对比教材变化，解读物理学科对核心素养的培养

陈永梅

【摘要】本文以2019年出版的人教版高中物理教材（以下称“新教材”）变动较大的必修三为研究对象，与2010年出版的人教版高中物理（以下称“旧教材”）选修3-1、选修3-2教材作比较，从教材的章节结构、知识编排、栏目设置等方面进行对比，解读物理学科对学生核心素养的培养.

【关键词】高中物理;教材对比;核心素养

自教育部2014年正式提出核心素养一词后，为了培养出符合新时代要求的高素质创新型人才，在新一轮的课程改革中将培养学生的核心素养作为主要目标.高中物理作为学生了解客观世界，学习探索自然规律方法，培养科学思维，形成科学的态度与责任[1]的重要窗口学科，自然成为核心素养培养的前沿阵地.

随着2021年全国最后11个省（甘肃、青海、宁夏、新疆、内蒙、陕西、四川、江西、贵州、河南、西藏11省）全面投入使用新教材，标志着以新版《普通高中物理课程标准》为统领的新教材实施已经落地生根.而与新课程标准、新教材相对应的高考模式也由之前的“3+3”转为“3+1+2”模式，在目前实行的“3+1（物理或历史）+2”选考模式下，物理作为选考科目的领头羊之一，在多个选考科目中自然呈现出其独特的优势.

本文以新教材变动较大的必修三为研究对象，旧教材选修3-1、选修3-2教材作比较，从教材的章节结构、知识编排、栏目设置等方面进行对比，理清新教材的变化及优势，明确新教材的编写理念，从而指导完善课堂教学，使高中物理学科对核心素养的培养迈向更高水平.

从总体框架来看，新教材体系与旧教材相比发生了明显变化，学生必修内容由原来的必修一、必修二改为新教材的必修一、必修二、必修三，新教材必修三的内容是在旧教材选修3-1、选修3-2基础上做了删减，整合，章节内容也与旧教材有较大变化.具体体现在以下几个方面.

1 新教材必修三与旧教材选修3-1、选修3-2章节知识比较

新教材必修三相对于旧教材选修3-1的章节目录变化：将旧教材中“静电场”一章分为两章，共计都是9节，内容基本相同.将旧教材中“恒定电流”一章重组分配为“电路及其应用”和“电能能量守恒定律”两章.去除“欧姆定律”和“简单的逻辑电路”两节内容，将“多用电表原理”改为“拓展学习”内容，“电动势”一节并入“闭合电路欧姆定律”中，把“焦耳定律”改为“电路中的能量转化”，把“实验，导体电阻率的测量”单独列为一节，增加“能源与可持续发展”一节.

整合了旧教材选修3-1中“磁场”和选修3-2中“电磁感应”和“交变电流”的部分内容，组合成新的一章“电磁感应与电磁波初步”，保留了旧教材“磁场”一章中的磁场、磁感线（第1节）、磁感应强度、磁通量（第2节），把旧教材“电磁感应”和“交变电流”中的基础知识列为第3节“电磁感应现象及应用”；把“电磁振荡和电磁波”和“能量量子化”的基础知识列为第4节“电磁波的发现与应用”及第5节“能量量子化”；把旧教材这三章中的其余知识（包括安培力，洛伦兹力、楞次定律，法拉第电磁感应定律及应用等知识）均移至选择性必修二.

对比旧教材，新教材必修三中新增加的内容在原有力学模块的基础上增加了电学内容，这一变化显然是顺应新高考对全面发展高素质人才的需求，既有对原有知识的传承保留，又有新改革思路下的推陈创新.考虑到高中电磁学知识思维强度大、理解难度高和学生的认知水平，教材把“磁场”“电磁感应”部分进行了分层处理，必修三中内容大多是在初中电磁学知识的基础上的基本概念和定性知识，学生容易接受，知识衔接过渡自然，而难度较大的定量计算则转移至选择性必修二，既满足了全部学生学业水平合格考试的要求，也兼顾了等级性考试（即高考选择了物理）的新高考要求.

2 新旧教材设置的章节栏目变化对比

共同之处，新旧教材的“演示”“实验”栏目设置都尽可能地让学生通过观察日常生活及实验现象，使学生感受到生活中的物理，通过探究自然，结合物理知识，寻找物理规律，激发学生对物理学习的积极性，实现从生活结合物理、用物理发展社会的新课程理念，培养学生的实际问题解决能力.“思考与讨论”与“做一做”，目的都是发挥学生的能动性，培养他们的动手能力，为日后进入社会打好基础.“科学漫步”与“STSE”两个栏目中既有物理先辈探求自然宇宙奥秘的心路历程、历史故事，也有当代物理与科技前沿相结合的最新成果介绍.学生既了解了物理学史，又紧跟时代脉搏，拓展了视野，也培养他们的科学态度与责任.

区别之处，新增加了“问题”“科学方法”“拓展学习”“复习与提高”四个栏目，这也是新教材提升学生物理核心素养的又一新举措.

“问题”栏目编排在每一节的开头，主要是通过提出问题，让学生参与探究过程，激发学生的科学思维能力，起抛砖引玉之功效.

例如 以“电场 电场强度”一节问题引入：通过展示人体带电的毛发直竖，而提出问题，为什么会出现这样的现象？你会解释产生这一现象的原因吗？将有趣的实验与物理知识相联系，图文结合，引起学生的兴趣与思考；“电磁波的发现及应用”一节问题：广播、电视、移动通信等通信方式使古代人顺风耳、千里眼的梦想变成了现实.那么，电磁波是怎样发现的？马上引起学生听故事，学史实的欲望.

