人教版高中物理新旧教材对比分析与教学探讨
2023-08-10吕灿婧吴琴琴李奇云周义
吕灿婧 吴琴琴 李奇云 周义
摘 要：从教材内容、编排顺序、栏目设置和习题选择四个方面，对2004年版和2019年版人教版高中物理教材中的“重力”部分进行了对比分析。基于新旧教材中“重力”部分的对比分析结果，以培养学生的物理学科核心素养为目的，进行了相关教学设计。
关键词：高中物理；新旧教材；重力；核心素养
中图分类号：G633.7 文献标识码：A 文章编号：1003-6148（2023）7-0019-4
《普通高中物理课程标准（２０１７年版）》明确指出，“高中物理课程应在义务教育的基础上，进一步促进学生物理学科核心素养的养成和发展。”［１］ 并提出物理学科素养主要包括“物理观念”“科学思维”“科学探究”和“科学态度与责任”四个方面。课程标准规定了教材的编写内容和结构，是教材编写的指导思想。而教材则是课程标准最主要的載体，它可以把课程标准中的内容要求有效地传达给学习者，从而使教学质量得到提高。因此，教材编写应与课程标准保持一致性。
２０１９年版人教版普通高中物理教科书（以下简称“新教材”）已经使用近３年了，在使用新教材的过程中我们发现，与２００４年版人教版教科书（以下简称“旧教材”）相比，新教材有了很大的变化，它更注重学生物理学科核心素养的培养［２-３］。
本文对人教版新旧教材的“重力”内容进行对比分析，并根据新旧教材对比结果进行教学设计，以促进学生物理学科核心素养的养成。
1 新旧教材内容编写的对比
1.1 教材内容
新教材经过精心编排，内容更加丰富多彩，并且部分内容有所删减和增加（表1）。旧教材花了较大篇幅来回顾初中已学的“力的基本概念”，新教材对其进行了优化，简化成三个问题导入来回顾旧知。“四种基本相互作用”概念太大，与当下学生的认知发展规律不符，故新教材果断将其删除。另外，新教材为了更好地优化教材内容，将重力和弹力编排在同一节，既能使其自然过渡到弹力，又充实了教材内容，同时增加了探究弹簧弹力与形变量的关系的探究实验。这一节教学内容明显增加，所以需要用２课时授课，本文主要对第１课时“重力”部分进行教材分析和教学探讨。
1.2 编排顺序
新教材在关于“重力”内容的顺序上作了调整（表2）。新教材的修订从学情出发，始终将学生放在主体地位。在初中阶段，就已经进行了力的概念及其相关性质的教学，新教材通过问题串联的形式，引入此课题，温故而知新。同时，学生在初中也已学过力的示意图，力的图示是力的示意图的升级版，可以精确地表示力的三要素。旧教材将力的图示放在力的基本概念后，将其放在知识回顾的环节，且以与水平方向成一定角度的拉力为例画力的图示，而新教材则是将其安排在重力的三要素后，并直接以重力为例画出力的图示，更符合物理知识逻辑结构和学生的认知发展规律。
1.3 栏目设置
除明确标有“实验”的章节，新教材在每节开头均设置了“问题”栏目，以“问题”创设情境引入，这一节也不例外。这样的设置可以引导学生对旧知识进行回顾，在帮助学生构建知识，培养科学思维的同时，还可以检测学生的认知情况，检查学生对力的认识中是否存在错误的前概念。因此，相比于旧教材直接将初中关于力的基本知识简单粘贴上来，新教材更富有启发性和发展性，更有助于学生科学思维的培养。
关于悬挂法测重心实验，两版教材有不同的编写。旧教材的“做一做”栏目，让学生通过自主探究实验确定薄板的重心，自证得出悬挂法的原理（图1）。而新教材直接说明悬挂法的实验原理，并没有让学生探究该实验（图2）。自主探究可以激发学生的学习兴趣，让他们更加主动地参与学习过程和探索问题的答案，学生可以更深刻地理解问题的本质和原理，培养批判性思维和创造性思维。
1.4 习题选择
在习题设置的改动方面，新教材保留了旧教材的课后习题，同时又设置了章末习题的“复习与提高”栏目，大大增加了学生的习题量，培养学生的解题能力。章末习题组是本章所有内容的整合与提升，所以相比于旧教材，新教材兼顾学生基础巩固与思维创新，综合性更高，体现了新教材对学生物理学科核心素养的培养。
新旧教材在关于“重力”这一内容的课后习题设置并没有太大的变动（表3）。从数量和类型来看，都设置了同样的简答题、作图题和推导证明题，其中作图题有些许改动。旧教材要求画出不同运动状态下的物体重力的图示，侧重面相对单一。新教材要求画出重力、推力和拉力的图示，以及指出受力物体和施力物体。同样是考查力的图示，旧教材的课后习题基础性强，难度偏低，而新教材更注重学生的知识迁移，有利于培养学生的科学思维。
2 基于核心素养的教学设计
以《普通高中物理课程标准（2017年版）》为指引，笔者根据以上对新旧教材中“重力”部分的对比分析结果，进行了相关教学设计，以期全面发展学生的物理学科核心素养。
2.1 创设情境，回顾旧知
教师先利用多媒体展示一张“足球运动”的动图：足球减速滚动最终停下来了。以足球为研究对象，提出一系列问题：
