文∣陳培澤 趙振宇 柏萍 陸建非

中學(xué)物理學(xué)習(xí)的過程歸根結(jié)底是一種物理認(rèn)知過程，是學(xué)生個(gè)體與物理環(huán)境在相互作用中認(rèn)識(shí)物理世界、建構(gòu)物理認(rèn)知結(jié)構(gòu)的過程。在學(xué)習(xí)過程中，教材(本文“教材”指狹義上的含義，即“教科書”)是學(xué)生使用的核心學(xué)習(xí)資料，是學(xué)生建構(gòu)知識(shí)的重要載體。物理教材的編寫一般遵循物理學(xué)科知識(shí)體系和學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律，學(xué)生的認(rèn)知結(jié)構(gòu)也是從教材內(nèi)容的知識(shí)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化而來。因此，優(yōu)質(zhì)的物理教材和精選的內(nèi)容對(duì)學(xué)生認(rèn)知的發(fā)展、知識(shí)的建構(gòu)具有重要影響。隨著科學(xué)技術(shù)日新月異，網(wǎng)絡(luò)新媒體迅速普及，這一切對(duì)人才培養(yǎng)的要求越來越高，培養(yǎng)人才的教育內(nèi)容也需隨之變更。加強(qiáng)物理學(xué)科的教材建設(shè)是時(shí)代的要求，也是國(guó)家的使命。新課程改革的一個(gè)重要方面就是教材改革，教材改革一定要建立在教材研究的基礎(chǔ)上。為了體現(xiàn)編寫新課程標(biāo)準(zhǔn)高中物理教材的新穎性，我國(guó)教材改革過程中，也借鑒了國(guó)外教材中的相關(guān)成果經(jīng)驗(yàn)。我國(guó)引進(jìn)VCE課程(Victorian Certificate of Education)相對(duì)較晚，相關(guān)研究依然不完善。VCE課程是澳大利亞歷史最悠久的高中證書課程之一，由維多利亞州課程評(píng)估署(Victoria Curriculum and Assessment Authority，簡(jiǎn)稱VCAA)向完成澳洲高中學(xué)習(xí)并達(dá)到教學(xué)要求的畢業(yè)生頒發(fā)學(xué)歷證書。獲得VCE證書的學(xué)生可直接申請(qǐng)澳洲大學(xué)，該證書同時(shí)也廣泛為英國(guó)、歐美國(guó)家、新西蘭等數(shù)百所大學(xué)認(rèn)可。本研究選取依據(jù)2017年新頒布的物理課程標(biāo)準(zhǔn)編寫的人民教育出版社出版的《普通高中物理教科書》(以下簡(jiǎn)稱“人教版新教材”)與澳大利亞VCE課程的物理教材HeinemannPhysics12·VCE(2017年版，以下簡(jiǎn)稱“VCE教材”)Units 3 and 4做比較和分析，期望取其精華，從中獲得啟發(fā)。

力學(xué)板塊通常是高中物理教學(xué)內(nèi)容的起始部分，按照物理學(xué)的歷史發(fā)展角度，人類對(duì)“力”這一概念的認(rèn)知，始于“萬有引力”。牛頓在總結(jié)開普勒、伽利略等許多物理學(xué)家的研究成果上，提出了萬有引力定律，把地面物體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律和天體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律相統(tǒng)一?！叭f有引力”作為整個(gè)高中物理階段必不可少的重要內(nèi)容，也為學(xué)生進(jìn)一步學(xué)習(xí)物理知識(shí)和形成正確的世界觀奠定了基礎(chǔ)。選擇該主題作為比較對(duì)象，具有一定的代表性。中澳兩國(guó)有不同的培養(yǎng)目標(biāo)和教育理念，教材的內(nèi)容編寫也各有特色。針對(duì)兩國(guó)教材的編寫邏輯與思路、教材內(nèi)容的選擇差異對(duì)學(xué)生認(rèn)知的影響有何異同這一教育問題，從兩套物理教材的知識(shí)編排順序、知識(shí)廣度、知識(shí)深度、例習(xí)題設(shè)置四個(gè)方面切入，采用定量研究與定性分析相結(jié)合的方法，對(duì)“萬有引力”主題內(nèi)容的選擇和組織進(jìn)行實(shí)證教育比較研究，多方面比較兩套教材的異同及其對(duì)學(xué)生認(rèn)知的影響，以期為我國(guó)高中物理教材的革新提供一些啟示和借鑒。

