周穎潔

摘? ?要：通過案例分析，對不同時期人教版教材進行對比，探索新版教材給一線教學帶來的變化。

關鍵詞：人教版;教材對比;物理學科核心素養(yǎng);原子結構

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：A ? ? 文章編號：1003-6148（2020）8-0059-3

本案例選自人教版新版普通高中教科書《物理》（選擇性必修第三冊）第四章《原子結構和波粒二象性》的第4節(jié)《氫原子光譜和波爾的原子模型》，在人教版舊版普通高中教科書《物理》（選修3-5）第十八章《原子結構》的第3節(jié)《氫原子光譜》和第4節(jié)《玻爾的原子模型》。

1? ? 教材對比分析

從教材編排視角來看，新版教材將《波粒二象性》和《原子結構》兩章進行了精簡，并將《原子結構》的第3節(jié)《氫原子光譜》和第4節(jié)《玻爾的原子模型》合并為一節(jié)內(nèi)容。兩版教材的章節(jié)目錄變化見表1。

2? ? 對教材變化的思考[1]

2.1? ? 優(yōu)化了邏輯結構，提升了教學過程的流暢性

新版教材將舊版教材第十八章第3節(jié)和第4節(jié)合二為一后，使教學上更具有連貫性。例如，舊版教材通過對氫原子譜線分析處理，提出巴爾末對可見光區(qū)的四條譜線進行分析，發(fā)現(xiàn)這些譜線的波長能夠用一個公式表達，繼而給出巴爾末公式，并將譜線命名為巴爾末系。但是教材到此戛然而止，并沒有對這些譜線進行進一步解釋，在學生還在被動接受，還沒有來得及消化的時候，又轉入對經(jīng)典理論理解的困難，本節(jié)內(nèi)容也到此結束了。在學生處于一種懸而未決的狀態(tài)時，沒有及時因勢利導，錯過了最佳學習時機。另外，舊版教材對巴爾末系介紹之后，沒有再進行來源的分析。

新版教材合并后，對這一部分的處理更加細致。通過玻爾的能級躍遷理論，分析了巴爾末系譜線形成的本質(zhì)原因，不僅可以加深對巴爾末系譜線的理解，知道巴爾末系譜線的來源，還可以順勢推導出賴曼系、帕邢系等。圖1為舊版教材氫原子能級圖，圖2為新版教材氫原子能級圖。兩幅圖對比可以看出，新版教材在邏輯結構上更加完整，前后呼應，細致入微。學生在整個完整的知識框架中完成深度學習并形成邏輯自洽。這種從特殊到一般、再從一般到特殊的思想，是有利于培養(yǎng)學生的科學探究能力及邏輯思維能力，對促進學生核心素養(yǎng)的全面發(fā)展具有重要意義。

2.2? ? 章節(jié)順序的調(diào)整，體現(xiàn)了高屋建瓴的匠心

縱觀新版教材第四章的目錄，會發(fā)現(xiàn)其中1、2、5三節(jié)主要是講波粒二象性，3、4兩節(jié)是關于原子結構的內(nèi)容。從內(nèi)容來看3、4兩節(jié)知識點比較獨立，與波粒二象性關聯(lián)性不大，將其放在波粒二象性的中間位置，是否有點突兀呢？其邏輯關系又是什么呢？

先從本節(jié)內(nèi)容來看，新舊兩版教材是基本一致的。教材選擇了從氫原子入手，在學習光譜、連續(xù)譜、線狀譜等概念之后，進一步介紹原子的特征譜線和光譜分析，重點講述了氫原子光譜的實驗規(guī)律。從規(guī)律得出原子核式結構模型的局限性，必須建立新的原子模型，于是水到渠成地引出玻爾關于原子理論的基本假說。玻爾的原子結構理論成功地說明了原子的穩(wěn)定性和氫原子光譜的規(guī)律，但是對稍微復雜一點的原子，就無法解釋它的光譜現(xiàn)象，進而引出電子云的概念。

新版教材將其與波粒二象性放在一起，一種可能性就是課時比重的考慮。如若放入第五章和原子核合并，那么第四章就只有3節(jié)內(nèi)容，而第五章有7節(jié)內(nèi)容，為了調(diào)整章節(jié)權重，將原子結構的教學放在第四章，這種做法雖然有點生硬，但可以理解。

