高中物理“共點(diǎn)力的平衡”新舊教材比較研究

吳園園 高燕

摘? ?要：在新高考背景下，如何更有效地使用新教材開展課堂教學(xué)，是值得我們關(guān)注的問(wèn)題。文章以“共點(diǎn)力的平衡”為例，對(duì)新、舊教材的章節(jié)安排、具體內(nèi)容進(jìn)行對(duì)比分析，從物理學(xué)科核心素養(yǎng)的角度提煉出新教材在教學(xué)理念、知識(shí)結(jié)構(gòu)、內(nèi)容編排方面呈現(xiàn)的特點(diǎn)，以期為廣大一線教師提供有益的借鑒。

關(guān)鍵詞：核心素養(yǎng);新舊教材;共點(diǎn)力的平衡

中圖分類號(hào)：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? 文章編號(hào)：1003-6148（2021）7-0019-4

教材是貫徹實(shí)施課標(biāo)的重要載體。在新高考背景下，分析研究新教材，領(lǐng)會(huì)新教材的內(nèi)涵，有助于促進(jìn)教師課堂教學(xué)水平的提高和學(xué)生核心素養(yǎng)的發(fā)展。如何更有效地使用新教材，是物理教師開展有效課堂教學(xué)需要特別關(guān)注的問(wèn)題。本文以“共點(diǎn)力的平衡”為例，通過(guò)對(duì)新、舊教材的內(nèi)容分析及比較研究，分析新教材變化呈現(xiàn)的特點(diǎn)，以期為廣大一線教師提供有益的借鑒。

1? ? 新、舊教材對(duì)比分析

本文選取的是人民教育出版社的教材：2005年版普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書《物理》必修1（以下簡(jiǎn)稱舊教材），分析內(nèi)容為第四章第7節(jié)“用牛頓運(yùn)動(dòng)定律解決問(wèn)題（二）”[1];2019年版普通高中教科書《物理》必修第一冊(cè)（以下簡(jiǎn)稱新教材），分析內(nèi)容為第三章第五節(jié)“共點(diǎn)力的平衡”[2]。《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）》[3]（以下簡(jiǎn)稱新課標(biāo)）對(duì)本部分內(nèi)容的要求由“知道在共點(diǎn)力作用下物體的平衡條件”調(diào)整為“能用共點(diǎn)力平衡的條件分析生產(chǎn)生活中的問(wèn)題”。可見(jiàn)，新課標(biāo)對(duì)本節(jié)內(nèi)容的要求更高了，新教材對(duì)本部分內(nèi)容的呈現(xiàn)理應(yīng)作出相應(yīng)的變化。

1.1? ? 新、舊教材章節(jié)安排對(duì)比

本節(jié)課內(nèi)容在新、舊教材中所處的位置不同，具體的章節(jié)安排變化情況如表1所示。

從章節(jié)安排的角度看，舊教材中該部分內(nèi)容只是第7節(jié)“用牛頓運(yùn)動(dòng)定律解決問(wèn)題（二）”的一部分，新教材作為一整節(jié)內(nèi)容呈現(xiàn)。從知識(shí)結(jié)構(gòu)的角度看，將其從牛頓運(yùn)動(dòng)定律之后移至牛頓運(yùn)動(dòng)定律之前、力的合成和分解之后。這種調(diào)整所對(duì)應(yīng)的本節(jié)內(nèi)容的編寫思路也相應(yīng)發(fā)生了重大變化。舊教材將其作為牛頓運(yùn)動(dòng)定律應(yīng)用的特例，由一般到特殊，得出共點(diǎn)力的平衡條件，通過(guò)一道例題展示利用共點(diǎn)力的平衡條件解題的方法。而新教材則根據(jù)力的合成和分解，由二力平衡推廣至三力平衡和多力平衡，由特殊到一般，得到共點(diǎn)力的平衡條件，通過(guò)結(jié)合不同的實(shí)例，深化學(xué)生對(duì)共點(diǎn)力平衡條件的理解，并展示解決生活中的平衡問(wèn)題的基本思路。