一、兩套教材“萬有引力”主題內(nèi)容比較分析

(一)知識(shí)編排順序比較

教材作為課程實(shí)施的重要資源和工具，其知識(shí)內(nèi)容的選擇及采取何種邏輯形式編排、組織，直接影響著教師的教學(xué)理念和設(shè)計(jì)，制約著教學(xué)的實(shí)施和課程培養(yǎng)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。分析比較教材知識(shí)編排順序有助于深度剖析教材的編寫理念和價(jià)值取向，兩套教材“萬有引力”主題知識(shí)呈現(xiàn)的先后順序體現(xiàn)在章內(nèi)容的編排引領(lǐng)和節(jié)內(nèi)容的選取與編寫邏輯上。人教版新教材將該主題內(nèi)容編排在高中物理必修第二冊(cè)第七章“萬有引力與宇宙航行”，共分為5節(jié)內(nèi)容；VCE教材將“萬有引力”相關(guān)內(nèi)容編排在HeinemannPhysics12·VCEUnits 3“非接觸物體運(yùn)動(dòng)”主題下的第一章“引力”進(jìn)行介紹，共分為4節(jié)內(nèi)容。兩套教材章節(jié)編排比較如表1所示。

表1 兩套教材章節(jié)編排比較

通過比較發(fā)現(xiàn)，兩套教材在章節(jié)編排上具有明顯區(qū)別。從章的目錄編排順序看，人教版新教材重視學(xué)科系統(tǒng)性、邏輯性的布局。將“萬有引力與宇宙航行”安排在“拋體運(yùn)動(dòng)”和“圓周運(yùn)動(dòng)”章節(jié)之后，“機(jī)械能守恒定律”章節(jié)之前。由于拋體運(yùn)動(dòng)和圓周運(yùn)動(dòng)是描述物體外部可視化的宏觀運(yùn)動(dòng)特征，而機(jī)械能相關(guān)內(nèi)容是探究物體內(nèi)部非可視化的能量變化規(guī)律，這樣的編排使得“萬有引力與宇宙航行”起到了“承前啟后”的作用。知識(shí)之間環(huán)環(huán)相扣，反映了我國(guó)教材編排的學(xué)科邏輯性嚴(yán)密，同時(shí)也符合學(xué)生的認(rèn)知發(fā)展規(guī)律。VCE教材內(nèi)容編寫突出其“主題式”的編排特色。在更具上位的學(xué)科核心主題“非接觸物體運(yùn)動(dòng)”下劃分“引力”“電場(chǎng)與磁場(chǎng)”“場(chǎng)的運(yùn)用”三章，從章的編排順序可以看出同主題下知識(shí)的物理本質(zhì)具有很大的相似性，即都是運(yùn)用“場(chǎng)”來描述“非接觸力”。這樣的編排順序并沒有刻意追求物理學(xué)科知識(shí)的邏輯體系，而是傾向于符合學(xué)生的思維發(fā)展特點(diǎn)和對(duì)知識(shí)的認(rèn)知進(jìn)程。同主題下將理論性較強(qiáng)且具有聯(lián)系的知識(shí)整合，有助于學(xué)生理解學(xué)科的基本原理，促進(jìn)類比遷移式學(xué)習(xí)，以此加深對(duì)物理理論更加完整的認(rèn)知。

從小節(jié)的內(nèi)容編排順序看，人教版新教材借助物理學(xué)史的演化素材，從介紹人類對(duì)行星的認(rèn)知過程出發(fā)，結(jié)合開普勒定律引出牛頓萬有引力定律的建立過程，再到萬有引力定律的應(yīng)用成就及其局限性。這樣的編排順序盡可能地契合知識(shí)的發(fā)生過程，學(xué)科邏輯清晰，呈現(xiàn)思路為“物理現(xiàn)象—物理規(guī)律—知識(shí)應(yīng)用”。內(nèi)容編排目的為引導(dǎo)學(xué)生利用已有的知識(shí)與經(jīng)驗(yàn)，主動(dòng)探索知識(shí)的建立和發(fā)展過程，形成循序漸進(jìn)、前后呼應(yīng)的線索，符合學(xué)生的認(rèn)知發(fā)展模式。相比之下，VCE教材對(duì)物理內(nèi)容的闡述則更為直接簡(jiǎn)潔，以較短篇幅的物理科學(xué)發(fā)展史直接地介紹牛頓萬有引力定律，然后側(cè)重從引力場(chǎng)理論出發(fā)，結(jié)合引力場(chǎng)強(qiáng)度、引力場(chǎng)能量等知識(shí)介紹萬有引力的相關(guān)運(yùn)用，體現(xiàn)出由“抽象—具體”的知識(shí)編排順序，強(qiáng)調(diào)培養(yǎng)學(xué)生物理理論的認(rèn)知。這樣的編排順序從物理學(xué)本質(zhì)的視角來理解物理內(nèi)容，其理論性知識(shí)內(nèi)容的闡述較為高效。

