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课程标准高中物理教科书(人教版)选修3-3编写思想 选修系列继承了必修教科书的编写思想，即循序渐进、改变学习方式、贯穿探究精神、增强实践意识、重视科学思想与科学方法、渗透情感态度价值观的教育等几个方面。本文通过问答的形式，以选修3-3中的实例对编写思想做些说明。
第七章 分子动理论
●第1节的注解中说油酸分子会“直立”在水面上，但是插图却把油酸分子画成了球形，这是为什么？
粗略地说，油酸分子是长的，所以书中用了“直立”这个词。插图把它画成球形，不只是为了简单，也是向学生传递一个信息：我们这里在做估算，估算时可以把不同形状的物体当作球来处理。过去的教学常给学生一种偏见，对问题的处理好像越精确越好；其实不然，精确程度能满足要求就可以了，不应过分追求。这不是因为中学课程的条件不够，在生产、科研中也有同样的原则。第1节后面的几个练习题也是估算，设计这些题目也是出于同样的目的。
●为什么布朗颗粒越小，分子对它的撞击就越不平衡？
在涉及很多粒子的物理现象中，例如大量液体分子对一个布朗粒子的碰撞，碰撞力的合力在随时间变化，并不总等于统计平均值，这个现象叫做“涨落”。分子数量越少，涨落现象越明显。各个物理量涨落的值可以应用统计物理学的方法计算出来。布朗运动实际是分子对布朗粒子撞击力的涨落引起的。
教学中不必提到涨落的概念，但可以通过生活里的例子介绍涨落现象与统计对象数量多少的关系。例如，红绿色盲在男性人群中的比例约为8%，这个数字是对巨大样本测定的结果，相当稳定。但是，如果任取1 000个男人，测量值就会有偏差，而取100个、10个男人进行测量，偏差就会很大。
新课程十分重视统计的规律，教科书在这里第一次出现了统计的思想。教学中应该足够重视。
●新教科书中，温度的教学是沿着怎样的思路展开的？
初中学生对于温度的认识只是“物体的冷热程度”，高中教科书则让学生遵循一定的逻辑关系对温度有些初步的科学认识。这样做的目的是养成学生理性思维的习惯，是落实情感态度价值观的教育。教学思路如下。
一个系统各处的参量不再变化──平衡态 ↓ 两个系统接触时参量不再变化──热平衡 ↓ 热平衡的两个物体具有某个共同性质 ↓ 量度这个共同性质的物理量定义为“温度” ↓ 温度的数值表示方法叫做“温标”，建立温标要用到测温物质 ↓ 不同测温物质测出的温度会有差别
温度的教学应该以教师讲述为主，只要学生能跟下来，感到物理老师是“讲理”的，就可以了，不要求学生复述。教科书中“平衡态”“热平衡”“温度”等概念都没有黑体字的正式定义，这点值得注意。
●教科书关于分子势能的讨论比过去深入，这是出于什么考虑？
研究微观世界的物理学已经基本上不使用“力”的概念，而更多使用“能”和“势”的概念，分子势能的分析可以把学生能够熟练运用的“力”的概念与需要强调的“能”和“势”的概念联系起来，因此本书对分子势能做了较多的讨论。这是出于科学方法教育的考虑。
在“内能”这一节的“思考与讨论”中，编者连续设计了4个问题，学生依次完成之后就能对分子势能与分子力的关系有些正确的认识。这也是为了贯彻新课程的理念，改变学生的学习方式，让学生通过独立思考来主动地获取知识。这种学习形式有助于学生形成终身学习的能力。
加强分子势能的讨论还有一个考虑：功和能的问题是高中物理的重中之重，学习分子势能时做些讨论，是在新的情境中应用旧的知识，也是一次复习。所以，在这段内容的教学过程中，既要想到分子势能在热现象中的应用，也要想到对原有基础知识的深化和巩固。
第八章 气体
●对于气体实验定律和状态方程要求的程度，编者是怎样设定的？
气体实验定律和牛顿运动定律、欧姆定律等实验定律不同，它的应用面较小，不影响物理学的全局，所用的方法也不具有典型意义。因此，在近年的高中物理课程中，气体实验定律的内容越来越少。《物理课程标准》的要求是“通过实验，了解气体实验定律”，是比较低的要求。
玻意耳定律、查理定律、盖－吕萨克定律等都属于气体实验定律，按照课程标准的要求，学过了这几个定律，也算是对气体实验定律有所了解了。至于气体的状态方程
在2007年秋季再版的教科书中删去了p-V图、V-T图、p-T图之间的转换，目的也是减轻气体定律在书中所占的比重。至于等温、等容、等压过程的图象，由于可以提高用图象交流信息的能力，与全书的编写思想一致，再版书中还是保留了。
●在探究气体等温变化规律的实验中，为什么要用压力表测量气体的压强？
