課程標(biāo)準(zhǔn)與教材修訂（六）

作者簡(jiǎn)介：楊燕鳴，貴州省安順一中物理教師，正高級(jí)教師，特級(jí)教師，貴州省首批名師工作室主持人，兼職西南大學(xué)碩士研究生指導(dǎo)教師。主持教育部重點(diǎn)課題一項(xiàng)，主持或參加省級(jí)課題多項(xiàng)，其中兩項(xiàng)成果獲省級(jí)一等獎(jiǎng)。出版專著《信息化物理教學(xué)模式》，參編著作5部，發(fā)表論文多篇。

摘 ? 要：為充分發(fā)揮教材的育人功能，在課堂教學(xué)中有效落實(shí)“促進(jìn)學(xué)生物理學(xué)科核心素養(yǎng)的養(yǎng)成和發(fā)展”的課程目標(biāo)[1]，文章在分析魯科版高中物理必修第一冊(cè)教材如何突顯物理學(xué)科核心素養(yǎng)的基礎(chǔ)上，從目標(biāo)與評(píng)價(jià)、情境與活動(dòng)、實(shí)驗(yàn)與探究、問題解決促素養(yǎng)提升四個(gè)角度提出教學(xué)建議。

關(guān)鍵詞：高中物理必修第一冊(cè)教材;教材修訂;核心素養(yǎng);教學(xué)建議

中圖分類號(hào)：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ?文章編號(hào)：1003-6148（2020）6-0001-4

普通高中物理新教材即將投入使用。如何用好教材以培養(yǎng)學(xué)生的物理學(xué)科核心素養(yǎng)？本文通過分析魯科版高中物理必修第一冊(cè)教材（以下簡(jiǎn)稱教材），為教師在教學(xué)中如何用好教材提出一些建議。

1 ? ?教材分析

教材以經(jīng)典力學(xué)中的直線運(yùn)動(dòng)、力以及力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系為知識(shí)載體，著力促進(jìn)學(xué)生物理學(xué)科核心素養(yǎng)的養(yǎng)成和發(fā)展。

1.1 ? ?教材的知識(shí)結(jié)構(gòu)

教材就知識(shí)結(jié)構(gòu)（如圖1）而言，其核心是力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系——牛頓運(yùn)動(dòng)定律，它是低速宏觀領(lǐng)域制約著機(jī)械運(yùn)動(dòng)的自然法則。根據(jù)該法則，我們既可由力去解釋、控制物體的運(yùn)動(dòng)，也可由物體的運(yùn)動(dòng)去研究力。正如牛頓本人在《自然哲學(xué)之?dāng)?shù)學(xué)原理》前言中所說的：“……哲學(xué)的全部責(zé)任似乎在于——從運(yùn)動(dòng)的現(xiàn)象去研究自然界中的力，然后從這些力去說明其他現(xiàn)象”[2]。為讓學(xué)生循序漸進(jìn)地理解該核心內(nèi)容，教材以較為簡(jiǎn)單的直線運(yùn)動(dòng)為背景，先介紹描述運(yùn)動(dòng)的物理量，再用這些物理量描述勻變速直線運(yùn)動(dòng)，得出其運(yùn)動(dòng)的規(guī)律;然后介紹物體間的相互作用——力，再將其應(yīng)用到共點(diǎn)力的平衡以加深對(duì)相互作用的認(rèn)識(shí);在此基礎(chǔ)上再研究力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系，介紹牛頓運(yùn)動(dòng)定律及其應(yīng)用。

1.2 ? ?教材著力突顯物理學(xué)科核心素養(yǎng)

知識(shí)是學(xué)科核心素養(yǎng)的載體。理解教材在知識(shí)載體的基礎(chǔ)上，如何著力突顯核心素養(yǎng)，是用好教材的關(guān)鍵。我們可從核心素養(yǎng)的四個(gè)方面加以分析。

教材通過“從生活走向物理，從物理走向社會(huì)”[3]，讓學(xué)生逐步形成運(yùn)動(dòng)與相互作用觀念。如平均速度和瞬時(shí)速度的概念，教材從生活中熟悉的運(yùn)動(dòng)情境入手建立這兩個(gè)概念（圖2）[4]，再應(yīng)用概念在節(jié)練習(xí)中分析龜兔賽跑的快慢問題、在章末練習(xí)中解決公路測(cè)速問題（圖3）[5]等，逐步形成與速度有關(guān)的運(yùn)動(dòng)觀念。

