基于核心素养的上海物理新教材的编写特点研究及启示——以必修二为例

宋丽颖，魏鹏琪

上海市浦东复旦附中分校，上海 201209

《普通高中物理课程标准（2017年版2020年修订）》（以下简称“新课标”）明确指出：“从物理观念、科学思维、科学探究、科学态度与责任等方面提炼学科育人价值，充分体现物理学科对提高学生核心素养的独特作用，为学生终身发展、应对现代和未来社会发展的挑战打下基础”[1]。2021年秋季学期，上海科学技术出版社出版的高中物理新教材（以下简称“新教材”）落地实施。相较之前的教材，新教材的内容和编排方式有许多不同之处。结合新课标的要求梳理新教材的特点，合理使用新教材，能更好地促进学生学科核心素养的培养。本文以必修二为例讨论新教材的编写特点，以增进一线教师对教材的理解，提供使用建议。

1 多元情境创设，养成物理思维

新课标提出：“创设情境进行教学，对培养学生的物理学科核心素养具有关键作用”[1]。新教材遵循新课标要求，在每一章节开始学习之前，会提出一个真实的问题情境，以培养学生的思维习惯和问题意识。如在必修二第六章《万有引力定律》中，章首以我国神舟十一号与天宫二号空间站对接过程的模拟图引入，展示了二者以7.67 km/s的速度、如穿针引线般的对接过程。这样的真实情境蕴含着以万有引力定律为基础的复杂、高端技术，也包含着我国航天科学家与技术人员的智慧与辛劳。可以让学生在学习万有引力定律之前一睹其魅力，充分调动他们的学习积极性，体现了对于情感、态度与价值观的引领作用。在必修二第五章《曲线运动》的章首，以过山车——一种常见的游乐设施作为引入，引导学生思考乘坐过山车过程中的受力和加速度变化情况。情境贴近学生生活，能激发学生的学习兴趣。此外，在后续的学习过程中，也可以利用此模型讨论竖直平面内运动最高点或最低点的动力学规律，体现了物理学科“学以致用”的特点。无论是生活中常见的情境问题，还是高科技中的情境问题，学生在思考分析时，都伴随着需要科学思维作为依托，要解决问题也必须按照“物理情境、物理模型、数学推算、物理结论”的程序逐一进行[2]。这样的训练可以让学生养成理性思维的习惯，对核心素养的形成具有关键性的意义，强调了物理学科“基础性、实践性、综合性”的课程特点。

2 挖掘物理学史，落实学科育人

物理学史是研究人类对自然界各种物理现象的认识史[3]。它不仅记录了物理学理论形成的历史进程，而且揭示了科学思维与研究方法，同时展示了物理学家在探求真理过程中不畏艰险、献身科学的高尚品格[3]。物理学史在学生学科核心素养培养方面，有其独特的作用。

在新教材中，对于概念、规律所涉及到的物理学家和物理学史都进行了必要的介绍和评述。以必修二第六章《万有引力定律》为例，物理学史内容归类如表1所示。

表1 第六章《万有引力定律》物理学史归纳分类

从表1中不难看出，教材对于物理学史着笔墨很多，描写也不是一笔带过，或是采用旁白的形式引用著名科学家、哲学家关于自然、社会和科学研究的至理名言[4]，或是对物理学家贡献的介绍和评述，其根本目的都是通过科学家的研究历程，培育学生的人文精神、科学态度和科学世界观[4]。如介绍伽利略的惯性原理，引入研究曲线运动的合成和分解的方法；再如，教材中还提到了关于牛顿力学的局限性的启示，使学生认识到新的理论是建构在原来理论的基础上的。随着人类探索自然的不断深入，每一个新现象的发现都使得我们对自然界的认识更全面、更准确。这可以使学生认识到科学知识的发展性与暂定性，偶然性和必然性，深化对科学本质的理解。

3 设计问题链条，培养科学思维

问题链的实质是用问题“串联”起学生的整体感知，建构认知和提升思维的过程。教师在授课时，可以通过精心设计的问题链，将“学习目标”和“教学内容”整体设计成一个有组织、有逻辑、各部分相互独立、层层递进的问题模式。

