基于核心素養(yǎng)的上海物理新教材的編寫特點(diǎn)研究及啟示
——以必修二為例

宋麗穎，魏鵬琪

上海市浦東復(fù)旦附中分校，上海 201209

《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）》（以下簡(jiǎn)稱“新課標(biāo)”）明確指出：“從物理觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究、科學(xué)態(tài)度與責(zé)任等方面提煉學(xué)科育人價(jià)值，充分體現(xiàn)物理學(xué)科對(duì)提高學(xué)生核心素養(yǎng)的獨(dú)特作用，為學(xué)生終身發(fā)展、應(yīng)對(duì)現(xiàn)代和未來社會(huì)發(fā)展的挑戰(zhàn)打下基礎(chǔ)”[1]。2021年秋季學(xué)期，上?？茖W(xué)技術(shù)出版社出版的高中物理新教材（以下簡(jiǎn)稱“新教材”）落地實(shí)施。相較之前的教材，新教材的內(nèi)容和編排方式有許多不同之處。結(jié)合新課標(biāo)的要求梳理新教材的特點(diǎn)，合理使用新教材，能更好地促進(jìn)學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)。本文以必修二為例討論新教材的編寫特點(diǎn)，以增進(jìn)一線教師對(duì)教材的理解，提供使用建議。

1 多元情境創(chuàng)設(shè)，養(yǎng)成物理思維

新課標(biāo)提出：“創(chuàng)設(shè)情境進(jìn)行教學(xué)，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”[1]。新教材遵循新課標(biāo)要求，在每一章節(jié)開始學(xué)習(xí)之前，會(huì)提出一個(gè)真實(shí)的問題情境，以培養(yǎng)學(xué)生的思維習(xí)慣和問題意識(shí)。如在必修二第六章《萬有引力定律》中，章首以我國神舟十一號(hào)與天宮二號(hào)空間站對(duì)接過程的模擬圖引入，展示了二者以7.67 km/s的速度、如穿針引線般的對(duì)接過程。這樣的真實(shí)情境蘊(yùn)含著以萬有引力定律為基礎(chǔ)的復(fù)雜、高端技術(shù)，也包含著我國航天科學(xué)家與技術(shù)人員的智慧與辛勞?？梢宰寣W(xué)生在學(xué)習(xí)萬有引力定律之前一睹其魅力，充分調(diào)動(dòng)他們的學(xué)習(xí)積極性，體現(xiàn)了對(duì)于情感、態(tài)度與價(jià)值觀的引領(lǐng)作用。在必修二第五章《曲線運(yùn)動(dòng)》的章首，以過山車——一種常見的游樂設(shè)施作為引入，引導(dǎo)學(xué)生思考乘坐過山車過程中的受力和加速度變化情況。情境貼近學(xué)生生活，能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。此外，在后續(xù)的學(xué)習(xí)過程中，也可以利用此模型討論豎直平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)最高點(diǎn)或最低點(diǎn)的動(dòng)力學(xué)規(guī)律，體現(xiàn)了物理學(xué)科“學(xué)以致用”的特點(diǎn)。無論是生活中常見的情境問題，還是高科技中的情境問題，學(xué)生在思考分析時(shí)，都伴隨著需要科學(xué)思維作為依托，要解決問題也必須按照“物理情境、物理模型、數(shù)學(xué)推算、物理結(jié)論”的程序逐一進(jìn)行[2]。這樣的訓(xùn)練可以讓學(xué)生養(yǎng)成理性思維的習(xí)慣，對(duì)核心素養(yǎng)的形成具有關(guān)鍵性的意義，強(qiáng)調(diào)了物理學(xué)科“基礎(chǔ)性、實(shí)踐性、綜合性”的課程特點(diǎn)。

2 挖掘物理學(xué)史，落實(shí)學(xué)科育人

物理學(xué)史是研究人類對(duì)自然界各種物理現(xiàn)象的認(rèn)識(shí)史[3]。它不僅記錄了物理學(xué)理論形成的歷史進(jìn)程，而且揭示了科學(xué)思維與研究方法，同時(shí)展示了物理學(xué)家在探求真理過程中不畏艱險(xiǎn)、獻(xiàn)身科學(xué)的高尚品格[3]。物理學(xué)史在學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)培養(yǎng)方面，有其獨(dú)特的作用。

