陳向紅(重慶市第十一中學(xué)校 重慶 400400)

隨著《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)(2017年版)》(以下簡稱課標(biāo))[1]的出臺(tái)與推行，高中物理教材編寫組以“提升學(xué)生物理學(xué)科核心素養(yǎng)，落實(shí)立德樹人根本任務(wù)”為指導(dǎo)思想，于2016年春季正式啟動(dòng)對(duì)新教材的編寫，2019年秋季開始在部分省市投入使用[2](以下簡稱新教材).

在新教材投入使用初期，如何解讀新教材，應(yīng)用新教材進(jìn)行高質(zhì)量教學(xué)成為了時(shí)下教師們研究的熱點(diǎn)問題.基于新課標(biāo)對(duì)“共點(diǎn)力的平衡”要求的加強(qiáng)，新教材中“牛頓第三定律”的編寫較舊教材作出了較大調(diào)整.因此，筆者將新教材與 2010 年出版的高中物理教材(簡稱“舊教材”)中“牛頓第三定律”這一節(jié)從宏觀章節(jié)邏輯結(jié)構(gòu)和微觀具體內(nèi)容改編兩方面進(jìn)行對(duì)比分析，解讀教材邏輯，理解改編意義，理清教學(xué)思路，以期啟示一線教師在使用新教材時(shí)能深入分析教材改編的意義，提高教學(xué)效率和教學(xué)質(zhì)量.

1 新舊教材中“牛頓第三定律”的教材邏輯對(duì)比分析

教材邏輯包括學(xué)科邏輯、認(rèn)知邏輯和教學(xué)邏輯.學(xué)科邏輯是按照一定的理論方法使學(xué)科中各知識(shí)串聯(lián)起來而形成的線索結(jié)構(gòu).認(rèn)知邏輯是以學(xué)生為主體，遵循學(xué)生認(rèn)知規(guī)律的邏輯系統(tǒng).教學(xué)邏輯是學(xué)科邏輯和認(rèn)知邏輯的概括和發(fā)展，是教師基于對(duì)學(xué)科教學(xué)與學(xué)生發(fā)展關(guān)系認(rèn)知基礎(chǔ)上形成的關(guān)于教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)活動(dòng)序列安排的構(gòu)想，能實(shí)現(xiàn)學(xué)科邏輯和認(rèn)知邏輯的統(tǒng)一[3].

1.1 章節(jié)結(jié)構(gòu)的學(xué)科邏輯對(duì)比

牛頓三大定律是一個(gè)有機(jī)整體，是一脈相承的完整理論體系，是動(dòng)力學(xué)的基礎(chǔ).在高中物理學(xué)習(xí)中，它一直保持著重要地位，是幫助學(xué)生形成運(yùn)動(dòng)與相互作用觀的必備知識(shí).從表1可以看出，舊教材的“牛頓第三定律”在第四章第5節(jié)[4]，與牛頓第一、第二定律處于同一章節(jié)，構(gòu)成了完整的“牛頓運(yùn)動(dòng)定律”板塊，符合物理學(xué)科邏輯，有助于學(xué)生清晰地建立牛頓運(yùn)動(dòng)定律體系.而新教材依據(jù)新課標(biāo)的要求，將“牛頓第三定律”從第四章調(diào)整至第三章第3節(jié)[5]，打破了物理學(xué)科的結(jié)構(gòu)體系，不完全順應(yīng)學(xué)科邏輯.

表1 新舊教材“牛頓第三定律”章節(jié)結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)比較

續(xù)表1

1.2 章節(jié)結(jié)構(gòu)的認(rèn)知邏輯對(duì)比

根據(jù)皮亞杰認(rèn)知發(fā)展理論，高一的學(xué)生剛步入“形式運(yùn)算階段”，初步具備“假設(shè)-演繹推理”的思維能力[6]，當(dāng)遇到問題時(shí)，想通過極力思考找到問題之間的邏輯聯(lián)系，解決問題以滿足能力提升的需求.牛頓第一、第二定律相對(duì)較難，“牛頓第三定律”相對(duì)簡單，且初中已學(xué)過相關(guān)知識(shí)-力的作用是相互的，新教材的改編雖不完全順應(yīng)學(xué)科邏輯，但首先符合從簡單到復(fù)雜，從已知到未知，從感知到理解應(yīng)用的認(rèn)知規(guī)律.其次內(nèi)容的廣度、深度、層次性更合理，有助于學(xué)生掌握真理，形成運(yùn)動(dòng)與相互作用的物理觀念，有利于為學(xué)生逐步搭建能力提升、智力提升、認(rèn)知發(fā)展的平臺(tái).