做这方面的实验时，用水银柱测量压强的方法最简单、最可靠。但是水银有毒，所以教科书最初以水柱的高度测量压强。在教学实践中发现，水柱引起的压强差太小，误差太大，于是改版后的教科书改用了压力表。中学实验室中的压力表过于粗糙，误差也不小，教学中对这个实验的要求不要过高。
这个实验的教学重点在于数据处理时找出p与
●在介绍温度与分子热运动动能的关系时，教科书中出现了公式
不要求，实际上也无题可解。通过这个公式可以一眼看清温度与分子平均动能的关系。这里出现公式，是源于编者一贯的思想：数学公式不只是用来进行数值计算的，它可以反映物理量之间的多种关系，定性和半定量分析时也常用到公式。
●“气体热现象的微观意义”一节是按照什么思路展开的？
这节课按照以下三个层次，比前面更深入地介绍了统计规律。
第一，通过投掷4枚硬币的实验，让学生对统计规律有一般性的初步了解，这个层次不涉及物理学的问题。
第二，介绍气体分子运动的特点，这是讨论的基础。这里分别通过图象和表格给出不同温度时氧气分子的平均速率。这个层次是理解气体分子运动的统计规律的关键。
第三，用统计的观点分析气体实验定律。先认识压强的统计意义，然后对三个实验定律做出定性的微观解释。这个层次是统计思想的应用。
第九章 物态和物态变化
●过去常说“晶体都具有规则的几何形状”，新教科书中为什么没有这样的话了？
多晶体没有规则的几何形状。
●在“固体”一节有个“思考与讨论”：通过晶体呈现的特殊物理性质，你认为晶体在微观结构上可能有什么特点？这样简单的问题为什么要设一个栏目？
这个“思考与讨论”虽然只有一句话，却体现了科学探究的精神。在它之前，通过观察和实验，我们已经掌握了一些事实，在这些事实的基础上就可以做出猜想和假设了。教科书在很多地方把原来平铺直叙的讲述改为启发式的思考与讨论，目的是提倡独立思考，引导学生主动地学习。
●教科书关于纳米科学技术的介绍有什么特点？
目前各种媒体上有很多介绍纳米科学技术的文章，这些文章的共同缺点是：描述了神奇的现象，但缺少逻辑，因此它们的描述难以让人信服，更不能起到科学方法、科学精神方面的教育作用。
教科书在介绍科技新成就时掌握两条原则：第一，提供一定的事实或一定的规律，做为讨论的基础；第二，用简单的逻辑关系把这些事实或规律与新奇的现象和功能联系起来。在“超小物质的秘密”这份“科学漫步”的材料中，编者首先介绍一个事实：物体和组成它的分子、原子之间还有一个层次──分子、原子组成的一个个小单元，这些小单元是相对稳定的，通常的研磨等方法都不能把它们破坏。在这个事实的基础上告诉学生：如果设法用更小的小单元组成材料，这样的材料尽管化学成份不变，但却具有不同的特性。平时说的“纳米材料”就是这样的材料。
整套教科书都坚持这两条原则。例如在同一栏目中还有一篇文章：“能‘记忆’形状的合金”。报刊上的这类文章一般只讲记忆合金有多么神奇的效用，而教科书中的这篇首先告诉读者一个事实：温度降低时这种合金的晶体结构发生变化，温度升高时恢复原状，各单位晶格的相对位置也都复原。根据这个事实，记忆合金的各种性质就容易理解了。尽管只有短短的一两句话，渗透的却是理性思维的精神。
即使是阅读材料，也要使它不仅传递科学知识，而且在科学方法、科学精神的教育方面发挥作用。
第十章 热力学定律
●新教科书为什么要用较多的笔墨叙述焦耳实验？
新课程的一个重要理念是重视科学过程的学习。科学过程的学习有两重意义：一是学生学习时要通过自己的实验活动、思考活动来自主地获得知识，也就是要经历获取知识的过程；二是可以了解这些知识在历史上是怎样得来的，即了解人类获取这些知识的过程。
在19世纪中叶，能量守恒定律、热力学第一定律还都没有建立，当然内能的概念也不明确；但是这些思想已经开始模模糊糊地萌发出来。焦耳有一个猜想，或说一个信念：在使物体温度上升这方面，对物体做功和向物体传热是等价的。他的实验定量地证实了这个猜想。不仅如此，实验还证明不同的做功方式也是等价的。
教科书是这样说的：“焦耳的这些实验表明……要使系统状态通过绝热过程发生变化，做功的数量只由过程始末两个状态1、2决定，而与做功的方式无关。”这使我们联想到关于重力做功特点的讨论。重力做功的多少只与始末两点的位置有关，而与做功的路径无关。把术语更换一下，这话就变成了：重力做的功由始末两个状态决定，与做功的方式无关。由于重力做功的这个特点，我们定义了重力势能，那么，对于热力学系统，是否可以定义一种能，它只与系统的状态有关呢？答案是肯定的，这就是内能。
