人教版高中物理新教材實踐類活動設置特征分析
——以人教版(2019年)高中物理必修第一冊為例

董麗君 袁海泉

(蘇州大學物理科學與技術學院 江蘇 蘇州 215006)

物理是一門基于觀察和實驗的自然學科，2019年國務院辦公廳《關于新時代推進普通高中育人方式改革的指導意見》中提出，要積極探索基于情境、問題導向的互動式、啟發(fā)式、探究式、體驗式等課堂教學，注重加強課題研究、項目設計、研究性學習等綜合性教學.在人教版(2004年)高中物理教材中，就設置了大量的實踐類活動，活動來源于真實情境，可以培養(yǎng)學生的實踐意識和物理核心素養(yǎng).2019年出版的人教版高中物理新教材繼承了原本教材上的實踐類活動，并在此基礎上做出了改進，實踐類活動更加緊跟科技發(fā)展，創(chuàng)設的物理情境生動形象，啟迪學生物理思維的有趣的物理問題更貼近學生生活，下面以必修第一冊為例對人教版(2019年)教材上的實踐類活動設置特征進行分析.

1 人教版高中物理新教材必修第一冊實踐類活動設置

依據(jù)普通高中物理課程標準(2017年版)編寫的人教版(2019年)高中物理新教材注重對學生價值觀念、必備品格和關鍵能力的培養(yǎng)，設置了眾多與實踐情境相關聯(lián)的活動，即實踐類活動.新教材中設置的實踐類活動融入到了教學過程的各個環(huán)節(jié)，從可用于課堂教學的實踐類活動(問題、做一做、實驗)，到可用于課外拓展的實踐類活動(習題、STSE、科學漫步、拓展學習、課題研究)，使得物理課程學習更加注重學生探究的過程，強調學生的主動參與，關注學生學習積極性、自主性的提高，使學生更有效地理解概念、規(guī)律，有助于提高學生的核心素養(yǎng)和適應創(chuàng)新性人才培養(yǎng)的需要.

在課堂教學引入部分，每一節(jié)教材都創(chuàng)設了一個情境“問題”，以引發(fā)學生對所要學習內容的主動思考，培養(yǎng)學生的問題意識和提出問題的能力.這些情境中有的是需要學生動手操作的實踐活動情境，引導學生在做中學、學中做.在課堂教學過程中還安排了一部分“實驗”欄目和“做一做”欄目，“實驗”欄目是學生自己動腦、動手操作的實踐活動；“做一做”欄目是小型的動手操作類活動，目的是引發(fā)思考、體驗和感悟.人教版(2019年)必修第一冊教材上可用于課堂教學的實踐類活動具體分布如表1所示.

表1 可用于課堂教學的實踐類活動[1]

在課后鞏固環(huán)節(jié)，從常規(guī)的每節(jié)課后的練習與應用、章末的復習與提高，到可以開闊視野，引發(fā)學生自己主動學習的“拓展學習”“STSE”“科學漫步”“課題研究”等欄目，教材上都安排了一些實踐類活動，具體分布情況如表2所示.

表2 可用于課后鞏固的實踐類活動[1]

必修第一冊教材的課后習題和章末習題中一共分布著9道實踐類活動性質的習題，其中有設計類的、體驗類的，還有探究類的，這些習題注重知識有意義地整體性運用與創(chuàng)造，學生在活動中獲得切身體驗、提高分析、解決實際問題的能力、發(fā)展高階思維，從而提高核心素養(yǎng).

在教材最后，安排了課題研究環(huán)節(jié)，給出了一個研究樣例和一個參考選題.必修第一冊教材的課題研究樣例是“球形物體空氣阻力大小與速率關系的研究”，參考選題是“橡皮筋彈力與伸長量關系的研究”[1].課題研究環(huán)節(jié)鼓勵學生根據(jù)自己對周圍事物的觀察和質疑，發(fā)現(xiàn)和提出值得自己研究的問題，對一個研究課題經歷自主構思、深入分析、完整研究和系統(tǒng)表達的過程，研究內容不受教科書的約束，研究時間不受學時的限制，與課堂上的學習活動實現(xiàn)優(yōu)勢互補，進一步提高學生的科研素養(yǎng)和創(chuàng)造能力.

