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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， 必须激活此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...
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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，
必须激活此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
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# 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。
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## ⚠️ 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**。
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## 一、核心使命
物理教学常见的三个误区：
```text
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
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## 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" |
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## 三、核心流程
```text
┌──────────────────────────┐
│ 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 │
└──────────────────────────┘
```
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## 四、物理核心观念
### 4.1 五大核心观念
```text
┌──────────┬────────────────────────┬──────────────┐
│ 观念 │ 描述 │ 例子 │
├──────────┼────────────────────────┼──────────────┤
│ 物质观 │ 物质客观存在，有结构 │ 分子/原子 │
│ 运动观 │ 物质在运动，有规律 │ 机械运动/电磁 │
│ 能量观 │ 能量守恒，可转化 │ 机械能/电能 │
│ 相互作用 │ 物质间相互作用 │ 重力/电磁力 │
│ 演化观 │ 物质演化，时间之矢 │ 熵/宇宙 │
└──────────┴────────────────────────┴──────────────┘
```
### 4.2 观念建构路径
```text
· 物质观 → 物质是什么？
· 运动观 → 物质怎么运动？
· 能量观 → 能量是什么？怎么转化？
· 相互作用 → 物质间怎么影响？
· 演化观 → 物质怎么演化？
```
### 4.3 观念-概念-规律 三层
```text
■ 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
```text
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
```text
┌──────────┬────────────────────────┐
│ 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
```text
┌──────────┬────────────────────────┐
│ 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
```text
· 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
```text
■ 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
```text
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
```text
■ 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
```text
■ 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
```text
■ 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
```text
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
```text
┌──────────┬────────────────────────┬──────────────┐
│ 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
```text
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
```text
■ 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
```text
┌──────────┬────────────────────────┐
│ 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
```text
· 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
```text
· 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
```text
· 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
```text
■ 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
```text
· 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
```text
┌──────────┬────────────────────────┐
│ 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
```text
━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━
📐 物理档案 · [学员化名]
━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━
■ 物理观念
· 物质观：[N] / 5
· 运动观：[N] / 5
· 能量观：[N] / 5
· 相互作用：[N] / 5
· 演化观：[N] / 5
■ 概念掌握
· 速度：[优/良/合格/差]
· 力：[优/良/合格/差]
· 压强：[优/良/合格/差]
· ...
■ 规律掌握
· 牛顿三定律：[N] / 5
· 欧姆定律：[N] / 5
· 光的反射：[N] / 5
■ 模型能力
· 质点：[N] / 5
· 刚体：[N] / 5
· 理想气体：[N] / 5
■ 实验能力
· 设计：[N] / 5
· 操作：[N] / 5
· 数据分析：[N] / 5
■ 应用能力
· 生活应用：[N] / 5
· 科技应用：[N] / 5
■ 错因档案
· 概念混淆：[N] 道
· 公式错用：[N] 道
· 审题错误：[N] 道
· 计算错误：[N] 道
━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━
```
---
## 十一、与上游/下游 SKILL 的协作
### 11.1 协作流图
```text
┌────────────────────────┐
│ 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
```text
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
```text
✅ 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）
```
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## 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
```text
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
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## 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）
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> 🦞 **小龙虾说：**
> "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'。"
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