在新教材中，對(duì)于概念、規(guī)律所涉及到的物理學(xué)家和物理學(xué)史都進(jìn)行了必要的介紹和評(píng)述。以必修二第六章《萬有引力定律》為例，物理學(xué)史內(nèi)容歸類如表1所示。

表1 第六章《萬有引力定律》物理學(xué)史歸納分類

從表1中不難看出，教材對(duì)于物理學(xué)史著筆墨很多，描寫也不是一筆帶過，或是采用旁白的形式引用著名科學(xué)家、哲學(xué)家關(guān)于自然、社會(huì)和科學(xué)研究的至理名言[4]，或是對(duì)物理學(xué)家貢獻(xiàn)的介紹和評(píng)述，其根本目的都是通過科學(xué)家的研究歷程，培育學(xué)生的人文精神、科學(xué)態(tài)度和科學(xué)世界觀[4]。如介紹伽利略的慣性原理，引入研究曲線運(yùn)動(dòng)的合成和分解的方法；再如，教材中還提到了關(guān)于牛頓力學(xué)的局限性的啟示，使學(xué)生認(rèn)識(shí)到新的理論是建構(gòu)在原來理論的基礎(chǔ)上的。隨著人類探索自然的不斷深入，每一個(gè)新現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)都使得我們對(duì)自然界的認(rèn)識(shí)更全面、更準(zhǔn)確。這可以使學(xué)生認(rèn)識(shí)到科學(xué)知識(shí)的發(fā)展性與暫定性，偶然性和必然性，深化對(duì)科學(xué)本質(zhì)的理解。

3 設(shè)計(jì)問題鏈條，培養(yǎng)科學(xué)思維

問題鏈的實(shí)質(zhì)是用問題“串聯(lián)”起學(xué)生的整體感知，建構(gòu)認(rèn)知和提升思維的過程。教師在授課時(shí)，可以通過精心設(shè)計(jì)的問題鏈，將“學(xué)習(xí)目標(biāo)”和“教學(xué)內(nèi)容”整體設(shè)計(jì)成一個(gè)有組織、有邏輯、各部分相互獨(dú)立、層層遞進(jìn)的問題模式。

如在必修二第七章第四節(jié)《重力勢(shì)能》中，先通過“自主活動(dòng)”提出第一個(gè)問題：“什么是重力勢(shì)能”，引導(dǎo)學(xué)生用控制變量的思想設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行驗(yàn)證，并運(yùn)用證據(jù)論證猜想。在此基礎(chǔ)上，提出第二個(gè)問題：“重力做功的特點(diǎn)如何”，類比之前學(xué)習(xí)恒力做功的分析方法，通過邏輯推理，得到“重力做功與始末位置有關(guān)，與路徑無關(guān)”的特點(diǎn)。隨之，提出第三個(gè)問題：“如何計(jì)算重力勢(shì)能”，將之與第一、第二個(gè)問題串聯(lián)起來，遞推得到重力勢(shì)能的表達(dá)式Ep=mgh。最后，提出第四個(gè)問題：“重力做功與重力勢(shì)能變化量之間的關(guān)系”，明確某種力做功對(duì)應(yīng)某種形式的能的轉(zhuǎn)化，加深對(duì)“功是能量轉(zhuǎn)化量度”的理解。物理概念的教學(xué)往往是個(gè)難點(diǎn)，概念本身比較抽象，不易理解，其內(nèi)涵又較為豐富。如果教師能根據(jù)教材內(nèi)容，讓學(xué)生依據(jù)教材中的“問題鏈”跟腳手架逐步深入思考，會(huì)有助于學(xué)生的課前預(yù)習(xí)，對(duì)概念的認(rèn)知路徑也更加清晰明了，逐步養(yǎng)成邏輯推理、驗(yàn)證求真的積極思維品質(zhì)。

4 突出個(gè)性指導(dǎo)，強(qiáng)化探究意識(shí)