2 人教版高中物理新教材必修第一冊實踐類活動特征分析

實踐類活動具有真實的情境，解決的是實際問題，同時具有一定的操作性、開放性和靈活性，可以充分培養(yǎng)學生的實踐意識和實踐能力，在做中學，在學中做，讓學生的思維外顯，具有豐富的教學價值.

2.1 實踐類活動的情境真實性與應用性特征

新教材中的實踐類活動情境基本上來自于對自然界的觀察、生活應用的需要和社會發(fā)展的需求[2]，這些真實的情境首先可以喚起學生的親近感和濃厚的學習興趣，讓學習主動發(fā)生.

例如“問題”欄目中的“比較紙和紙團下落的快慢”“用彈簧測力計探究滑動摩擦力與壓力之間的關系”“站在體重計上向下蹲，觀察示數(shù)的變化情況”等，這些都是取材容易，與現(xiàn)實生活聯(lián)系十分密切，趣味性很強的實踐活動.例如課后鞏固環(huán)節(jié)中的查找“全球導航衛(wèi)星系統(tǒng)的應用”“交通工具與社會發(fā)展”“發(fā)明一個自動沖水裝置”等，把這些和學生生活聯(lián)系密切的問題、社會熱點中的物理問題、現(xiàn)代科技成果等真實情境中的問題引入物理課堂，可以激發(fā)學生的學習熱情，讓課堂學習主動發(fā)生，并在潛移默化中培養(yǎng)了學生的實踐意識和社會責任意識.

實踐類活動取材于真實情境，這也讓活動具有了實際應用的價值.例如“制作人的反應時間尺”“發(fā)明一個自動沖水裝置”“設計一個水平加速度測量儀”等，這些來自于生活的設計類活動項目，有明確具體的設計意圖和實際應用的意義，有助于培養(yǎng)學生問題解決的意識，讓學生體會到物理知識的實用價值.

廣泛而真實的情境讓學生的思維不再局限于文本，同時引導和鼓勵學生熱愛生活、參與社會、走進物理.使物理學習與生活實踐相互滲透，有助于學生實踐意識和實踐能力的養(yǎng)成.

2.2 實踐類活動聯(lián)系科技發(fā)展的特征

新教材充實了許多題材新穎的與現(xiàn)代科技聯(lián)系密切的物理知識，其目的在于培養(yǎng)學生的物理應用能力與挑戰(zhàn)競爭意識.例如向學生介紹的全球導航衛(wèi)星系統(tǒng)，特別介紹了我國的北斗導航系統(tǒng)，并鼓勵學生再去查找導航系統(tǒng)在有關方面的具體應用.這一類實踐類活動可以增加學生對現(xiàn)代科技的了解和對物理學科的興趣.學生通過完成這些實踐類活動，可以了解物理學中的基本概念和理論、實驗方法和手段，是如何廣泛地應用在現(xiàn)代科技的各個領域，并極大地豐富了人類對物質世界的認識，推動了科學技術的創(chuàng)新和革命，促進了生產力的發(fā)展和人類文明的進步.

新教材上實踐類活動中的測量手段從傳統(tǒng)的打點計時器，到傳感器和計算機，到用便捷的智能手機測量加速度，再到太空中的用動力學方法測量質量，活動的設計隨著科技發(fā)展不斷進步，可以喚起學生的學習熱情，同時也有助于培養(yǎng)學生運用網絡、軟件等工具解決問題的能力，提高實踐能力，培養(yǎng)緊跟時代發(fā)展步伐的、社會需要的現(xiàn)代化人才.