概念、規(guī)律的建構(gòu)和應(yīng)用過程，都蘊(yùn)含著科學(xué)思維。教材不僅注重在這些過程中突顯科學(xué)思維，還通過“本章學(xué)業(yè)要求”“素養(yǎng)提升”“方法點(diǎn)撥”等欄目進(jìn)行提煉。分析概念、規(guī)律建構(gòu)中所蘊(yùn)含的科學(xué)思維方法，有助于教學(xué)中把握科學(xué)思維的培養(yǎng)。教材中建構(gòu)的物理模型有質(zhì)點(diǎn)、輕彈簧、輕繩、光滑物體等對(duì)象模型，還有勻變速直線運(yùn)動(dòng)、自由落體運(yùn)動(dòng)等過程模型?？茖W(xué)推理有更廣泛的含義[6]，瞬時(shí)速度概念、位移-時(shí)間關(guān)系的建立，蘊(yùn)藏著極限思維的方法;加速度概念的建立，蘊(yùn)藏著抽象思維的方法;力的合成與分解，蘊(yùn)藏著等效替代的思維方法;伽利略對(duì)落體運(yùn)動(dòng)的研究、伽利略的理想實(shí)驗(yàn)、共點(diǎn)力的平衡條件、牛頓第二運(yùn)動(dòng)定律的建立等也蘊(yùn)藏著科學(xué)推理方法。勻變速直線運(yùn)動(dòng)、力與平衡、動(dòng)力學(xué)等問題解決，都蘊(yùn)含模型建構(gòu)、科學(xué)推理、科學(xué)論證、質(zhì)疑創(chuàng)新的科學(xué)思維。

物理實(shí)驗(yàn)中蘊(yùn)含著科學(xué)探究的核心要素。教材中設(shè)計(jì)的不同類別的物理實(shí)驗(yàn)，目的是幫助學(xué)生建構(gòu)物理概念和規(guī)律，培養(yǎng)科學(xué)探究能力。四個(gè)學(xué)生必做實(shí)驗(yàn)比較全面地落實(shí)了科學(xué)探究的核心要素：?jiǎn)栴}、證據(jù)、解釋、交流?！皩?shí)驗(yàn)探究”“迷你實(shí)驗(yàn)室”“DIS 實(shí)驗(yàn)”等，側(cè)重物理實(shí)驗(yàn)?zāi)撤矫娴淖饔?，如引發(fā)學(xué)生認(rèn)知沖突，幫助學(xué)生建構(gòu)物理概念和規(guī)律、驗(yàn)證物理規(guī)律、應(yīng)用技術(shù)等。

科學(xué)態(tài)度與責(zé)任是學(xué)生進(jìn)一步發(fā)展和適應(yīng)社會(huì)生活的必備品格。教材通過物理學(xué)史、我國(guó)科技成就、生產(chǎn)生活實(shí)際等內(nèi)容的穿插，潛移默化地培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度與責(zé)任。

2 ? ?教學(xué)建議

2.1 ? ?明確課堂教學(xué)目標(biāo)及評(píng)價(jià)任務(wù)

課堂教學(xué)首先要明確教學(xué)目標(biāo)，為檢驗(yàn)?zāi)繕?biāo)的達(dá)成往往還需設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)任務(wù)。教師依據(jù)課程標(biāo)準(zhǔn)和教材提示，深入分析教學(xué)內(nèi)容中所蘊(yùn)含的學(xué)科核心素養(yǎng)并將目標(biāo)要求具體化，是有效落實(shí)物理課程目標(biāo)的關(guān)鍵，也是教師教學(xué)的基本技能。教材中的“物理聊吧”“遷移”“習(xí)題”等，可作為相應(yīng)的評(píng)價(jià)任務(wù)。

例如，對(duì)教材第1章第4節(jié)加速度的教學(xué)目標(biāo)，課程標(biāo)準(zhǔn)中的內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)是：“1.1.3 理解位移、速度和加速度?！w會(huì)科學(xué)思維中的抽象方法和物理問題研究中的極限方法?！薄袄? 結(jié)合加速度概念的建構(gòu)，體會(huì)物理學(xué)中的抽象思維?！?[7]