科學(xué)探究是人們探索和了解自然、獲取科學(xué)知識(shí)的主要方法?？茖W(xué)探究的主要環(huán)節(jié)有提出問題、猜想假設(shè)、制訂計(jì)劃、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、收集數(shù)據(jù)、分析數(shù)據(jù)、得出結(jié)論、表達(dá)交流、反思評(píng)價(jià)[1]，可整體概括為“問題、論證、解釋、交流”四大要素。新教材中，有很多章節(jié)都安排了科學(xué)探究活動(dòng)。如在研究平拋運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)實(shí)驗(yàn)中，教材給出了兩種實(shí)驗(yàn)方案，一種是傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)方案，即利用方格紙和復(fù)寫紙描跡作圖，分析規(guī)律；另一種是利用更先進(jìn)的“電磁定位板”裝置，接收信號(hào)并實(shí)時(shí)記錄位置信息，再利用計(jì)算機(jī)對(duì)信息進(jìn)行處理，得到平拋規(guī)律。相比之下，第一個(gè)實(shí)驗(yàn)方案原理簡(jiǎn)單，但操作繁瑣；第二個(gè)實(shí)驗(yàn)原理復(fù)雜，但可以進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)，快捷方便，在誤差處理上有更大的優(yōu)勢(shì)。此外，在教材中，利用“電磁定位板”的平拋實(shí)驗(yàn)只介紹了儀器和實(shí)驗(yàn)的目標(biāo)要求，其余的方案設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)收集、分析論證等都要求學(xué)生自主進(jìn)行，留給了學(xué)生很大的想象和創(chuàng)新空間?？梢哉f，將傳統(tǒng)與現(xiàn)代的兩個(gè)實(shí)驗(yàn)對(duì)比呈現(xiàn)，會(huì)對(duì)學(xué)生產(chǎn)生較大的思想沖擊，提升其理性思維能力和實(shí)際動(dòng)手能力；對(duì)于學(xué)有余力的學(xué)生，還可以通過合作學(xué)習(xí)開展課題式研究，使用不同的方案和原理，獲得不同的體驗(yàn)，產(chǎn)生不同的認(rèn)識(shí)，通過分享得到更多的觀點(diǎn)，這無疑更有利于發(fā)揮物理實(shí)驗(yàn)的育人功能。

5 研究啟示

5.1 將學(xué)生核心素養(yǎng)的培育融入日常教學(xué)

日常教學(xué)中，如物理概念、規(guī)律、實(shí)驗(yàn)等的具體教學(xué)內(nèi)容都蘊(yùn)含有培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)的育人價(jià)值[4]。教材和課程改革的目標(biāo)永遠(yuǎn)是促進(jìn)學(xué)生的全面和個(gè)性化發(fā)展，在一線教學(xué)中，老師應(yīng)該始終秉持“從生活走向物理，從物理走向社會(huì)”的理念，素材取之于教材，生發(fā)于生活，幫助學(xué)生將理論知識(shí)應(yīng)用到生活實(shí)踐之中，將核心素養(yǎng)的培育落實(shí)到課程教學(xué)之中。

5.2 教無定法，貴在得法

新課標(biāo)中提出“具有科學(xué)探究意識(shí)”“具有設(shè)計(jì)探究方案和獲取證據(jù)的能力”[1]，這一點(diǎn)對(duì)于一線教師很有啟發(fā)。教材中有許多探究式學(xué)習(xí)任務(wù)，如果一直使用傳統(tǒng)教學(xué)模式下的“講授法”教學(xué)手段，不但學(xué)生感到興趣索然，教師也會(huì)陷入無窮無盡的重復(fù)之中，沒有提升和獲得感。如果能夠開發(fā)更多的教學(xué)手段，如布置長(zhǎng)線的合作性學(xué)習(xí)任務(wù)，提出沒有標(biāo)準(zhǔn)答案的原始問題，從更多元、更貼近生活的真實(shí)情境中開動(dòng)學(xué)生的腦筋，利用更直觀、動(dòng)態(tài)化、可觀察的教學(xué)手段在過程中予以學(xué)生指導(dǎo)和必要的幫助，有意識(shí)地設(shè)計(jì)能夠提升素養(yǎng)的教學(xué)活動(dòng)，就可以更加充分地調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，取得意想不到的效果。

總之，教材的理解與使用是相輔相成、相互促進(jìn)的關(guān)系。面對(duì)新課標(biāo)和新教材，作為一線教師，應(yīng)當(dāng)認(rèn)真研習(xí)課標(biāo)和教材，深入了解學(xué)生的學(xué)習(xí)困難，以課程標(biāo)準(zhǔn)為設(shè)計(jì)依據(jù)，根據(jù)教材內(nèi)容組織和實(shí)施教學(xué)，才能更好地培養(yǎng)和提升學(xué)生的核心素養(yǎng)。