解析新旧两版教材差异加速物理核心素养落地

2020-04-10康学娥王林

物理教学探讨 2020年2期

康学娥王林

摘要：文章以人教版2004版和2017版高中物理教材中的必修2教学模块为例，对两版教材的结构进行比较研究，以期帮助即将使用新版教材的一线教师熟悉教材的结构特征及新旧两版教材的结构差异，从而提出有效的教学对策，加速物理核心素养落地。

关键词：人教版物理教材;核心素养;教材对比

中图分类号：G633.7 文献标识码：A 文章编号：1003-6148（2020）2-0024-4

教材作为教育资源最基本的组成部分，是课程设计者和使用者之间重要的媒介，是课程内容的集中体现，是培育人的宏伟蓝图。作为引导学生进行学习的工具，教材向学生展示知识内容及知识获得的过程、方法，更是培养学生物理核心素养的主要载体，是实现教材育人功能的重要途径。

教育部相关文件指出，从2019年秋季学期起，全国各省（区、市）将分步实施高中新课程、使用新教材。以人教版高中物理教材为例，与2004版教材相比，2017版教材在结构方面发生了较大的变动。因此，全面认识、分析新版教材结构，了解新旧两版教材间的传承与区别，是一线物理教师刻不容缓的任务。

本文将选取人教版2004版、2017版高中物理教材中的必修2教学模块，从两版教材的组织结构、学科结构和认知结构三方面进行比较研究，帮助一线物理教师熟悉新版教材的特征，从而及时转变教学理念，提出有效的教学策略，提升学生的物理核心素养。

1 两版教材的组织结构对比研究

1.1 两版教材目录的对比研究

两版物理教材的必修2目录如表1所示。

由表1可以看出，2004版教材采用“大章小节”的设计，而2017版教材则是“小章大节”。例如，对“曲线运动”这一知识内容的处理，在2004版教材中，这部分内容全部放在了“第六章曲线运动”中，这样的编排方式将具有相同物理特征的内容纳入到了同一章，使运动这部分知识的结构体系更为完整。但也造成了整个知识体系过于庞杂，知识跨度较大，学生对新学知识、概念容易混淆的问题。而在2017版教材中，这部分内容分别放在了“第五章抛体运动”和“第六章圆周运动”中，有效避免了知识繁杂引起的混乱，知识跨度减小，知识点依次推进，教材难度减小，更有利于学生的学习。

1.2 两版教材栏目设置的对比研究

两个版本的教材都设置了多姿多彩的功能性栏目，具体栏目设置如表2所示。

由表2可以看出，两版教材的栏目设置大体上都分为“实验类”“拓展类”“科普类”“讨论类”“习题类”，基本上都满足了从各个层面对学生的指导作用。但相比之下，2017版教材栏目设置更加丰富，与教材文本的联系更为密切，科学思维渗透更加深入，育人功能更加突出。2017版教材栏目设置呈现出栏目多、体例新、跨度大的特点。

与2004版教材的“STS”相比，2017版教材“STSE”栏目的设置弥补了2004版教材对环境关注不足的缺点。例如，“航天事业改变着人类的学习”，就描述了随着科技的不断发展航天事业对环境监测起到的作用，强调了科学、技术、社会、环境间的关系;有助于培养学生的环保观念，以及推动社会可持续发展的社会责任感。

相较于2004版教材，2017版教材的“科学漫步”栏目所选材料更具有时代性，视野更加宏阔。所選材料大多是物理前言、未来科技、新技术、新应用。比如，“宇宙航行”这节课后，“科学漫步”栏目选择了“黑洞”这一物理前沿理论，可以激发学生的学习兴趣和勇攀科学高峰的勇气。

而新设置的“问题”栏目，则用一系列以真实情境为背景的问题串引入新课。例如，“抛体运动的规律”是以“你是否曾为排球下网或者出界而感到惋惜？排球既能过网，又不出界，需要考虑哪些因素？如何估算球落地时的速度大小？”这一系列的问题串引出新课的。问题式引入往往可以引发学生对即将要学习内容的主动思考，有助于培养学生提出问题、解决问题的问题意识和能力。