(二)知識(shí)廣度比較

知識(shí)廣度是指課程內(nèi)容涵蓋知識(shí)點(diǎn)的總個(gè)數(shù)。本文對(duì)知識(shí)廣度的比較分析采用史寧中教授等人構(gòu)建的課程難度模型中的定義，廣度即為課程內(nèi)容所涉及的范圍和領(lǐng)域的廣泛程度，一般通過教材中“知識(shí)點(diǎn)”的多少來衡量。按照教材的章節(jié)編排結(jié)構(gòu)，根據(jù)章為一級(jí)標(biāo)題，節(jié)為二級(jí)標(biāo)題，節(jié)內(nèi)三級(jí)標(biāo)題為最小知識(shí)點(diǎn)的分類方法，統(tǒng)計(jì)出最小知識(shí)點(diǎn)的總個(gè)數(shù)代表教材的廣度。梳理并統(tǒng)計(jì)出兩套教材中的“萬有引力”主題內(nèi)容知識(shí)點(diǎn)數(shù)量：人教版新教材共16個(gè)知識(shí)點(diǎn)，即知識(shí)廣度為16；VCE教材共26個(gè)知識(shí)點(diǎn)，即知識(shí)廣度為26，知識(shí)廣度分布如圖1所示。圖1中知識(shí)點(diǎn)旁邊的數(shù)值依據(jù)安德森的《布盧姆教育目標(biāo)分類學(xué)：分類學(xué)視野下的學(xué)與教及其測(cè)評(píng)(修訂版)》中教育分類表中認(rèn)知過程維度對(duì)知識(shí)點(diǎn)廣度進(jìn)行深度量化。

圖1 兩套教材知識(shí)廣度比較

賦值1為記憶和回憶水平。能夠從長(zhǎng)時(shí)記憶中提取相關(guān)知識(shí)，在一定的情境下能再認(rèn)或再現(xiàn)相關(guān)內(nèi)容。一般指闡述事實(shí)、復(fù)述概念、描述現(xiàn)象類知識(shí)，賦值為1分。

賦值2為理解水平。能從口頭、書面和圖像等交流形式的教學(xué)信息中建構(gòu)意義，知道相關(guān)知識(shí)點(diǎn)的詳細(xì)內(nèi)容。一般指解釋概念或原理、概括歸納規(guī)律、描述模型類知識(shí)，賦值為2分。

賦值3為運(yùn)用或分析水平。能在給定的情境中應(yīng)用有關(guān)內(nèi)容解決相關(guān)問題，或分析有關(guān)內(nèi)容之間的相互關(guān)系。一般指實(shí)際應(yīng)用、實(shí)驗(yàn)操作、模型抽象、圖表分析類知識(shí)，賦值為3分。

賦值4為評(píng)價(jià)或創(chuàng)造水平。能基于所涉及的內(nèi)容做出判斷，或者能夠從涉及的內(nèi)容構(gòu)建新的知識(shí)體系。一般指評(píng)論交流、考察預(yù)測(cè)、設(shè)計(jì)改進(jìn)、創(chuàng)新創(chuàng)造類知識(shí)，賦值為4分。

由圖1中兩套教材知識(shí)點(diǎn)分布情況可知，在“萬有引力”主題內(nèi)容下，人教版新教材的知識(shí)廣度小于VCE教材；二者相同知識(shí)點(diǎn)占少數(shù)，對(duì)不同知識(shí)點(diǎn)的選擇各有側(cè)重。兩套教材共有內(nèi)容主要集中于“開普勒定律”“萬有引力定律”“引力常量”和“行星的運(yùn)動(dòng)”這四個(gè)核心知識(shí)點(diǎn)。其中對(duì)于共有知識(shí)點(diǎn)的組織編排也體現(xiàn)不同的編寫思路，例如對(duì)“萬有引力定律”的建立過程，人教版新教材運(yùn)用開普勒第三定律結(jié)合圓周運(yùn)動(dòng)規(guī)律演繹推理出引力與距離的平方成反比的規(guī)律，采用的是演繹推理法，體現(xiàn)了由易到難的認(rèn)知規(guī)律；而VCE教材則以平鋪直敘的方式先闡述萬有引力定律的假設(shè)，然后在引力場(chǎng)的應(yīng)用部分介紹開普勒定律內(nèi)容，接著又通過萬有引力定律與圓周運(yùn)動(dòng)證明開普勒第三定律的成立，從而驗(yàn)證了萬有引力定律中“平方反比定律”的正確性。兩套教材對(duì)相同知識(shí)點(diǎn)采用了不同的編寫思路，都達(dá)到了知識(shí)結(jié)論的教學(xué)效果。演繹推理法更容易讓學(xué)生得出萬有引力定律，但也易給學(xué)生造成物理結(jié)論是由已有物理規(guī)律結(jié)合數(shù)學(xué)推導(dǎo)得出的“假象”。而萬有引力定律的得出需要“大膽的假設(shè)”，VCE教材的編寫方式較為契合物理規(guī)律的建立過程。

