基于“向心力”探究高中物理教材的知識(shí)應(yīng)用

齊西國

毋庸置疑，新課程的改革對教育領(lǐng)域的發(fā)展影響深遠(yuǎn)，在一定程度上，也使各級院校使用的教材發(fā)生了顯著的變化。下面選擇高中階段的物理教材作為研究對象，以新課程改革要求為依據(jù)，以高中物理教材中“向心力”一節(jié)為例，構(gòu)建分析活動(dòng)，細(xì)致闡述物理教材的知識(shí)應(yīng)用，以期對后續(xù)階段的教育活動(dòng)提供參照。

自從教育領(lǐng)域推行課程改革和推廣使用新教材以來，廣大教育工作者在實(shí)際工作過程中，開始面臨同一個(gè)問題，即：如何科學(xué)處理全新的教材和全新的課程標(biāo)準(zhǔn)要求兩者之間的關(guān)系，以提升備課的質(zhì)量和效率，確保教育工作有序開展。以高中階段物理教材為例，存在多個(gè)版本，而每種版本都是教材編寫者耗費(fèi)大量精力和時(shí)間編撰而成的，因此，教育工作者在從事崗位教學(xué)階段，可以在比較不同版本高中物理教材的異同點(diǎn)、掌握不同版本教材特征的基礎(chǔ)上，采用知識(shí)分析法對教材進(jìn)行分析，以最大程度地發(fā)揮教材的功能。

一、知識(shí)分析法的原理和步驟

（一）知識(shí)分析法的原理

廣大研究者尚未對知識(shí)分析法的原理達(dá)成共識(shí)，一部分學(xué)者認(rèn)為知識(shí)分析法是以通讀教材為前提，以全新的教育思想為導(dǎo)向，從不同角度和不同層次對教材知識(shí)展開的分析活動(dòng)；還有部分學(xué)者認(rèn)為知識(shí)分析法是在通讀教材的前提下，遵循高中物理學(xué)科課程標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容，全方位分析教材知識(shí)點(diǎn)的活動(dòng)。

筆者認(rèn)為可以從以下四個(gè)角度對以知識(shí)為中心的知識(shí)分析法進(jìn)行解讀：第一，新課程標(biāo)準(zhǔn)指出，在高中物理學(xué)科授課階段，教師不僅要以新課程標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)，對學(xué)生物理基礎(chǔ)知識(shí)和技能進(jìn)行考查，也要關(guān)注學(xué)生通過學(xué)習(xí)基礎(chǔ)知識(shí)和技能后，能夠樹立科學(xué)有效的物理觀念，基于此，在分析教材知識(shí)階段，需確保教材和課程標(biāo)準(zhǔn)二者要求一致；第二，高中生在進(jìn)行物理學(xué)科學(xué)習(xí)階段，應(yīng)重點(diǎn)發(fā)展邏輯框架，基于此，專家在編撰教材階段，不僅需要結(jié)合高中階段學(xué)生的學(xué)習(xí)特征，而且需要在教材內(nèi)融入自身對學(xué)科的理解，故需要對教材知識(shí)邏輯結(jié)構(gòu)加以研究；第三，通常情況下，在概念過于龐雜的教學(xué)階段，應(yīng)秉持少而精的教學(xué)原則，基于此，需對教材重難點(diǎn)加以分析，提升學(xué)習(xí)質(zhì)量；第四，學(xué)生在學(xué)習(xí)階段對知識(shí)的“科學(xué)理解”，實(shí)際上也包含“對科學(xué)的理解”，而在高中物理教材中，“對科學(xué)的理解”與物理學(xué)責(zé)任和態(tài)度關(guān)系密切。

（二）知識(shí)分析法的步驟

第一，需參照課程標(biāo)準(zhǔn)要求內(nèi)容，按照從整體到局部的順序，分析教材內(nèi)容、教材體系和教材編寫意圖；第二，結(jié)合知識(shí)邏輯結(jié)構(gòu)圖，分析物理學(xué)科教材知識(shí)邏輯體系；第三，以高中階段物理學(xué)科核心素養(yǎng)為依據(jù)，科學(xué)確定學(xué)科教學(xué)重難點(diǎn)；第四，全面細(xì)致地閱讀教材內(nèi)容，掌握科學(xué)教學(xué)方法，明確高中生在進(jìn)行學(xué)科學(xué)習(xí)階段應(yīng)當(dāng)樹立的科學(xué)態(tài)度和責(zé)任。

