中學(xué)物理知識(shí)的價(jià)值集中體現(xiàn)在兩個(gè)方面：從物理學(xué)的角度來(lái)看，物理知識(shí)是構(gòu)成自然科學(xué)知識(shí)體系的一個(gè)重要組成部分，是人類(lèi)認(rèn)識(shí)自然和改造自然的基礎(chǔ)，是推動(dòng)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的動(dòng)力之一；從教育學(xué)的角度來(lái)看，在物理知識(shí)的形成和運(yùn)用過(guò)程中有著豐富的科學(xué)思想和科學(xué)方法，它們是形成科學(xué)觀(guān)念和提高科學(xué)技能的土壤和階梯，對(duì)提高學(xué)生的科學(xué)素質(zhì)有著積極的促進(jìn)作用。上述兩個(gè)方面是研究并確定中學(xué)物理教育科學(xué)知識(shí)體系的構(gòu)成及其分類(lèi)的依據(jù)。

　　1 中學(xué)物理科學(xué)知識(shí)體系

　　物理科學(xué)的內(nèi)容不單由物理知識(shí)構(gòu)成，而是由知識(shí)、觀(guān)念、方法和實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)組成的有機(jī)整體。因此，物理學(xué)習(xí)就不單是知識(shí)的學(xué)習(xí)，還包括觀(guān)念、實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)的學(xué)習(xí)。由于物理理論是建立在實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象基礎(chǔ)上的，實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)與理論知識(shí)密切結(jié)合在一起，因此在學(xué)習(xí)內(nèi)容分類(lèi)時(shí)，我們把理論知識(shí)和實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)歸為一類(lèi)，統(tǒng)稱(chēng)為物理知識(shí)。這樣，我們就有了物理知識(shí)、物理觀(guān)念、科學(xué)方法三類(lèi)物理學(xué)習(xí)的內(nèi)容。

　　上述三類(lèi)學(xué)習(xí)內(nèi)容還不能明確地反映出物理知識(shí)的邏輯體系以及知識(shí)、觀(guān)念、方法三者間的有機(jī)聯(lián)系，因此學(xué)習(xí)內(nèi)容分類(lèi)中還必須加進(jìn)物理知識(shí)結(jié)構(gòu)這一部分。不掌握物理知識(shí)結(jié)構(gòu)就無(wú)法達(dá)到學(xué)習(xí)物理的目的。布魯納就把結(jié)構(gòu)的重要性放在首位，他強(qiáng)調(diào)指出：“不論我們選教什么學(xué)科，務(wù)必使學(xué)生理解該學(xué)科的基本結(jié)構(gòu)。"布魯納的這一思想是很有借鑒意義的 ^[1]。

　　另外，由于學(xué)習(xí)過(guò)程是學(xué)生與環(huán)境相互作用的過(guò)程，沒(méi)有學(xué)生對(duì)環(huán)境的作用就不能形成真正的學(xué)習(xí)，而學(xué)生對(duì)環(huán)境的作用主要表現(xiàn)在運(yùn)用物理知識(shí)去分析、解決問(wèn)題，同時(shí)形成相應(yīng)的物理技能。因此，掌握物理技能也是物理學(xué)習(xí)中必不可少的內(nèi)容。

　　綜上所述，中學(xué)物理科學(xué)素質(zhì)教育的內(nèi)容包括：（1）科學(xué)知識(shí)及其結(jié)構(gòu)；（2）科學(xué)觀(guān)念；（3）科學(xué)方法；（4）科學(xué)技能；（5）科學(xué)態(tài)度。

　　2 物理知識(shí)及其結(jié)構(gòu)

