康學娥 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教學模塊為例，對兩版教材的結(jié)構(gòu)進行比較研究，以期幫助即將使用新版教材的一線教師熟悉教材的結(jié)構(gòu)特征及新舊兩版教材的結(jié)構(gòu)差異，從而提出有效的教學對策，加速物理核心素養(yǎng)落地。

關鍵詞：人教版物理教材;核心素養(yǎng);教材對比

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：A ? ?文章編號：1003-6148（2020）2-0024-4

教材作為教育資源最基本的組成部分，是課程設計者和使用者之間重要的媒介，是課程內(nèi)容的集中體現(xiàn)，是培育人的宏偉藍圖。作為引導學生進行學習的工具，教材向?qū)W生展示知識內(nèi)容及知識獲得的過程、方法，更是培養(yǎng)學生物理核心素養(yǎng)的主要載體，是實現(xiàn)教材育人功能的重要途徑。

教育部相關文件指出，從2019年秋季學期起，全國各?。▍^(qū)、市）將分步實施高中新課程、使用新教材。以人教版高中物理教材為例，與2004版教材相比，2017版教材在結(jié)構(gòu)方面發(fā)生了較大的變動。因此，全面認識、分析新版教材結(jié)構(gòu)，了解新舊兩版教材間的傳承與區(qū)別，是一線物理教師刻不容緩的任務。

本文將選取人教版2004版、2017版高中物理教材中的必修2教學模塊，從兩版教材的組織結(jié)構(gòu)、學科結(jié)構(gòu)和認知結(jié)構(gòu)三方面進行比較研究，幫助一線物理教師熟悉新版教材的特征，從而及時轉(zhuǎn)變教學理念，提出有效的教學策略，提升學生的物理核心素養(yǎng)。

1 ? ?兩版教材的組織結(jié)構(gòu)對比研究

1.1 ? ?兩版教材目錄的對比研究

兩版物理教材的必修2目錄如表1所示。

由表1可以看出，2004版教材采用“大章小節(jié)”的設計，而2017版教材則是“小章大節(jié)”。例如，對“曲線運動”這一知識內(nèi)容的處理，在2004版教材中，這部分內(nèi)容全部放在了“第六章曲線運動”中，這樣的編排方式將具有相同物理特征的內(nèi)容納入到了同一章，使運動這部分知識的結(jié)構(gòu)體系更為完整。但也造成了整個知識體系過于龐雜，知識跨度較大，學生對新學知識、概念容易混淆的問題。而在2017版教材中，這部分內(nèi)容分別放在了“第五章拋體運動”和“第六章圓周運動”中，有效避免了知識繁雜引起的混亂，知識跨度減小，知識點依次推進，教材難度減小，更有利于學生的學習。

1.2 ? ?兩版教材欄目設置的對比研究

兩個版本的教材都設置了多姿多彩的功能性欄目，具體欄目設置如表2所示。

由表2可以看出，兩版教材的欄目設置大體上都分為“實驗類”“拓展類”“科普類”“討論類”“習題類”，基本上都滿足了從各個層面對學生的指導作用。但相比之下，2017版教材欄目設置更加豐富，與教材文本的聯(lián)系更為密切，科學思維滲透更加深入，育人功能更加突出。2017版教材欄目設置呈現(xiàn)出欄目多、體例新、跨度大的特點。

與2004版教材的“STS”相比，2017版教材“STSE”欄目的設置彌補了2004版教材對環(huán)境關注不足的缺點。例如，“航天事業(yè)改變著人類的學習”，就描述了隨著科技的不斷發(fā)展航天事業(yè)對環(huán)境監(jiān)測起到的作用，強調(diào)了科學、技術(shù)、社會、環(huán)境間的關系;有助于培養(yǎng)學生的環(huán)保觀念，以及推動社會可持續(xù)發(fā)展的社會責任感。

相較于2004版教材，2017版教材的“科學漫步”欄目所選材料更具有時代性，視野更加宏闊。所選材料大多是物理前言、未來科技、新技術(shù)、新應用。比如，“宇宙航行”這節(jié)課后，“科學漫步”欄目選擇了“黑洞”這一物理前沿理論，可以激發(fā)學生的學習興趣和勇攀科學高峰的勇氣。

而新設置的“問題”欄目，則用一系列以真實情境為背景的問題串引入新課。例如，“拋體運動的規(guī)律”是以“你是否曾為排球下網(wǎng)或者出界而感到惋惜？排球既能過網(wǎng)，又不出界，需要考慮哪些因素？如何估算球落地時的速度大??？”這一系列的問題串引出新課的。問題式引入往往可以引發(fā)學生對即將要學習內(nèi)容的主動思考，有助于培養(yǎng)學生提出問題、解決問題的問題意識和能力。

“科學方法”欄目將物理學中常用的重要的科學思想、方法呈現(xiàn)出來。例如，“動能和動能定理”這節(jié)課后，以動能定理的推導過程為例介紹了“演繹推理”的科學方法，有助于培養(yǎng)學生的模型建構(gòu)能力和科學探究方法。