二、基于“向心力”一節(jié)研究高中物理學(xué)科教材的知識(shí)應(yīng)用

在高中階段物理教材中，“向心力”一節(jié)的知識(shí)內(nèi)容極為重要，其與科學(xué)技術(shù)聯(lián)系密切，對社會(huì)生活影響深遠(yuǎn)。下面選擇新人教版和新粵教版兩個(gè)不同版本的高中物理科目教材進(jìn)行對比分析，應(yīng)用知識(shí)分析法分別對“向心力”和“向心力與向心加速度”加以研究。

（一）關(guān)于高中物理教材知識(shí)內(nèi)容、編寫意圖和體系的分析

從《圓周運(yùn)動(dòng)》這一章節(jié)內(nèi)容來看，新人教版和新粵教版兩個(gè)版本教材存在明顯的編寫差異，新人教版教材將向心加速度運(yùn)動(dòng)學(xué)推導(dǎo)過程作為本章重點(diǎn)，而新粵教版教材則將離心現(xiàn)象和離心現(xiàn)象的應(yīng)用作為本章重點(diǎn)。同時(shí)，從新課程標(biāo)準(zhǔn)對必修二學(xué)習(xí)主題的界定來看，主要明確了三個(gè)學(xué)習(xí)主題，而新人教版教材將第一個(gè)主題“機(jī)械能及其守恒定律”又細(xì)致劃分成了四部分內(nèi)容，將向心力和向心加速度作為兩節(jié)單獨(dú)的學(xué)習(xí)內(nèi)容，且在向心加速度這一部分內(nèi)容中，從運(yùn)動(dòng)學(xué)角度出發(fā)，鼓勵(lì)學(xué)生嘗試推導(dǎo)相關(guān)表達(dá)式，同時(shí)，新人教版教材將離心運(yùn)動(dòng)融入圓周運(yùn)動(dòng)這一節(jié)知識(shí)內(nèi)容中。新粵教版教材則將第一個(gè)主題“機(jī)械能及其守恒定律”劃分為五部分內(nèi)容，與新人教版教材不同的是將向心力和向心加速度歸結(jié)為同一節(jié)，要求學(xué)生能夠利用牛頓第二定律，直接推導(dǎo)向心加速度表達(dá)式，另外，新粵教版教材十分重視離心現(xiàn)象，將該現(xiàn)象作為專門的一節(jié)。由此可見，兩個(gè)版本的教材對各個(gè)知識(shí)點(diǎn)的關(guān)注點(diǎn)存在明顯不同，新人教版教材更重視向心加速度，新粵教版教材更重視離心現(xiàn)象。

從兩版教材的編寫意圖來看，新人教版教材重視知識(shí)和能力的結(jié)合，新粵教版教材重視實(shí)驗(yàn)在高中階段物理學(xué)科教學(xué)工作中的價(jià)值。

最后，在對高中階段學(xué)生進(jìn)行全面考慮的前提下，可以看出兩版教材均科學(xué)選擇了知識(shí)內(nèi)容，教材內(nèi)容具有很高程度的合理性，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)方面，新人教版教材帶有完全開放特征，新粵教版教材則帶有半開放特征，同時(shí)，兩版教材在排版和選圖方面，也帶有一定的藝術(shù)性特征。例如，為證明向心力為效果力，兩版教材在闡述空中飛椅原理后，分別引入更加有效的例子，新人教版教材提出地球繞太陽運(yùn)動(dòng)這一例子，新粵教版教材提出旋轉(zhuǎn)圓桌上的杯子這一例子，前者的例子是后續(xù)階段萬有引力知識(shí)學(xué)習(xí)的鋪墊，而后者的例子更加貼近生活，方便學(xué)生理解。