可見，新教材的編寫注重以學(xué)生為主體，關(guān)注學(xué)生身心特征，體現(xiàn)學(xué)生核心素養(yǎng)發(fā)展水平的層次性和成長性，認(rèn)知邏輯更強(qiáng).

1.3 章節(jié)結(jié)構(gòu)的教學(xué)邏輯對(duì)比

新課標(biāo)明確提出“能用共點(diǎn)力的平衡條件分析生產(chǎn)生活中的問題”，所以新教材此章節(jié)的調(diào)整主要在于強(qiáng)化“用共點(diǎn)力的平衡分析運(yùn)動(dòng)與相互作用問題思路”的形成.“牛頓第三定律”的重要作用在于和重力、彈力、摩擦力一起幫助學(xué)生形成初步分析物體受力的方法，為解答共點(diǎn)力平衡問題的受力分析奠定知識(shí)基礎(chǔ)，為學(xué)習(xí)和應(yīng)用牛頓第二定律帶來幫助，有利于循序漸進(jìn)地形成運(yùn)動(dòng)與相互作用觀，如圖1所示.使用舊教材時(shí)，為了便于教學(xué)，中學(xué)教師往往習(xí)慣于在“摩擦力”之后增加一節(jié)“受力分析”，在“力的分解”之后新增一節(jié)“共點(diǎn)力的平衡問題”，這與新教材的改變不謀而合.由圖1和圖2對(duì)比可見，新教材的改編使前后知識(shí)連貫性更強(qiáng)，整體脈絡(luò)更清晰，教學(xué)邏輯加強(qiáng)，便于教師的教；知識(shí)難度從初步到深度，更具漸進(jìn)性，便于學(xué)生的學(xué).

圖1 新教材章節(jié)教學(xué)邏輯圖

圖2 舊教材章節(jié)教學(xué)邏輯圖

2 新舊教材中 “牛頓第三定律”具體內(nèi)容對(duì)比分析

2.1 “問題”欄目的增設(shè)

相比于舊教材，新教材在章節(jié)前新增了配有圖片的“問題”欄目，如圖3所示.問題式導(dǎo)入可以讓學(xué)生主動(dòng)參與、思考、討論，與生活中形成的錯(cuò)誤前概念“大人的力大于小孩的力”形成認(rèn)知沖突，激起探索真理的求知欲，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)探究意識(shí)、問題意識(shí)及提出問題的能力.

圖3 新教材“問題”欄目

2.2 “實(shí)驗(yàn)”欄目的完善

新教材中“實(shí)驗(yàn)”欄目的變化共有3處：一是在實(shí)驗(yàn)標(biāo)題上增加了實(shí)驗(yàn)器材“彈簧測力計(jì)”，改為“用彈簧測力計(jì)探究作用力和反作用力的關(guān)系”，使得實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮推鞑母用鞔_.二是新教材在“實(shí)驗(yàn)”欄目開篇增設(shè)了一個(gè)問題，“探究作用力和反作用力的關(guān)系，要同時(shí)測量這兩個(gè)力，你認(rèn)為應(yīng)該如何測量？”有助于引導(dǎo)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路的思考，養(yǎng)成提出問題、解決問題的習(xí)慣.三是為“實(shí)驗(yàn)”添設(shè)了實(shí)驗(yàn)結(jié)論，“從實(shí)驗(yàn)中可以發(fā)現(xiàn)，兩個(gè)彈簧測力計(jì)的示數(shù)是相等的，方向相反.”總體而言，新教材該欄目的完善體現(xiàn)了更為完整的實(shí)驗(yàn)探究過程[7]，更注重學(xué)生物理實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)和科學(xué)探究能力的培養(yǎng).

2.3 “拓展學(xué)習(xí)”欄目的調(diào)整

“拓展學(xué)習(xí)”欄目的調(diào)整共有兩處.一是位置的調(diào)換.“用力傳感器探究作用力和反作用力的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)從舊教材的“做一做”欄目變成了新教材“拓展學(xué)習(xí)”欄目，從“實(shí)驗(yàn)”欄目之后調(diào)到了“牛頓第三定律”具體內(nèi)容之后.同時(shí)在“實(shí)驗(yàn)”欄目之后增設(shè)了一個(gè)問題，“上面是通過彈力進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)，摩擦力滿足上面的關(guān)系嗎？如果不是相互接觸的力呢？” 考慮不同學(xué)校資源條件不同，此處只有問題沒有實(shí)驗(yàn)，旨在讓學(xué)生和教師主動(dòng)思考，結(jié)合學(xué)校條件設(shè)計(jì)創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)進(jìn)行探究.

新教材與舊教材在“牛頓第三定律”實(shí)驗(yàn)板塊的邏輯比較如表2所示.

