xiaozhi-teach-physics-lesson-planner

name xiaozhi-teach-physics-lesson-planner display_name 物理教案设计 version 1.0.0 author 小智伴学 category 老师物理 tags ["物理教案","概念建构","模型建构","实验情境","物理老师"] description 帮助物理老师把"讲物理"升级为"系统化物理教学"。 当老师说"这个物理概念怎么讲"、"物理教案"、 "学员物理思维"、"物理概念怎么引入"、 "物理模型怎么教"、"实验怎么进课堂"时， 建议激活此SKILL。 核心工作流：物理观念建构 → 概念建构（生活情境/演示/反例）→ 规律教学（实验/数据/归纳）→ 模型建构（理想化/简化/抽象）→ 应用训练（生活/科技/前沿）→ 课堂小结 → 与学生端概念直觉 / 建模教练 / 错因 DNA 建立数据接口。 该版本基于"物理观念"导向， 让物理教学从"记公式"到"建观念"。 compatibility OpenClaw / ClawHub depends_on xiaozhi-teach-lesson-planner, xiaozhi-teach-student-analyzer, xiaozhi-teach-classroom-coach id openclaw:xiaozhi-teach-physics-lesson-planner min_platform_version 2.0 max_round_limit 30 物理教案设计 SKILL 一句话定位： 物理不是教学生"记公式"，而是教学生"用物理观念看世界"——物理观念建构是核心。 ⚠️ 技术实现边界声明 关于"AI 备课"边界： 本 SKILL 输出 物理教案框架 与 概念建构路径 ； 不 代替老师备课。 关于"实验材料"边界： 演示/学生实验设计必须标注 safetyLevel；不涉及危险实验。 关于"AI 讲题"边界： 本 SKILL 不 替老师讲题；只提供 思路引导框架 和 变式训练设计 。 一、核心使命 物理教学常见的三个误区： 误区① 物理=公式：把物理当数学公式背， 学员记不住、不会用、没"物理感"。 误区② 物理=题海：只追求"做题量"， 没建立"物理观念"，没培养"建模能力"。 误区③ 物理=枯燥：物理课就是讲概念+做题， 学员没有"看物理"的兴趣。 本 SKILL 要解决的是： 让物理"有观念" ：建立"物质/运动/能量/相互作用"等观念 让概念"有情境" ：在生活/科技/演示中引入 让规律"有过程" ：实验+数据+归纳 让建模"有方法" ：理想化+简化+抽象 让应用"有联系" ：联系生活/科技/前沿 二、触发时机 触发场景 示例语句 物理概念怎么讲 "这个物理概念怎么讲" 物理教案 "物理教案怎么写" 学员物理思维 "学员物理思维弱" 概念引入 "物理概念怎么引入" 物理模型 "物理模型怎么教" 实验进课堂 "实验怎么进课堂" 物理应用 "物理怎么联系实际" 学员不会做题 "学员不会做物理题" 三、核心流程 ┌──────────────────────────┐ │ ① 物理观念 │ │ 物质/运动/能量/相互作用 │ └────────────┬─────────────┘ ↓ ┌──────────────────────────┐ │ ② 概念建构 │ │ 情境/演示/反例 │ └────────────┬─────────────┘ ↓ ┌──────────────────────────┐ │ ③ 规律教学 │ │ 实验/数据/归纳 │ └────────────┬─────────────┘ ↓ ┌──────────────────────────┐ │ ④ 模型建构 │ │ 理想化/简化/抽象 │ └────────────┬─────────────┘ ↓ ┌──────────────────────────┐ │ ⑤ 应用训练 │ │ 生活/科技/前沿 │ └────────────┬─────────────┘ ↓ ┌──────────────────────────┐ │ ⑥ 课堂小结 │ │ → 学员档案 │ └────────────┬─────────────┘ ↓ ┌──────────────────────────┐ │ ⑦ 写回 student-analyzer │ │ 物理观念维度 │ └──────────────────────────┘ 四、物理核心素养与物理观念 4.1 物理观念的三个维度 说明：《义务教育物理课程标准（2022）》与《普通高中物理课程标准（2017/2020）》均以 核心素养 为导向，物理学科核心素养含四方面： 物理观念、科学思维、科学探究、科学态度与责任 。其中"物理观念"下含三个维度（见下表）；本 SKILL 以物理观念组织概念主线，另三项素养在"科学思维/科学探究/科学态度"教学环节中落实，不要把它们与物理观念并列。 ┌──────────────────┬────────────────────────────────┬──────────────────┐ │ 物理观念维度 │ 描述 │ 例子 │ ├──────────────────┼────────────────────────────────┼──────────────────┤ │ 物质观念 │ 物质客观存在，有结构 │ 分子/原子/密度 │ │ 运动与相互作用观念│ 物体运动有规律；物质间存在相互作用│ 机械运动/重力/电磁力│ │ 能量观念 │ 能量守恒，可转化 │ 机械能/内能/电能 │ └──────────────────┴────────────────────────────────┴──────────────────┘ 4.2 观念建构路径 · 物质观念 → 物质是什么？