（二）關(guān)于高中物理教材知識(shí)邏輯結(jié)構(gòu)的分析

新課程改革后，對高中物理學(xué)科中“向心力”的教學(xué)提出了要求，即：通過構(gòu)建實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，學(xué)生可對勻速圓周運(yùn)動(dòng)向心力大小和質(zhì)量等關(guān)系進(jìn)行探究和掌握，無論是新人教版高中物理教材，還是新粵教版高中物理教材，編者在實(shí)際編著階段，都應(yīng)以上述要求為參照，但具體來看，新粵教版和新人教版在保障教材和課標(biāo)要求一致的前提下，都體現(xiàn)出了各自獨(dú)有的特征。

例如，新粵教版教材在完成向心力表達(dá)式的探究后，立即利用牛頓第二定律內(nèi)容，直接進(jìn)行向心加速度表達(dá)式的推導(dǎo)工作，而新人教版教材將向心加速度作為獨(dú)立學(xué)習(xí)的章節(jié)安排至下一節(jié)內(nèi)容，并鼓勵(lì)學(xué)生嘗試從運(yùn)動(dòng)學(xué)角度出發(fā)，進(jìn)行向心加速度表達(dá)式的推導(dǎo)?？偠灾?，新人教版教材對舊一版本的相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行了保留，而新粵教版教材則不然，因此新人教版教材的知識(shí)呈現(xiàn)更具難度，對高中生物理學(xué)科能力的要求也更為嚴(yán)苛。

（三）關(guān)于高中物理教材重難點(diǎn)的分析

從新人教版和新粵教版兩個(gè)版本高中物理教材的重難知識(shí)點(diǎn)呈現(xiàn)來看，二者既存在共通和相似之處，又保留著自身的獨(dú)特性。例如，無論是新人教版教材，還是新粵教版教材，都是將以實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)為基礎(chǔ)，掌握向心力表達(dá)式和相關(guān)物理量關(guān)系作為重點(diǎn)，都是將以實(shí)驗(yàn)探究為媒介，探究相關(guān)物理量關(guān)系作為難點(diǎn)。相比于新粵教版教材，新人教版教材又對變速圓周運(yùn)動(dòng)和一般曲線運(yùn)動(dòng)進(jìn)行了闡述，這在一定程度上，可能會(huì)為學(xué)生創(chuàng)造另一個(gè)學(xué)習(xí)難點(diǎn)，增加學(xué)生的學(xué)習(xí)難度，打擊學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。顯然，教材版本的差異，可能會(huì)導(dǎo)致教材難點(diǎn)的不同，而學(xué)生情況的不同，也可能觸發(fā)更多的學(xué)習(xí)難點(diǎn)。

（四）關(guān)于高中物理教材科學(xué)方法、責(zé)任和科學(xué)態(tài)度的分析

在有關(guān)科學(xué)方法、責(zé)任和科學(xué)態(tài)度方面的呈現(xiàn)上，兩個(gè)版本的高中物理教材存在一定的相似處，例如在向心力表達(dá)式的探究實(shí)驗(yàn)中，都側(cè)重于推動(dòng)學(xué)生“先定性后定量”思維方式的發(fā)展，以規(guī)避相關(guān)錯(cuò)誤的出現(xiàn)。而兩個(gè)版本教材的差異在于，新人教版教材通過對變速圓周和一般曲線兩種類型的運(yùn)動(dòng)的分析和研究，提供了一種新的問題處理思維，而新粵教版教材則側(cè)重于對學(xué)生控制變量法思維的培養(yǎng)。

總之，對知識(shí)分析法原理和步驟的細(xì)致闡述可以幫助廣大教育工作者明確這種教學(xué)方法的優(yōu)越性和可行性；選擇新人教版和新粵教版的高中物理教材為研究對象，運(yùn)用知識(shí)分析法對兩個(gè)版本教材中的“向心力”內(nèi)容加以分析，論述兩個(gè)版本教材的相似點(diǎn)和差異點(diǎn)，可以在一定程度上展現(xiàn)知識(shí)學(xué)習(xí)在學(xué)生物理科目核心素養(yǎng)發(fā)展階段的重要性，同時(shí)，也為后續(xù)階段高中物理學(xué)科教師的教學(xué)活動(dòng)提供經(jīng)驗(yàn)參照。