淺析新舊人教版教材中“運動與力的關(guān)系”的編排異同

王 力

(安徽省樅陽縣第三中學(xué)，安徽 銅陵 246700)

最新人教版教材已于2019年出版發(fā)行，同年起在部分省份試用，其在繼承傳統(tǒng)教材特色的同時，順應(yīng)時代要求，大膽改革創(chuàng)新，滲透核心素養(yǎng)，彰顯育人理念。本文以“運動與力的關(guān)系”一章為例，分析比較2004年版和2019年版教材的章節(jié)設(shè)置、核心規(guī)律呈現(xiàn)方式、科學(xué)探究等內(nèi)容，展示2019年版教材的亮點。

1 兩版教材“運動與力”一章章節(jié)設(shè)置的編排比較

同樣的知識內(nèi)容，編者對其內(nèi)在聯(lián)系及結(jié)構(gòu)構(gòu)成的認知不同，編寫出的教材便顯得不同。2004年版、2019年版教材“運動與力的關(guān)系”一章也不例外，新舊教材在章節(jié)設(shè)置上的異同如表1所示。

表1

表1從章標題、節(jié)次編排上展示了2004年版、2019年版教材“運動與力”一章的異同，從表1中不難發(fā)現(xiàn)兩版教材不僅在章標題上有所不同，而且在總節(jié)次和部分節(jié)標題上也有所差異，兩版教材的章節(jié)設(shè)置異同可概括為“兩刪、兩改、一分離”。

1.1 兩刪

第一刪為“牛頓第三定律”。2004年版教材研究力與運動時按傳統(tǒng)的思路編排，即牛頓第一定律、牛頓第二定律、牛頓第三定律，最后是牛頓運動定律的應(yīng)用，知識體系結(jié)構(gòu)簡潔明了、脈絡(luò)清晰。2019年版教材打破了這一以知識結(jié)構(gòu)為主線的傳統(tǒng)編排思路，將牛頓第三定律從該章節(jié)前置到“相互作用”一章，從問題的本質(zhì)來看，牛頓第三定律研究作用力與反作用力的關(guān)系，本就屬于相互作用的范疇，這樣的變化更符合學(xué)生的認知規(guī)律。

第二刪為“共點力的平衡”。2004年版教材中將共點力的平衡看成是牛頓第二定律的特殊情況，即合力為零時的情形，因而將共點力的平衡內(nèi)容編排在“用牛頓運動定律解決問題(一)”中而2019版，教材則將其前置至“相互作用”一章章末，自成一節(jié)，節(jié)名為“共點力的平衡”，當(dāng)然，對于相互作用一章而言，在研究了重力、彈力、摩擦力、牛頓第三定律及處理力的方法、力的合成與分解等內(nèi)容后，研究共點力的平衡時機已經(jīng)成熟，故而2019年版教材順勢在“力的合成與分解”一節(jié)后追加“共點力的平衡”，以鞏固前面所學(xué)習(xí)的內(nèi)容和方法，恰到好處。

1.2 兩改

第一改為章名稱。2004年版教材章標題定為“牛頓運動定律”，其研究內(nèi)容為牛頓三大定律及其應(yīng)用，章標題即顯現(xiàn)出本章研究的內(nèi)容，相比之下，2019年版教材則將章標題定為“運動和力”，該標題表面上看與傳統(tǒng)標題相比顯得另類，但細究其研究的內(nèi)容不難發(fā)現(xiàn)該標題實際上比“牛頓運動定律”更為貼切。其研究內(nèi)容有“牛頓第一定律”“牛頓第二定律”“牛頓運動定律的應(yīng)用”和“超重與失重”，牛頓第一定律研究的是物體在不受力情況下呈現(xiàn)的運動形態(tài)，牛頓第二定律描繪了物體在受到力作用時呈現(xiàn)的運動形態(tài)，至于“牛頓運動定律的應(yīng)用”和“超重與失重”內(nèi)容實質(zhì)均為兩定律在一定條件下所呈現(xiàn)的力與運動的關(guān)系。

