從教材例題編寫變化談物理學科核心素養(yǎng)的培育

王菊香

摘? ?要：學習情境是學習活動的起點，是將學科知識、方法與學科核心素養(yǎng)連接起來的紐帶。相較于人教版普通高中課程標準實驗教材，2019年人教版高中《物理》必修教材在諸多例題的編寫上介入了真實情境，情境素材多來自于學生熟悉的生活事例、體育項目及社會熱點，為物理學科核心素養(yǎng)在課堂教學中的培育提供了直觀、具體的素材資源。

關鍵詞：教材例題;真實情境;學科核心素養(yǎng);培育

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：A ? ? 文章編號：1003-6148（2021）1-0019-4

例題是教材內容中不可或缺的部分，是幫助學生理解學科知識、領會學科方法、發(fā)展學科核心素養(yǎng)的重要載體?！镀胀ǜ咧形锢碚n程標準（2017年版）》[1]（以下簡稱新課標）在必修1的“教學提示”中強調：本模塊注重在機械運動情境下培養(yǎng)學生的運動與相互作用觀念和模型建構等物理學科核心素養(yǎng)。本文基于新課標的修訂變化，以2019年人教版高中《物理》必修第一冊[2]（以下簡稱新教材）中幾節(jié)內容的例題為例，與人教版普通高中課程標準實驗教材[3]（以下簡稱原教材）對比，就其情境創(chuàng)設對培育學生物理學科核心素養(yǎng)的作用作一闡述，旨在啟發(fā)教師領會教材編寫意圖，使例題承載的功能得到充分發(fā)揮。

1? ? 勻變速直線運動位移與時間的關系

與《普通高中物理課程標準（實驗）》[4]（以下簡稱舊課標）相比，新課標對“勻變速直線運動的規(guī)律”的“內容要求”，由“了解勻變速直線運動的規(guī)律，體會實驗在發(fā)現自然規(guī)律中的作用”修訂為“理解勻變速直線運動的規(guī)律，能運用其解決實際問題”，不僅提高了要求，而且強調了“能運用其解決實際問題”。新教材在本節(jié)“速度與位移的關系”的例題編寫上較好地體現了此要求。原教材、新教材“速度與位移的關系”例題對比見表1。

動車是近幾年我國快速發(fā)展起來的現代化交通工具，是人們出行時的首選，多數學生有乘坐體驗。教材以動車進站為情境素材編寫例題，旨在把新課標對“勻變速直線運動規(guī)律”的“理解”及“運用”要求，融入到一個真實情境的具體任務中。在教學中，教師若啟發(fā)學生身臨其“境”，展開聯(lián)想，先在大腦中構建動車“勻減速”進站的圖景;再將動車抽象為質點，沿其前進方向畫出進站過程示意圖;然后從題中獲取關鍵物理量：動車前進3個里程碑始末的初速度v0、末速度vt及發(fā)生的位移s;找出適用的物理規(guī)律：v-v?=2as。即引導學生完成從“文字信息—物理情境—數學關系”的轉化及從“動車—質點”“動車進站—勻減速直線運動”的“對象—物理模型”“過程—物理模型”的轉化，就能順利解決題設問題。最后，再給學生強調：“估算法”是一種科學的近似計算，它不追求數據的精確，而強調方法的“有理”，既是一種常用的解題方法，也是一種重要的思維方法。從而使新課程理念所倡導的“方法教育顯性化”得到落實。

該例題與學生生活、社會熱點密切聯(lián)系，發(fā)揮了情境在知識轉化為素養(yǎng)過程中的紐帶作用。該類例題能夠使學生感受物理學與生活、社會息息相關，提升學習物理的內驅力，加深對“勻變速直線運動速度與位移的關系”的理解和“估算法”的領悟，促進運動觀念內化和科學思維發(fā)展;又能夠使學生養(yǎng)成將生活中的所見所聞與物理知識建立關聯(lián)的習慣，形成把實踐情境與頭腦中相關的物理觀念建立聯(lián)系的意識，提升應用所學的物理知識和方法解決現實生活中實際問題的能力，并在解決問題的過程中習得物理學科核心素養(yǎng)，落實新課程標準的要求。

2? ? 共點力的平衡

相較于舊課標，新課標對“共點力的平衡條件”的“內容要求”，由“知道共點力的平衡條件，能用力的合成與分解分析日常生活中的問題”修訂為“能用共點力的平衡條件分析生產生活中的問題”。要求提高了，突出了能用其“分析生產生活中的問題”。原教材、新教材“共點力的平衡”例題對比見表2。

原教材例題求解中用到的“三角形結構懸掛模型”，教材已經為學生建構好了，學生經歷的只是在已有模型中應用力的合成與分解進行“求解”的過程，不利于建模能力和物理觀念的培養(yǎng)。新教材例題的內容則是蘊含意義的任務，即一個真實情境的問題解決——滑梯建造。

滑梯是絕大多數孩子童年生活中最愛玩的游戲之一。題目以“滑梯建造”創(chuàng)設真實任務情境，既能夠讓學生產生親切感，激發(fā)他們的探究興趣，又把將實物“滑梯”抽象為“斜面模型”（圖4）的機會留給了學生。體現了新課標“能用共點力的平衡條件分析生產生活中的問題”這一要求和編者“通過真實情境中的問題解決促進物理學科核心素養(yǎng)的達成”的編寫意圖。