虽然焦耳实验在当时的目的是测量热功当量，但是现在看来，它是热力学第一定律的实验基础，没有焦耳的实验就没有内能的概念，也就没有热力学第一定律，当然也就谈不到普遍的能量守恒定律。教科书对这个过程做些叙述和分析，目的之一就是落实科学过程的教育。这样做的另一个目的是：提倡理性思维――内能的定义是有根据的。当然，这部分内容不要求学生复述，只要在教师的引导下按这个思路学下来了，也就可以了。这是一种熏陶，它以潜移默化的形式产生作用。
●新教科书是怎样处理热力学第一定律跟能量守恒定律的关系的？
从历史上看，自18世纪末到19世纪中，能量和能量守恒的思想是逐渐清晰起来的。教科书列举了这一时期各个领域的科学家的贡献，并特别指出了焦耳实验的定量结果和热力学第一定律的建立对能量守恒定律的决定性作用。一句话，热力学第一定律推动了人们对能量守恒规律的认识。
在教学实践中有一种流行的做法，也许是无意识的，即把热力学第一定律当做能量守恒定律的特例讲给学生。对于当代人，能量守恒定律在学生进入高中之前就已深入人心，这种思路接受起来十分自然。从掌握结论的角度来看，这种教法未必没有可取之处。但新课程要求表现科学的过程，所以在新教科书中热力学第一定律比过去突出一些，同时介绍了能量守恒定律出现的历史背景。
●新教科书为什么没有“批判”永动机的制造者？
过去人们常以叽笑的口吻谈论永动机和它们的设计者，这是不公平的。第一，以较少的投入换取较多的产出，这是人类有史以来的不断追求，正是追求新生活的美好愿望推动了人类文明的发展；第二，永动机设计者的无数次失败使人们在更深层次考虑问题，促进了能量守恒定律的建立。谁能保证我们今天的想法在后人看来不是“愚蠢”的呢？因此，教科书对永动机及其设计者的历史地位做出了公允的评论。
●学生学习热力学第二定律的开尔文表述时常常感到困难，应该怎样处理？
在学习热力学第二定律时，它的克劳修斯表述没有任何困难，原因在于这个表述的基础是司空见惯的事实：谁也不会相信热量能够自发地从低温物体传向高温物体。
开尔文表述的事实基础就不那么显而易见了。例如，对于热机来说，“工作物质在一个循环过程中（即工作物质完全回到初始状态的过程），除了要从热源吸热、对外做功外，一定还会向外界放热”，这个事实可以从理论分析中看出来，但却不是那么直观。
既然如此，教科书只能罗列内燃机、蒸汽机、汽轮机等具体例子，说明它们都有低温热库，然后含糊地说：“热机在工作中必然排出部分热量”。教学中也只能这样处理，当然也可以告诉学生，必须通过理论分析才会看到这样的“必然”。
热力学第二定律不止两种表述。既然开尔文表述难于接受，能否只学克劳修斯表述呢？编者权衡后认为，开尔文表述反映了机械能与内能转化问题中的方向性，不仅在物理学中很重要，生活中也很常见，所以教科书还是保留了两种表述，教学中对开尔文表述的要求掌握得当就可以了。
●为什么要对热力学第二定律做出微观解释？
课程标准对热力学第二定律的要求是：“通过自然界中宏观过程的方向性，了解热力学第二定律”。按照这个要求，可以只学它的两种表述，不学它的微观解释。教科书为什么给出了微观解释？这出于两方面的考虑。
一方面，统计的思想和统计规律在现代社会生活中的作用越来越重要，新课程加强了统计思想的教学，不仅物理课程是这样，数学课程也是这样。介绍微观解释可以加强统计思想的教学。
另一方面，也是更重要的，课程标准对熵的概念有所要求：“初步了解熵是反映系统无序程度的物理量”。这就要向学生交待一下，凭什么来判断系统的“无序程度”，于是就涉及宏观态与微观态的关系：某系统一个宏观态对应的微观态若比另一宏观态对应的微观态的个数多，我们说前一个宏观态的无序程度较高。
按照以下思路进行微观解释的教学会比较顺畅。
宏观态和微观态 ↓ 与较多数量的微观态对应的宏观态，有序程度较低 ↓ 什么叫“有序” 各种微观态出现的概率是相同的 ↓ ↓ 有序是相对的 与较多微观态对应的宏观态出现的概率较大 ↘ ↙ 有序程度较低的宏观态出现的概率较大 ↓ 热力学第二定律
●对于“熵”的概念，学生应该掌握到什么程度？
课程标准对熵的要求是“初步了解”，这是最低的要求。编者认为，应该初步了解这样几点：①某宏观态对应的微观态越多，它的熵越大；②某宏观态的熵越大，它的无序程度越高；③一个与外界没有能量和物质交换的系统，它的熵总是越来越大；④现代社会中，熵的概念已经应用到物理学以外的领域。
至于书中的公式S = kln Ω，只是用来表示以上第一点，即Ω越大则S越大，无需数值计算。这里同样体现了编者的一贯思想：公式可以用来表示定性或半定量的关系，这种情况下，一个公式的作用往往优于几十个字、几百个字。
①彭征，人教版《选修3-3》责任编辑。 2007-12-12 人教网 |
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