核心素养下的教材比对和教学策略

姚祺

摘 要：对人教版、粤教版和沪科版等三版教材中“分子动理论”的第一部分内容“物体是由大量分子组成的”从“空间编排顺序”“内容呈现”“习题设置”等角度进行比对，择取各版本的特点，优化该部分的教学设计，培养和发展学生的物理学科核心素养。

关键词：物体组成；教材对比；教学设计

中图分类号：G633.7 文献标识码：A 文章编号：1003-6148（2018）7-0026-2

1 教材行文比較

1.1 空间编排位置

人教版中，该内容位于本章的第一节，从本节的正文部分到课后习题，共占据3个页面；粤教版中，该内容分解成两节——《物体是由大量分子组成的》和《测量分子的大小》，两节内容共占据4.5个页面；沪科版中，本章节先行介绍了热学中的研究方法——统计规律，然后逐一展开讨论，本内容位于教材的第二节。

1.2 内容呈现

人教版在教材内容的呈现顺序上为“实验估算—分子模型构建—阿伏伽德罗常数”。具体的设计为：①教材通过一个比较（一个水珠内分子的个数与地球上总人口的比较），让学生想想分子“何其小”和“何其多”；②设置了一个演示实验，通过3个问题的设计，分解了实验的难点，同时让学生感知了本实验的思想方法——放大法和理想化模型构建；③引入了“扫描隧道显微镜下的实际分子”图片，再次论证了分子“何其小”；④最后通过一个“思考与讨论”，以水为例，对微量的估算进行了“导向”，并对阿伏伽德罗常数的意义作了简单讨论；⑤整个教材篇幅中，设置了四张图片，对“用油酸估测分子大小”实验和“分子情景”进行了形象化处理；⑥教材在页脚处标有三个注释，对本节教材中的实验和扫描隧道显微镜作相关介绍。

沪科版教材内容分两部分呈现——“分子何其小”和“分子何其多”，具体设计为：①在本节教材开头，教材设计了两张显微镜下的分子形态图，让学生对分子的形态和大小有一个较为形象的感知；②通过实验估测分子的直径，并配有一张“扫描隧道显微镜下的铜原子排列的量子围栏”图；③以水为例，对微量的估算进行了探讨，在此基础上设计了一个“讨论与思考”，引导学生推导金属分子直径表达式；④正文末，教材设计了一个研究气体分子的“案例”，并设计了两种方案，要求学生作出判断和评价，该案例的设计，与前面的“水”“金属”形成对比，通过比较，能够较好地让学生掌握不同物态下应如何构建更合适的模型；⑤教材设计了三个“旁白”，对“模型”“扫描隧道显微镜相关的物理学史”和“宏观、微观量”作相关补充说明；⑥文末，教材设置了“信息浏览”栏目，介绍了“分子概念”的建立、论证、新发现等物理学史，并对分子的未来发现进行了展望，该部分内容对拓展学生视野有较好的作用。

粤教版在该部分内容的呈现顺序与上面两版正好相反，先“利用阿伏伽德罗常数估算分子大小”后“通过实验估算大小”：①在第一节内容中，教材通过三张显微镜下的分子照片、两次尺寸对比，让学生感知分子大小；②以水为例，分析了其4个宏观量与3个微观量之间的联系，这一部分内容是3个版本中写得最为详细的；③文末设计了一个“讨论与交流”对固体、液体分子模型构建进行了追问；④在第二节实验部分，教材文本描述涉及了实验原理、器材、数据收集、分析论证等环节，内容详尽，图文并茂。

1.3 习题选编

人教版“问题与练习”板块的5道习题，涉及了三态相关物理量的估算，并对实验进行了梳理。这样的设置，突出了本节的重点内容，是对教材内容的“反照”。习题中包含了油膜法下面积的估算和图片，重点突出了估算方法，图片的选用也让学生的学习有一定的抓手。沪科版设计了4道习题，涉及气体和液体的估算问题，特别是第1道习题引入了原始问题，拉近了物理与生活的距离。与上述两版相比，粤教版的习题还涉及了“物态转化”和“实验拓展”等内容，是教材内容的深化。