1.2? ? 基于物理學(xué)科核心素養(yǎng)的具體內(nèi)容對(duì)比分析

新、舊教材所呈現(xiàn)的具體內(nèi)容在共點(diǎn)力及平衡狀態(tài)概念的給出、共點(diǎn)力的平衡條件的得出方式、課本例題及習(xí)題的選擇和設(shè)置等方面均有較大變化，具體內(nèi)容對(duì)比如表2所示。

基于以上新、舊教材的對(duì)比，對(duì)其具體內(nèi)容的分析如下：

（1）新、舊教材物理概念的給出方式均符合學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律

從學(xué)生認(rèn)知的角度分析，舊教材中，學(xué)習(xí)本節(jié)內(nèi)容時(shí)學(xué)生已經(jīng)具備牛頓運(yùn)動(dòng)定律等相關(guān)知識(shí)，能力相比于學(xué)習(xí)“運(yùn)動(dòng)和力的關(guān)系”之前已經(jīng)具有了很大提升，所以通過(guò)直接分析生活實(shí)例給出平衡狀態(tài)的定義，進(jìn)而得出共點(diǎn)力平衡的條件，這是符合學(xué)生認(rèn)知規(guī)律的。新教材中，學(xué)生學(xué)習(xí)本節(jié)內(nèi)容時(shí)對(duì)“運(yùn)動(dòng)和力的關(guān)系”還沒(méi)有具體認(rèn)識(shí)，將平衡狀態(tài)的定義調(diào)整為新教材的表述方式更合理，即先給出平衡狀態(tài)的定義，再由生活實(shí)例深化對(duì)概念的理解，符合學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律。

（2）新、舊教材物理規(guī)律的得出方式遵循不同的邏輯順序

關(guān)于共點(diǎn)力平衡條件的得出，舊教材本節(jié)內(nèi)容在牛頓第二定律之后，由“加速度為零物體保持靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，此時(shí)合外力為零”，從而得到共點(diǎn)力的平衡條件，即由一般到特殊的研究思路;新教材由二力平衡到三力平衡和多力平衡，再根據(jù)平行四邊形定則將多力問(wèn)題轉(zhuǎn)化為二力平衡問(wèn)題，遵循由特殊到一般的研究思路。

（3）新、舊教材對(duì)例題和習(xí)題的選編側(cè)重點(diǎn)不同

舊教材用一道例題展示了利用正交分解法解決平衡問(wèn)題的一般思路及步驟。新教材展示出兩個(gè)實(shí)例，第一道例題旨在使學(xué)生從分力的角度理解平衡條件的表述;第二道例題展示兩種解法，第二種解法旨在讓學(xué)生從二力平衡的角度表述平衡條件。新教材的例題讓學(xué)生從不同的角度理解平衡條件，將對(duì)學(xué)生靈活解決實(shí)際問(wèn)題大有幫助，能較有效地提升學(xué)生解決問(wèn)題的能力。

由于新課標(biāo)對(duì)本節(jié)內(nèi)容的要求更高，相比于舊教材，新教材課后習(xí)題的數(shù)量及難度均大幅增加，涉及到的問(wèn)題類型更加全面，為學(xué)生解決問(wèn)題能力的提升提供了更多有價(jià)值的素材。

2? ? 物理學(xué)科核心素養(yǎng)視域下新教材的特點(diǎn)

基于以上對(duì)新、舊教材“共點(diǎn)力的平衡”內(nèi)容的對(duì)比分析，新教材更適合當(dāng)前新課改核心素養(yǎng)理念的要求，主要體現(xiàn)在以下三個(gè)方面：

2.1? ? 教材教學(xué)理念——注重學(xué)生物理學(xué)科思想的形成

新課標(biāo)指出“高中物理課程在內(nèi)容上注重與生產(chǎn)生活、現(xiàn)代社會(huì)及科技發(fā)展的聯(lián)系，反映當(dāng)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展的重要成果和科學(xué)思想，同時(shí)關(guān)注物理學(xué)的技術(shù)應(yīng)用帶來(lái)的社會(huì)問(wèn)題，培養(yǎng)學(xué)生的社會(huì)參與意識(shí)和社會(huì)責(zé)任感”[3]。可見(jiàn)，“從生活走向物理，從物理走向社會(huì)”是貫穿始終的課程基本理念。

