彰顯課程理念 落實(shí)核心素養(yǎng)①
——滬科教版《普通高中教科書 物理》試讀體會(huì)

(江蘇省建湖高級(jí)中學(xué)，江蘇 鹽城 224700)

《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)(2017年版)》公布后，筆者試讀了滬科教版《普通高中教科書 物理》，該教科書很好地體現(xiàn)了培養(yǎng)學(xué)生的物理學(xué)科核心素養(yǎng)的要求。

1 物理觀念的呈現(xiàn)可讀、可信

課程標(biāo)準(zhǔn)在教材編寫建議中提出：要注意物理內(nèi)容的分層與分類，關(guān)注不同學(xué)生的學(xué)習(xí)需求，為學(xué)生的個(gè)性化發(fā)展搭建平臺(tái)。

教科書對(duì)必修第三冊(cè)第一章靜電場(chǎng)的內(nèi)容編排結(jié)構(gòu)如圖1所示，其中設(shè)計(jì)了探究電荷間相互作用的活動(dòng)，為第二章構(gòu)建靜電場(chǎng)的概念奠定基礎(chǔ)，利用愛(ài)因斯坦的話語(yǔ)提示學(xué)習(xí)電場(chǎng)的方法，建立電場(chǎng)概念后介紹了場(chǎng)的物質(zhì)性，在第五章學(xué)習(xí)磁場(chǎng)時(shí)，進(jìn)一步從場(chǎng)的視角深化學(xué)生的物質(zhì)觀。

圖1

在研究“物體運(yùn)動(dòng)”的內(nèi)容設(shè)計(jì)上，通過(guò)疊圖呈現(xiàn)運(yùn)動(dòng)員的動(dòng)態(tài)，通過(guò)汽車位置與時(shí)鐘對(duì)應(yīng)圖建立平均速度概念，通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究建立瞬時(shí)速度概念，利用v-t圖像鞏固瞬時(shí)速度概念，運(yùn)用DIS(數(shù)字化實(shí)驗(yàn)系統(tǒng))讓學(xué)生直觀感受瞬時(shí)速度。在“相互作用”的內(nèi)容設(shè)計(jì)上，大量使用了機(jī)械、體育、生活及實(shí)驗(yàn)室中照片佐證相互作用的觀念；在“力的合成與分解、共點(diǎn)力平衡”的內(nèi)容呈現(xiàn)上，多處以令國(guó)人振奮的各種橋梁為背景。

關(guān)于“‘功’的概念是怎樣建立的”，從法國(guó)工程師卡諾的“作用矩”、到法國(guó)數(shù)學(xué)家“動(dòng)力效應(yīng)”、再到法國(guó)工程師彭賽列明確推薦“功”這個(gè)名詞，讓學(xué)生了解人類對(duì)功的概念的建構(gòu)過(guò)程，加深對(duì)功的理解。教科書在“研究功和機(jī)械能”一章中設(shè)計(jì)了5節(jié)內(nèi)容，精簡(jiǎn)了功能轉(zhuǎn)化關(guān)系，減少了容易混淆的負(fù)遷移，而在其他章節(jié)中逐步滲透各種功能關(guān)系，有利于學(xué)生在初中學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)之上順利實(shí)現(xiàn)功和能的學(xué)習(xí)進(jìn)階。在“能源與可持續(xù)發(fā)展”一章中，教科書通過(guò)物理史實(shí)的回溯，闡述不同形式能量的轉(zhuǎn)化，結(jié)合能量轉(zhuǎn)化的具體事例來(lái)理解能的轉(zhuǎn)化和守恒定律。教科書通過(guò)豐富的圖片，向?qū)W生展示能源利用導(dǎo)致環(huán)境的污染、能源的開發(fā)與環(huán)境保護(hù)，通過(guò)插圖“把完好的地球交給孩子”，培養(yǎng)學(xué)生可持續(xù)發(fā)展的科學(xué)責(zé)任感。