對(duì)于不同知識(shí)點(diǎn)的取舍與組織，兩套教材各有側(cè)重：VCE教材注重對(duì)物理概念與物理規(guī)律本質(zhì)的深挖與拓展，理論邏輯性較強(qiáng)；人教版新教材重視將知識(shí)結(jié)合實(shí)際生活，降低了理論性難度。兩者之間的差異主要體現(xiàn)在以下兩個(gè)方面。

1.教材內(nèi)容的編寫主線不同

人教版新教材內(nèi)容以大概念“運(yùn)動(dòng)與相互作用”為主線，側(cè)重將天體運(yùn)動(dòng)以及航空航天相關(guān)內(nèi)容作為理解萬有引力知識(shí)點(diǎn)的載體，依托于“稱量”地球、發(fā)現(xiàn)未知天體、宇宙航行等內(nèi)容闡述萬有引力定律的應(yīng)用，知識(shí)點(diǎn)線索清晰、層層遞進(jìn)，符合進(jìn)階式的認(rèn)知過程。VCE教材則以大概念“用場(chǎng)來解釋運(yùn)動(dòng)與電”為主線，從“場(chǎng)模型”的角度切入，來描述萬有引力的大小和方向。將“場(chǎng)”這種抽象的物質(zhì)借助模型形象化，便于學(xué)生理解，注重提高學(xué)生物理模型建構(gòu)的能力。VCE教材選擇引力場(chǎng)、平方反比定律、引力場(chǎng)做功、引力勢(shì)能等更具有基礎(chǔ)理論性的概念，形成了較為系統(tǒng)的理論邏輯。同時(shí)在“引力場(chǎng)”的基礎(chǔ)上，與“電場(chǎng)”進(jìn)行類比，強(qiáng)化引力場(chǎng)強(qiáng)度與電場(chǎng)強(qiáng)度的相似性，這對(duì)學(xué)生后階段“電場(chǎng)”內(nèi)容的學(xué)習(xí)產(chǎn)生了正向遷移作用。正如奧蘇貝爾的有意義學(xué)習(xí)理論提及，學(xué)生的學(xué)習(xí)應(yīng)該是有意義的接受學(xué)習(xí)，即通過新知識(shí)與學(xué)生原有認(rèn)知結(jié)構(gòu)中的已有觀念相互作用，引起新舊知識(shí)間的同化。VCE教材以“場(chǎng)”作為知識(shí)的生長(zhǎng)點(diǎn)，從科學(xué)本質(zhì)層面上實(shí)現(xiàn)了學(xué)生從固有的前概念“接觸的相互作用力”向新概念“非接觸的相互作用力”過渡，對(duì)學(xué)生建構(gòu)“長(zhǎng)程力”的觀念大有裨益。與之相比，我國(guó)教材中一直未曾提及“引力場(chǎng)”這一物質(zhì)概念，取而代之的是以“自由落體加速度”簡(jiǎn)化“引力場(chǎng)強(qiáng)度”，以“重力勢(shì)能”簡(jiǎn)化“引力勢(shì)能”。這樣的編寫雖然降低了學(xué)生的理解難度，但造成的結(jié)果是學(xué)生缺乏對(duì)“自由落體加速度是描述引力場(chǎng)的性質(zhì)”“重力勢(shì)能是儲(chǔ)存在引力場(chǎng)中的能量”等物理本質(zhì)觀念的認(rèn)知。若不引入引力場(chǎng)概念，學(xué)生更容易形成“超距作用”這一錯(cuò)誤觀念，這也與新課程標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)調(diào)核心素養(yǎng)中的“物質(zhì)觀”相矛盾。