該例題的學習過程，是學生經歷“將實物對象抽象為物理模型、選擇相互作用的對象、分析相互作用的物理量、列出相互作用的關系方程”的過程。這是力學中分析物理問題最基本、最重要的思路，是對物理概念、物理規(guī)律的靈活應用和提煉、升華，是運動與相互作用觀的重要內容。在教學中，教師若能組織學生圍繞題中問題開展討論、交流，經歷“將滑梯抽象為斜面模型、以小孩為研究對象、分析小孩受力情況、利用共點力平衡條件得出F■=0時小孩能勻速下滑的斜面高度即為所求滑梯高度、列出x軸及y軸方向的關系式進行求解”的自主學習過程，就能有效加深學生對力學中分析問題的思路和方法的領悟及“共點力的平衡條件”的理解，從而內化運動與相互作用觀念，提高模型建構能力，發(fā)展科學思維水平，使教材的編寫意圖得到有效落實。

該例題也啟發(fā)我們，在教學設計和實施中，要努力創(chuàng)設與學生生活緊密關聯(lián)的真實問題情境，使其成為將學科知識、技能與學科核心素養(yǎng)連接起來的紐帶;要引導學生變“解題”為“解決問題”，在“學以致用”中體會物理知識的意義，增強對物理學的內在興趣，提高運用物理學的觀念和思維模式解決現實生活中實際問題的能力;要通過“任務驅動”促進深度學習的發(fā)生，讓教學過程成為學生將知識“內化于心，外化于行”的過程，發(fā)揮物理課程對發(fā)展學生核心素養(yǎng)的獨特作用。

3? ? 牛頓運動定律的應用

相較于舊課標，新課標對“牛頓運動定律的應用”的“內容要求”，由“理解牛頓運動定律，能用牛頓運動定律解釋生活中的有關問題”修訂為“理解牛頓運動定律，能用牛頓運動定律解釋生產生活中的有關現象、解決有關問題”。突出了對“物理觀念”的兩個要素“形成觀念、解決問題”的要求。原教材、新教材“牛頓運動定律的應用”例題對比見表3。

同樣是“已知受力確定運動情況”的題目，原教材例題中的研究對象是抽象、模糊的“物體”，題目內容中只有枯燥的文字和數字，無鮮活、生動的情境。新教材例題中的研究對象是電視上常播放的體育比賽項目中直觀、具體的“冰壺”，題中問題則是結合冰壺比賽的真實情境來設計，從而使枯燥的物理知識因情境的介入而有了活力，更加易于學生接受、理解、吸收。

顯然，與原教材例題的“缺乏情境、設問簡單”相比，新教材例題圖片中運動員專注的眼神、生動的體態(tài)，畫面感和代入感十足，能夠對學生的視覺造成沖擊，激發(fā)學生的學習欲望。而基于冰壺比賽情境設計的兩個遞進式問題，則能夠讓學生深入領會比賽中運動員通過用毛刷摩擦冰面“調節(jié)”冰壺的運動使其最終停在預期位置的本質，從而加深對牛頓第二定律的理解及運動和力的關系“力是改變物體運動狀態(tài)的原因”的感悟，促進運動與相互作用觀念的深化。體現了新課標對“牛頓運動定律的應用”的“理解”和“應用”要求，兼顧了“形成觀念、解決問題”，有助于學生物理學科核心素養(yǎng)的形成和提升。

在該例題的問題設計上，若能再增加一個開放性的問題“冰壺比賽中為什么要三個人配合，一人朝著目標以合適的速度投出冰壺，另外兩人在恰當的位置開始用力快速摩擦冰面，調節(jié)冰壺的運動，使冰壺最終停在預定目標位置？”讓學生思考、討論，對前兩問的計算數據進行對比、分析，還能有效培養(yǎng)學生的問題意識和證據意識;養(yǎng)成對所解題目的過程和結果進行分析論證及解釋、交流的良好習慣，認識團隊合作的重要性，從而促進學生科學思維及科學探究素養(yǎng)的發(fā)展，提升質疑創(chuàng)新能力，形成與他人合作的意識，使題目潛在的育人功能得到充分發(fā)揮。

4? ? 結? 語

新教材在例題編寫上注重體現時代特征和學生的生活體驗，旨在引導學生關心身邊的物理問題，關注科學的發(fā)展和社會的進步，增強對物理學的熱愛之情，提升社會責任感;注重“學以致用”，旨在讓學生靈活運用所學的物理概念、物理規(guī)律及思維模式分析解決真實世界中的現實問題，培養(yǎng)學生的模型建構、推理論證、實踐創(chuàng)新等關鍵能力;注重真實情境的創(chuàng)設，旨在引導教師把生產生活、體育項目、現代科技、社會熱點中有實踐情境的教學內容引進物理課堂，培養(yǎng)學生實踐的意識和運用物理知識解決實際問題的能力。從而把物理學科教學真正升華為具有學科特色、體現學科本質魅力的學科教育，發(fā)揮物理課程的育人功能。

參考文獻：

[1]中華人民共和國教育部.普通高中物理課程標準（2017年版）[S].北京：人民教育出版社，2018.

[2]彭前程，黃恕伯.普通高中教科書物理必修第一冊[M].北京：人民教育出版社，2019.

[3]人民教育出版社，課程教材研究所，物理課程教材研究開發(fā)中心.普通高中課程標準實驗教科書物理1必修[M].北京：人民教育出版社，2004.

[4]中華人民共和國教育部.普通高中物理課程標準（實驗）[S].北京：人民教育出版社，2003.

[5]朱陽智，宋懷彬.基于核心素養(yǎng)的高中物理習題創(chuàng)設探究[J].物理教學探討，2019，37（8）：16-18.

（欄目編輯? ? 劉? ?榮）