人教版高中物理新舊教材對(duì)比分析與教學(xué)探討

呂燦婧 吳琴琴 李奇云 周義

摘 ? 要：從教材內(nèi)容、編排順序、欄目設(shè)置和習(xí)題選擇四個(gè)方面，對(duì)2004年版和2019年版人教版高中物理教材中的“重力”部分進(jìn)行了對(duì)比分析。基于新舊教材中“重力”部分的對(duì)比分析結(jié)果，以培養(yǎng)學(xué)生的物理學(xué)科核心素養(yǎng)為目的，進(jìn)行了相關(guān)教學(xué)設(shè)計(jì)。

關(guān)鍵詞：高中物理；新舊教材；重力；核心素養(yǎng)

中圖分類(lèi)號(hào)：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ?文章編號(hào)：1003-6148（2023）7-0019-4

《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)（２０１７年版）》明確指出，“高中物理課程應(yīng)在義務(wù)教育的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步促進(jìn)學(xué)生物理學(xué)科核心素養(yǎng)的養(yǎng)成和發(fā)展。”［１］ 并提出物理學(xué)科素養(yǎng)主要包括“物理觀念”“科學(xué)思維”“科學(xué)探究”和“科學(xué)態(tài)度與責(zé)任”四個(gè)方面。課程標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了教材的編寫(xiě)內(nèi)容和結(jié)構(gòu)，是教材編寫(xiě)的指導(dǎo)思想。而教材則是課程標(biāo)準(zhǔn)最主要的載體，它可以把課程標(biāo)準(zhǔn)中的內(nèi)容要求有效地傳達(dá)給學(xué)習(xí)者，從而使教學(xué)質(zhì)量得到提高。因此，教材編寫(xiě)應(yīng)與課程標(biāo)準(zhǔn)保持一致性。

２０１９年版人教版普通高中物理教科書(shū)（以下簡(jiǎn)稱“新教材”）已經(jīng)使用近３年了，在使用新教材的過(guò)程中我們發(fā)現(xiàn)，與２００４年版人教版教科書(shū)（以下簡(jiǎn)稱“舊教材”）相比，新教材有了很大的變化，它更注重學(xué)生物理學(xué)科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)［２-３］。

本文對(duì)人教版新舊教材的“重力”內(nèi)容進(jìn)行對(duì)比分析，并根據(jù)新舊教材對(duì)比結(jié)果進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)，以促進(jìn)學(xué)生物理學(xué)科核心素養(yǎng)的養(yǎng)成。

1 ? ?新舊教材內(nèi)容編寫(xiě)的對(duì)比

1.1 ? ?教材內(nèi)容

新教材經(jīng)過(guò)精心編排，內(nèi)容更加豐富多彩，并且部分內(nèi)容有所刪減和增加（表1）。舊教材花了較大篇幅來(lái)回顧初中已學(xué)的“力的基本概念”，新教材對(duì)其進(jìn)行了優(yōu)化，簡(jiǎn)化成三個(gè)問(wèn)題導(dǎo)入來(lái)回顧舊知。“四種基本相互作用”概念太大，與當(dāng)下學(xué)生的認(rèn)知發(fā)展規(guī)律不符，故新教材果斷將其刪除。另外，新教材為了更好地優(yōu)化教材內(nèi)容，將重力和彈力編排在同一節(jié)，既能使其自然過(guò)渡到彈力，又充實(shí)了教材內(nèi)容，同時(shí)增加了探究彈簧彈力與形變量的關(guān)系的探究實(shí)驗(yàn)。這一節(jié)教學(xué)內(nèi)容明顯增加，所以需要用２課時(shí)授課，本文主要對(duì)第１課時(shí)“重力”部分進(jìn)行教材分析和教學(xué)探討。

1.2 ? ?編排順序

新教材在關(guān)于“重力”內(nèi)容的順序上作了調(diào)整（表2）。新教材的修訂從學(xué)情出發(fā)，始終將學(xué)生放在主體地位。在初中階段，就已經(jīng)進(jìn)行了力的概念及其相關(guān)性質(zhì)的教學(xué)，新教材通過(guò)問(wèn)題串聯(lián)的形式，引入此課題，溫故而知新。同時(shí)，學(xué)生在初中也已學(xué)過(guò)力的示意圖，力的圖示是力的示意圖的升級(jí)版，可以精確地表示力的三要素。舊教材將力的圖示放在力的基本概念后，將其放在知識(shí)回顧的環(huán)節(jié)，且以與水平方向成一定角度的拉力為例畫(huà)力的圖示，而新教材則是將其安排在重力的三要素后，并直接以重力為例畫(huà)出力的圖示，更符合物理知識(shí)邏輯結(jié)構(gòu)和學(xué)生的認(rèn)知發(fā)展規(guī)律。