2.教材對(duì)萬有引力定律的應(yīng)用素材選取側(cè)重不同

兩套教材除了都重點(diǎn)介紹天體之間的引力關(guān)系以外， VCE教材還著重將地表物體所受地球的萬有引力與其重力關(guān)系相互銜接，“重力與萬有引力”“重力場(chǎng)強(qiáng)度的變化”等內(nèi)容的選擇體現(xiàn)了教材對(duì)“人—地”關(guān)系的重視。例如，以電梯模型介紹人的“表觀重量(Apparent weight)”與“表觀失重(Apparent weightlessness)”現(xiàn)象，接著將失重現(xiàn)象合理拓展到外太空航天員的完全失重現(xiàn)象，形成了一套關(guān)于超失重現(xiàn)象較為完整的知識(shí)體系。人教版新教材側(cè)重將“萬有引力”與“宇宙航行”相關(guān)聯(lián)，傾向于借助天體運(yùn)動(dòng)、宇宙航天等內(nèi)容呈現(xiàn)出一種“星—地”關(guān)系來引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)知萬有引力的應(yīng)用與成就，列舉了大量宇宙航天事例，一定程度上起到了強(qiáng)化學(xué)生感性認(rèn)識(shí)的作用?？蓪?duì)學(xué)生而言，由于實(shí)際觀察條件的局限，教材中的天體衛(wèi)星、宇宙航天等圖景雖然很熟悉，但更容易成為一種缺乏“真實(shí)體驗(yàn)性”的感性認(rèn)識(shí)，知識(shí)內(nèi)容對(duì)學(xué)生的科學(xué)抽象能力提出了較高的要求。根據(jù)認(rèn)知心理學(xué)理論，學(xué)生學(xué)習(xí)的認(rèn)知過程受感覺、知覺、記憶、思維和想象等認(rèn)知要素影響，而“感覺”是認(rèn)知的開端，因此，教材中物理“感覺”要素越多，越能降低學(xué)生學(xué)習(xí)物理的難度。人教版新教材將重力、超失重等知識(shí)點(diǎn)安排在必修第一冊(cè)，這樣的編排在某種程度上割裂了相關(guān)知識(shí)點(diǎn)之間的聯(lián)系，降低了物理知識(shí)的結(jié)構(gòu)性與關(guān)聯(lián)性，削弱了學(xué)生對(duì)于引力作用的本質(zhì)成因的思考與研究。

(三)知識(shí)深度比較

知識(shí)深度是指學(xué)習(xí)目標(biāo)對(duì)教材內(nèi)容要求的思維程度。深度對(duì)于知識(shí)點(diǎn)而言，涉及概念的抽象與概念間的關(guān)聯(lián)程度。對(duì)于知識(shí)深度如何量化這一問題，以往研究中?；谡n程標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)用認(rèn)知目標(biāo)動(dòng)詞賦值的方法，考查學(xué)生對(duì)知識(shí)的認(rèn)知能力。由于我國(guó)人教版課程標(biāo)準(zhǔn)與維多利亞州課程標(biāo)準(zhǔn)對(duì)學(xué)生認(rèn)知水平層次要求所對(duì)應(yīng)的行為動(dòng)詞不同，據(jù)此，本文采用教育心理學(xué)家安德森的《布盧姆教育目標(biāo)分類學(xué)：分類學(xué)視野下的學(xué)與教及其測(cè)評(píng)(修訂版)》中教育分類表中的認(rèn)知過程維度來對(duì)知識(shí)深度進(jìn)行量化。安德森的教育目標(biāo)認(rèn)知過程分為記憶/回憶、理解、運(yùn)用、分析、評(píng)價(jià)、創(chuàng)造六個(gè)水平?？紤]到認(rèn)知過程的遞進(jìn)關(guān)系，將認(rèn)知過程的六個(gè)水平賦值分為四個(gè)等級(jí)，分別賦值1～4分，進(jìn)行深度的量化。

基于人教版新教材課程標(biāo)準(zhǔn)以及VCE教材每章開始部分中的關(guān)鍵知識(shí)欄目對(duì)知識(shí)的認(rèn)知要求進(jìn)行界定，發(fā)現(xiàn)兩套教材中幾乎都不含有評(píng)價(jià)、創(chuàng)造類

知識(shí)，因而深度賦值僅采用認(rèn)知維度的前三個(gè)層次，即記憶/回憶，理解，運(yùn)用、分析。根據(jù)以上分類標(biāo)準(zhǔn)，單個(gè)知識(shí)點(diǎn)深度賦值情況如表2。根據(jù)各認(rèn)知層次上的比重和分布特征，計(jì)算兩套教材知識(shí)點(diǎn)的加權(quán)平均值，用于表示知識(shí)的深度水平差異。為此，筆者通過下面公式來計(jì)算知識(shí)的深度。

表2 安德森教育目標(biāo)認(rèn)知過程分類及賦值情況

其中，d表示知識(shí)深度值，di為單個(gè)知識(shí)點(diǎn)的賦值(分別取值1、2、3，見表2)；ni則表示各教材知識(shí)點(diǎn)中屬于認(rèn)知分類層次的第i水平的知識(shí)點(diǎn)個(gè)數(shù)，其總和等于各教材知識(shí)點(diǎn)總數(shù)n。根據(jù)上面公式，計(jì)算得到的兩套教材知識(shí)深度統(tǒng)計(jì)結(jié)果如表3所示。

