核心素养视角下新人教版高中物理教材中课后习题的特点与启示

陈怡 张一驰 陆建隆

摘 要：我国基础教育为深入贯彻“立德树人”根本任务，各学科凝炼了学科核心素养，优化了课程结构，编制了新版高中教材.新版物理教材的优化主要体现在章节结构以及课后习题两方面，其中，新教材课后习题在数量和内容上都有较大的变动.本文选择以新教材中变化较大的“抛体运动”“圆周运动”两章课后习题为例，从习题所体现的素养水平出发，全面分析新教材课后习题的特点：基础性、情境性、思维性和探究性，为新课改中习题的选择与应用提供帮助，给一线教师以相关启示.

关键词：核心素养;新教材;课后习题

中图分类号：G633.7 文献标识码：B 文章编号：1008-4134（2021）17-0009-04

作者简介：陈怡（1993-），女，江苏无锡人，硕士，中学一级教师，研究方向：物理学科教学、PISA试题与测试;

张一驰（1992-），男，江苏常州人，硕士，中学一级教师，研究方向：物理学科教学、PISA试题与测试、STEM教育;

陆建隆（1962-），男，江苏南京人，教授，研究方向：物理课程与教学的研究.

面对经济、科技的迅猛发展，我国基础教育为深入贯彻“立德树人”根本任务，各学科凝炼了学科核心素养，优化了课程结构，编制了新版高中教材.新人教版物理教材（以下简称“新教材”）的优化主要体现在章节结构以及课后习题两方面，这两部分的变化又存在很大的相关性.对比新旧教材可知，“抛体运动”“圆周运动”两章结构变化较大.新教材必修二第五章和第六章分别是抛体运动和圆周运动，对应于旧教材第五章曲线运动.新教材在章节安排上将其拆分为两章，分别侧重于匀变速曲线运动的平抛运动以及变加速曲线运动的圆周运动.其改变主要体现在以下几个方面：第一，为了能够更加贴近学生的认知建构能力同时发展学生的科学素养，新教材将运动的合成与分解单独设为一节，明确研究曲线运动的科学方法;第二，从原来的先认识再研究平抛运动调整为先探究再认识平抛运动的规律，凸显了科学探究能力的重要性;第三，从原来的先向心加速度后向心力调整为先向心力后向心加速度，进一步明确力是产生加速度的原因.由于章节结构的变动，课后习题的数量也从原来的30题上涨至现在的63题，涨幅达到110%.基于以上分析，“抛体运动”“圆周运动”两章课后习题更加体现了核心素养视角下的习题特点，对其深入研究具有典型意义与价值.

1 习题素养水平分析

《普通高中物理课程标准（2017年版2020年修订）》中不仅具体说明了物理核心素养包含“物理观念”“科学思维”“科学探究”和“科学态度与责任”四个方面，而且还在附录1中将物理学科核心素养进行了水平划分，将四个方面分别细化为了5个水平，概述见表1.

图1、图2分别为“抛体运动”和“圆周运动”课后习题按照核心素养5个水平的分布图.

从核心素养水平分析以及新旧教材对比，我们可以发现“抛体运动”和“圆周运动”两章的课后习题总体呈现基础性、情境性、思维性和探究性四大特点.

2 习题的特点分析

2.1 基础性

从核心素养的四个方面来说，课后习题总体分布于水平2阶段，即重视习题的基础性.水平2 整体要求学生能够掌握基本的物理概念和规律，物理观念中水平2要求学生形成初步的物理观念，能从物理学的视角解释一些自然现象，能应用物理知识解决一些实际问题.

下面展示两个体现习题基础性的例题.

案例1 第五章第2节运动的合成与分解第2题

在许多情况下，跳伞员跳伞后最初一段时间降落伞不张开，跳伞员做加速运动.随后，降落伞张开，跳伞员做减速运动.速度减小到一定值后便不再减小，跳伞员以这一速度做匀速运动，直至落地.无风时某跳伞员竖直下落，着地时速度是5m/s.现在有风，运动员在竖直方向的运动情况与无风时相同，并且风使他以4m/s的速度沿水平方向运动.跳伞员将以多大速度着地？画出速度合成的图示.

案例2 第五章第2节运动的合成与分解第5题

汽艇以18km/h的速度沿垂直于河岸的方向匀速向对岸行驶，河宽500m.设想河水不流动，汽艇驶到对岸需要多长时间？如果河水流速是3.6km/h，汽艇驶到对岸需要多长时间？汽艇在对岸何处靠岸？

点评：这两个案例都是源自生活，难度不大，但属于经典的速度合成與分解的问题，背后的物理本质是伽利略变换.新教材课后习题加入了这些问题，更加能够说明教材习题对典型物理模型的重视.加强物理基础，有助于进一步让我们将物理观念应用于生活实际，同时提升学生的科学思维能力.

2.2 情境性

为了能够进一步提升学生的物理核心素养以及解决实际问题的能力，情境的创设有助于激发学生的认知建构以及素养水平.结合学科考试实际，探索将物理科考查情境分为生活实践问题情境和学习探索问题情境.生活实践情境主要是贴近生活、贴近实际的情境，能够给予学生一定的亲切感，激发学生的学习兴趣，主要分为生产生活、军用装备、科技前沿情境;学习探究问题情境来源于真实的科学探索研究过程以及典型的物理模型，学生具有一定的亲切感，降低了建模能力要求同时又提升了思维分析能力.“抛体运动”和“圆周运动”两章的试题情境分别如图3、图4所示，从两图中可以看出，生产生活的习题情境所占比例较大，典型问题次之.