可是，如果是出于課時的考慮，那為什么不放在最后兩節(jié)，而要放在中間位置，將《粒子的波動性和量子力學的建立》放在最后呢？

這個問題讓我們跳出本節(jié)內(nèi)容，從章節(jié)整體來看。前兩節(jié)介紹了黑體輻射理論，初步接觸了量子的觀點，通過衍射、干涉等現(xiàn)象，以及光電效應和康普頓實驗，知道了光具有波粒二象性。歷史上玻爾受到普朗克、愛因斯坦等提出的量子概念的啟發(fā)，提出了軌道和能量量子化，建立了前期量子論，可以很好地解釋氫原子光譜的實驗結論。盡管玻爾模型被證明很不完善，但仍是人們認識原子結構的一個重要里程碑，玻爾理論引入的量子觀念、定態(tài)和躍遷概念對人類在認識微觀領域上觀念的轉變作出了重大貢獻，它進一步說明微觀世界中原子范圍內(nèi)的現(xiàn)象要用量子理論才能更好地解決。至此可以看出，新教材的設計跳出了原先知識的固有框架，是站在了整個量子力學的建立和發(fā)展的高度來進行編排的，高屋建瓴，獨具匠心。

同時，我們也從中看到物理學的發(fā)展史中，每一重大進展都是建立于此之前的認識之上，必須明確問題的所在，進行新的觀察和理論研究，不是憑空產(chǎn)生的。量子物理學的建立是許多物理學家共同努力的結果，它標志著物理學研究工作第一次集體的勝利，是一次勝利的會師。

3? ? 從2017年版新課標看新版教材對核心素養(yǎng)的體現(xiàn)

新課標核心素養(yǎng)和教學目標見表2。

4? ? 評析

兩版教材在內(nèi)容上并無多大差異，然而細節(jié)的完善和教學順序的調(diào)整，對推進深度學習，提升物理學科核心素養(yǎng)，有著更為積極的意義[2]。

4.1? ? 提升學科核心素養(yǎng)

本課的設計圍繞物理規(guī)律的發(fā)現(xiàn)過程展開教學，通過這一過程可以使學生了解科學史上許多重要的發(fā)現(xiàn)和發(fā)明常被人們有意無意地罩上神秘的光環(huán)，似乎科學家們都是異于常人的天才，科學結論的得出都是科學家信手拈來的成果，但實際上科學的道路并不是一帆風順的，而是經(jīng)歷了無比曲折艱辛的旅程才最終到達勝利的彼岸。

4.2? ? 體現(xiàn)科學研究的方法

本課以發(fā)現(xiàn)問題—分析原因—提出假設—實驗驗證為主線，帶領學生重走科學發(fā)現(xiàn)之路，逐步引導學生抽絲剝繭，環(huán)環(huán)相扣，邏輯思維縝密，不僅讓學生認識了原子的結構，而且讓學生經(jīng)歷了分析和解決問題的過程，感悟和探索微觀世界的方法，直至發(fā)現(xiàn)事物的本質(zhì)，并形成正確的科學態(tài)度與情感。

4.3? ? 滲透改革創(chuàng)新和繼承的關系

認真研究古往今來的創(chuàng)造發(fā)明，不難發(fā)現(xiàn)舊的理論之所以存在，說明它有一定的合理性，我們在創(chuàng)新時應該有選擇地繼承舊有理論中合理的部分。比如，盧瑟福提出原子的核式結構模型可以很好地解釋粒子散射實驗，但無法解釋原子的穩(wěn)定性和原子的分立光譜，玻爾在發(fā)展盧瑟福的模型時，就保留了它的合理內(nèi)容。

總之，“科學的本質(zhì)并不在于已經(jīng)認識的真理，而在于探索真理”，新版教材設計緊扣物理學科核心素養(yǎng)，關注物理觀念的形成，發(fā)展學生科學思維，重視科學探究，讓學生在學習知識的同時培養(yǎng)興趣，若能進而思考科學家是怎樣認知的，是如何“發(fā)現(xiàn)”新知識的，從而使學生認識科學本質(zhì)，形成正確的科學態(tài)度與情感，那么課雖盡而意無窮，學生收獲的也就不僅僅是學科知識了。

參考文獻：

[1]劉林.基于物理學科核心素養(yǎng)的創(chuàng)設問題情境教學設計的研究——以“向心加速度”為例[J].物理教學探討，2019，37（5）：25-27.

[2]張黎.高中物理選修3-3粵教版和人教版對比分析[J].物理教學探討，2019，37（5）：1-4.

（欄目編輯? ? 羅琬華）