表3 兩套教材各層次知識(shí)深度的比較

由表3可知，人教版新教材的知識(shí)深度小于VCE教材。人教版新教材理解水平的知識(shí)點(diǎn)較多，而VCE教材注重知識(shí)的運(yùn)用與分析，二者均占各自知識(shí)點(diǎn)總數(shù)的一半。教材對(duì)于知識(shí)點(diǎn)的認(rèn)知要求影響知識(shí)的深度，人教版新教材的編制依托于課程標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)于該主題內(nèi)容，課程標(biāo)準(zhǔn)要求學(xué)生的認(rèn)知能力主要是“知道”“了解”“認(rèn)識(shí)”等水平，如針對(duì)“萬有引力定律”發(fā)現(xiàn)過程、應(yīng)用事實(shí)及相關(guān)結(jié)論等內(nèi)容，只需“認(rèn)識(shí)”與“理解”而未要求在具體物理問題中“分析”與“運(yùn)用”。就宇宙速度知識(shí)點(diǎn)而言，人教版新教材只要求會(huì)計(jì)算第一宇宙速度，而對(duì)第二、第三宇宙速度均只要求理解。VCE教材在該主題章節(jié)開始部分設(shè)置了“關(guān)鍵知識(shí)”欄目，對(duì)學(xué)生提出的要求包括會(huì)“運(yùn)用”場(chǎng)模型描述引力，會(huì)“分析”引力場(chǎng)的作用以及“引力場(chǎng)強(qiáng)度”“引力勢(shì)能”等概念?？梢钥闯觯琕CE教材更加注重知識(shí)的理論分析，拓展了物理概念的內(nèi)涵與外延，而我國(guó)人教版新教材中沒有采用過多物理概念作為理論支撐，降低了知識(shí)間的關(guān)聯(lián)程度，導(dǎo)致知識(shí)深度較淺。

(四)例習(xí)題設(shè)置比較

1.課內(nèi)例題

例題是課內(nèi)知識(shí)內(nèi)容引申的切入點(diǎn)，作為學(xué)生學(xué)完相關(guān)物理概念、規(guī)律后安排的能力訓(xùn)練，通常難度不大，但具有一定的針對(duì)性與典型性。例題的解答為學(xué)生解題提供了最佳示范，可以幫助學(xué)生掌握物理概念、規(guī)律與公式的運(yùn)用，是培養(yǎng)學(xué)生思維習(xí)慣的重要渠道，也是提高學(xué)生分析問題和解決問題能力的有效途徑。VCE教材每小節(jié)中對(duì)于需要鞏固訓(xùn)練的知識(shí)點(diǎn)都設(shè)置了4～5道例題，并且有詳細(xì)的思考與解答步驟。人教版新教材在該主題下未設(shè)置例題，但是安排了“思考與討論”這種準(zhǔn)例題形式作為對(duì)知識(shí)點(diǎn)的檢驗(yàn)與拓展。

通過對(duì)比可以看出，VCE教材的例題設(shè)問方式簡(jiǎn)單直接，通常是考查學(xué)生理解題意后對(duì)公式的簡(jiǎn)單運(yùn)用和計(jì)算，強(qiáng)調(diào)解題的格式與規(guī)范性，其解題思路(Thinking)層層遞進(jìn)并與解答步驟(Working)一一對(duì)應(yīng)，這對(duì)學(xué)生起到了較好的示范作用，有利于培養(yǎng)學(xué)生思維過程的發(fā)展。而人教版新教材精心設(shè)計(jì)的“思考與討論”部分通常將理論知識(shí)遷移到生活實(shí)際中運(yùn)用，學(xué)生對(duì)指定的物理現(xiàn)象或者問題進(jìn)行思考與分析。問題類型設(shè)置多樣化，第一類問題運(yùn)用開放性的設(shè)問方式啟發(fā)學(xué)生思考、培養(yǎng)學(xué)生質(zhì)疑能力；第二類問題讓學(xué)生運(yùn)用數(shù)據(jù)驗(yàn)證假設(shè)以及將估算太陽質(zhì)量的方法遷移應(yīng)用到其他行星，有利于提升學(xué)生的科學(xué)推理論證能力，從而進(jìn)一步加深對(duì)物理概念和規(guī)律的理解；第三類問題讓學(xué)生通過估算感受身邊物體并不是不受萬有引力作用，而是萬有引力非常小以至于可以忽略不計(jì)，從而幫助學(xué)生破除原有的思維障礙。