2 教学建议

在江苏现行的高考模式下，选修3-3至3-5这三部分内容是选考内容（3选2），为了调控各部分内容对应的选考人数和试题的公平性，命题专家在命制试题时，3道试题难度基本相当且控制在中等难度或以下。试题难度不大，并不意味着这部分内容的教学可以走“短平快”的模式，相反的是应更注重探究，在探究中培养学生模型构建、分析推理、论证综合等能力。综合各个版本教材的优点，合理设计教学，既可以较好地应对高考，也可以提升学生的关键能力，培养其物理学科的核心素养。

2.1 体悟探究过程，形成物理观念

三版教材均是围绕分子的“小”和“多”两个方面展开，且行文顺序为先“小”后“多”，这也是本节课教学设计的一条主线。本文就两个片段加以分析和设计。

片段1：创设情境，体验分子之“小”

分子极小，通常的手段无法观测，如何让学生感受其“小”？笔者认为可以借助人教版的章首图片“暮春时节的油菜花”，通过一组问题来引入：①投影一张油菜花的远景图，问学生看到了什么？花海，整体。②投影一张油菜花的近景图（相当于放大），问学生又看到了什么？一片片花瓣。显然，一个个宏观的物体都是由大量的微观物体构成。由此提出物体是由大量分子构成的。③如何理解“大量”？“小”和“多”。视频播放一个常见物体的图片，逐步放大，让学生观察，直至几亿倍下的照片。④类比——“分子与乒乓球的对比”与“乒乓球与地球的对比”，一滴水珠中分子的个数与排列等。

上述的设计，让学生感觉物理就在身边，激发了他们的课堂参与度。多种方式的对比，给学生强烈的视觉刺激，在感官的体验下，加深对“分子之小”的认同。

片段2：比较体验，明确探究方向

分子如此之“小”，如何测量或估算其质量和尺寸？这是本节教材的核心问题，整个教学设计应围绕其展开。学生初次接触这一问题时，往往会觉得无从下手。此时，教师可适当做些铺垫。如课前先准备一袋绿豆，设计三个问题：如何估测一颗绿豆的质量？如何估测一颗绿豆的体积？把每颗绿豆看成一个小球，如何估测其直径？第一小问，研究质量，学生较容易想到“单个难称量，可以先称量多个绿豆，除以个数即可”，这为第二小问指明了方向，即可以用量筒量取多个绿豆的总体积，再除以个数即可。第三小问的解决有两个方法：（1）在第二问的基础上，利用球体积公式计算直径，着眼点在单个物体；（2）将绿豆铺在盘子中，铺成一层，厚度即直径，着眼点在整体。

三个问题仅仅围绕教材的研究方法而展开，但通过学生常见的“绿豆”设计问题，引导学生思考，为后续的“实验探究”和“利用阿伏伽德罗常数估算”等问题的探讨，搭建了思维上的“脚手架”，在降低思维起点的同时，逐步引导学生的思维向纵深处延伸。

2.2 渗透科学方法，培养关键能力

本节教材蕴含了多种物理思想和方法。因此，方法教学是本节课的一个重要的目标任务。本节教材和上述的教学设计中，较多地运用了“类比法”：如“绿豆”问题与实验的比较，这种“求同”类比，将“不可见”问题可视化，有效地突破了教学难点、降低了思维起点，让更多的学生能够参与到课堂中来；又如，在感知分子之“小”时，将“分子与乒乓球”与“乒乓球与地球”类比，这种显著“冲突”强化了学生的认识；再如，固体、液体与气体的“求异”类比，对学生掌握两类模型有较好的帮助。可以说，这一系列的“求同类比”和“求异类比”串接起了整个课堂。本节课中，还涉及了“放大法”“理想模型构建法”“聚散成整”合成思想。因此，在教学中，有意地引导学生思索、发现、理解和运用这些物理方法，有助于培养学生的物理核心素养，为其后续的学习和发展奠定关键能力。

参考文献：

[1]王柏甫.两种版本物理教材对比分析及教学启示[J].物理教学探讨，2013，31（4）：71-73.

（栏目编辑 刘 荣）