1.3 ? ?欄目設(shè)置

除明確標(biāo)有“實(shí)驗(yàn)”的章節(jié)，新教材在每節(jié)開(kāi)頭均設(shè)置了“問(wèn)題”欄目，以“問(wèn)題”創(chuàng)設(shè)情境引入，這一節(jié)也不例外。這樣的設(shè)置可以引導(dǎo)學(xué)生對(duì)舊知識(shí)進(jìn)行回顧，在幫助學(xué)生構(gòu)建知識(shí)，培養(yǎng)科學(xué)思維的同時(shí)，還可以檢測(cè)學(xué)生的認(rèn)知情況，檢查學(xué)生對(duì)力的認(rèn)識(shí)中是否存在錯(cuò)誤的前概念。因此，相比于舊教材直接將初中關(guān)于力的基本知識(shí)簡(jiǎn)單粘貼上來(lái)，新教材更富有啟發(fā)性和發(fā)展性，更有助于學(xué)生科學(xué)思維的培養(yǎng)。

關(guān)于懸掛法測(cè)重心實(shí)驗(yàn)，兩版教材有不同的編寫(xiě)。舊教材的“做一做”欄目，讓學(xué)生通過(guò)自主探究實(shí)驗(yàn)確定薄板的重心，自證得出懸掛法的原理（圖1）。而新教材直接說(shuō)明懸掛法的實(shí)驗(yàn)原理，并沒(méi)有讓學(xué)生探究該實(shí)驗(yàn)（圖2）。自主探究可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，讓他們更加主動(dòng)地參與學(xué)習(xí)過(guò)程和探索問(wèn)題的答案，學(xué)生可以更深刻地理解問(wèn)題的本質(zhì)和原理，培養(yǎng)批判性思維和創(chuàng)造性思維。

1.4 ? ?習(xí)題選擇

在習(xí)題設(shè)置的改動(dòng)方面，新教材保留了舊教材的課后習(xí)題，同時(shí)又設(shè)置了章末習(xí)題的“復(fù)習(xí)與提高”欄目，大大增加了學(xué)生的習(xí)題量，培養(yǎng)學(xué)生的解題能力。章末習(xí)題組是本章所有內(nèi)容的整合與提升，所以相比于舊教材，新教材兼顧學(xué)生基礎(chǔ)鞏固與思維創(chuàng)新，綜合性更高，體現(xiàn)了新教材對(duì)學(xué)生物理學(xué)科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)。

新舊教材在關(guān)于“重力”這一內(nèi)容的課后習(xí)題設(shè)置并沒(méi)有太大的變動(dòng)（表3）。從數(shù)量和類(lèi)型來(lái)看，都設(shè)置了同樣的簡(jiǎn)答題、作圖題和推導(dǎo)證明題，其中作圖題有些許改動(dòng)。舊教材要求畫(huà)出不同運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下的物體重力的圖示，側(cè)重面相對(duì)單一。新教材要求畫(huà)出重力、推力和拉力的圖示，以及指出受力物體和施力物體。同樣是考查力的圖示，舊教材的課后習(xí)題基礎(chǔ)性強(qiáng)，難度偏低，而新教材更注重學(xué)生的知識(shí)遷移，有利于培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維。

2 ? ?基于核心素養(yǎng)的教學(xué)設(shè)計(jì)

以《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》為指引，筆者根據(jù)以上對(duì)新舊教材中“重力”部分的對(duì)比分析結(jié)果，進(jìn)行了相關(guān)教學(xué)設(shè)計(jì)，以期全面發(fā)展學(xué)生的物理學(xué)科核心素養(yǎng)。

2.1 ? ?創(chuàng)設(shè)情境，回顧舊知

教師先利用多媒體展示一張“足球運(yùn)動(dòng)”的動(dòng)圖：足球減速滾動(dòng)最終停下來(lái)了。以足球?yàn)檠芯繉?duì)象，提出一系列問(wèn)題：