表4 VCE教材例題

表5 人教版新教材“思考與討論”問題類型

2.課后習(xí)題

課后習(xí)題是教材內(nèi)容的重要組成部分，通過做一定數(shù)量的習(xí)題可以加強(qiáng)學(xué)生對(duì)相關(guān)物理概念、公式、規(guī)律等的理解與把握，達(dá)到復(fù)習(xí)、鞏固、活化基礎(chǔ)知識(shí)的目的，同時(shí)也是培養(yǎng)學(xué)生能力的重要載體。兩套教材在每節(jié)后以及每章內(nèi)容結(jié)束后都設(shè)置了習(xí)題。VCE教材每節(jié)后的關(guān)鍵問題(Key Questions)都有10道習(xí)題，注重本節(jié)知識(shí)的基本應(yīng)用；章后的章末復(fù)習(xí)(Chapter Review)有27道習(xí)題。人教版新教材貫徹課程標(biāo)準(zhǔn)的要求，把學(xué)生練習(xí)題分為三個(gè)層次，每節(jié)后的“問題與練習(xí)”中編排3～5道習(xí)題；章后設(shè)置了“復(fù)習(xí)與提高”練習(xí)，分為A組和B組。A組對(duì)應(yīng)課程標(biāo)準(zhǔn)中必修內(nèi)容的要求，B組習(xí)題難度比必修內(nèi)容略有超出，供學(xué)有余力的學(xué)生選做。兩套教材的習(xí)題設(shè)置均體現(xiàn)了層次性、選擇性與適應(yīng)性，照顧到不同層次水平學(xué)生的需求，經(jīng)梳理統(tǒng)計(jì)，該主題下的課后習(xí)題VCE教材共67道，人教版新教材共32道。

習(xí)題作為鞏固知識(shí)的重要途徑，不僅具有知識(shí)功能、教育功能、評(píng)價(jià)功能，還具有落實(shí)學(xué)生認(rèn)知目標(biāo)的發(fā)展功能。從習(xí)題的認(rèn)知要求角度對(duì)兩套教材進(jìn)行比較，采用安德森認(rèn)知過程維度對(duì)習(xí)題進(jìn)行分類統(tǒng)計(jì)。習(xí)題的認(rèn)知要求統(tǒng)計(jì)結(jié)果如表6所示。

表6 兩套教材習(xí)題認(rèn)知要求比較

由表6可直觀地看出人教版新教材與VCE教材習(xí)題設(shè)置都偏向于對(duì)學(xué)生“運(yùn)用、分析”類認(rèn)知水平的要求，且人教版新教材占比更高。人教版新教材關(guān)注學(xué)生對(duì)知識(shí)的具體運(yùn)用，注重將貼近實(shí)際生活的物理現(xiàn)象引入習(xí)題，通常是結(jié)合具體生活、物理情境的綜合分析題。VCE教材習(xí)題的認(rèn)知要求分布較均勻，難度逐步遞進(jìn)。問題情境的創(chuàng)設(shè)是構(gòu)建物理概念、探究物理規(guī)律的重要基礎(chǔ)；而學(xué)生運(yùn)用物理知識(shí)解決實(shí)際問題能力的高低，通常取決于學(xué)生將情境與知識(shí)聯(lián)系的水平，即能否把問題中的實(shí)際情境轉(zhuǎn)化為解決問題的物理知識(shí)。下面從題型的編排和習(xí)題情境的設(shè)計(jì)來分析二者對(duì)認(rèn)知要求的差異。

由表7可知，在題型選擇方面，兩套教材都包括定性分析與定量計(jì)算的題型和較大比例的計(jì)算題。不同的是，人教版新教材計(jì)算題呈現(xiàn)其綜合性，綜合計(jì)算題中設(shè)置多個(gè)具有層次性的分問題，體現(xiàn)其提高學(xué)生綜合應(yīng)用知識(shí)的任務(wù)。VCE教材計(jì)算題多偏向于公式的簡(jiǎn)單運(yùn)用，并沒有難以理解或思辨性較強(qiáng)的計(jì)算。對(duì)于二者各自特有的題型，VCE教材設(shè)置了較多的選擇題，共有13道，目的主要是訓(xùn)練學(xué)生對(duì)于概念的辨析。人教版新教材設(shè)置了實(shí)驗(yàn)探究題，需要學(xué)生設(shè)計(jì)探究方案與過程，注重對(duì)學(xué)生自主探究意識(shí)、動(dòng)手操作能力的培養(yǎng)。在習(xí)題情境創(chuàng)設(shè)方面，VCE教材注重科學(xué)情境的創(chuàng)設(shè)，選擇在某個(gè)相對(duì)具體的天體運(yùn)動(dòng)情境中展開提問，需要學(xué)生把龐大的天體看成質(zhì)點(diǎn)模型來解答問題。對(duì)于學(xué)生難以感知的天體圖景，教材采用編排平面模型圖的方式，如運(yùn)用形象化的人造地球衛(wèi)星運(yùn)行的物理情境圖，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的感官，也有利于學(xué)生物理模型建構(gòu)能力的發(fā)展。人教版新教材側(cè)重生活情境的創(chuàng)設(shè)，情境主要取材于自然現(xiàn)象、日常生活和科學(xué)技術(shù)，如引入哈雷彗星周期性運(yùn)動(dòng)、神舟五號(hào)宇宙飛船發(fā)射、潮汐現(xiàn)象、行星沖日等情境，使物理與實(shí)際生活建立聯(lián)系，幫助學(xué)生在分析解決問題的過程中逐漸建立正確的運(yùn)動(dòng)、相互作用與能量守恒等觀念。