“拓展學習”欄目的內(nèi)容涉及比較廣泛，一部分拓展內(nèi)容與數(shù)學內(nèi)容聯(lián)系緊密，使學生經(jīng)歷分析、綜合應用數(shù)學工具進行推理、得出物理規(guī)律和公式的過程，有助于培養(yǎng)學生科學推理、論證的能力;另一部分則引導學生思考比教學內(nèi)容更為深刻的物理問題，加強與大學物理的聯(lián)系，使學生體會到物理理論思維的魅力。作為教學內(nèi)容的補充，這個欄目的設置，從橫向來看加強了物理與其他學科的融合，從縱向來講則貫通了初中、高中、大學的物理知識結(jié)構(gòu)，真正幫助學生建構(gòu)起了完整的物理知識體系。

1.3 ? ?兩版教材圖表編排的對比研究

圖表是直觀呈現(xiàn)物理現(xiàn)象、科學情境的重要形式，兩版教材均引用了大量的圖表，具體的教材圖表編排數(shù)量如表3所示。

由表3可以看出，兩版教材都選用了大量的示意圖。這些示意圖可以幫助學生分析物理過程，理解物理知識內(nèi)容。2004版教材卡通圖相對較多，形象、趣味性強。2017版教材則真實情景圖片較多，通過這一系列的實物圖片，創(chuàng)設學生熟悉的物理情境，能夠使學生感受到物理就在自己身邊，并體會運用所學知識解釋物理現(xiàn)象的樂趣，有利于激發(fā)學生學習的積極性，實現(xiàn)從生活走向物理、從物理走向社會的新課程理念，培養(yǎng)學生的實際問題解決能力。

1.4 ? ?兩版教材實驗設計的對比研究

兩版教材都設置了“實驗”“演示實驗”“做一做”三個與實驗有關的欄目。與2004版教材相比，2017版教材對實驗材料的選擇不拘一格，用學生觸手可及的材料進行實驗，體現(xiàn)了從生活走向物理的課程理念。且新版教材將越來越多的實驗與傳感器等現(xiàn)代信息技術(shù)有效結(jié)合起來。

1.5 ? ?兩版教材習題編制的對比研究

習題對于學生鞏固基礎知識、反饋教學效果具有重要作用。兩版教材所選習題在數(shù)量、類型和特點方面略有差異，表4給出了具體結(jié)果。

2004版教材只是在節(jié)末設置習題，但沒有設置章末復習題。而2017版教材增設了章末復習題，并將其分為A、B兩組。其中，A 組習題較為基礎，是對基本概念和規(guī)律的記憶、理解，題目大多是一些結(jié)構(gòu)良好的一般題型;而B組習題是提高性題目，是對基本概念和規(guī)律的應用與探究，題目大多為一些結(jié)構(gòu)不良的原始問題，答案常常是發(fā)散的、梯度性的習題設置，有助于學生的適度拓展和深入思考。兩版教材在習題設置時，都選擇有個人、生活、科技背景或以真實物理現(xiàn)象為依據(jù)的問題，有助于培養(yǎng)學生的科學思維能力和問題解決能力。

由表4可知，2017版教材的習題量增加了，但這并不意味著我們又將深陷題海戰(zhàn)術(shù)。這些類型豐富的題目，為我們深度理解教材提供了豐富的思路。

2 ? ?兩版教材的學科結(jié)構(gòu)對比研究

對比兩版教材的知識結(jié)構(gòu)可以看出，2004版教材是學科本位，更加注重物理學科體系邏輯，而2017版教材是學生本位，更加注重學生的認知發(fā)展規(guī)律。

2.1 ? ?知識的呈現(xiàn)順序不同

跟2004版教材相比，2017版教材必修2模塊的知識呈現(xiàn)順序發(fā)生了較大的變化，尤其是對教學單元進行了較大的調(diào)整。2004版教材的教學單元是按“機械能及其守恒定律—曲線運動—萬有引力與航天”的順序推進的，而2017版教材則按照“拋體運動—圓周運動—萬有引力與宇宙航行—機械能守恒定律”的順序呈現(xiàn)。2017版教材以“拋體運動”作為整個模塊的開篇，上承直線運動，下啟曲線運動，加強了對直線運動與曲線運動知識點的結(jié)構(gòu)性整合，避免了2004版教材直接講解功能關系、割裂運動學結(jié)構(gòu)的缺點。

2.2 ? ?部分物理概念的定義方式不同

因為在對圓周運動的研究中，兩版教材對向心力與向心加速度的呈現(xiàn)順序不同，所以這兩個物理量的定義發(fā)生了變化。2004版教材中向心加速度的定義是“任何做勻速圓周運動的物體的加速度都指向圓心”，這是利用了直線運動中定義加速度的方法，先運用極限思想分析了圓周運動速度的變化量，然后利用圓周運動速度的變化量來定義向心加速度，再根據(jù)牛頓第二定律定義向心力。而2017版教材中，向心加速度的定義是“根據(jù)牛頓第二定律，物體運動的加速度與它受到的合力方向相同，因此物體做勻速圓周運動時的加速度總指向圓心?！边@種定義則是通過對大量生活實例的觀察和研究，先定義了向心力，再根據(jù)牛頓第二定律，用向心力來定義向心加速度。