（1）是什么原因?qū)е伦闱蜻\(yùn)動(dòng)狀態(tài)的改變？

（2）什么是力？

（3）力的作用效果是什么？

（4）力的三要素是什么？

再展示一張“掉落的蘋(píng)果砸中牛頓”的圖片，同時(shí)提出一系列問(wèn)題：

（1）蘋(píng)果為什么會(huì)落到牛頓的頭上？蘋(píng)果受到了什么力？

（2）如果掉落的是更大的蘋(píng)果，牛頓會(huì)怎樣？

（3）為什么掉落了多個(gè)蘋(píng)果，唯獨(dú)牛頓上方的那個(gè)蘋(píng)果能砸中他？

學(xué)生在教師的引導(dǎo)下，依次回答問(wèn)題，逐步回顧初中已學(xué)的力的相關(guān)知識(shí)以及重力的定義、大小和方向。

【設(shè)計(jì)意圖】舊教材中對(duì)初中已學(xué)的物理知識(shí)進(jìn)行了較多的重復(fù)。教材內(nèi)容選取應(yīng)根據(jù)課程標(biāo)準(zhǔn)要求，明確學(xué)生當(dāng)前學(xué)習(xí)的重難點(diǎn)，知道學(xué)生當(dāng)前的學(xué)習(xí)水平，不要過(guò)多重復(fù)已學(xué)知識(shí)。若需要喚醒學(xué)生已學(xué)知識(shí)，可以采用提問(wèn)的形式進(jìn)行教學(xué)，所以這部分的設(shè)計(jì)采用了新教材的編寫(xiě)。

創(chuàng)設(shè)情境進(jìn)行教學(xué)，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣；通過(guò)問(wèn)題串的方式，層層遞進(jìn)，構(gòu)建了一個(gè)系統(tǒng)的知識(shí)框架。這是對(duì)已有知識(shí)的回顧，可以增強(qiáng)學(xué)生的自信心和求知欲。將前兩章“物體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律”和本章“相互作用——力”銜接起來(lái)，讓學(xué)生更好地形成物理觀念。

2.2 ? ?實(shí)驗(yàn)探究，突破難點(diǎn)

難點(diǎn)一：重心的概念。

組織學(xué)生做個(gè)小游戲：用手指尖將質(zhì)量分布均勻的矩形薄板成功頂起來(lái)。學(xué)生通過(guò)做游戲，發(fā)現(xiàn)只有在薄板中心處提供支持力，才能將矩形薄板成功頂起來(lái)。利用多媒體輔助教學(xué)的功能，對(duì)該實(shí)驗(yàn)原理進(jìn)行解讀，得出重心的定義，滲透 等效代換的含義。并通過(guò)實(shí)例引導(dǎo)學(xué)生得出規(guī)律：對(duì)于質(zhì)量分布均勻、形狀規(guī)則的物體，重心在其幾何中心。

【設(shè)計(jì)意圖】 剛剛步入高中階段的學(xué)生，學(xué)習(xí)“重心”這樣抽象的概念難免會(huì)存在無(wú)法完全理解的現(xiàn)象。該小游戲簡(jiǎn)單易操作，具有趣味性，意在激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。并結(jié)合多媒體展示圖片，使抽象概念具體化，學(xué)生能更好地理解重心的概念和等效代換的含義，促進(jìn)學(xué)生物理觀念和科學(xué)思維的形成。

難點(diǎn)二：懸掛法測(cè)物體重心的原理。

讓學(xué)生試著確定不規(guī)則薄板的重心。學(xué)生聯(lián)系剛剛做的小游戲，用手指支撐法找到了不規(guī)則薄板的重心。在此基礎(chǔ)上，教師引導(dǎo)學(xué)生閱讀教材中“確認(rèn)薄板的重心”內(nèi)容（第56頁(yè)），巡視指導(dǎo)學(xué)生用懸掛法確定形狀不規(guī)則薄板的重心，并請(qǐng)一位學(xué)生上講臺(tái)演示該實(shí)驗(yàn)。同時(shí)，在學(xué)生操作的過(guò)程中指出實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)，引導(dǎo)學(xué)生理解懸掛法測(cè)物體重心的原理。