“科学方法”是对所学知识相关的科学思想和方法的归纳总结.例如：“电场 电场强度”一节，在本节学过电场强度的定义式E=Fq后，教材在“科学方法”栏目中及时总结了“用物理量之比定义新物理量”，如ρ=mV，v=lt等，说明比值定义包含比较的思想.不仅如此，新教材在每节新内容右侧（或左侧）都有部分留白區域，或插图演示，或注解说明，或强调总结，都是要引起教师及学生的充分重视，形成观念，为画龙点睛之笔.如电荷守恒定律旁边注解“追寻守恒量是物理学研究物质世界的重要方法之一，电荷守恒定律是物理学中守恒思想的又一具体体现”；点电荷概念旁边注解“点电荷类似于力学中的质点，也是一种理想化模型”；电功率概念旁边注解“电功率也是用物理量之比定义的物理量”；等势面知识的理解中，既有等高面插图类比演示，还有方法提示 “反证法是科学研究中重要的逻辑方法”；电磁感应中划时代的发现旁边注解“法拉第对科学的热爱以及对科学研究持之以恒、坚韧不拔的态度，是他获得巨大成就的重要原因之一”等[2].这些随处可见的注解说明让学生多次体会物理学的建模思想、定义方法、类比说明、概念规律形成过程，科学家们的求知态度与责任等，从而为建立学生物理思维，提升物理学科素养奠定了坚实基础.

“拓展学习”主要是相关知识的进一步延伸拓宽，目的是拓宽学生的求知面，增强他们的实验探索能力，可由师生选学选做.

例如 “电容器的电容”一节中拓展学习栏目“用传感器观察电容器的放电过程”，将与电源连接的电容器与传感器及计算机相连接，就能清晰捕捉到电容器放电瞬间的电流变化，并绘制出图象，准确直观；还有伏安特性曲线的说明绘制等，这些实验大多使用传感器和计算机等设备记录数据及绘制图象.学生有机会见识和运用新兴科技仪器，将物理学习与现代科学实践相结合，促进学生全面发展.

3 新旧教材的习题比较

例如 以“静电场”知识为例，旧教材（共一章）设置在每节末问题与练习共42道，新教材（共两章）在节末设置练习与应用47道，另有章末复习两组题共21道，题量差别较大.从题型分布及难易程度比较，新旧教材在节末设置的练习题都用于巩固本节所学的基本概念，規律和方法，而旧教材题量相对较少，存在部分同学“吃不饱”现象，学生的课后巩固练习，多以教师布置及各种参考书为主.新教材的节末练习与应用题，不仅可以满足新授课的课后作业量，每章末又增加了复习与提高A组基础巩固题与B组能力提高题，习题的难度更有层次性，也符合不同能力学生的学习需求.内容上则更加重视与生活场景及热点科技相结合，使物理学科尽量脱离难懂晦涩，物理学习不再“听天书”.如，“电容器的电容”一节练习题4，通过介绍心脏除颤器的设备原理，模拟一次心脏除颤器的治疗，使学生理解了电容器在学生在心脏除颤器中的功能，并展开计算.再如，“电源与电流”节后练习题3，通过阅读手机说明书标明的相关数据如电池容量4000mAh，待机时间22d，播放视频时间是17h，估算该手机待机电流及播放视频的电流大约是待机电流的几倍等.这些习题设计均是新教材首次出现，此外，新教材还增加了图象题和判断题，习题类型也随教材更新优化，更加丰富.学生在解题过程中形成正确物理观念的同时，能够将物理知识应用于日常，既增强了学生分析与解决问题的能力，也培养了学生适应现代社会发展需求的能力.

值得一提的是新教材最后的课题研究与旧教材比较也进行了更新变化.旧教材选修3-1课题研究是“霍尔效应”，教材先介绍霍尔效应的概念，要求研究者通过查阅相关资料及所能找到的霍尔元件，推导影响霍尔电压的因素，分析一个应用霍尔元件的实例.新教材课题研究样例是“充电宝不同电量时的电动势和内阻研究”，篇幅较长，既有方法指导，还有问题提出、原理介绍、器材操作、数据分析、改进思路，现实意义等，相比旧教材，新教材的课题研究不仅内容具体、步骤详细、指导到位，而且选题新颖，紧跟潮流，充分体现了新课程下对学生的科技素养培养与时俱进的时代特征.

4 结语

对比发现，新教材对内容结构及栏目的调整，既是新高考的需要，也兼顾了学生的认知发展规律，是新课程改革下立德树人的育人功能的进一步体现.作为新课程改革执行者，新教材的使用者，应顺应改革形势，认真钻研新教学大纲教材内容，坚持课堂教学以学生为中心，培养学生的质疑意识、合作探究能力，通过概念强化、模型建构、科学方法总结、理论联系实际，使学生接受物理观念规律、掌握应用方法，逐步提高物理知识与技能，提升科学思维与创新能力，让科学态度与责任伴其一生，让核心素养的提高落到实处.

参考文献：

[1]彭前程，黄恕伯.普通高中教科书物理必修第一册[M].北京：人民教育出版社，2019：1.

[2]彭前程，黄恕伯.普通高中教科书物理必修第三册[M].北京：人民教育出版社，2019：4，7，33，80，114.

[3]王慧圆.基于核心素养下高中物理新旧教材的对比分析[D].哈尔滨：哈尔滨师范大学，2020.

[4]杨孝波，张静.核心素养视角下高中物理新旧教材习题的比较研究——以“运动和力的关系”章节为例[J].物理教师，2019，40（11）：13-16.

[5]康学娥，王林.解析新旧两版教材差异 加速物理核心素养落地——以人教版2004版、2017版物理必修2为例[J].物理教学探讨，2020，38（02）：24-27.