　　物理學(xué)作為自然科學(xué)中的一門(mén)基礎(chǔ)科學(xué)，它是研究構(gòu)成自然界的物質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)規(guī)律及其應(yīng)用的科學(xué)。具體地講，物理學(xué)研究大到天體，小到基本粒子的各種物質(zhì)的性質(zhì)和相互作用，以及它們的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，從研究對(duì)象的性質(zhì)和運(yùn)動(dòng)形式來(lái)劃分，物理學(xué)可分為力學(xué)、聲學(xué)、熱學(xué)和分子物理學(xué)、電磁學(xué)、光學(xué)、原子和原子核物理學(xué)等分支，而每一分支的內(nèi)容都包括物理現(xiàn)象、物理概念和物理規(guī)律三方面的內(nèi)容。或者說(shuō)，物理現(xiàn)象、物理概念和物理規(guī)律是對(duì)物理知識(shí)的一種概括，也是呈現(xiàn)物理知識(shí)的三種基本形式，它們跟物理學(xué)各分支的內(nèi)容一起構(gòu)成物理科學(xué)知識(shí)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。

　　2．1 物理現(xiàn)象

　　物理現(xiàn)象是指物質(zhì)在運(yùn)動(dòng)、變化和發(fā)展過(guò)程中所表現(xiàn)出的外部的形態(tài)和聯(lián)系。物理現(xiàn)象通?？梢苑譃樽匀滑F(xiàn)象和實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象兩類(lèi)。就中學(xué)物理而言，自然現(xiàn)象主要是指在日常生活中，學(xué)生能經(jīng)常觀(guān)察到的物理現(xiàn)象；實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象主要是指通過(guò)物理實(shí)驗(yàn)（有目的、可控制、能重復(fù)）能觀(guān)察到的物理現(xiàn)象。

　　物理現(xiàn)象是物理學(xué)研究的基礎(chǔ)：同類(lèi)物理現(xiàn)象在外部形態(tài)方面的質(zhì)的同一性是形成物理概念的前提；物理現(xiàn)象中，有關(guān)物理量之間定性或定量的聯(lián)系，是建立物理規(guī)律的依據(jù)^[2]。例如，根據(jù)日常生活中大量存在的物體間發(fā)生的“推”、“拉”、“壓”現(xiàn)象，通過(guò)分析和抽象，提煉出它們的“質(zhì)”──物體之間的相互作用，進(jìn)而形成了力的概念。又如，根據(jù)日常生活中有關(guān)氣體的現(xiàn)象可以發(fā)現(xiàn)氣體的壓強(qiáng)、體積、溫度之間有著一定的聯(lián)系，再根據(jù)實(shí)驗(yàn)測(cè)得的數(shù)據(jù)，通過(guò)分析和歸納，概括出氣體的三個(gè)實(shí)驗(yàn)定律。

　　物理現(xiàn)象也是中學(xué)物理教學(xué)的基礎(chǔ)：豐富多彩的物理現(xiàn)象能夠激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，興趣既是教學(xué)手段又是教學(xué)目的^[3]。因此通過(guò)物理現(xiàn)象激發(fā)學(xué)生的興趣是培養(yǎng)學(xué)生觀(guān)察能力的基本途徑；形象、具體的物理現(xiàn)象有助于建立物理表象，是形成物理概念和規(guī)律的前提；從現(xiàn)象到概念、規(guī)律的認(rèn)識(shí)，是完成從感性認(rèn)識(shí)到理性認(rèn)識(shí)的第一次飛躍的過(guò)程，其中有著豐富的科學(xué)思想和科學(xué)方法以及教育的內(nèi)容，它有助于指導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)物理學(xué)研究方法和思維方法，是培養(yǎng)和提高思維能力的重要途徑；物理現(xiàn)象也為學(xué)生運(yùn)用物理概念和規(guī)律解決實(shí)際問(wèn)題提供了具體、生動(dòng)的實(shí)例，有助于學(xué)生鞏固物理概念和規(guī)律，認(rèn)識(shí)物理知識(shí)的科學(xué)價(jià)值，是培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度、提高學(xué)生分析與解決實(shí)際問(wèn)題能力的一條有效途徑。