如何理解加速度？又如何體會(huì)抽象思維？這需要對(duì)加速度的概念進(jìn)行深入分析：①自然界中變速運(yùn)動(dòng)存在著速度變化快慢的差異，為描述速度變化快慢引入加速度;②加速度分平均加速度和瞬時(shí)加速度。平均加速度定義為a=，取Δt→0的極限，得瞬時(shí)加速度定義a=，加速度是矢量，其方向與速度變化方向相同;③在直線運(yùn)動(dòng)中，由一條直線的矢量運(yùn)算方法計(jì)算Δv=vt-v0，進(jìn)而確定加速度的大小和方向，由加速度方向與初速度方向的關(guān)系可判斷物體是加速運(yùn)動(dòng)還是減速運(yùn)動(dòng);④在勻速圓周運(yùn)動(dòng)中，可通過矢量運(yùn)算法則計(jì)算Δv=vt-v0，得出an=，方向指向圓心;⑤從動(dòng)力學(xué)的角度看，a=，加速度方向由合力方向決定，加速度是聯(lián)系力和運(yùn)動(dòng)的橋梁?？梢姡铀俣仁沁\(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)中的重要概念，理解該概念是逐步深入的。本節(jié)僅通過直線運(yùn)動(dòng)初步建立加速度的概念，對(duì)加速度的理解需初步達(dá)到①②③層次。

抽象思維的特征是以科學(xué)概念為思維對(duì)象的，具有抽象性和概括性。建構(gòu)加速度的概念，首先，從自然界的變速運(yùn)動(dòng)中概括出速度變化存在快慢差異的共同屬性;然后，抽象出速度的變化與所經(jīng)歷時(shí)間的比能夠描述速度變化快慢的本質(zhì)特征;最后，得出加速度的定義。這里的思維對(duì)象——“速度變化”“速度變化與所經(jīng)歷時(shí)間的比”都是以概念為對(duì)象思維的，即是抽象思維。因此，加速度概念的建構(gòu)不能讓學(xué)生只記住結(jié)論，更重要的是體會(huì)抽象思維過程以逐步提高學(xué)生的抽象思維水平。

在此基礎(chǔ)上，結(jié)合教材的“本章學(xué)業(yè)要求”，可將本節(jié)的教學(xué)目標(biāo)具體細(xì)化為：（1）能了解加速度是描述物體速度變化快慢的物理量;能理解加速度的定義，知道加速度的國(guó)際單位制單位，體會(huì)加速度建構(gòu)中的抽象思維。（2）能知道加速度是矢量，加速度的方向與物體速度變化的方向相同;能知道在直線運(yùn)動(dòng)中，物體做加速運(yùn)動(dòng)時(shí)加速度方向和速度方向相同，物體做減速運(yùn)動(dòng)時(shí)加速度方向和速度方向相反。（3）能將加速度的概念與生活中的相關(guān)現(xiàn)象聯(lián)系起來(lái)，能用加速度的定義式解答有關(guān)問題，體會(huì)物理學(xué)是對(duì)自然現(xiàn)象的描述，能解決人們生產(chǎn)生活中的一些問題，具有探索的興趣。值得注意的是，一節(jié)課的教學(xué)目標(biāo)不必面面俱到地體現(xiàn)核心素養(yǎng)的所有要求，且核心素養(yǎng)目標(biāo)的設(shè)置應(yīng)以知識(shí)為載體，而不是空泛地設(shè)置。

根據(jù)教學(xué)目標(biāo)可設(shè)計(jì)相應(yīng)的評(píng)價(jià)任務(wù)。對(duì)加速度定義的理解可用教材“物理聊吧”中的真實(shí)情境問題進(jìn)行評(píng)價(jià);運(yùn)用加速度定義解決問題可用教材中的“遷移”進(jìn)行評(píng)價(jià);還可用教師用書中的課堂練習(xí)或知識(shí)點(diǎn)檢測(cè)的問題：“有同學(xué)認(rèn)為：物體在運(yùn)動(dòng)過程中，若加速度增大，則其運(yùn)動(dòng)的速度就一定增大。這種看法正確嗎？請(qǐng)說明理由。”[8]評(píng)價(jià)對(duì)加速度的矢量性的理解。將評(píng)價(jià)與學(xué)生的學(xué)習(xí)融為一體、及時(shí)診斷，才能促進(jìn)教學(xué)目標(biāo)的達(dá)成。

2.2 ? ?重視情境創(chuàng)設(shè)，精心設(shè)計(jì)教學(xué)活動(dòng)

教學(xué)中創(chuàng)設(shè)與生活關(guān)聯(lián)、以任務(wù)為導(dǎo)向的真實(shí)情境，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的物理學(xué)科核心素養(yǎng)具有關(guān)鍵作用。物理概念、規(guī)律的建立以及知識(shí)的應(yīng)用都需要?jiǎng)?chuàng)設(shè)情境，而圍繞情境進(jìn)行教學(xué)，還需要合理設(shè)計(jì)教學(xué)活動(dòng)方式，在活動(dòng)中形成和發(fā)展學(xué)科核心素養(yǎng)。