（1）是什么原因导致足球运动状态的改变？
（2）什么是力？
（3）力的作用效果是什么？
（4）力的三要素是什么？
再展示一张“掉落的苹果砸中牛顿”的图片，同时提出一系列问题：
（1）苹果为什么会落到牛顿的头上？苹果受到了什么力？
（2）如果掉落的是更大的苹果，牛顿会怎样？
（3）为什么掉落了多个苹果，唯独牛顿上方的那个苹果能砸中他？
学生在教师的引导下，依次回答问题，逐步回顾初中已学的力的相关知识以及重力的定义、大小和方向。
【设计意图】旧教材中对初中已学的物理知识进行了较多的重复。教材内容选取应根据课程标准要求，明确学生当前学习的重难点，知道学生当前的学习水平，不要过多重复已学知识。若需要唤醒学生已学知识，可以采用提问的形式进行教学，所以这部分的设计采用了新教材的编写。
创设情境进行教学，激发学生学习兴趣；通过问题串的方式，层层递进，构建了一个系统的知识框架。这是对已有知识的回顾，可以增强学生的自信心和求知欲。将前两章“物体运动的规律”和本章“相互作用——力”衔接起来，让学生更好地形成物理观念。
2.2 实验探究，突破难点
难点一：重心的概念。
组织学生做个小游戏：用手指尖将质量分布均匀的矩形薄板成功顶起来。学生通过做游戏，发现只有在薄板中心处提供支持力，才能将矩形薄板成功顶起来。利用多媒体辅助教学的功能，对该实验原理进行解读，得出重心的定义，渗透 等效代换的含义。并通过实例引导学生得出规律：对于质量分布均匀、形状规则的物体，重心在其几何中心。
【设计意图】 刚刚步入高中阶段的学生，学习“重心”这样抽象的概念难免会存在无法完全理解的现象。该小游戏简单易操作，具有趣味性，意在激发学生学习的积极性。并结合多媒体展示图片，使抽象概念具体化，学生能更好地理解重心的概念和等效代换的含义，促进学生物理观念和科学思维的形成。
难点二：悬挂法测物体重心的原理。
让学生试着确定不规则薄板的重心。学生联系刚刚做的小游戏，用手指支撑法找到了不规则薄板的重心。在此基础上，教师引导学生阅读教材中“确认薄板的重心”内容（第56页），巡视指导学生用悬挂法确定形状不规则薄板的重心，并请一位学生上讲台演示该实验。同时，在学生操作的过程中指出实验注意事项，引导学生理解悬挂法测物体重心的原理。
【设计意图】 基于学习进阶理论，从“支撑法”进阶为“悬挂法”，促进学生对知识的有效建构。通过让学生亲自体验科学探究的过程，培养学生动手实验的能力，在实验探究过程中突破教学难点。教师进行巡视指导，不但可以掌握学生的学习能力和动手能力，及时得到反馈，还能增强师生情感。
难点三：质量分布不均匀、形状不规则的物体重心的确定。
多媒体播放“古代驱兽器原理模型”视频。古时候，劳动人民的庄稼时常受到野兽的踩踏和啃食，为了保護地里的庄稼，人们就想了各种办法来驱逐野兽。视频中展示的是我国古代驱兽器原理模型，它会发出不间断的敲击声来驱赶毁坏庄稼的动物，让学生思考解释它的工作原理。学生利用所学重心知识解释原理，并在教师的引导下总结得出结论：质量分布不均匀的物体，其重心会偏向质量大的一方。同时，教师强调要学习古代劳动人民善于思考、勇于实践的精神，在日常生活中也要学会利用所学物理知识来解答一些疑难问题。
【设计意图】 通过观看“古代驱兽器”视频，落实对学生科学态度与责任的培养，让学生感受古人的聪明才智和古代科技的辉煌灿烂，有助于学生树立民族文化自信心和自豪感。
2.3 学习进阶，能力提升
多媒体展示一张“空中飞人”的图片，引导学生对其进行受力分析，画出“力的示意图”，并在此基础上画出“力的图示”。教师补充力的图示和力的示意图的区别：表示不同、包含内容不同以及标度不同。
【设计意图】从力的三要素自然过渡到对物体受力分析，从力的示意图过渡到力的图示，都符合物理学科内容的逻辑性，也顺应学生的认知发展水平。
3 结 语
教材是教学的重要依据之一，而不同版本教材的对比分析则可以帮助我们更好地理解和把握教材的核心内容，为教学过程的设计提供有效的参考和指导。本文旨在探讨通过对比分析新旧教材，结合新旧教材的优点，设计出更加全面和有针对性的教学过程。“重力”这节课的教学内容是学生初中所学知识的巩固、提升与发展，教学过程的设计要在分析对比新旧教材内容后结合双方优点的基础上，重视初高中知识的衔接和物理学科知识体系的逻辑性。
参考文献：
［１］中华人民共和国教育部．普通高中物理课程标准（２０１７年版）［Ｓ］．北京：人民教育出版社，２０18：４－５．
［２］人民教育出版社，课程教材研究所，物理课程教材研究开发中心．普通高中课程标准实验教科书物理必修１［Ｍ］．北京：人民教育出版社，２００４：５１－５３．
［３］人民教育出版社，课程教材研究所，物理课程教材研究开发中心．普通高中教科书物理必修第一册［Ｍ］．北京：人民教育出版社，２０１９：５5－59．
（栏目编辑 刘 荣）