　　2．2 物理概念

　　物理概念是客觀(guān)事物的物理方面的共同屬性和本質(zhì)特征在人腦中的反映，是物理事物的科學(xué)抽象，是反映研究對(duì)象物理屬性的思維形式。物理概念具有內(nèi)涵和外延兩個(gè)方面的內(nèi)容。所謂內(nèi)涵是指概念的含義，或概念所反映的本質(zhì)屬性；所謂外延是指概念所包含的范圍，或是它所涉及事物的總和^[4]。例如，壓強(qiáng)概念的內(nèi)涵是單位面積上所受的壓力，它能反映壓力的作用效果；壓強(qiáng)概念的外延包括固體的壓強(qiáng)，液體內(nèi)部的壓強(qiáng)，氣體的壓強(qiáng)等。物理概念按其“質(zhì)”和“量”可分為定性概念和物理量?jī)深?lèi)。定性概念主要是從“質(zhì)"的規(guī)定性來(lái)反映客觀(guān)事物，如質(zhì)點(diǎn)、理想氣體、機(jī)械運(yùn)動(dòng)、慣性等；物理量是從“質(zhì)”和“量”兩個(gè)方面的規(guī)定性來(lái)反映客觀(guān)事物，如溫度、加速度、電場(chǎng)強(qiáng)度、動(dòng)量等。

　　物理概念具有如下特點(diǎn)：（1）物理概念是通過(guò)對(duì)物理現(xiàn)象的觀(guān)察、分析、抽象得到的，因此物理概念客觀(guān)地反映了物理事物的本質(zhì)屬性，具有客觀(guān)性；（2）大多數(shù)的物理概念都可以直接或間接測(cè)量，具有可測(cè)性；（3）物理概念是一定條件下的產(chǎn)物，只能適用于一定的條件和范圍，具有一定的相對(duì)性（如重力勢(shì)能、電勢(shì)、電勢(shì)能的值是相對(duì)的）和局限性（如質(zhì)量與物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無(wú)關(guān)，只適用于低速宏觀(guān)范圍）。

　　物理概念是物理學(xué)研究的基礎(chǔ)和關(guān)鍵：物理學(xué)研究的是物質(zhì)運(yùn)動(dòng)的形式以及它們所遵循的一般規(guī)律和物質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)，而規(guī)律反映的是相互聯(lián)系的概念之間的關(guān)系，因此物理概念是物理科學(xué)知識(shí)的基本元素，是物理知識(shí)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)；物理概念既能反映物理現(xiàn)象的本質(zhì)特征，又是研究物理規(guī)律的基礎(chǔ)，因此物理概念起著承上啟下的關(guān)鍵作用；用概念反映同類(lèi)事物或現(xiàn)象的共同屬性和本質(zhì)特征的方法，以及通過(guò)尋找在一定條件下不同概念之間定性或定量的關(guān)系來(lái)總結(jié)規(guī)律的方法，是自然科學(xué)研究的基本方法。

　　物理概念教學(xué)是中學(xué)物理教學(xué)的中心任務(wù)之一：形成物理概念是深刻認(rèn)識(shí)物理現(xiàn)象本質(zhì)特征的標(biāo)志，也是領(lǐng)會(huì)物理規(guī)律的基礎(chǔ)，因此物理概念教學(xué)是中學(xué)物理教學(xué)的關(guān)鍵；要形成和領(lǐng)會(huì)物理概念，必須通過(guò)實(shí)驗(yàn)和實(shí)例，建立正確的物理表象，并通過(guò)分析、抽象等思維活動(dòng)，概括出同類(lèi)事物的共同屬性和本質(zhì)特征，進(jìn)而形成物理概念，領(lǐng)會(huì)概念的內(nèi)涵和外延，這一過(guò)程可以培養(yǎng)學(xué)生的觀(guān)察實(shí)驗(yàn)?zāi)芰退季S能力，體會(huì)和認(rèn)識(shí)物理學(xué)的研究方法和思維方法；在運(yùn)用物理概念解決實(shí)際問(wèn)題的過(guò)程中，可以培養(yǎng)學(xué)生的分析與解決問(wèn)題的能力，認(rèn)識(shí)物理知識(shí)的科學(xué)價(jià)值。因此物理概念教學(xué)是中學(xué)物理落實(shí)科學(xué)素質(zhì)教育的關(guān)鍵。