教科書以大量的照片展示真實(shí)的物理情景，如物理學(xué)家的照片、禮花在空中爆炸、水波繞過(guò)小山和橋墩、貝殼和孔雀羽毛上的彩色、神舟飛船和長(zhǎng)征火箭等，對(duì)學(xué)生產(chǎn)生強(qiáng)烈的視覺(jué)沖擊，引導(dǎo)他們認(rèn)識(shí)其原理，進(jìn)而形成物理觀念。

2 科學(xué)思維活動(dòng)可思、可辨

課程標(biāo)準(zhǔn)建議教科書編寫時(shí)要關(guān)注科學(xué)家在科學(xué)探究過(guò)程中所凝練、升華的科學(xué)思維方式和科學(xué)探究方法，讓學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)家的科學(xué)思維、研究方法及科學(xué)態(tài)度等。

模型建構(gòu)是一個(gè)漸進(jìn)的過(guò)程,教科書通過(guò)介紹“神舟”五號(hào)飛船尺寸、質(zhì)量，說(shuō)明飛船是有大小和體積的，但飛船在指揮部顯示屏上呈現(xiàn)的僅僅是一個(gè)亮點(diǎn)，表明在研究飛船在空中位置、飛行的速度及軌道等問(wèn)題時(shí)，都不需要考慮飛船本身的大小和形狀，可以把飛船簡(jiǎn)化成一個(gè)有質(zhì)量的點(diǎn)。在運(yùn)動(dòng)模型的建構(gòu)過(guò)程中，教科書從常見的物體下落運(yùn)動(dòng)出發(fā)，通過(guò)感知、實(shí)驗(yàn)、探究等過(guò)程，逐步建構(gòu)勻變速直線運(yùn)動(dòng)模型。在力的合成與分解中，對(duì)斜拉橋的受力情況層層深入，逐步建構(gòu)對(duì)象模型。

在“伽利略對(duì)落體運(yùn)動(dòng)的研究”一節(jié)中，介紹了伽利略的探究之路，基于自然規(guī)律簡(jiǎn)潔、和諧的理念，他首先提出“速度與時(shí)間成正比”的猜想，但在實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證中遇到了困難，求助于數(shù)學(xué)推理后找到解決問(wèn)題的方案，教科書明確向?qū)W生提出問(wèn)題：為什么s∝t2比v∝t更容易用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證呢？又如教科書中將劉徽的“割圓術(shù)”與微分思想進(jìn)行比較，展示了科學(xué)思維方式。提及鄭玄在《考工記》中的說(shuō)法：“假令弓力勝三石，引之中三尺，弛其弦，以繩緩擐之，每加物一石，則張一尺”，與胡克定律相比較，以培養(yǎng)學(xué)生的思辨能力。

如圖2所示，在“電動(dòng)勢(shì)”一節(jié)內(nèi)容的呈現(xiàn)中，以小朋友傳球游戲類比非靜電力對(duì)電荷的移動(dòng)，貼近學(xué)生的生活，引導(dǎo)學(xué)生用類比法理解電動(dòng)勢(shì)的物理意義，設(shè)計(jì)比較新穎。在講述“電流形成的微觀機(jī)理”時(shí)，教科書呈現(xiàn)了兩幅放大圖片，一幅是描述自由電子無(wú)規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)，另一幅是自由電子在電場(chǎng)力作用下的定向移動(dòng)，實(shí)際上是在自由電子的速率巨大的無(wú)規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)上附加的一個(gè)速率很小的定向移動(dòng)，幫助學(xué)生認(rèn)識(shí)抽象的物理過(guò)程，形成科學(xué)推理能力，理解電流形成的機(jī)理。