如在必修二第七章第四节《重力势能》中，先通过“自主活动”提出第一个问题：“什么是重力势能”，引导学生用控制变量的思想设计实验方案进行验证，并运用证据论证猜想。在此基础上，提出第二个问题：“重力做功的特点如何”，类比之前学习恒力做功的分析方法，通过逻辑推理，得到“重力做功与始末位置有关，与路径无关”的特点。随之，提出第三个问题：“如何计算重力势能”，将之与第一、第二个问题串联起来，递推得到重力势能的表达式Ep=mgh。最后，提出第四个问题：“重力做功与重力势能变化量之间的关系”，明确某种力做功对应某种形式的能的转化，加深对“功是能量转化量度”的理解。物理概念的教学往往是个难点，概念本身比较抽象，不易理解，其内涵又较为丰富。如果教师能根据教材内容，让学生依据教材中的“问题链”跟脚手架逐步深入思考，会有助于学生的课前预习，对概念的认知路径也更加清晰明了，逐步养成逻辑推理、验证求真的积极思维品质。

4 突出个性指导，强化探究意识

科学探究是人们探索和了解自然、获取科学知识的主要方法。科学探究的主要环节有提出问题、猜想假设、制订计划、进行实验、收集数据、分析数据、得出结论、表达交流、反思评价[1]，可整体概括为“问题、论证、解释、交流”四大要素。新教材中，有很多章节都安排了科学探究活动。如在研究平抛运动的特点实验中，教材给出了两种实验方案，一种是传统实验方案，即利用方格纸和复写纸描迹作图，分析规律；另一种是利用更先进的“电磁定位板”装置，接收信号并实时记录位置信息，再利用计算机对信息进行处理，得到平抛规律。相比之下，第一个实验方案原理简单，但操作繁琐；第二个实验原理复杂，但可以进行多次实验，快捷方便，在误差处理上有更大的优势。此外，在教材中，利用“电磁定位板”的平抛实验只介绍了仪器和实验的目标要求，其余的方案设计、数据收集、分析论证等都要求学生自主进行，留给了学生很大的想象和创新空间。可以说，将传统与现代的两个实验对比呈现，会对学生产生较大的思想冲击，提升其理性思维能力和实际动手能力；对于学有余力的学生，还可以通过合作学习开展课题式研究，使用不同的方案和原理，获得不同的体验，产生不同的认识，通过分享得到更多的观点，这无疑更有利于发挥物理实验的育人功能。

5 研究启示

5.1 将学生核心素养的培育融入日常教学

日常教学中，如物理概念、规律、实验等的具体教学内容都蕴含有培养学生核心素养的育人价值[4]。教材和课程改革的目标永远是促进学生的全面和个性化发展，在一线教学中，老师应该始终秉持“从生活走向物理，从物理走向社会”的理念，素材取之于教材，生发于生活，帮助学生将理论知识应用到生活实践之中，将核心素养的培育落实到课程教学之中。

5.2 教无定法，贵在得法

新课标中提出“具有科学探究意识”“具有设计探究方案和获取证据的能力”[1]，这一点对于一线教师很有启发。教材中有许多探究式学习任务，如果一直使用传统教学模式下的“讲授法”教学手段，不但学生感到兴趣索然，教师也会陷入无穷无尽的重复之中，没有提升和获得感。如果能够开发更多的教学手段，如布置长线的合作性学习任务，提出没有标准答案的原始问题，从更多元、更贴近生活的真实情境中开动学生的脑筋，利用更直观、动态化、可观察的教学手段在过程中予以学生指导和必要的帮助，有意识地设计能够提升素养的教学活动，就可以更加充分地调动学生的学习积极性，取得意想不到的效果。

总之，教材的理解与使用是相辅相成、相互促进的关系。面对新课标和新教材，作为一线教师，应当认真研习课标和教材，深入了解学生的学习困难，以课程标准为设计依据，根据教材内容组织和实施教学，才能更好地培养和提升学生的核心素养。