　　2．3 物理規(guī)律

　　物理規(guī)律客觀(guān)反映了物質(zhì)運(yùn)動(dòng)變化的本質(zhì)屬性之間定性或定量的聯(lián)系，或者說(shuō)物理規(guī)律是物理概念在一定條件下的相互制約關(guān)系。物理規(guī)律可以分為物理定律、物理原理（理論）、物理法則（定則）、物理公式（包括定義式、定理式、定律式）等幾類(lèi)。

　　物理規(guī)律具有如下特點(diǎn)：（1）物理規(guī)律都是通過(guò)觀(guān)察、實(shí)驗(yàn)、分析、推理得到的?；蛘哒f(shuō)，物理規(guī)律是在一定的可靠事實(shí)基礎(chǔ)上歸納、推理的結(jié)果，因此物理規(guī)律客觀(guān)地反映了事物間的聯(lián)系，具有客觀(guān)性；（2）物理規(guī)律總是反映物理概念之間定性和定量的聯(lián)系，具有聯(lián)系性，把握物理規(guī)律所反映的概念與概念之間定性或定量的邏輯聯(lián)系是掌握物理規(guī)律的標(biāo)志；（3）物理規(guī)律總是在一定范圍內(nèi)得到驗(yàn)證，因此物理規(guī)律總有它的適用范圍和條件，即物理規(guī)律具有一定的局限性；（4）由于物理學(xué)所研究的對(duì)象或過(guò)程都不是實(shí)際物體或?qū)嶋H過(guò)程，而是采用科學(xué)抽象的方法，或多或少地作了一定程度的簡(jiǎn)化之后，建立起的理想化模型或過(guò)程，同時(shí)，由于物理學(xué)是實(shí)驗(yàn)科學(xué)，在觀(guān)察和實(shí)驗(yàn)中，限于儀器的精密程度等原因，不可避免地出現(xiàn)誤差，因此反映各物理量之間關(guān)系的物理規(guī)律，只能近似地反映客觀(guān)世界，具有一定的近似性^[5]。

　　物理規(guī)律是物理學(xué)研究的核心：物理學(xué)是研究物理過(guò)程中內(nèi)在的、本質(zhì)的聯(lián)系和物理現(xiàn)象發(fā)展變化的必然趨勢(shì)的科學(xué)，這種物理過(guò)程的本質(zhì)聯(lián)系和物理現(xiàn)象發(fā)展變化的必然趨勢(shì)常用物理定律、定理、原理、法則等物理規(guī)律來(lái)表述，因此物理規(guī)律是物理學(xué)知識(shí)的核心，是物理知識(shí)結(jié)構(gòu)的骨架；中學(xué)物理知識(shí)是以物理概念和物理規(guī)律為主線(xiàn)而逐步加深的，如力學(xué)是以力的概念和牛頓運(yùn)動(dòng)定律為核心，逐步擴(kuò)展到功、能、沖量、動(dòng)量、動(dòng)量定理、動(dòng)量守恒定律、動(dòng)能定理、機(jī)械能守恒定律等，形成了完整的力學(xué)體系，并以力學(xué)知識(shí)為基礎(chǔ)，拓寬到光學(xué)、熱學(xué)、電磁學(xué)、原子物理學(xué)，因此物理概念和規(guī)律是物理科學(xué)知識(shí)的精髓。