生产生活的试题情境包含了体育运动、自然现象、游乐项目、交通运输等方面，体现了物理与生活的紧密联系，强调从生活中建构物理模型的能力以及解决实际问题的探究能力.

下面展示两个体现习题情境性的例题.

案例1 第五章章末A组第7题

跳台滑雪是一项勇敢者的运动，运动员穿专用滑雪板，在滑雪道上获得一定速度后从跳台飞出，在空中飞行一段距离后着陆.现有某运动员从跳台A处沿水平方向飞出，在斜坡B处着陆，如图5所示.测得A、B间的距离为40m，斜坡与水平方向的夹角为30°，试计算运动员在A处的速度大小和在空中飞行的时间.不计空气阻力，g取10m/s2.有兴趣的同学可以计算一下运动员在空中离坡面的最大距离.

案例2 第六章第4节生活中的圆周运动第2题

有一种叫“飞椅”的游乐项目（如图6）.长为L的钢绳一端系着座椅，另一端固定在半径为r的水平转盘边缘.转盘可绕穿过其中心的竖直轴转动.当转盘以角速度ω匀速转动时，钢绳与转轴在同一竖直平面内，与竖直方向的夹角为θ.不计钢绳的重力.分析转盘转动的角速度ω与夹角θ的关系.

点评：这两个案例的情境分别为体育运动以及游乐项目，一方面学生对于这类情境较为熟悉，能够较快理解习题所表达的含义，另一方面学生可以从具体的情境中抽象出物理模型并对其进行分析.案例1中还增加了感兴趣的同学可计算运动员在空中离坡面的最大距离，体现了真实情境问题的广度与深度，能够分层次提升学生解决实际问题的能力.

2.3 思维性

科学思维的水平2要求学生能在熟悉的问题情境中应用常见的物理模型，能对比较简单的物理现象进行分析和推理，获得结论，能使用简单和直接的证据表达自己的观点，具有质疑和创新意识.

经过分析，在63道课后习题中有13道题需要学生进行论证表述，在表达中学生能够提升论证能力以及科学思维能力，同时也能够加强学生之间的思维碰撞与交流.

下面展示两个体现习题思维性的例题.

案例1 第六章章末A组第1题

请根据加速度的特点，对以下七种运动进行分类，并画出分类的树状结构图：匀速直线运动;匀变速直线运动;自由落体运动;抛体运动;平抛运动;匀速圆周运动;变速圆周运动.

案例2 第六章第2节向心力第5题

一辆汽车在水平公路上转弯，沿曲线由M向N行驶，速度逐渐减小.图7甲、乙、丙、丁分别画出了汽车转弯时所受合力F的四种方向，你认为哪种是正确的？为什么？

点评：案例1中的树状结构图即为思维导图的缩影，通过结构图的形式能够让学生纵向联系所学知识，形成归纳总结的思维习惯，将知识点编制成知识网络，提升思维的有序性和完整性.案例2较旧教材增加了为什么，简单的追问，一方面能够提升学生的思维品质，另一方面能够提升学生的表述能力.

2.4 探究性

新教材课后习题中科学探究，一方面集中呈现在研究平抛运动的特点中，第五章第3节实验：探究平抛运动的特点4道题目中前3道题都是侧重于实验方案的落实上，充分体现出研究科学问题的多样性，通过习题的表述能够提升学生的科学探究意识同时激发学生设计多样化的实验方案，第4题是通过轨迹图像对猜想进行分析，要求学生具备用合理有效的数据对现象进行分析论证的能力.

另外，对比旧教材可知，新旧教材对同一物理过程的描述不尽相同，见表2.

不难发现，两题情境几乎一样，但是新教材情境更加贴近生活，具有一定的探究价值，同时问题更加具有开放性，需要学生去建模并且确定所需数据，对于学生的估算能力、科学探究能力有较高的要求.

3 启示

新教材不仅继承了原有教材的课后习题的特点，同时也增加了许多符合当下教学实际的习题，重点突出习题的基础性、情境性、思维性和探究性.这样的修改与转变为一线教师的教学提供了全新的教学、备考启示.

3.1 关于习题使用

新教材、新课程指导教师合理使用新教材的课后习题，这不仅能够了解章节的基础知识和典型问题，全面提升学生核心素养，同时也能够让学生体会到教材本身的厚重感，一改学生以往忽略教材课后习题的现象.如今的教材课后习题多元化且具有层次性，教师在备课的过程中应当关注课后习题的导向，结合学生实际情况，选择合适的习题.

3.2 关于教学重点

教学应当始终贯彻以学生为中心，教学过程中应当关注学生的论证能力与表达能力，让学生多思、多做、多言，渗透思维导向的探究过程.课后习题的情境性也提示教师教学可从有效生活情境入手，提升学生的建模能力.

3.3 關于命题备考

新教材的课后习题特征指导了今后试题编制和考查的方向，新教材课后习题的改变，不仅提升了物理习题的数量，而且增加了许多实际生活的模型，充分体现了从生活中来并走向生活，因此作为一线教师，应当充分观察身边生产生活，关注科技发展，编制出既符合学生学情同时又能够提高核心素养的有效题目.

参考文献：

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（收稿日期：2021-05-14）