第二改為節(jié)名稱。2004年版教材最后兩節(jié)節(jié)名稱分別為“用牛頓運動定律解決問題(一)”“用牛頓運動定律解決問題(二)”，而2019年版教材將其整合變更為“牛頓運動定律的應(yīng)用”。

1.3 一分離

一分離即將2004年 版教材中“用牛頓運動定律解決問題(二)”一節(jié)中第二部分的“超重與失重”內(nèi)容分離出來，獨成一節(jié)，命名為“超重與失重”，2004年版教材該節(jié)由兩部分組成，2019年版教材將兩者分離出來，各自成一節(jié)，一者前置，一者保留，細究2019年版教材這一分離動作，不無道理，超重與失重的本質(zhì)是物體在豎直方向上具有加速度，故其對支持物的壓力或?qū)覓煳锏睦Τ尸F(xiàn)出不等于自身重力的現(xiàn)象，它是一種現(xiàn)象，這種現(xiàn)象可以用牛頓運動定律解釋，因此可以歸結(jié)為牛頓運動定律的應(yīng)用，這一編排的思路是“先認知定律，再觀察生活現(xiàn)象，最后用定律解讀現(xiàn)象原因”。當(dāng)然，受標題、情境等暗示，學(xué)生已知曉肯定要運用牛頓運動定律解讀這一現(xiàn)象，學(xué)生的思考分析是被動的，相比之下，將其分離出來并將標題定為“超重與失重”，既強調(diào)這一生活中常見的現(xiàn)象，同時也為問題的解決設(shè)置了一定的懸念(學(xué)生常對于將超重與失重內(nèi)容呈現(xiàn)在牛頓運動定律應(yīng)用的后一節(jié)感到茫然)，化被動為主動，有效地激發(fā)了學(xué)生的思考。

2 兩版教材中核心定律的呈現(xiàn)方式比較

物理定律是物理學(xué)家在大量實驗的基礎(chǔ)上，通過對數(shù)據(jù)的定量分析概括推理得出，物理教材在呈現(xiàn)定律時，其方式非常重要，既要符合學(xué)生認知規(guī)律，又不能脫離定律實際，兩版本教材在牛頓第二定律呈現(xiàn)方式上的異同如表2所示。

表2

表2展示了兩版本教材在牛頓第二定律呈現(xiàn)方式上的異同，比較發(fā)現(xiàn)存在三方面的不同之處。

2.1 定律的導(dǎo)入

2004年版教材在節(jié)首未設(shè)置導(dǎo)入語和導(dǎo)入情境，開門見山“由上節(jié)的實驗結(jié)論得……”，2019年版教材則以其特色風(fēng)格“問題導(dǎo)入法”為開節(jié)，配以圖片引入本節(jié)內(nèi)容，在過渡上較2004年版更為自然。

2.2 定律內(nèi)容的形成

牛頓第二定律是實驗定律，由實驗數(shù)據(jù)分析概括得出結(jié)論。兩版本教材在由實驗數(shù)據(jù)分析概括、形成結(jié)論上顯得不同，在得出加速度與力成正比、與質(zhì)量成反比這一結(jié)論后，2004年版教材直接由實驗數(shù)據(jù)通過圖像這一最直觀的方式生成結(jié)論，而2019年版教材在通過數(shù)據(jù)生成結(jié)論上顯得非常慎重，強調(diào)定律的形成既要有大量可靠數(shù)據(jù)的支撐，更要有嚴謹?shù)目茖W(xué)態(tài)度，教材花了一定的篇幅論述實際圖像與理想圖像的區(qū)別，實際圖像要通過擬合處理方能得出正比關(guān)系，由此可見新教材更加注重科學(xué)態(tài)度與責(zé)任的培養(yǎng)。

2.3 定律表達式的呈現(xiàn)