　　物理規(guī)律教學(xué)是中學(xué)物理教學(xué)的中心任務(wù)之一：形成物理規(guī)律是深刻認(rèn)識(shí)物理過(guò)程中內(nèi)在的、本質(zhì)的聯(lián)系的標(biāo)志，也是深入領(lǐng)會(huì)物理概念、建立物理知識(shí)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)，因此物理規(guī)律教學(xué)是中學(xué)物理教學(xué)的核心；要形成物理規(guī)律，必須通過(guò)實(shí)驗(yàn)或數(shù)學(xué)推理，揭示物理量之間定性或定量的聯(lián)系，并通過(guò)分析、概括、推理等思維活動(dòng)，歸納出物理規(guī)律，這一過(guò)程可以培養(yǎng)學(xué)生的觀(guān)察實(shí)驗(yàn)?zāi)芰退季S能力，體會(huì)和認(rèn)識(shí)物理學(xué)的研究方法和思維方法；在運(yùn)用物理規(guī)律解決實(shí)際問(wèn)題的過(guò)程中，可以培養(yǎng)學(xué)生的分析與解決問(wèn)題的能力，認(rèn)識(shí)物理知識(shí)的科學(xué)價(jià)值。因此物理規(guī)律教學(xué)同樣也是中學(xué)物理落實(shí)科學(xué)素質(zhì)教育的關(guān)鍵。

　　2．4 物理知識(shí)結(jié)構(gòu)

　　綜上所述，物理學(xué)各分支所包含的物理現(xiàn)象、物理概念、物理規(guī)律組成了物理學(xué)的科學(xué)知識(shí)結(jié)構(gòu)，其中物理概念是物理知識(shí)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中的關(guān)節(jié)點(diǎn)，而物理規(guī)律則是物理知識(shí)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中的骨架^[6]。

　　使學(xué)生學(xué)會(huì)把自己所學(xué)的知識(shí)由點(diǎn)到面組織成有體系的知識(shí)，這是一種總結(jié)、概括的能力，是培養(yǎng)思維能力的重要方面，是學(xué)生綜合運(yùn)用知識(shí)的基礎(chǔ)，也是學(xué)生記憶和理解知識(shí)的重要過(guò)程和環(huán)節(jié)。在平時(shí)的學(xué)習(xí)過(guò)程中，學(xué)生頭腦中常常是一個(gè)一個(gè)孤立的概念和物理量，一個(gè)一個(gè)孤立的定律和定理，不能形成體系，不能從整體上把握知識(shí)，因而很難綜合運(yùn)用知識(shí)去解決實(shí)際問(wèn)題。因此必須指導(dǎo)學(xué)生及時(shí)總結(jié)整理所學(xué)知識(shí)，掌握知識(shí)的內(nèi)在聯(lián)系使自己頭腦中的知識(shí)成為有體系的知識(shí)。例如穩(wěn)定電流這一章，我們可以引導(dǎo)學(xué)生抓住歐姆定律這個(gè)中心，來(lái)整理這一章的基礎(chǔ)知識(shí)，包括的基本概念有電流、電壓、電阻和電動(dòng)勢(shì)，基礎(chǔ)知識(shí)是如何用歐姆定律進(jìn)行電路分析──電路中電壓變化、電路結(jié)構(gòu)，能量轉(zhuǎn)化等，這樣就把電路中的各個(gè)知識(shí)點(diǎn)便組織成了一個(gè)知識(shí)網(wǎng)絡(luò)。

　　3 中學(xué)物理知識(shí)的構(gòu)建

　　根據(jù)物理學(xué)的特點(diǎn)和高考《考試大綱》要求，抓住現(xiàn)象、概念、規(guī)律和應(yīng)用四條主線(xiàn)，突出思想方法，把相關(guān)中學(xué)物理知識(shí)歸納成為一圖一表，幫助學(xué)生構(gòu)建知識(shí)體系，掌握知識(shí)要點(diǎn)，明確物理學(xué)建立的現(xiàn)象基礎(chǔ)及研究對(duì)象、內(nèi)容、方法。做到?jīng)芪挤置?、點(diǎn)面結(jié)合、體現(xiàn)思想、突出應(yīng)用、一目了然，對(duì)于指導(dǎo)學(xué)生理解記憶和掌握運(yùn)用所學(xué)知識(shí)起到一定的作用。

　　3．1 知識(shí)架構(gòu)