表2 新舊教材“牛頓第三定律”實(shí)驗(yàn)板塊邏輯比較

基于新教材“拓展欄目”的調(diào)整，由表2可見“牛頓第三定律”實(shí)驗(yàn)板塊教學(xué)邏輯也發(fā)生了明顯的變化.新教材從彈力、摩擦力、非接觸力多個(gè)實(shí)驗(yàn)歸納總結(jié)出作用力和反作用力的關(guān)系，再從結(jié)論出發(fā)演繹推理變速運(yùn)動(dòng)中的相互作用力的關(guān)系，并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的教學(xué)邏輯，加強(qiáng)了物理規(guī)律的探究性學(xué)習(xí)，有助于學(xué)生對(duì)“牛頓第三定律”規(guī)律的深入理解；新教材邏輯更注重知識(shí)的建構(gòu)、過程的推理，有利于培養(yǎng)學(xué)生類比、歸納、演繹推理的能力，提升質(zhì)疑創(chuàng)新、論證的科學(xué)思維；問題的增設(shè)，創(chuàng)造了探究的空間讓學(xué)生思考，手腦結(jié)合，領(lǐng)會(huì)實(shí)驗(yàn)探究的方法，增強(qiáng)發(fā)現(xiàn)問題、提出猜想、制定實(shí)驗(yàn)方案等科學(xué)探究的能力；實(shí)驗(yàn)的層層推進(jìn)還能進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生實(shí)事求是、持之以恒的科學(xué)態(tài)度.

舊教材中“用傳感器探究作用力和反作用力的關(guān)系”屬于“做一做”欄目，是拓展性實(shí)驗(yàn)，沒有硬性要求，由于教育資源發(fā)展的不均衡，很多偏遠(yuǎn)學(xué)校選擇直接放棄，導(dǎo)致教學(xué)邏輯單一，學(xué)生只能通過彈力實(shí)驗(yàn)被動(dòng)、機(jī)械地學(xué)習(xí)物理規(guī)律.新教材中此實(shí)驗(yàn)雖同樣屬于拓展學(xué)習(xí)內(nèi)容，供教學(xué)資源允許或?qū)W有余力的學(xué)生作進(jìn)一步的提升，但由于欄目調(diào)整，前方大量的教學(xué)活動(dòng)足以讓學(xué)生深入理解規(guī)律，即使沒有最后的實(shí)驗(yàn)，也不影響對(duì)本節(jié)重點(diǎn)內(nèi)容的理解.所以，新教材的處理是在教育資源發(fā)展不均衡和不同層次學(xué)生個(gè)性化學(xué)習(xí)需求不同的背景下對(duì)課程設(shè)計(jì)的更合理的彈性處理[8].

“拓展學(xué)習(xí)”欄目的第二處改變是實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的呈現(xiàn).舊教材直接給出了“運(yùn)動(dòng)中兩物體間的作用力和反作用力同樣遵從牛頓第三定律”的結(jié)論，再通過圖4的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證，以陳述和驗(yàn)證為主.而新教材強(qiáng)調(diào)讓兩個(gè)學(xué)生各持一個(gè)力傳感器，互相鉤著，一人用力拉力傳感器朝自己方向運(yùn)動(dòng)(圖5)，再分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，得出科學(xué)的實(shí)驗(yàn)結(jié)論.新教材的設(shè)計(jì)以探究為主，更適合學(xué)生思考、交流、探究、表達(dá)，體現(xiàn)了學(xué)生的主體地位，強(qiáng)調(diào)推理演繹、實(shí)驗(yàn)探究的過程，注重對(duì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?、思維方式的培養(yǎng).

圖4 舊教材探究運(yùn)動(dòng)中相互作用力關(guān)系實(shí)驗(yàn)

圖5 新教材探究運(yùn)動(dòng)中相互作用力關(guān)系實(shí)驗(yàn)