表7 兩套教材習(xí)題類型及習(xí)題情境比較

總體上看，二者在題型的選擇和情境的創(chuàng)設(shè)上各顯特色。人教版新教材習(xí)題以其層次性、有序性的編排特點(diǎn)幫助學(xué)生建構(gòu)知識(shí)培養(yǎng)能力，對(duì)相關(guān)知識(shí)的理解更傾向于通過創(chuàng)設(shè)生活情境來描述，學(xué)生在讀懂題意的基礎(chǔ)上去分析情境，運(yùn)用相關(guān)概念、規(guī)律、公式等進(jìn)行計(jì)算練習(xí)。VCE教材創(chuàng)設(shè)的情境更加具體直觀，利于學(xué)生建立物理形象思維；同時(shí)將學(xué)生易犯錯(cuò)的地方以概念性習(xí)題的方式呈現(xiàn)，比如設(shè)置選擇題幫助學(xué)生辨別和理解，可以有效減少學(xué)生因?qū)Ω拍畹睦斫饣煜诮鉀Q問題上出現(xiàn)錯(cuò)誤。

人教版新教材更強(qiáng)調(diào)發(fā)揮習(xí)題在提升學(xué)生核心素養(yǎng)上的功能，而在習(xí)題情境創(chuàng)設(shè)上，可合理增設(shè)科技前沿相關(guān)的情境，讓學(xué)生經(jīng)歷科學(xué)探究和思維加工過程，促進(jìn)物理概念和規(guī)律的建構(gòu)，形成學(xué)科思想。課后習(xí)題體現(xiàn)在診斷和評(píng)價(jià)功能的習(xí)題數(shù)量相對(duì)較少，鑒于我國(guó)高考物理一般有選擇題、填空題、實(shí)驗(yàn)題、計(jì)算題等，故教材中可適當(dāng)加入一些選擇題、填空題以彌補(bǔ)教材在該欄目上題目類型設(shè)置的不足，促進(jìn)學(xué)生認(rèn)知能力的全面發(fā)展。

三、結(jié)語與展望

綜合以上分析，兩套教材對(duì)萬有引力相關(guān)知識(shí)的編排各有其側(cè)重。人教版新教材注重教材編寫的育人功能，貫徹培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)的育人目標(biāo)，在教材內(nèi)容組織上展露其科學(xué)性與適用性，知識(shí)編排循序漸進(jìn)、層次分明，兼顧物理學(xué)科邏輯體系和知識(shí)的發(fā)生順序，符合學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律。VCE教材編寫注重物理知識(shí)的理論性，側(cè)重將具有強(qiáng)關(guān)聯(lián)性的知識(shí)點(diǎn)整合來呈現(xiàn)主題內(nèi)容，這有助于學(xué)生更容易地理解物理學(xué)科的基本原理。

人教版新教材未來可以拓展、增設(shè)對(duì)“引力場(chǎng)”這種客觀存在物質(zhì)的概念介紹，其中“g”也稱作引力場(chǎng)強(qiáng)度，是描述引力場(chǎng)性質(zhì)的物理量，且與后面要學(xué)的電場(chǎng)強(qiáng)度相似，從而有助于學(xué)生潛移默化地體會(huì)物理模型和物理方法的通用性，以此豐富人教版新教材內(nèi)容的理論性，平衡實(shí)踐性與理論性知識(shí)點(diǎn)。那么，無論是加強(qiáng)知識(shí)的系統(tǒng)連貫性，還是提升學(xué)生的物理理論認(rèn)知和科學(xué)素養(yǎng)，都將有著前所未有的促進(jìn)作用。在課內(nèi)例題和課后習(xí)題的設(shè)置上，亦可安排合適的例題，豐富課后習(xí)題的題型設(shè)置，兼顧習(xí)題背景的時(shí)代性與科技性，采用多樣化方式提高學(xué)生物理認(rèn)知，培養(yǎng)學(xué)生利用所學(xué)知識(shí)解決物理問題的能力。