林斯齡 程敏熙

(華南師范大學(xué)物理與電信工程學(xué)院 廣東 廣州 510006)

教材例題是教材的重要組成部分，是教材編寫者精心挑選的范例，具有典型性、示范性與指導(dǎo)性，體現(xiàn)物理課程理念.對教材例題的教學(xué)不僅應(yīng)促進(jìn)學(xué)生對教學(xué)內(nèi)容的認(rèn)識與掌握，更需要培養(yǎng)學(xué)生的物理思維能力.在新一輪課程改革中，對高中物理提出了核心素養(yǎng)的培養(yǎng)要求，由此高中物理教材進(jìn)行了重新編制.本文通過對2019年版新人教版與新粵教版高中物理教材例題設(shè)置特征的比較分析，期望對一線教師使用新教材例題教學(xué)有所啟發(fā).

1 研究對象與內(nèi)容

本文選取了我國現(xiàn)行選用率最高的人教版與具有特色的粵教版，對新人教版與新粵教版高中例題設(shè)置特征進(jìn)行比較.由于“機(jī)械能守恒定律”這一章節(jié)是物理能量觀的集中體現(xiàn)，學(xué)生在這一章節(jié)中需要體會守恒觀念對認(rèn)識物理規(guī)律的重要性，一直以來是教學(xué)的重難點(diǎn)章節(jié).因此，本文選用新人教版與新粵教版高中物理教材必修2“機(jī)械能守恒定律”章節(jié)為例，從例題設(shè)置數(shù)量、對新課程標(biāo)準(zhǔn)的體現(xiàn)、例題類型、解析過程以及復(fù)雜程度5個方面對比兩種版本教材該章節(jié)例題設(shè)置的數(shù)量和特征，分析各自的差異.

2 新人教版與新粵教版例題設(shè)置比較分析

2.1 例題設(shè)置數(shù)量情況對比

新人教版“機(jī)械能守恒定律”一章的5節(jié)教學(xué)內(nèi)容中包含了5道例題，其中功與功率設(shè)置兩道例題，動能和動能定理設(shè)置兩道例題，機(jī)械能守恒定律設(shè)置一道例題，其余章節(jié)教學(xué)內(nèi)容沒有設(shè)置例題.

新粵教版“機(jī)械能及其守恒定律”一章的7節(jié)教學(xué)內(nèi)容中包含了7道例題，其中除了勢能與驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律兩節(jié)教學(xué)內(nèi)容教材沒有設(shè)置例題，在生產(chǎn)生活中的機(jī)械能守恒這一節(jié)設(shè)置了3道例題，其他4節(jié)內(nèi)容分別設(shè)置一道例題以加強(qiáng)鞏固知識點(diǎn)的應(yīng)用.

具體例題設(shè)置如表1所示.

表1 新人教版與新粵教版的章節(jié)題量設(shè)置

顯然，新粵教版在這一章節(jié)的例題數(shù)量多于新人教版，主要集中在機(jī)械能守恒定律的例題上.新人教版的例題設(shè)置較均衡，而新粵教版的例題設(shè)置安排體現(xiàn)了教學(xué)的重點(diǎn).學(xué)生利用能量守恒定律從幾種不同的生活現(xiàn)象中提煉出物理模型進(jìn)行求解，能夠促進(jìn)他們對重點(diǎn)知識的掌握.

2.2 對新課程標(biāo)準(zhǔn)體現(xiàn)程度對比

課程標(biāo)準(zhǔn)體現(xiàn)了一個階段對學(xué)生的時代要求，指引課程的教學(xué)方向，是教材的編寫原則.在教材內(nèi)容上，新粵教版教材在這一章增加了“生產(chǎn)生活中的機(jī)械能守恒”這一節(jié)，引入了3種生產(chǎn)生活中的物理現(xiàn)象：落錘打樁機(jī)、跳臺滑雪、過山車，由此所設(shè)例題構(gòu)建了3種物理模型，體現(xiàn)了應(yīng)用能量觀念解決實(shí)際問題.從例題的設(shè)置上貼合2017年頒布的新課程標(biāo)準(zhǔn)中對機(jī)械能及其守恒定律“能用機(jī)械能守恒定律分析生產(chǎn)生活中的有關(guān)問題”的要求.而新人教版在機(jī)械能守恒定律這一章節(jié)設(shè)置的例題為直接提供給學(xué)生一個單擺模型，利用機(jī)械能守恒定律求解小球在最低點(diǎn)的速度大小.利用能量觀念解釋生產(chǎn)生活中的現(xiàn)象的范例較少，難以引起教師與學(xué)生的足夠重視.