“科学方法”栏目将物理学中常用的重要的科学思想、方法呈现出来。例如，“动能和动能定理”这节课后，以动能定理的推导过程为例介绍了“演绎推理”的科学方法，有助于培养学生的模型建构能力和科学探究方法。

“拓展学习”栏目的内容涉及比较广泛，一部分拓展内容与数学内容联系紧密，使学生经历分析、综合应用数学工具进行推理、得出物理规律和公式的过程，有助于培养学生科学推理、论证的能力;另一部分则引导学生思考比教学内容更为深刻的物理问题，加强与大学物理的联系，使学生体会到物理理论思维的魅力。作为教学内容的补充，这个栏目的设置，从横向来看加强了物理与其他学科的融合，从纵向来讲则贯通了初中、高中、大学的物理知识结构，真正帮助学生建构起了完整的物理知识体系。

1.3 两版教材图表编排的对比研究

图表是直观呈现物理现象、科学情境的重要形式，两版教材均引用了大量的图表，具体的教材图表编排数量如表3所示。

由表3可以看出，两版教材都选用了大量的示意图。这些示意图可以帮助学生分析物理过程，理解物理知识内容。2004版教材卡通图相对较多，形象、趣味性强。2017版教材则真实情景图片较多，通过这一系列的实物图片，创设学生熟悉的物理情境，能够使学生感受到物理就在自己身边，并体会运用所学知识解释物理现象的乐趣，有利于激发学生学习的积极性，实现从生活走向物理、从物理走向社会的新课程理念，培养学生的实际问题解决能力。

1.4 两版教材实验设计的对比研究

两版教材都设置了“实验”“演示实验”“做一做”三个与实验有关的栏目。与2004版教材相比，2017版教材对实验材料的选择不拘一格，用学生触手可及的材料进行实验，体现了从生活走向物理的课程理念。且新版教材将越来越多的实验与传感器等现代信息技术有效结合起来。

1.5 两版教材习题编制的对比研究

习题对于学生巩固基础知识、反馈教学效果具有重要作用。兩版教材所选习题在数量、类型和特点方面略有差异，表4给出了具体结果。

2004版教材只是在节末设置习题，但没有设置章末复习题。而2017版教材增设了章末复习题，并将其分为A、B两组。其中，A 组习题较为基础，是对基本概念和规律的记忆、理解，题目大多是一些结构良好的一般题型;而B组习题是提高性题目，是对基本概念和规律的应用与探究，题目大多为一些结构不良的原始问题，答案常常是发散的、梯度性的习题设置，有助于学生的适度拓展和深入思考。两版教材在习题设置时，都选择有个人、生活、科技背景或以真实物理现象为依据的问题，有助于培养学生的科学思维能力和问题解决能力。

由表4可知，2017版教材的习题量增加了，但这并不意味着我们又将深陷题海战术。这些类型丰富的题目，为我们深度理解教材提供了丰富的思路。

2 两版教材的学科结构对比研究

对比两版教材的知识结构可以看出，2004版教材是学科本位，更加注重物理学科体系逻辑，而2017版教材是学生本位，更加注重学生的认知发展规律。

2.1 知识的呈现顺序不同

跟2004版教材相比，2017版教材必修2模块的知识呈现顺序发生了较大的变化，尤其是对教学单元进行了较大的调整。2004版教材的教学单元是按“机械能及其守恒定律—曲线运动—万有引力与航天”的顺序推进的，而2017版教材则按照“抛体运动—圆周运动—万有引力与宇宙航行—机械能守恒定律”的顺序呈现。2017版教材以“抛体运动”作为整个模块的开篇，上承直线运动，下启曲线运动，加强了对直线运动与曲线运动知识点的结构性整合，避免了2004版教材直接讲解功能关系、割裂运动学结构的缺点。