新教材創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情境旨在以惑為誘，引導(dǎo)學(xué)生走進(jìn)物理，通過(guò)“問(wèn)題”欄目具體的問(wèn)題情境導(dǎo)入相關(guān)物理內(nèi)容，通過(guò)生活中常見(jiàn)的實(shí)例深化學(xué)生對(duì)平衡狀態(tài)定義的理解。對(duì)于共點(diǎn)力平衡條件的應(yīng)用，教材更是選擇貼近現(xiàn)實(shí)生活的問(wèn)題，第一道例題選擇學(xué)生熟悉的幼兒園滑梯創(chuàng)設(shè)情境，第二道例題所選懸掛重物的繩索也是工業(yè)生產(chǎn)中常涉及的基本模型，可見(jiàn)新教材更注重培養(yǎng)學(xué)生將所學(xué)知識(shí)應(yīng)用到實(shí)際問(wèn)題的能力。強(qiáng)調(diào)“從生活走向物理，從物理走向社會(huì)”的課程基本理念，這便于學(xué)生認(rèn)識(shí)并理解自然，形成物理觀念，也利于學(xué)生科學(xué)思維和科學(xué)探究能力的提升以及科學(xué)態(tài)度與責(zé)任感的養(yǎng)成。

2.2? ? 教材知識(shí)結(jié)構(gòu)——有效促進(jìn)學(xué)生物理觀念的形成

根據(jù)上文分析，新教材對(duì)本節(jié)內(nèi)容進(jìn)行了諸多調(diào)整。從知識(shí)結(jié)構(gòu)的角度分析，“共點(diǎn)力的平衡”由舊教材牛頓運(yùn)動(dòng)定律應(yīng)用的一個(gè)特例，調(diào)整為一節(jié)內(nèi)容，并作為本章的一個(gè)重點(diǎn)，旨在為學(xué)生循序漸進(jìn)地形成運(yùn)動(dòng)與相互作用觀念奠定基礎(chǔ)。

根據(jù)維果斯基提出的最近發(fā)展區(qū)教育理論：個(gè)體的發(fā)展水平包括已經(jīng)達(dá)到的發(fā)展水平和可能達(dá)到的、潛在的發(fā)展水平，兩種水平之間的區(qū)域稱作最近發(fā)展區(qū)。就本節(jié)內(nèi)容而言，二力平衡、重力、彈力、摩擦力及從相互作用的角度對(duì)物體受力分析，利用平行四邊形定則求解合力與分力，是學(xué)生已有的知識(shí)水平，學(xué)生已經(jīng)能夠通過(guò)對(duì)物體初步的受力分析，結(jié)合牛頓第三定律解決生活中的簡(jiǎn)單問(wèn)題，為將運(yùn)動(dòng)與相互作用建立聯(lián)系奠定了基礎(chǔ);而三力及以上共點(diǎn)力作用下物體的平衡條件、利用共點(diǎn)力的平衡條件解決實(shí)際問(wèn)題則是學(xué)生潛在的發(fā)展水平，通過(guò)教師的有效指導(dǎo)，應(yīng)使學(xué)生掌握利用共點(diǎn)力的平衡條件解題的具體思路，并通過(guò)對(duì)實(shí)際問(wèn)題的解決，使學(xué)生初步領(lǐng)會(huì)運(yùn)動(dòng)與相互作用的聯(lián)系。同時(shí)，共點(diǎn)力的平衡問(wèn)題解決的思維鏈條在后續(xù)的學(xué)習(xí)中將會(huì)不斷出現(xiàn)，此處是研究運(yùn)動(dòng)和相互作用關(guān)系的起點(diǎn)，為利用牛頓運(yùn)動(dòng)定律研究更一般的實(shí)際問(wèn)題提供方法和思維基礎(chǔ)，使學(xué)生物理觀念的形成由淺入深，思維能力的提升層層推進(jìn)。

2.3? ? 教材內(nèi)容編排——凸顯學(xué)生科學(xué)思維素養(yǎng)的培養(yǎng)

科學(xué)思維是物理學(xué)科核心素養(yǎng)的核心內(nèi)容之一，是發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題、有效解決實(shí)際問(wèn)題的關(guān)鍵能力?？茖W(xué)思維品質(zhì)通常包括對(duì)事物及生活現(xiàn)象的正確分析，通過(guò)科學(xué)推理與論證得出正確結(jié)論，多角度認(rèn)識(shí)分析問(wèn)題及解決實(shí)際問(wèn)題的能力。