新課程標(biāo)準(zhǔn)對這一章的活動建議為“通過查閱資料、訪問有關(guān)部門，收集汽車剎車距離與車速關(guān)系的數(shù)據(jù)，用動能定理進(jìn)行解釋”.新人教版在動能定理這一教學(xué)內(nèi)容設(shè)置了兩道例題，例題背景分別是飛機(jī)起飛以及打夯，沒有涉及對汽車剎車這一現(xiàn)象的剖析.新粵教版設(shè)置的例題則是利用動能定理分析汽車制動過程，得出汽車間的安全距離，在例題后給出與課程標(biāo)準(zhǔn)的活動建議相同的實(shí)踐與拓展.通過橫向?qū)Ρ瓤梢钥闯鲂禄浗贪孑^為注重課程標(biāo)準(zhǔn)體現(xiàn).

2.3 例題類型對比

例題類型可根據(jù)問題的提出形式分為計算題、簡答題、綜合題.綜合題包括計算、簡答等.新人教版在“機(jī)械能守恒定律”設(shè)置的題全是計算題，且題目的表述給出確定的物理情境，具有完備的條件、確定答案、解題方法直接的特性，例題題型較為單一.比如新人教版在“功率”這一章節(jié)設(shè)置的例題為“某型號汽車發(fā)動機(jī)額定功率為60 kW，在水平路面行駛時受到的阻力為1 800 N，求發(fā)動機(jī)在額定功率下汽車勻速行駛的速度.假定汽車行駛速度為54 km/h時受到的阻力不變，此時發(fā)動機(jī)輸出的實(shí)際功率是多少？”

這是一道典型的動力學(xué)習(xí)題，只需通過題目表述的物體運(yùn)動情況簡單分析汽車的受力，再利用公式P=Fv便可得到答案.這種例題給出一個簡單的物理情境，設(shè)置題目所需的所有物理量，讓學(xué)生單純學(xué)會應(yīng)用公式解答問題，學(xué)生無需經(jīng)過復(fù)雜的思維過程.

而新粵教版在“機(jī)械能守恒定律”設(shè)置的題目既有計算題、簡答題還有綜合題，基本涵蓋了3種例題類型.如在“功率”這一章節(jié)設(shè)置的例題是根據(jù)兩個開車省油的小竅門“車越重越耗油”以及“汽車啟動和行駛過程中盡量不要猛踩油門突然加速”，讓學(xué)生判斷是否正確并分析其中原因.這道例題是簡答題，也是一道典型的原始物理問題.

楊振寧曾說，“物理學(xué)最重要的部分是與現(xiàn)象有關(guān)的，絕大部分物理學(xué)是從現(xiàn)象中來的，現(xiàn)象是物理學(xué)的根源.”原始物理問題正是著手于對自然界及社會生活、生產(chǎn)中客觀存在且未被加工的典型物理現(xiàn)象和事實(shí)，再抽象概括、設(shè)置物理量，成為物理問題進(jìn)行解決[1].新粵教版在“功率”這一教學(xué)內(nèi)容設(shè)置的例題正是從社會生活中客觀存在的物理事實(shí)出發(fā)，設(shè)置問題讓學(xué)生思考物理事實(shí)背后的原理，激發(fā)學(xué)生積極研究生活中的物理現(xiàn)象，是物理核心素養(yǎng)中科學(xué)態(tài)度與責(zé)任中科學(xué)態(tài)度的體現(xiàn).該例題以“試著分析這些開車省油的竅門到底有沒有道理？”的方式提問，需要學(xué)生提出科學(xué)觀點(diǎn)，并可以利用充分證據(jù)建立科學(xué)的邏輯關(guān)系鏈，體現(xiàn)了核心素養(yǎng)科學(xué)思維中科學(xué)論證這一能力培養(yǎng)[2].