教材的每章節(jié)內(nèi)容都是以情境-問題的方式展開的，教學(xué)中要利用好教材中創(chuàng)設(shè)的問題情境，并設(shè)計(jì)好教學(xué)活動(dòng)。例如，對(duì)加速度概念的教學(xué)，就可用教材創(chuàng)設(shè)的問題情境（圖4）[9]。教學(xué)活動(dòng)方式可采用討論交流，引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)概括、抽象出速度變化快慢的本質(zhì)特征，體會(huì)抽象思維。對(duì)加速度概念的幾個(gè)評(píng)價(jià)任務(wù)也可在學(xué)生獨(dú)立思考的基礎(chǔ)上，通過討論交流活動(dòng)中產(chǎn)生的認(rèn)知沖突生成教學(xué)。教學(xué)活動(dòng)可根據(jù)教學(xué)內(nèi)容和學(xué)生實(shí)際，采用自主、合作、探究等多種方式展開。

2.3 ? ?重視物理實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)科學(xué)探究能力

教材中設(shè)計(jì)了大量的物理實(shí)驗(yàn)，教學(xué)中要用好這些實(shí)驗(yàn)，通過學(xué)生動(dòng)手做實(shí)驗(yàn)的過程培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力和科學(xué)態(tài)度。例如，教材第4章第1節(jié)“科學(xué)探究：力的合成”，就設(shè)計(jì)了探究性實(shí)驗(yàn)，通過探究活動(dòng)幫助學(xué)生理解力的平行四邊形法則，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力。該實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵之一是通過力的圖示探究合力與分力的關(guān)系。學(xué)生在畫出兩個(gè)分力F1、 F2及合力F 的圖示后，并不容易找到它們之間的關(guān)系。教材在“數(shù)據(jù)分析”中給出：“試一試，將 F1、 F2、 F 的箭頭端用虛線連起來(lái)，能否找出規(guī)律并進(jìn)行論證？”引導(dǎo)學(xué)生提出平行四邊形的猜想，并進(jìn)一步提出論證的方法。將科學(xué)探究中提出問題的能力、猜想與假設(shè)能力以及利用圖像進(jìn)行分析論證的能力落到了實(shí)處。

2.4 ? ?在問題解決中促進(jìn)學(xué)科核心素養(yǎng)的達(dá)成

教材重視例題、習(xí)題的創(chuàng)新設(shè)計(jì)，讓學(xué)生學(xué)會(huì)用物理知識(shí)和方法解決生產(chǎn)生活中的各種實(shí)際問題，促進(jìn)物理學(xué)科核心素養(yǎng)的發(fā)展。解決實(shí)際問題通常需經(jīng)歷兩個(gè)主要環(huán)節(jié)：一是聯(lián)系相應(yīng)的物理知識(shí)，將實(shí)際情境轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的物理情境，建構(gòu)物理模型;二是針對(duì)物理情境、物理模型應(yīng)用相應(yīng)的物理規(guī)律求解。教學(xué)中既要重視第二個(gè)環(huán)節(jié)，更要重視第一個(gè)環(huán)節(jié)。對(duì)第二個(gè)環(huán)節(jié)，解決問題的方法通常是由物理規(guī)律本身決定的，教材一般在例題中進(jìn)行“策略提煉”。而第一個(gè)環(huán)節(jié)往往是解決實(shí)際問題的關(guān)鍵，需要讓學(xué)生獲得在實(shí)際情境中解決物理問題的大量經(jīng)驗(yàn)，形成把情境與知識(shí)相關(guān)聯(lián)的意識(shí)，促進(jìn)學(xué)生物理學(xué)科核心素養(yǎng)的發(fā)展。

例如，在學(xué)習(xí)牛頓第二定律后，教材把豎直上拋?zhàn)鳛閱栴}解決的實(shí)例。例題以氣球上系一重物在上升過程中繩子突然斷開為背景，求解重物的運(yùn)動(dòng)情況。對(duì)該問題的求解，首先需要將實(shí)際情境聯(lián)系牛頓運(yùn)動(dòng)定律，以事物的發(fā)展過程為線索判斷重物的運(yùn)動(dòng)過程;再將研究的對(duì)象和過程轉(zhuǎn)換為物理模型;然后再應(yīng)用規(guī)律求解。若將重物（質(zhì)點(diǎn)）的運(yùn)動(dòng)過程轉(zhuǎn)換為上升段和下降段的勻變速直線運(yùn)動(dòng)的模型，需分階段求解;若將重物運(yùn)動(dòng)的整個(gè)過程轉(zhuǎn)換為勻變速直線運(yùn)動(dòng)模型，則可整段求解。

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（欄目編輯 ? ?廖伯琴）