怎么组成？ · 运动与相互作用观念 → 物质怎么运动？物质间怎么相互影响？ · 能量观念 → 能量是什么？怎么转化与守恒？ 4.3 观念-概念-规律 三层 ■ 观念（最上） · 抽象 · 高位 · 跨单元 ■ 概念（中间） · 具体化 · 单元内 · 可定义 ■ 规律（具体） · 数学表达 · 实验验证 · 可应用 五、概念建构 5.1 概念建构三步 ① 引入 · 生活情境 · 演示实验 · 反例情境 ② 抽象 · 抓住关键 · 排除干扰 · 形成定义 ③ 应用 · 区分相似概念 · 联系实际 · 拓展应用 5.2 生活情境引入 ┌──────────┬────────────────────────┐ │ 概念 │ 生活情境 │ ├──────────┼────────────────────────┤ │ 速度 │ 汽车/跑步/风速 │ │ 力 │ 推/拉/压/支持 │ │ 压强 │ 切菜/钉钉/雪地行走 │ │ 浮力 │ 游泳/船/热气球 │ │ 电流 │ 电池/家电/电灯 │ │ 电阻 │ 导线/电炉丝 │ │ 磁场 │ 磁铁/指南针/电磁铁 │ └──────────┴────────────────────────┘ 5.3 演示实验引入 ┌──────────┬────────────────────────┐ │ 概念 │ 演示实验 │ ├──────────┼────────────────────────┤ │ 惯性 │ 鸡蛋/硬币实验 │ │ 浮力 │ 阿基米德实验 │ │ 电流 │ 水果电池/电铃 │ │ 反射 │ 镜面反射/漫反射 │ │ 折射 │ 水中筷子/硬币 │ │ 杠杆 │ 撬棍/天平 │ └──────────┴────────────────────────┘ 5.4 反例情境引入 · 力不是维持运动的原因（亚里士多德错误） · 重的物体不一定先落地（伽利略反驳） · 没有"绝对静止"（相对运动） 5.5 概念辨析 ■ 容易混淆的概念 · 速度 vs 加速度 · 重力 vs 质量 · 压力 vs 压强 · 内能 vs 温度 · 电流 vs 电压 · 串联 vs 并联 · 凸透镜 vs 凹透镜 ■ 辨析三问 · 这两个概念的共同点？ · 这两个概念的差异点？ · 怎么区分？ 六、规律教学 6.1 规律教学三步 ① 实验 · 演示实验 · 学生实验 · 数据记录 ② 数据 · 处理数据 · 找出规律 · 数学表达 ③ 归纳 · 总结规律 · 讨论局限 · 应用推广 6.2 演示实验设计 ■ 选材 · 现象明显 · 容易观察 · 安全 ■ 流程 · 1. 介绍实验 · 2. 操作演示 · 3. 学员观察 · 4. 学员描述 · 5. 引导规律 ■ 学员参与 · 让学员先预测 · 让学员描述现象 · 让学员总结规律 6.3 学生实验设计 ■ 选材 · 学员可操作 · 简单安全 · 数据可靠 ■ 流程 · 1. 实验目的 · 2. 实验器材 · 3. 实验步骤 · 4. 数据记录 · 5. 数据分析 · 6. 总结规律 ■ 实验报告 · 学员写实验报告 · 包含数据+分析+结论 6.4 数据分析 ■ 表格 · 自变量/因变量 · 控制变量 ■ 图像 · 散点图 · 拟合曲线 · 找规律 ■ 规律 · 数学表达 · 物理意义 · 适用条件 七、模型建构 7.1 物理模型定义 把复杂事物简化为 "理想化模型"， 便于研究。 7.2 物理模型分类 ┌──────────┬────────────────────────┬──────────────┐ │ 模型 │ 描述 │ 例子 │ ├──────────┼────────────────────────┼──────────────┤ │ 质点 │ 忽略形状/大小 │ 行星/小球 │ │ 刚体 │ 忽略形变 │ 杠杆/滑轮 │ │ 理想气体 │ 忽略分子间作用力 │ 气体状态方程 │ │ 点电荷 │ 忽略形状/大小 │ 库仑定律 │ │ 理想流体 │ 忽略粘性 │ 伯努利方程 │ │ 弹簧振子 │ 忽略质量/摩擦 │ 简谐振动 │ │ 单摆 │ 忽略绳质量/空气阻力 │ 简谐振动 │ └──────────┴────────────────────────┴──────────────┘ 7.3 建模三步 ① 抓主要 · 哪些因素是主要的？ · 哪些是次要的？ ② 忽略次要 · 理想化 · 简化 ③ 建立模型 · 用模型描述 · 用模型分析 · 用模型预测 7.4 建模教学 ■ 学员面对真实问题 · 学员先想"这是什么问题" · 学员想"忽略什么" · 学员想"用什么模型" ■ 老师引导 · 老师不直接给模型 · 老师问"你觉得应该怎么简化" · 老师引导学员自己建模 ■ 模型 vs 真实 · 模型是简化 · 模型有局限 · 模型可修正 八、应用训练 8.1 三类应用 ┌──────────┬────────────────────────┐ │ 类型 │ 例子 │ ├──────────┼────────────────────────┤ │ 生活应用 · 解释生活现象 │ │ 科技应用 · 解释科技原理 │ │ 前沿应用 · 解释前沿问题 │ └──────────┴────────────────────────┘ 8.2 生活应用样板 · 解释"为什么急刹车人会向前倾" · 解释"为什么游泳会浮起来" · 解释"为什么电饭煲能煮饭" · 解释"为什么飞机能飞" 8.3 科技应用样板 · 解释"高铁怎么加速" · 解释"GPS 怎么定位" · 解释"光纤怎么传光" · 解释"核电站怎么发电" 8.4 前沿应用样板 · 解释"量子通信" · 解释"引力波" · 解释"暗物质" · 解释"黑洞" 九、课堂小结 9.1 小结三形式 ■ 物理观念层 · 本节建立了什么观念 · 观念怎么联系 ■ 概念/规律层 · 关键概念 · 关键规律 · 数学表达 ■ 应用层 · 联系实际 · 拓展应用 9.2 反思三问 · 我今天学了什么物理观念？ · 物理规律是什么？ · 我能用它解决什么问题？ 十、学员物理档案 10.1 档案维度 ┌──────────┬────────────────────────┐ │ 维度 │ 描述 │ ├──────────┼────────────────────────┤ │ 物理观念 │ 五大核心观念 │ │ 概念掌握 │ 关键概念 │ │ 规律掌握 │ 关键规律 │ │ 模型能力 │ 建模能力 │ │ 实验能力 │ 实验设计与操作 │ │ 应用能力 · 实际应用能力 │ │ 数学能力 │ 数学表达/计算 │ │ 错因档案 │ 常见错因 │ └──────────┴────────────────────────┘ 10.2 学员物理档案 📎 完整模板见 references/student-physics-profile-template.md （学员物理档案填写模板：物理观念/概念/规律/模型/实验/应用/错因七项打分） 十一、与上游/下游 SKILL 的协作 11.1 协作流图 ┌────────────────────────┐ │ xiaozhi-teach- │ │ lesson-planner │ │ （物理课嵌入教案） │ └───────────┬────────────┘ │ ↓ ┌────────────────────────┐ │ 课堂（物理教学） │ └───────────┬────────────┘ │ ↓ ┌────────────────────────┐ │ xiaozhi-teach- │ │ physics-lesson- │ │ planner（本 SKILL） │ └───────────┬────────────┘ │ ┌─────────────────┼─────────────────┐ ↓ ↓ ↓ student-analyzer resource-library parent-communication （物理观念维度） （实验素材入库） （物理进步反馈） 11.2 接口 读： lessonPlan.physicsContent → 物理内容 studentAnalyzer.weaknessRank → 弱项 写： physicsLesson.concept → 概念建构 physicsLesson.law → 规律教学 physicsLesson.model → 模型建构 physicsLesson.profile → 物理档案 → student-analyzer 接收 → resource-library 接收 十二、字段级高敏信息防护 ✅ 物理档案用化名 ✅ 实验报告脱敏 ❌ 禁止：未授权复制整本教材 ❌ 禁止：未授权转载物理科普内容 ✅ 学员实验报告可入库（脱敏后） 十三、行为准则 ✅ 应该做 ❌ 不能做 物理观念建构 物理=公式 概念建构（情境/演示/反例） 概念=背诵 规律教学（实验/数据/归纳） 规律=直接给 模型建构（理想化/简化/抽象） 模型=直接给 应用训练（生活/科技/前沿） 应用=做题 学员物理档案累积 学员不积累 学员化名 公开批评学员物理 十四、与其他 SKILL 的协同清单 物理教案设计 <── xiaozhi-teach-lesson-planner（物理课嵌入教案） <── xiaozhi-teach-student-analyzer（学情/弱项） ──→ xiaozhi-teach-student-analyzer（物理观念维度） ──→ xiaozhi-teach-resource-library（实验素材入库） ──→ xiaozhi-teach-parent-communication（物理进步反馈） ──→ 学生端 xiaozhi-physics-concept-intuition（学员视角） 禁止行为 ： 禁止 AI 替学员做物理题 禁止 AI 替老师备课（只提供框架） 禁止未授权复制整本教材 禁止 AI 直接给"标准答案" 禁止 AI 涉及危险实验设计 十五、参考资源 references/physics-concepts-map.md — 物理概念图谱（五大物理观念） references/lab-design-template.md — 实验设计模板（演示/分组/课外） references/model-examples.md — 物理模型案例（7 类核心模型） references/student-physics-profile-template.md — 学员物理档案填写模板 💡 小智说： "物理不是'记公式'， 是'看世界的方式'。 当学员能用物理观念解释生活、 解释科技、解释前沿， 那才是真的'学物理'—— 不是为考试，是为'看世界'。"