圖2

在牛頓第二定律的教學(xué)設(shè)計(jì)中，先復(fù)習(xí)力的作用效果是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因，并通過(guò)實(shí)例加以說(shuō)明，接著提出新的問(wèn)題：加速度的大小除了與力的大小方向有關(guān)外，還跟什么因素有關(guān)？通過(guò)改變乒乓球與網(wǎng)球的運(yùn)動(dòng)、推空車與重車的比較，得出加速度還與質(zhì)量有關(guān)，在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了運(yùn)用控制變量法的探究實(shí)驗(yàn)。這種由現(xiàn)象→理論→實(shí)驗(yàn)→猜想→驗(yàn)證→結(jié)論的科學(xué)論證的思維流程，有利于學(xué)生養(yǎng)成良好的科學(xué)思維習(xí)慣。

該教科書為了培養(yǎng)學(xué)生的質(zhì)疑創(chuàng)新能力，設(shè)計(jì)了多個(gè)欄目，如在探究加速度與力、質(zhì)量的定量關(guān)系的實(shí)驗(yàn)中，根據(jù)實(shí)驗(yàn)裝置提出3個(gè)問(wèn)題，分別對(duì)研究對(duì)象、受力以及加速度的測(cè)量進(jìn)行討論。教科書對(duì)“案例分析“的處理采用了多種形式，多數(shù)案例給出了完整的分析和解答過(guò)程；少數(shù)案例只給出分析過(guò)程，留下空白，讓學(xué)生根據(jù)分析完成解答；也有一些例題在解答結(jié)束后提出新的問(wèn)題，新問(wèn)題或與教科書的引入呼應(yīng)，或?qū)Π咐M(jìn)行拓展追問(wèn)，或?qū)忸}方法進(jìn)行總結(jié)，將學(xué)生的思維引向更深、更廣的境界。

3 科學(xué)探究的設(shè)計(jì)可探、可評(píng)

課程標(biāo)準(zhǔn)建議教科書編寫時(shí)既要注重物理核心概念和規(guī)律等基本內(nèi)容，還要注重物理學(xué)的探究過(guò)程、探究方法，為學(xué)生的終身發(fā)展打下基礎(chǔ)。

教科書針對(duì)物理概念和規(guī)律的教學(xué)設(shè)計(jì)了大量的“實(shí)驗(yàn)探究”“論證分析”“學(xué)生必做實(shí)驗(yàn)”等活動(dòng)。在“變壓器”的內(nèi)容呈現(xiàn)中，通過(guò)變壓器原、副線圈電壓與匝數(shù)關(guān)系的探究活動(dòng)，從提出問(wèn)題到設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，從收集證據(jù)到論證，最后得到實(shí)驗(yàn)結(jié)論，讓學(xué)生經(jīng)歷完整的探究過(guò)程，操作性強(qiáng)。在“探究動(dòng)量守恒定律”部分，利用趣味實(shí)驗(yàn)引入課題，先通過(guò)牛頓運(yùn)動(dòng)定律及運(yùn)動(dòng)學(xué)公式進(jìn)行理論探究，得到動(dòng)量守恒定律，接下來(lái)再進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，讓學(xué)生經(jīng)歷科學(xué)論證過(guò)程，增強(qiáng)了學(xué)生的證據(jù)意識(shí)，提升了學(xué)生的科學(xué)論證能力。

教科書在科學(xué)探究上注重證據(jù)呈現(xiàn)與論證過(guò)程，在本質(zhì)屬性的發(fā)現(xiàn)與規(guī)律的獲取過(guò)程中，教科書或用學(xué)生耳熟能詳?shù)氖聦?shí)引入，或用形象生動(dòng)的圖片展現(xiàn)，使學(xué)生感到不突兀。在重要的物理性質(zhì)、規(guī)律的探究中，教科書既設(shè)計(jì)了實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)，還設(shè)計(jì)了理論探究活動(dòng)，如在“多普勒效應(yīng)”一節(jié)中，先進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究，再進(jìn)行分析論證，從感性到理性的認(rèn)識(shí)過(guò)程符合學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律。