　　物理學(xué)是建立在自然（實(shí)驗(yàn)）現(xiàn)象基礎(chǔ)上的一門(mén)科學(xué)。主要研究揭示物質(zhì)運(yùn)動(dòng)變化現(xiàn)象的本質(zhì)，從力和能的角度研究發(fā)現(xiàn)物質(zhì)結(jié)構(gòu)、狀態(tài)、運(yùn)動(dòng)變化的過(guò)程和規(guī)律。學(xué)科的分支主要包括力學(xué)、熱學(xué)、電學(xué)、光學(xué)和原子物理學(xué)五大部分^[7]。

　　學(xué)生學(xué)習(xí)物理往往覺(jué)得知識(shí)龐雜，千變?nèi)f化，不得要領(lǐng)，感到困難。為了幫助學(xué)生構(gòu)建知識(shí)架構(gòu)，理清思想，抓住共性，看清看透。我把物理學(xué)歸結(jié)成為體現(xiàn)思想方法的一盆枝葉分明的“物理之花”^[8]，如圖1所示。

圖1 中學(xué)物理知識(shí)結(jié)構(gòu)圖

　　“物理之花”展示了物理學(xué)的結(jié)構(gòu)之美。通過(guò)這一歸結(jié)，物理學(xué)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔對(duì)稱(chēng)分支明了，從現(xiàn)象到對(duì)象，從宏觀(guān)到微觀(guān)，從物體到質(zhì)點(diǎn)，從機(jī)械運(yùn)動(dòng)到熱運(yùn)動(dòng)、電磁感應(yīng)、光電效應(yīng)和核反應(yīng)，知識(shí)共性躍然圖中，來(lái)龍去脈一目了然。研究的現(xiàn)象和對(duì)象清晰了，研究的方法（力和能）和方向（結(jié)構(gòu)、狀態(tài)和過(guò)程）明確了。

　　3．2 知識(shí)要點(diǎn)

　　物理知識(shí)既形象具體又抽象模糊，學(xué)習(xí)和應(yīng)用時(shí)既需要感性又需要理性，需要培養(yǎng)觀(guān)察、聯(lián)系、設(shè)想、推理、動(dòng)手能力，強(qiáng)調(diào)思想方法、技巧，現(xiàn)象多、概念多、公式多、研究對(duì)象和問(wèn)題千變?nèi)f化是它的特點(diǎn)。

　　中學(xué)物理的知識(shí)的學(xué)習(xí)主要體現(xiàn)在“現(xiàn)象、概念、規(guī)律和應(yīng)用”四個(gè)環(huán)節(jié)上，所以對(duì)基本知識(shí)要點(diǎn)應(yīng)理解，物理思想方法要掌握，應(yīng)用方法技巧訓(xùn)練顯得很重要。

表1　中學(xué)物理知識(shí)總表^[9]

　　表中圍繞現(xiàn)象、概念問(wèn)題，主要?jiǎng)澐譃楝F(xiàn)象、結(jié)構(gòu)、狀態(tài)、過(guò)程四個(gè)方面。通過(guò)這一梳理羅列，物理學(xué)的現(xiàn)象、概念、規(guī)律和應(yīng)用的要點(diǎn)及縱橫關(guān)系得到了概括，所謂“力學(xué)和電學(xué)是重點(diǎn)”也一目了然。

　　中學(xué)物理問(wèn)題千變?nèi)f化但卻不出所學(xué)。我們通過(guò)分析，去偽存真，抓住共性，正確歸類(lèi)，從而歸納出了中學(xué)物理的知識(shí)體系。物理現(xiàn)象是中學(xué)物理的基礎(chǔ)和起點(diǎn)，物理概念和規(guī)律是中學(xué)物理的關(guān)鍵和核心^[10]。在一定的科學(xué)方法（研究方法和思維方法）作用下，完成由現(xiàn)象到概念和規(guī)律，并運(yùn)用概念和規(guī)律解決實(shí)際問(wèn)題的過(guò)程，構(gòu)成了中學(xué)物理的知識(shí)結(jié)構(gòu)。