在得出F=kma后，如何將力與運動的關(guān)系表達得更為簡單直接，即如何將該表達式中的比例系數(shù)定為1？新舊教材的處理方式略有不同，2004年版教材直接將F=kma中的k定為1，緊接著闡明該表達式F=ma即為牛頓第二定律的數(shù)學(xué)表達式，然后對1 N的力作詳細說明，2019年版教材則恰好相反，在將F=ma中的k定為1后，并不急于說明該表達式是牛頓第二定律的數(shù)學(xué)表達式，而是在解釋清楚1 N的力后，質(zhì)量單位取千克,加速度的單位取米/秒2再給出表達式F=ma，在定律的數(shù)學(xué)表達式的呈現(xiàn)方面更為嚴謹。

3 兩版本教材中科學(xué)探究的比較

科學(xué)探究作為核心素養(yǎng)的重要方面，旨在通過對學(xué)生“猜想發(fā)現(xiàn)問題、設(shè)計探究方案、分析處理數(shù)據(jù)、推理概括”等能力的培養(yǎng)，達到在實際生活中解決相關(guān)問題的目的，這是科學(xué)探究素養(yǎng)的精髓所在。筆者就2004年版與2019年版教材中最具代表性的實驗“加速度與力、質(zhì)量關(guān)系”的探究作了簡要比較(表3)。

表3

表3從實驗構(gòu)成、參考案例數(shù)量、實驗方法、實驗器材及實驗裝置圖等方面對兩版本教材的實驗編排作了比較，同中有異，異中有同。

3.1 探究實驗的構(gòu)成

探究實驗在兩版本教材中均分為四個板塊，2004年版教材中四板塊分別為：“加速度與力的關(guān)系、加速度與質(zhì)量的關(guān)系、制定實驗方案時的兩個問題、怎樣由實驗結(jié)果得出結(jié)論”，標題表述較為口語化，在實驗探究基本要素的呈現(xiàn)方面存在不足。2019年版教材則設(shè)有“實驗思路、物理量的測量、進行實驗、數(shù)據(jù)分析”四個板塊，其標題名稱均為科學(xué)探究的重要環(huán)節(jié)，探究目標明確、思路清晰，盡顯實驗探究韻味。

3.2 參考案例

2004年版教材編排了一個實驗方案，2019年版教材則編排了兩個實驗方案供選用，其中一個與2004年版方案相同，2019年版的探究方案更為翔實。

兩種教材實驗方案上的不同主要體現(xiàn)在加速度的測量上，2004年版教材運用位移之比等于加速度之比，無需通過紙帶上的點處理數(shù)據(jù)以計算加速度，而2019年版教材的參考案例2則運用了傳統(tǒng)的紙帶法求解加速度。另外，在傳統(tǒng)物理教材中“平衡摩擦力”這一動作，在2019年版教材中代之為“阻力補償法”。

3.3 實驗裝置與器材

2019年版教材較2004年版教材有一細微的改變，將2004年版教材實驗裝置中與繩相連的小盤和砝碼更換為槽碼，其優(yōu)勢在于可通過其數(shù)量的增減實現(xiàn)合力(將槽碼的重力近似看作小車受到的合力)的整數(shù)倍變化，這在探究加速度與力的正比關(guān)系時效果非常明顯，相比之下，使用小盤加砝碼這一裝置，因其總重力等于砝碼重力與小盤重力之和，故在增減砝碼數(shù)目時不能實現(xiàn)總重力的整數(shù)倍變化。

4 結(jié)語

2019年版教材是新事物，顯然有許多亮點，但也不是完美無暇，因此，2019年版教材的推廣使用，并不是告訴我們就要與2004年版教材甚至其他版本教材完全告別，辯證、客觀地審視教材、使用教材，既看到每種教材的特色，也要理解每種教材的不足，因而一線教師任何時候手中都應(yīng)當(dāng)持有不同版本的教材，各取所長，相互彌補，真正做到用教材教，而不是教教材。