2.3 實踐類活動體現(xiàn)高階思維培養(yǎng)的特征

與人教版(2004年)的必修1教材相比，新教材(2019年)上的實踐類活動數(shù)目更多，例如學生實驗從6個增加到了8個，并且加強了對《高中物理課程標準(2017年版)》中要求的學生必做實驗的訓練.同時也新增了一部分設計類的活動，例如“制作人的反應時間尺”“發(fā)明一個自動沖水裝置”“設計一個水平加速度測量儀” 以及“設計太空中測質量的方法”等.分析發(fā)現(xiàn)，在此類實踐類活動中，教材對活動的設計可以由圖1[3]概括.

圖1 活動設計

例如在“牛頓第二定律”的“科學漫步”欄目里，教材首先提出在完全失重的太空里，無法使用天平，應該如何測量質量？以這個驅動問題為學習背景，教材介紹了航天員在天宮一號空間實驗室中是如何使用動力學方法測量了航天員的質量.通過對這個真實案例的分析，教材提供了動力學這個技術腳手架，并鼓勵學生獨自或合作再設計出在太空中測量質量的方法.

學生在這些實踐活動中可以大膽創(chuàng)新、仔細求證、嚴謹思考、發(fā)明創(chuàng)造，通過這些主動的活動獲得經驗的轉化與改造，并獲取較為完整而具體的知識，從而可以形成專門的技能并促進各項能力的發(fā)展，并養(yǎng)成實事求是的科學態(tài)度.根據(jù)如圖2所示的布魯姆的教育目標分類學，此時實踐類活動的目標指向是應用、分析、評價和創(chuàng)造等高階思維，學生達到對物理概念和規(guī)律的本質性理解，達成深度學習.

圖2 布魯姆教育目標

實踐類活動特別關注知識和技能有意義的整體性應用與創(chuàng)造，學生在活動中經歷調研、實驗、系統(tǒng)分析、創(chuàng)造性的見解和設計、問題解決和決策等過程，獲得切身體驗，提高實踐意識和實踐能力，發(fā)展高階思維.青年學生通過實踐類活動，可以在大量深度參與的選擇和嘗試中得到各種體驗，發(fā)展對物理知識的綜合運用和創(chuàng)新能力.在不斷地體驗中學生逐漸明確自己真正的需要，不斷地形成和深化自己的思想，逐漸形成主動發(fā)現(xiàn)問題并獨立或合作解決問題的態(tài)度和能力，養(yǎng)成自信獨立、合作分享等良好的個性品質[4]，發(fā)展出高階思維.

2.4 實踐類活動滲透核心素養(yǎng)的特征

新教材的實踐類活動全面滲透著物理核心素養(yǎng).

物理觀念的形成需要大量實踐案例的積累，物理觀念的應用需要結合實踐情境.從課堂教學到課后鞏固，新教材的各個環(huán)節(jié)中都分布著一定量的實踐類活動，強化了物理知識與實踐情境的關聯(lián)，提高了把物理知識與實踐情境進行聯(lián)系的自覺性，可以增強學生的實踐意識，從而達到“會用物理觀念解釋自然現(xiàn)象和解決實際問題[4]”的教學目標.

科學思維中物理模型的建立基于實踐中經驗事實的抽象概括，實踐活動中問題的處理分析往往就是物理模型的綜合應用.學生在實踐類活動中可以經歷與科學家相似的建構物理模型的過程，在“紙與紙團下落快慢”現(xiàn)象的比較中，體驗自由落體運動模型的建構過程.在打點計時器的實驗中，運用勻變速直線運動模型去解決問題.而質疑與發(fā)現(xiàn)往往來自于理性和實踐的沖突，要再基于事實證據(jù)和科學推理對不同觀點和結論提出質疑和批判.學生在對“交通工具的速度是不是越快越好？”等問題的思考和交流中，可以養(yǎng)成批判性思維.