2.2 部分物理概念的定义方式不同

因为在对圆周运动的研究中，两版教材对向心力与向心加速度的呈现顺序不同，所以这两个物理量的定义发生了变化。2004版教材中向心加速度的定义是“任何做匀速圆周运动的物体的加速度都指向圆心”，这是利用了直线运动中定义加速度的方法，先运用极限思想分析了圆周运动速度的变化量，然后利用圆周运动速度的变化量来定义向心加速度，再根据牛顿第二定律定义向心力。而2017版教材中，向心加速度的定义是“根据牛顿第二定律，物体运动的加速度与它受到的合力方向相同，因此物体做匀速圆周运动时的加速度总指向圆心。”这种定义则是通过对大量生活实例的观察和研究，先定义了向心力，再根据牛顿第二定律，用向心力来定义向心加速度。

2.3 个别知识点的取舍和要求不同

比如，对弹性势能这一知识点的处理，两版教材的取舍差异较大。2004版教材将这节课作为重点内容，用了整整一节的内容来展示探究弹性势能表达式的过程、方法与结论。而2017版教材则将其放在了重力势能这一节，删去了原本的探究过程，只用了极小的篇幅定性地描述了弹性势能的定义及其与形变的大小的关系。这样的呈现方式，是将其视为与重力势能处于同一水平层次的势能的特例，从而完善了势能的知识体系，降低了这部分内容的学习要求。

3 两版教材的认知结构对比研究

在认知发展层面，2017版教材沿袭了2004版教材的编排思想，都着重考虑了学生的认知发展规律。因此，两版教材在认知发展层面都具有以下特征。

3.1 重视相关知识联结，关注学生生活经验

两版教材在编写时都非常重视通过科学的方法和思维，帮助学生建立新旧知识间的联系，以及新旧经验间的联结。比如，在学习必修2抛体运动之前，已经学习了必修1模块，学生对直线运动的规律和研究运动的方法、过程都比较熟悉，两版教材均以此为支架来建构曲线运动的核心概念，从而大大降低了学生学习的难度。

3.2 注重概念建构背景，强调知识生成过程

两版教材都比较注重对概念建构背景和过程的描述，关注学生模型建构、科学推理能力的养成，强调探究过程中的科学方法。比如，两版教材在建构线速度这个概念时，都是通过摩天轮、自行车的齿轮等丰富、真实的物理情境的创设，从而抛出“自行车大小齿轮边缘上的点，哪个运动得更快一些？同一齿轮上到转轴的距离不同的点，哪个运动得更快一些？判断运动快慢的依据有哪些？”等一系列的问题串，进而引出对线速度的讨论，又运用极限思维，最终完成了线速度概念的建构。

3.3 重视物理美感教育，培养物理核心素养

两版教材都通过选择具有时代气息的资料图片、富有文化底蕴的科学史实、富有启发意义的趣味实验，提高学生的物理审美，培养学生的物理核心素养。比如，两版教材在章节引入上都会选用与文本资料相关的科学家语录，并且会介绍该科学家。这样的引入方式对学生了解科学本质、促使学生投身科学具有重要意义。

4 关于用好新教材的几点建议

与2004版教材相比，2017版教材通过对教材结构的调整，使之更加兼顾学科逻辑规律和学生的认知发展规律，从而帮助学生建构物理核心素养，突出教材的育人功能。因此，作为一线物理教师，就必须要了解新教材，用好新教材。

要用好新教材，笔者认为教师在仔细钻研教学大纲和教材内容的前提下，还要注意以下几个方面。

（1）转变教育理念，培养物理核心素养

2017版教材最突出的特征是育人功能。因此，对于新教材的使用，教师应当改变先前应试教育的思想，聚焦物理学科素养，提升教材的育人价值，使科学本质、态度与责任的教学落到实处。不仅用教材上好课，更要用它育好人。

（2）转变教学思想，培养自主学习能力

要转变传统课堂中以教师为中心的课堂教学模式，利用好教材，创造性地设计以学生为中心的课堂教学，加强学生间的相互合作，培养学生自主学习的能力。

（3）突出学科特点，加强科学思维培养

2017版教材在编排上更加注重知识概念建构的背景与过程，因此课堂教学要把关注点落实在对学生科学思维的培养上。

（4）改进教学方法，重视探究过程方法