新人教版在“機(jī)械能守恒定律”這一章節(jié)例題設(shè)置大都以單一的計算題呈現(xiàn)，我國一直延續(xù)封閉式的計算題，這種方式對學(xué)生基礎(chǔ)知識的鞏固和數(shù)理推理能力訓(xùn)練有較高的價值.但新課改中提出對培養(yǎng)學(xué)生物理核心素養(yǎng)的要求，這種教學(xué)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)滲透在物理教學(xué)的方方面面，其中物理教材中的例題設(shè)置也需要注重學(xué)生思維能力的培養(yǎng).與實(shí)際生活相聯(lián)系，有利于培養(yǎng)學(xué)生的物理建模能力和發(fā)散性思維.

2.4 例題解析過程對比

教材例題中對例題解析過程的呈現(xiàn)是學(xué)生理解和學(xué)會應(yīng)用知識的關(guān)鍵，教材例題給學(xué)生提供了利用物理知識解決實(shí)際問題的范例，良好的例題解析過程對擴(kuò)寬學(xué)生的思維方式，幫助學(xué)生運(yùn)用正確的解題思維策略，提高學(xué)生解題效率具有重要意義.

在新人教版高中物理教材“機(jī)械能守恒定律”這一章節(jié)中，解析過程可以分為兩步：第一步是對題目進(jìn)行文字分析，建構(gòu)物理模型，劃分物理過程，并配以適當(dāng)?shù)姆治鰣D；第二步是詳細(xì)的解題步驟，選取恰當(dāng)?shù)奈锢砉交蚬磉M(jìn)行解答.在新粵教版教材相應(yīng)章節(jié)中，解析過程同樣可以分為兩步：第一步同樣是對題目的文字分析，但區(qū)別在于新粵教版的分析簡短，且沒有對題目的物理情境繪以物理模型分析圖，只提示題目物理過程中物理量的等價關(guān)系以及所運(yùn)用的定律；第二步同樣是詳細(xì)的解題步驟，而區(qū)別在于新粵教版的解題步驟會有一題多解的解題過程.

比如新粵教版在“功”這一章節(jié)設(shè)置的例題解析過程中，在計算外力對物體做的總功時，在方法一中采用了各個力分別對物體所做功的代數(shù)和計算總功，在方法二中采用了幾個力的合力對物體所做的功等于外力對物體做的總功.所謂一題多解，就是不同的方向、不同的側(cè)面、不同的渠道解決同一個問題.《認(rèn)知心理學(xué)》提出學(xué)生通常是用一個例題去鞏固一個知識點(diǎn)，因此例題的一題多解對于學(xué)生多方面掌握知識具有重要意義，同時也是培養(yǎng)學(xué)生的求異思維能力，提高創(chuàng)新意識與能力的有效途徑[3].

在新人教版與新粵教版兩步的解析過程中，同樣缺少的是檢驗(yàn)反思.美國物理教材例題解析過程一般分為規(guī)范的三步驟：分析概括問題、求解未知量、驗(yàn)證答案[4].檢驗(yàn)反思整個解析過程，學(xué)生才能對解題思維策略有更深入的理解.

2.5 例題復(fù)雜程度對比

本文以知識點(diǎn)數(shù)、物理過程這兩方面為依據(jù)來界定教材例題的復(fù)雜程度，與傳統(tǒng)的難度定義有所區(qū)別.知識點(diǎn)數(shù)指的是題目和解題過程的知識點(diǎn)總和，物理過程指的是在物理解題中，一個較復(fù)雜的物理過程往往是由多個物理階段按事件發(fā)生的順序有機(jī)鏈接而成的，而這些小的物理階段通常是較簡單的、能否順利解題的關(guān)鍵，就是能否順利地將整個物理過程分解為小的、簡單的物理階段，并建立各階段之間的聯(lián)系.因此，本文將教材例題的復(fù)雜程度分為以下3種，簡單例題、中等復(fù)雜例題、復(fù)雜例題.簡單例題只涵蓋一個知識點(diǎn)，且物理過程單一；中等復(fù)雜例題涵蓋兩個知識點(diǎn)，或包括兩個物理過程；復(fù)雜例題涵蓋兩個以上知識點(diǎn)，或包含兩個以上物理過程[5].

根據(jù)以上對教材例題的復(fù)雜程度分類，可以統(tǒng)計得到在“機(jī)械能守恒定律”這一章，新人教版4道簡單例題，1道中等復(fù)雜例題；新粵教版1道簡單例題，5道中等復(fù)雜例題，1道復(fù)雜例題.