科學探究是基于對實踐情境的觀察和實驗先提出物理問題，理論和實踐相結合，再形成猜想和假設，并通過實驗等課題研究過程，最后得出結論.學生在對“球形物體空氣阻力大小與速率關系”“橡皮筋彈力與伸長量關系”等課題的研究中，完整、深入、自主地參與了研究過程，經歷了提出問題、獲取證據(jù)、描述解釋、交流評估等過程，增強了科學探究能力.

科學結論最終要接受實踐的檢驗，科學本質可以在實踐類活動中體現(xiàn)，學生通過主動參與、自主操作，親歷研究過程，可以更加深刻地理解物理科學本質.來自生活、社會等真實情境下的實踐類活動可以增強學生的社會責任感，而科學態(tài)度和社會責任感最終又體現(xiàn)在具體實踐情境中的態(tài)度.

2.5 實踐類活動編排的系統(tǒng)性特征

教材內容在編排上非常重視知識結構的完備與合理，強調物理學本身的邏輯，循序漸進地呈現(xiàn)知識點.相應的，在實踐類活動的編排上，一節(jié)課的實踐類活動、一個單元的實踐類活動再到必修第一冊整本教材的實踐類活動，都呈現(xiàn)出一定的系統(tǒng)性特征.例如表3是必修第一冊第三章“相互作用——力”中安排的實踐類活動.

從表3中可以發(fā)現(xiàn)，在一節(jié)課中，實踐類活動的目標指向逐漸從觀察、體驗過渡到探究、設計、創(chuàng)造等較高層次；在一個單元中，實踐類活動的情境越來越復雜，其中涉及到的知識與技能要求逐漸提高，由淺入深、循序漸進.上升式的思維演進過程符合學生的認知發(fā)展規(guī)律，可以逐步培養(yǎng)學生分析和解決實際問題的能力，實踐類活動的安排具有系統(tǒng)性特征.

表3 “相互作用——力”章節(jié)中的實踐類活動[1]

3 實踐類活動的實施建議

新教材上的實踐類活動貫穿于整個物理教學過程.對于課堂教學環(huán)節(jié)中的實踐類活動，例如“問題”欄目、“做一做”欄目和學生實驗等，應盡可能地完成，以豐富課堂教學過程.

我們在活動過程中、學生實驗中、課后鞏固環(huán)節(jié)提出一些實施建議.在活動過程中，師生可以增加互動，教師也可以積極鼓勵學生之間進行交流、討論與合作.在學生實驗中，由于受自身知識及經驗的局限，學生在實驗過程中總會有不夠完善甚至有不成功的地方，教師要及時地予以點撥、指導，貫通思維，以免挫傷學生做實驗的積極性.課后鞏固環(huán)節(jié)的有些活動中會用到傳感器、計算機等設備來自動記錄和處理實驗數(shù)據(jù)，有條件的學校也可以完成.而對于課后實踐類的習題和課題研究，教師可以進行一定的組織和指導，讓學生學會運用科學方法去設計研究課題，去觀察、思考和解釋現(xiàn)象.同時教師也可以不規(guī)定這些實踐類活動解決的具體方法和步驟，就可以充分發(fā)揮學生的主動性和創(chuàng)造性.課后鞏固的實踐類活動的收獲可能多可能少，重點在于學生參與和實踐過程的體驗，學生參與教師就可以給予適當?shù)墓膭?課后的實踐類活動可以以作業(yè)的方式來實施，要有寬松且嚴格的作業(yè)落實環(huán)境，可以借助相應的活動手冊來完成.

4 總結

人教版(2019年)高中物理教材必修第一冊突出了一種基于核心素養(yǎng)的新教育理念，突出了實踐類活動在物理教學中的重要作用，擴展了2004年版教材上實驗的內容與范圍，完成了物理實踐活動由傳統(tǒng)的課內既定內容實驗向開放性、探究性、創(chuàng)新性的“大實踐活動環(huán)境”的轉變[6]，旨在合理滲透物理思想方法，全面培養(yǎng)學生的高階思維與核心素養(yǎng).