2.3 ? ?個別知識點的取舍和要求不同

比如，對彈性勢能這一知識點的處理，兩版教材的取舍差異較大。2004版教材將這節(jié)課作為重點內(nèi)容，用了整整一節(jié)的內(nèi)容來展示探究彈性勢能表達式的過程、方法與結(jié)論。而2017版教材則將其放在了重力勢能這一節(jié)，刪去了原本的探究過程，只用了極小的篇幅定性地描述了彈性勢能的定義及其與形變的大小的關系。這樣的呈現(xiàn)方式，是將其視為與重力勢能處于同一水平層次的勢能的特例，從而完善了勢能的知識體系，降低了這部分內(nèi)容的學習要求。

3 ? ?兩版教材的認知結(jié)構(gòu)對比研究

在認知發(fā)展層面，2017版教材沿襲了2004版教材的編排思想，都著重考慮了學生的認知發(fā)展規(guī)律。因此，兩版教材在認知發(fā)展層面都具有以下特征。

3.1 ? ?重視相關知識聯(lián)結(jié)，關注學生生活經(jīng)驗

兩版教材在編寫時都非常重視通過科學的方法和思維，幫助學生建立新舊知識間的聯(lián)系，以及新舊經(jīng)驗間的聯(lián)結(jié)。比如，在學習必修2拋體運動之前，已經(jīng)學習了必修1模塊，學生對直線運動的規(guī)律和研究運動的方法、過程都比較熟悉，兩版教材均以此為支架來建構(gòu)曲線運動的核心概念，從而大大降低了學生學習的難度。

3.2 ? ?注重概念建構(gòu)背景，強調(diào)知識生成過程

兩版教材都比較注重對概念建構(gòu)背景和過程的描述，關注學生模型建構(gòu)、科學推理能力的養(yǎng)成，強調(diào)探究過程中的科學方法。比如，兩版教材在建構(gòu)線速度這個概念時，都是通過摩天輪、自行車的齒輪等豐富、真實的物理情境的創(chuàng)設，從而拋出“自行車大小齒輪邊緣上的點，哪個運動得更快一些？同一齒輪上到轉(zhuǎn)軸的距離不同的點，哪個運動得更快一些？判斷運動快慢的依據(jù)有哪些？”等一系列的問題串，進而引出對線速度的討論，又運用極限思維，最終完成了線速度概念的建構(gòu)。

3.3 ? ?重視物理美感教育，培養(yǎng)物理核心素養(yǎng)

兩版教材都通過選擇具有時代氣息的資料圖片、富有文化底蘊的科學史實、富有啟發(fā)意義的趣味實驗，提高學生的物理審美，培養(yǎng)學生的物理核心素養(yǎng)。比如，兩版教材在章節(jié)引入上都會選用與文本資料相關的科學家語錄，并且會介紹該科學家。這樣的引入方式對學生了解科學本質(zhì)、促使學生投身科學具有重要意義。

4 ? ?關于用好新教材的幾點建議

與2004版教材相比，2017版教材通過對教材結(jié)構(gòu)的調(diào)整，使之更加兼顧學科邏輯規(guī)律和學生的認知發(fā)展規(guī)律，從而幫助學生建構(gòu)物理核心素養(yǎng)，突出教材的育人功能。因此，作為一線物理教師，就必須要了解新教材，用好新教材。

要用好新教材，筆者認為教師在仔細鉆研教學大綱和教材內(nèi)容的前提下，還要注意以下幾個方面。

（1）轉(zhuǎn)變教育理念，培養(yǎng)物理核心素養(yǎng)

2017版教材最突出的特征是育人功能。因此，對于新教材的使用，教師應當改變先前應試教育的思想，聚焦物理學科素養(yǎng)，提升教材的育人價值，使科學本質(zhì)、態(tài)度與責任的教學落到實處。不僅用教材上好課，更要用它育好人。

（2）轉(zhuǎn)變教學思想，培養(yǎng)自主學習能力

要轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)課堂中以教師為中心的課堂教學模式，利用好教材，創(chuàng)造性地設計以學生為中心的課堂教學，加強學生間的相互合作，培養(yǎng)學生自主學習的能力。

（3）突出學科特點，加強科學思維培養(yǎng)

2017版教材在編排上更加注重知識概念建構(gòu)的背景與過程，因此課堂教學要把關注點落實在對學生科學思維的培養(yǎng)上。

（4）改進教學方法，重視探究過程方法

2017版教材中科學探究的提法發(fā)生了變化，以前的探究是狹義的，是實驗探究中的過程與方法?，F(xiàn)在的探究是廣義的，是探究者通過自身主動參與，發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的過程，體現(xiàn)在整個的學習過程中。因此，教師要用啟發(fā)式、探究式的方式教授概念和規(guī)律，培養(yǎng)學生的探究能力。

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（欄目編輯 ? ?劉 ? 榮）