力學知識用於實際工作。
又如機械的使用十分普遍，常用的傳動裝置（包括齒輪傳動和帶傳動、液壓傳動）和常用機構（包括鉸鏈四桿機構和凸輪機構）正是機械的重要組成部分，因此這就構成了我們所要學習的機械方面的知識。
橋梁、起重機、建築物等，都需要保持平衡狀態。平衡狀態下的受力分析成為核心內容，我們正是利用力及力矩平衡的條件來解決物體平衡問題的。
再如，熱機的發明和發展對當代社會有深遠影響，教材2-2模組在介紹熱機原理的基礎上，從熱機技術的角度，展示了從外燃到內燃，。
製冷機牽涉到能量交換與轉換關係、蒸發製冷、效率、迴圈等知識，這些知識都是物理學的核心內容，也是學習製冷機的預備知識，既要讓學生對此有一定的了解，又要恰當把握難度。特別是關於能量交換與轉換關係、效率和迴圈，我們把它放在熱機中用模擬的方法學習，從而降低難度。對於製冷機的技術應用，從能量守恆和轉化的觀點來審視製冷機中迴圈是核心內容，抓住這個內容，可以解釋製冷機的製冷係數等。
在2-3模組中，光導纖維牽涉到折射率、全反射和臨界角等知識，這些知識都是物理學的核心內容，也是學習光導纖維的預備知識，既要讓學生對此有一定的了解，又要恰當把握難度。對於光導纖維的技術應用，傳光和傳像是它的核心內容，抓住這個內容，可以解釋醫學上用光導纖維製成內窺鏡以及光纖通訊的道理。
雷射的發明對當代社會的發展有深遠的影響，而雷射的產生、特性、優點以及它的廣泛應用價值自然應成為學生必須了解的內容。
在放射性與原子核一章中，在介紹原子結構和原子核衰變基本知識的基礎上，重點介紹了在現代生活和生產中被廣泛應用的放射性同位素應用技術。射線的探測和防護技術是現代社會公民必須了解的基本知識，教材也做了重點介紹。
在核能與反應堆技術一章中，教材在介紹核反應和核能基本知識的基礎上，重點介紹了核反應堆技術及應用，因為這是現代社會利用核能的基本手段。
（二）認識基本途徑，繼續學習**方法
《課程標準》要求「認識一些用科學知識解決技術問題的基本途徑」。
在近代，由物理學的一些原理的突破而導致新的技術出現的例子不勝列舉。在2-1模組中介紹的法拉第發現的電磁感應現象，就是從原理上解決了「磁生電」的條件和規律，導致電力技術出現；麥克斯韋提出的電磁場理論，後經赫茲實驗證實，導致無線電通訊技術出現。在2-2模組中，涉及到18世紀工人瓦特在前人工作的基礎上製成了實用的蒸汽機。
但是那時的熱機效率只有5%-8%，如何提高熱機效率成為技術進步向科學發展提出的問題。它促使卡諾定理的提出和熱力學第
一、二定律的建立，推動了物理學的發展，並使熱機效率得以大幅度提高。這正反映出科學與技術的聯絡。在熱機效率和製冷係數的討論中，隱含著卡諾定理和熱力學第二定律，就是從原理上解決了熱機效率。
2-3模組中介紹的透鏡成像規律的發現，就是從原理上解決了「物生像」的條件和規律，導致光學儀器技術出現；利用透鏡成像的原理，人們根據科學領域及日常生活的各種需要，製造了各類成像光學儀器，諸如顯微鏡、望遠鏡、照相機等。
任何一台裝置都由大量的部件組成，其中任一部件的改進或更新，都會對裝置的功能有所改進。例如「幹簧管」，它是一種十分簡單的感測器，但是在多種產品中有很好的應用。
根據某一目標，綜合運用多種科學知識設計、製造新的裝置或裝置，是技術應用的重要途徑。在2-
1模組第2章，選用了中國科學家為阿爾法磁譜儀研製的永磁體，就是乙個典型的事例。
以上都是科學史上科學家和發明家運用科學知識解決技術問題的一些途徑。學生學習時會有所認識，有所啟發。
更重要的是要激發學生運用科學知識解決一些實際問題的興趣以及了解和掌握一些解決問題的方法、途徑。教材通過「廣角鏡」「大家做」「思考與討論」「課題研究」等欄目提出課題，鼓勵學生應用學過的知識解決一兩個生活中遇到的問題，體會一些用科學知識解決技術問題的基本途徑。
在科學研究和技術開發中，**是基本方法。在必修模組中，學生已初步學會用科學**的方法提出問題、分析問題和解決問題。選修系列2仍然繼續堅持這一方法。
（三）打破神秘感,加深親近感
《課程標準》要求「在學習物理內容和技術應用過程中加深對科學技術的親近感」。
隨著現代科技發展，越來越多的新產品飛入尋常百姓家，人們對科學技術感到親近的同時，由於缺乏對其了解，不免產生神秘感。
例如，近年來，移動通訊不僅早已普及，而且其更新換代之快，使人目不暇接。人們在享受使用方便的同時，也希望對其工作模式、常用術語和各種功能有所了解。教材從電磁波的發射、傳播和接收出發，介紹移動**、基站、移動服務中心以及和市話網之間的關係，使學生初步了解「蜂窩移動通訊」的機理，進一步讓學生通過查資料了解「漫遊」等知識。