可知，新人教版在這一章節(jié)例題復(fù)雜程度上相較于新粵教版低，大多數(shù)屬于基礎(chǔ)題，且限制在本節(jié)知識內(nèi)容范圍內(nèi)解題，對學(xué)生充分應(yīng)用對應(yīng)節(jié)知識進(jìn)行問題解決有較強(qiáng)的針對性，復(fù)雜程度低，便于學(xué)生理解應(yīng)用.新粵教版在“機(jī)械能守恒定律”這一章設(shè)置的例題復(fù)雜程度相對較高，綜合性較強(qiáng)，這有利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維，而且教師作為例題示范講解，有助于提高學(xué)生的物理思維能力，在一定程度上鍛煉學(xué)生運(yùn)用綜合知識的能力.

圖1為新人教版與新粵教版的例題復(fù)雜程度比較.

圖1 新人教版與新粵教版的例題復(fù)雜程度比較

3 對教材例題使用的幾點(diǎn)看法

通過對新人教版與新粵教版教材在“機(jī)械能守恒定律”例題設(shè)置的對比分析，對一線教師有效使用教材例題策略提出幾點(diǎn)看法.

從教材例題設(shè)置數(shù)量來看，對于機(jī)械能守恒定律的應(yīng)用，新人教版相較于新粵教版的例題數(shù)量少，而新課程標(biāo)準(zhǔn)要求學(xué)生利用機(jī)械能守恒定律分析生產(chǎn)生活中相關(guān)的物理現(xiàn)象.因此，教師可將新粵教版機(jī)械能守恒定律中幾道生產(chǎn)生活的例題增添進(jìn)課堂的例題講解，按課程標(biāo)準(zhǔn)的要求適當(dāng)增加例題數(shù)量.

新人教版教材例題編寫體現(xiàn)了一種傳統(tǒng)的物理習(xí)題，即對物理現(xiàn)象抽象化、理想化.把一些次要的細(xì)節(jié)及非解題條件舍去，呈現(xiàn)給學(xué)生的是一道已經(jīng)建構(gòu)好物理模型的物理題目.在例題的復(fù)雜程度上相對于新粵教版低，在知識點(diǎn)的運(yùn)用上更加直接簡單，因此，教師可將新人教版例題安排在講解完章節(jié)知識點(diǎn)后作為一個簡單的應(yīng)用，符合學(xué)生的學(xué)習(xí)能力和認(rèn)知要求，利于學(xué)生迅速對知識點(diǎn)理解掌握.而物理核心素養(yǎng)導(dǎo)向的教學(xué)是體現(xiàn)物理課程價值的必經(jīng)之路，以提升學(xué)生核心素養(yǎng)為目標(biāo)，教學(xué)過程中教師在使用教材例題時，要充分利用已有情境或進(jìn)一步創(chuàng)設(shè)真實(shí)的生活物理情境，在教學(xué)過程中滲透核心素養(yǎng)的培養(yǎng).在這一方面，教師可以利用新粵教版提供的教材例題中的原始物理問題作為一個補(bǔ)充，學(xué)生需要具備一定的物理觀念，運(yùn)用科學(xué)思維去建構(gòu)模型，將原始物理問題抽象概括為習(xí)題，再利用假設(shè)、類比等科學(xué)方法推理論證解決問題.有機(jī)融合不同版本的教材例題，是實(shí)現(xiàn)更好教學(xué)效果的有效方式.結(jié)合新人教版與新粵教版進(jìn)行例題教學(xué)，使學(xué)生在充分理解所學(xué)知識點(diǎn)的同時，更好地滲透物理核心素養(yǎng).

此外，在例題解析過程，教師要在例題教學(xué)中對教材例題進(jìn)行拓展和延伸.可以是解析過程的一題多解，也可以是拓展其他物理情境下的分析，提高例題的綜合性.教材要體現(xiàn)新課程標(biāo)準(zhǔn)的要求，新課程標(biāo)準(zhǔn)在一定程度上要指引高考方向，教材例題在一定程度上呈現(xiàn)高考的方向.一道典型的教材例題需要教師基于對課程標(biāo)準(zhǔn)的理解，適當(dāng)進(jìn)行拓展，酌情加強(qiáng)例題的綜合性，設(shè)置知識點(diǎn)覆蓋面較廣的例題，并加入檢驗(yàn)反思，可以幫學(xué)生跳出“題海”，鞏固基礎(chǔ)，開拓思路，提高學(xué)習(xí)效率.