2.4 教學(xué)層次的調(diào)整

新舊教材中“牛頓第三定律”這一節(jié)的內(nèi)容總體邏輯主線大體相同，但由于章節(jié)位置的調(diào)節(jié)，受力分析的教學(xué)層次發(fā)生了變化，從“物體的受力分析”變?yōu)椤拔矬w受力的初步分析”.舊教材中，“牛頓第三定律”位于牛頓第二定律之后，學(xué)生已具備根據(jù)受力特點(diǎn)從相互作用和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的變化兩個(gè)角度分析物體受力的基礎(chǔ)知識(shí)，能全面分析物體的受力，綜合性較強(qiáng)，但學(xué)習(xí)難度較大.而新教材的章節(jié)結(jié)構(gòu)決定了學(xué)生學(xué)完此節(jié)只具備初步分析受力的能力，所以教材首段內(nèi)容明確指出，“根據(jù)物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化來分析和判斷其受力情況是下一章學(xué)習(xí)的內(nèi)容，本節(jié)根據(jù)各種力的特點(diǎn)，從相互作用的角度分析物體的受力.”教學(xué)層次較低，主要為解決共點(diǎn)力平衡的生活實(shí)際問題奠定基礎(chǔ)，初步形成運(yùn)動(dòng)與相互作用的觀念，待學(xué)完牛頓第二定律之后，再綜合運(yùn)用兩種方法解決復(fù)雜的受力分析問題，教學(xué)層次逐步提升.新教材的改編將受力分析的程度從低到高進(jìn)行了分解，體現(xiàn)了知識(shí)的遞進(jìn)性、層次性，符合學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律、思維發(fā)展，降低了學(xué)生學(xué)習(xí)的難度，有利于學(xué)生形成清晰的、系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)與相互作用的物理觀念.

2.5 情境實(shí)例的優(yōu)化

新、舊教材情境實(shí)例的優(yōu)化分析比較如表3所示.

表3 新教材較于舊教材情境實(shí)例優(yōu)化分析

2.6 圖文表述的精確

對(duì)新、舊教材在“牛頓第三定律”中圖文表述的精確性進(jìn)行對(duì)比分析，如表4所示.

表4 新舊教材中文字優(yōu)化對(duì)比

從表4可看出，新教材文字的更加精確，增強(qiáng)了描述的嚴(yán)謹(jǐn)性和科學(xué)性，能幫助學(xué)生理解知識(shí)，自學(xué)樂學(xué)，優(yōu)化閱讀體驗(yàn).其中在總結(jié)牛頓第三定律內(nèi)容時(shí)，將“大量事實(shí)表明”改為“牛頓經(jīng)過研究指出”更是明確強(qiáng)調(diào)此為牛頓的研究成果，暗示了牛頓在當(dāng)時(shí)的背景下同樣經(jīng)歷了大量的科學(xué)探究過程，旨在讓學(xué)生認(rèn)識(shí)科學(xué)規(guī)律的來之不易，養(yǎng)成實(shí)事求是、持之以恒的科學(xué)態(tài)度，形成探索自然的內(nèi)在動(dòng)力，增強(qiáng)對(duì)物理學(xué)家的崇敬感，樹立終身學(xué)習(xí)的目標(biāo).

同時(shí)，新教材加入了形象直觀的實(shí)物圖，比如掰手腕、猴子吊樹枝、劃龍舟、地球和人造衛(wèi)星的圖片，能輔助學(xué)生理解物理知識(shí)，增加學(xué)習(xí)樂趣.

2.7 習(xí)題編排的精簡

習(xí)題是教材知識(shí)的延伸，是提升學(xué)生知識(shí)應(yīng)用能力的途徑，是對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)情況的診斷與評(píng)價(jià).新教材首先在小標(biāo)題上進(jìn)行改變，將“問題與練習(xí)”變?yōu)椤熬毩?xí)與應(yīng)用”，強(qiáng)調(diào)知識(shí)的應(yīng)用.其次刪除3道習(xí)題，增加“解決實(shí)際問題”的比例，進(jìn)一步提升學(xué)生從實(shí)際情境中抽象、構(gòu)建物理模型的能力.最后，習(xí)題編排順序從單物體到多物體，從簡單到復(fù)雜，重視學(xué)生解題素養(yǎng)水平養(yǎng)成的循序漸進(jìn)，促進(jìn)學(xué)生能力發(fā)展的合理進(jìn)階.

3 總結(jié)

總之，新教材的改編以新課標(biāo)為依據(jù)，以學(xué)生的認(rèn)知邏輯為主線，更新教材結(jié)構(gòu)、內(nèi)容及呈現(xiàn)方式，合理地將“物理觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究、科學(xué)態(tài)度”進(jìn)行統(tǒng)一，突出育人性、基礎(chǔ)性、選擇性、層次性、時(shí)代性、多元性、科學(xué)性[9].在新教材投入使用初期，一線教師要解讀新課標(biāo)理念，深挖教材改編意義，梳理教材改編邏輯，明晰教材總體結(jié)構(gòu)框架，研讀教材具體內(nèi)容，分析學(xué)生認(rèn)知能力，合理安排教學(xué)計(jì)劃，實(shí)施活動(dòng)多樣化、創(chuàng)新化、育人化、素養(yǎng)化的高效率教學(xué).此外，在培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)能力的同時(shí)，教師也要不斷思考學(xué)習(xí)、總結(jié)反思，不斷提升教學(xué)水平，以便為教育事業(yè)作出更大的奉獻(xiàn).