根據(jù)上文對(duì)新、舊教材“共點(diǎn)力的平衡”內(nèi)容編排的分析，新教材在多方面凸顯了對(duì)學(xué)生科學(xué)思維素養(yǎng)的培養(yǎng)。

第一，新教材通過(guò)“問(wèn)題”欄目的實(shí)際問(wèn)題引入，根據(jù)建構(gòu)主義理論，通過(guò)真實(shí)的情境聚焦教學(xué)切入點(diǎn)，將更有利于促進(jìn)知識(shí)和能力的遷移。通過(guò)四種受力作用下木棒處于平衡狀態(tài)的實(shí)際情境，歸納共點(diǎn)力與平行力的特點(diǎn)，其中兩種共點(diǎn)力情境下木棒的靜止?fàn)顟B(tài)也為平衡狀態(tài)定義的得出提供教學(xué)切入點(diǎn)。

第二，對(duì)于共點(diǎn)力的平衡條件，新教材按照由二力平衡條件拓展到三力及以上的多力平衡的推理順序總結(jié)得到“合力為零”的結(jié)論。這種由特殊到一般的科學(xué)推理過(guò)程，將有利于培養(yǎng)學(xué)生分析思考問(wèn)題的能力。

第三，新教材例題的設(shè)置更有利于培養(yǎng)學(xué)生多角度分析問(wèn)題的能力。例題1展示“正交分解法”解平衡問(wèn)題，從分力的角度認(rèn)識(shí)共點(diǎn)力的平衡條件，深化學(xué)生對(duì)共點(diǎn)力的平衡條件的認(rèn)識(shí)，并通過(guò)對(duì)共點(diǎn)力的平衡條件的表述方式的轉(zhuǎn)換，為靈活解決相關(guān)實(shí)際問(wèn)題奠定思維基礎(chǔ)。再通過(guò)例題2，展示一題多解，分別從“兩個(gè)力的合力與第三個(gè)力平衡”“正交分解法”展示平衡問(wèn)題的解題思路，不僅更進(jìn)一步深化了學(xué)生對(duì)平衡條件本身的理解，也有效培養(yǎng)了學(xué)生多角度分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力，促進(jìn)了學(xué)生科學(xué)思維素養(yǎng)的進(jìn)一步提升。

3? ? 總結(jié)與啟示

教材是教師組織教學(xué)活動(dòng)的基本依據(jù)，是貫徹實(shí)施新課標(biāo)最重要的載體?！肮颤c(diǎn)力的平衡”是高考命題的重要考點(diǎn)，本節(jié)內(nèi)容能較為有效地培養(yǎng)學(xué)生的物理學(xué)科核心素養(yǎng)。本文通過(guò)對(duì)新、舊教材“共點(diǎn)力的平衡”進(jìn)行的深度分析，發(fā)現(xiàn)新教材能更好地與新課標(biāo)的變化相呼應(yīng)。整體來(lái)看，新教材呈現(xiàn)的內(nèi)容與實(shí)際生活聯(lián)系更為緊密，所舉實(shí)例更加注重聯(lián)系生活實(shí)際場(chǎng)景，且例題、習(xí)題的數(shù)量及難度均大幅增加，凸顯了對(duì)學(xué)生應(yīng)用物理知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力有更高的要求。

從課程結(jié)構(gòu)與內(nèi)容的編排順序來(lái)看，新教材必修第一冊(cè)相比舊教材進(jìn)行了多處調(diào)整與增刪，而本節(jié)內(nèi)容的變化與其他內(nèi)容的變化是一脈相承的，所以我們對(duì)新、舊教材的對(duì)比研究應(yīng)該是全方位的。在新課改的背景下， 教師應(yīng)認(rèn)真研讀課標(biāo)、教材，仔細(xì)研究學(xué)生學(xué)情，領(lǐng)悟新教材的內(nèi)涵，合理有效地開展課堂教學(xué)。

參考文獻(xiàn)：

[1]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(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書物理必修1[M].北京：人民教育出版社，2005.

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

[3]中華人民共和國(guó)教育部.普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）[S].北京：人民教育出版社，2020.

（欄目編輯? ? 劉? ?榮）