【設(shè)計(jì)意圖】 基于學(xué)習(xí)進(jìn)階理論，從“支撐法”進(jìn)階為“懸掛法”，促進(jìn)學(xué)生對(duì)知識(shí)的有效建構(gòu)。通過(guò)讓學(xué)生親自體驗(yàn)科學(xué)探究的過(guò)程，培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手實(shí)驗(yàn)的能力，在實(shí)驗(yàn)探究過(guò)程中突破教學(xué)難點(diǎn)。教師進(jìn)行巡視指導(dǎo)，不但可以掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)能力和動(dòng)手能力，及時(shí)得到反饋，還能增強(qiáng)師生情感。

難點(diǎn)三：質(zhì)量分布不均勻、形狀不規(guī)則的物體重心的確定。

多媒體播放“古代驅(qū)獸器原理模型”視頻。古時(shí)候，勞動(dòng)人民的莊稼時(shí)常受到野獸的踩踏和啃食，為了保護(hù)地里的莊稼，人們就想了各種辦法來(lái)驅(qū)逐野獸。視頻中展示的是我國(guó)古代驅(qū)獸器原理模型，它會(huì)發(fā)出不間斷的敲擊聲來(lái)驅(qū)趕毀壞莊稼的動(dòng)物，讓學(xué)生思考解釋它的工作原理。學(xué)生利用所學(xué)重心知識(shí)解釋原理，并在教師的引導(dǎo)下總結(jié)得出結(jié)論：質(zhì)量分布不均勻的物體，其重心會(huì)偏向質(zhì)量大的一方。同時(shí)，教師強(qiáng)調(diào)要學(xué)習(xí)古代勞動(dòng)人民善于思考、勇于實(shí)踐的精神，在日常生活中也要學(xué)會(huì)利用所學(xué)物理知識(shí)來(lái)解答一些疑難問(wèn)題。

【設(shè)計(jì)意圖】 通過(guò)觀看“古代驅(qū)獸器”視頻，落實(shí)對(duì)學(xué)生科學(xué)態(tài)度與責(zé)任的培養(yǎng)，讓學(xué)生感受古人的聰明才智和古代科技的輝煌燦爛，有助于學(xué)生樹(shù)立民族文化自信心和自豪感。

2.3 ? ?學(xué)習(xí)進(jìn)階，能力提升

多媒體展示一張“空中飛人”的圖片，引導(dǎo)學(xué)生對(duì)其進(jìn)行受力分析，畫(huà)出“力的示意圖”，并在此基礎(chǔ)上畫(huà)出“力的圖示”。教師補(bǔ)充力的圖示和力的示意圖的區(qū)別：表示不同、包含內(nèi)容不同以及標(biāo)度不同。

【設(shè)計(jì)意圖】從力的三要素自然過(guò)渡到對(duì)物體受力分析，從力的示意圖過(guò)渡到力的圖示，都符合物理學(xué)科內(nèi)容的邏輯性，也順應(yīng)學(xué)生的認(rèn)知發(fā)展水平。

3 ? ?結(jié) ?語(yǔ)

教材是教學(xué)的重要依據(jù)之一，而不同版本教材的對(duì)比分析則可以幫助我們更好地理解和把握教材的核心內(nèi)容，為教學(xué)過(guò)程的設(shè)計(jì)提供有效的參考和指導(dǎo)。本文旨在探討通過(guò)對(duì)比分析新舊教材，結(jié)合新舊教材的優(yōu)點(diǎn)，設(shè)計(jì)出更加全面和有針對(duì)性的教學(xué)過(guò)程?！爸亓Α边@節(jié)課的教學(xué)內(nèi)容是學(xué)生初中所學(xué)知識(shí)的鞏固、提升與發(fā)展，教學(xué)過(guò)程的設(shè)計(jì)要在分析對(duì)比新舊教材內(nèi)容后結(jié)合雙方優(yōu)點(diǎn)的基礎(chǔ)上，重視初高中知識(shí)的銜接和物理學(xué)科知識(shí)體系的邏輯性。

參考文獻(xiàn)：

［１］中華人民共和國(guó)教育部．普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)（２０１７年版）［Ｓ］．北京：人民教育出版社，２０18：４－５．

［２］人民教育出版社，課程教材研究所，物理課程教材研究開(kāi)發(fā)中心．普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書(shū)物理必修１［Ｍ］．北京：人民教育出版社，２００４：５１－５３．

［３］人民教育出版社，課程教材研究所，物理課程教材研究開(kāi)發(fā)中心．普通高中教科書(shū)物理必修第一冊(cè)［Ｍ］．北京：人民教育出版社，２０１９：５5－59．

（欄目編輯 ? ?劉 ? 榮）