在每?jī)?cè)教科書的結(jié)尾部分安排了“總結(jié)與評(píng)價(jià) 課題研究成果報(bào)告會(huì)”，要求學(xué)生展示自己最滿意的研究成果，其中“研究課題示例”為學(xué)生提供了一些課題讓學(xué)生選擇和探究，在為課題研究設(shè)計(jì)的評(píng)價(jià)表中，體現(xiàn)了多元評(píng)價(jià)的要求，包括自我評(píng)價(jià)、小組評(píng)價(jià)以及教師評(píng)價(jià)，要求從方案設(shè)計(jì)、證據(jù)收集、分析論證、研究成果和結(jié)論等方面進(jìn)行評(píng)價(jià)，還要求學(xué)生記錄在課題研究中的表現(xiàn)、對(duì)小組的貢獻(xiàn)、遇到的困難、可改進(jìn)的方面，總結(jié)、反思自己的研究過(guò)程。

4 科學(xué)態(tài)度與責(zé)任的培養(yǎng)落實(shí)到位

課程標(biāo)準(zhǔn)建議教科書編寫時(shí)注意及時(shí)納入物理學(xué)科的最新研究成果，關(guān)注物理學(xué)的技術(shù)應(yīng)用帶來(lái)的社會(huì)問(wèn)題。

教科書文字表述親切，舉例貼近學(xué)科前沿與日常生活。在“電磁波”一節(jié)中，教科書利用“信息瀏覽”欄目，介紹電磁波給人們帶來(lái)福祉的同時(shí)，又給人們帶來(lái)電磁污染，并介紹了強(qiáng)電磁輻射會(huì)使人產(chǎn)生的一些癥狀，提出了避免或減小電磁輻射危害的主要方法。

在教科書中插入了大量的旁批，有的直接介紹物理知識(shí)，如“物理量的增量是指后一時(shí)刻的量值減去前一時(shí)刻的量值”，將物理中常用的非主要概念講得清清楚楚。“用角速度來(lái)描述圓周運(yùn)動(dòng)，建立角速度、轉(zhuǎn)速等概念，比單純用線速度來(lái)描述圓周運(yùn)動(dòng)情況更具有實(shí)用價(jià)值”，引起學(xué)生思考描述圓周運(yùn)動(dòng)方案的多樣性。“物理學(xué)家狄拉克形象地說(shuō)：‘在地球上摘朵花，你就移動(dòng)了最遠(yuǎn)的星球!’你能體會(huì)這句話的含義嗎？”引發(fā)學(xué)生思考，道出了科學(xué)的本質(zhì)。

教科書中運(yùn)用了大量的史料圖片介紹物理學(xué)的發(fā)展進(jìn)程，穿插物理學(xué)史上經(jīng)典事例、科學(xué)家小故事，促進(jìn)學(xué)生正確認(rèn)識(shí)科學(xué)本質(zhì)，有助于學(xué)生形成良好的科學(xué)態(tài)度。

培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度與價(jià)值觀，應(yīng)基于平時(shí)的教學(xué)活動(dòng)，教科書利用可讀性強(qiáng)的“STSE”等欄目，反映物理學(xué)與科學(xué)、技術(shù)、社會(huì)、環(huán)境的緊密聯(lián)系。如圖片“大氣被污染”“水被污染”“酸雨對(duì)森林的破壞”等，無(wú)不激發(fā)學(xué)生的責(zé)任意識(shí)；“空氣的質(zhì)量指標(biāo)”結(jié)合上課當(dāng)天的空氣質(zhì)量報(bào)告，更能激發(fā)學(xué)生的環(huán)保意識(shí)。在“飛出地球去”的內(nèi)容呈現(xiàn)中，介紹我國(guó)航天事業(yè)的成就，增加了學(xué)生的民族自信和制度自信，同時(shí)激發(fā)了學(xué)生奮發(fā)讀書、振興中華的強(qiáng)烈意愿。

5 結(jié)語(yǔ)

教科書是教師施教和學(xué)生學(xué)習(xí)的文本材料，領(lǐng)會(huì)教科書編寫意圖，能使物理教學(xué)向著立德樹人的目標(biāo)進(jìn)發(fā)，落實(shí)核心素養(yǎng)的培養(yǎng)目標(biāo)。