又如，教材從照相機的組成、**量的控制、照相機鏡頭出發，介紹傳統照相機，使學生初步了解「照相機」的機理，進一步讓學生通過「自動測光」「數碼變焦」「景深」「慢快門拍攝」「b門拍攝」「感光度」等子專案的研究來體驗「數位相機的使用」課題研究。
即便如此，對於層出不窮的手機（如「彩信」「3g」等）和數位相機，物理課不可能一一介紹。因此，要使學生養成收集資訊、閱讀說明書的習慣，培養實踐能力就顯得十分必要。
此外，教材不僅在正文中設計了演示、實驗、大家做的欄目，還在課後的問題與練習中要求學生查詢資料、開展調查研究，從而拉近物理學習和生活之間的距離。這樣，就會打破學生對科學技術的神秘感，加深親近感。
（四）主動體現科學、技術和社會的互動關係
《課程標準》要求學生「體會科學與技術相互促進又相互制約的關係以及科學技術與社會發展的關係」。
作為技術系列，主動體現科學與技術的相互促進又相互制約的關係以及科學技術與社會發展的關係是理所當然的。
本模組所涉及的熱學、電磁學、光學和核物理內容，是開創人類歷史上的三次技術革命的核心。教材通過相關物理知識的應用、技術的發展及其對人類生活的影響，生動地體現了科學、技術和社會的互動關係，讓學生認識物理學對於技術、經濟與社會發展的影響。
二、特色
《課程標準》對本系列教材的定位是「突出物理學的技術應用」。因此，我們在編寫教材時，力圖在以下方面體現這個特色。
（一）重點保證課程標準規定的技術應用是本系列的特色
在課程標準中，以裝置、器材出現的多達25個，以「××在技術（或社會生活）中的應用」出現的有9個。教材均用一節的篇幅加以保證。
（二）處理好「物」和「理」的關係
《課程標準》規定，本系列「以物理學的核心內容為載體，側重從技術應用的角度展示物理學」，在編寫時，不是羅列技術應用，而是分析學習這些技術應用必備的物理知識，既考慮這些知識的「去脈」,更不能輕視它的「來龍」，做到「以物帶理」和「以理說物」。至於對相關的物理知識不求「嚴密」，而是「夠用」即可。
（三）在介紹技術應用時，一方面要著重體現物理學的應用性、實踐性，另一方面也要強調其實用性
例如，學習電源時，考慮到數碼產品的普及，人們十分關心電池的壽命，我們增加了「電池的容量」。又如，學習三相交變電流時，不是停留在概念上，增加了一座大樓佈線的「三相平衡」以及「三孔插座」
的辨認。
又如，學習空調器時，考慮到變頻空調器的普及，人們十分關心空調器的能耗，我們增加了「變頻技術」。又如，學習製冷機時，考慮到環境問題，增加了氟利昂與環境的內容，等等。
（四）精選一些典型例項，讓學生找出多種物理知識的應用，分析工作原理
例如，「觀察和研究環保型手電筒的結構和工作原理」「磁浮列車」「微波爐」和「研究遙控器」等。
（五）在突出技術應用的同時，結合我國和世界範圍的與科技相關的重大事件，提出值得思考的問題，讓學生關注科學、技術和社會的關係
例如，「大面積停電引發的思考」「手機與文明」以及「資訊科技與人類社會」等作為專題引導學生思考。
（六）處理好「傳統」和「出新」的關係
我們已經在物理教材的編寫上積累了成功的經驗，要在新教材編寫中發揚光大，更注意在「出新」上下功夫。教材力圖在以下幾方面「求新」。
1.力求做到**並茂。本書涉及的實物一般用彩色**；原理圖都科學地繪製；適當選用漫畫；每章都選用一張最具代表性的**作章首圖，配以適當的文字。
2.設計了一些特定的欄目。例如，提供體現技術特色的「實驗與製作」；注重學生的參與，利用日常器皿的「大家做」是一些比較小的實驗，有利於動手動腦學物理；體驗**過程、學習**方法的「實驗**」；強調技術發展，反映最新實驗與技術進步的「廣角鏡」；用於引出問題或創設大家討論情景的「思考與討論」，要求學生參與討論，力求暢所欲言、當堂理解；「sts」是介紹物理與生活、技術和社會聯絡比較緊密的內容。
3.「問題與練習」緊密結合所學知識，提出值得思考的問題，提供新的應用例項，引導學生設計和製作簡單裝置，外出調查、參觀和訪問。許多題目都是過去教材未出現過的。
4.在選擇技術應用的例項時，既要選取傳統的、經典的應用例項，更要盡量選取最新的例項。例如，
學習電源時，除了介紹歷史上的「伏打電池」和「乾電池」外，更多地介紹最新的「鎳氫電池」「鋰電池」和「燃料電池」等；在學習計算機的外部儲存器時，既提及軟、硬磁碟，更多的是介紹光碟儲存器和移動儲存器。
5.除繼續運用傳統的演示、實驗等手段外，還注意開發一些新的演示和實驗，例如，「幹簧管的研究」「用霍爾元件測量磁感應強度」利用感測器和計算機替代示波器演示一些物理量隨時間的變化關係等。
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