淺析高中物理新教材習題編寫與學科核心素養(yǎng)的落實

鄭金山 陳金貴

摘? ?要：新高考評價體系下的物理習題承載著落實物理學科核心素養(yǎng)的教學職能，是在一定的物理情境下解決物理問題的過程。習題教學是實踐經(jīng)驗的凝練，是教師實踐智慧具體化的表現(xiàn)。文章探析新教材物理習題的編寫意圖，揭示物理習題內(nèi)涵，闡述如何發(fā)揮教材中習題的育人功能，培養(yǎng)關(guān)鍵能力，提升物理學科核心素養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：物理教學；習題；素養(yǎng)提升；教育評價

習題教學是實踐經(jīng)驗的凝練，是教師實踐智慧具體化的表現(xiàn)?？v觀高中物理新教材的習題，是教材編寫者們根據(jù)育人目標，針對高中物理教學實踐中存在的知識碎片化、理解淺層化、習題解決模式化、診斷性不足等問題，為了有利于關(guān)鍵能力的培養(yǎng)和學科核心素養(yǎng)提升而精心篩選、設(shè)計的。新教材的習題設(shè)計承載著落實物理學科核心素養(yǎng)的教學職能，是在一定的物理情境下解決物理問題的過程，教材中的習題按“例題”“節(jié)練習”“章末練習”“單元自我檢測”四個方面來設(shè)置[ 1 ]。下面以魯科版高中物理必修一中的習題為例來談?wù)劯咧形锢硇陆滩牧曨}編寫與學科核心素養(yǎng)的落實。

1? 以習題為載體培養(yǎng)物理觀念

物理觀念是人們對自然界的一種認識方式也是解釋自然現(xiàn)象的基本依據(jù)。教材中編擬的一些習題，就是以習題為載體，應(yīng)用所學知識解釋現(xiàn)象和解決實際問題等，通過習題來鞏固正確的運動和相互作用的觀念。

如必修一課本（P33）第一章“章末練習”第10題，如圖1。

習題以高速公路測速與整治超速行駛的違法行為為情境載體，以平均速率和瞬時速率的測量為線索，創(chuàng)設(shè)了真實、有意義的情境。需要學生結(jié)合習題信息、教材中相關(guān)信息及查閱的資料，自主調(diào)用平均速率和瞬時速率等相關(guān)知識解決問題。通過理解平均速率和瞬時速率，能將其與高速公路的測速問題相聯(lián)系并作出初步解釋，培育與速度有關(guān)的運動觀念，鞏固習得，提升素養(yǎng)。

2? 以習題為情境訓練科學思維

科學思維是一種思維方式或方法[ 2 ] ，教材中的一些習題，注重問題情境的設(shè)置，要求學生能通過模型建構(gòu)、科學論證、科學探究、質(zhì)疑創(chuàng)新等[ 3 ]，發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題，訓練學生的思維能力，提升學生的思考力、學習力。

2.1? 模型建構(gòu)。

要求學生能根據(jù)習題提供的問題情境轉(zhuǎn)換成具體的物理模型，并能夠通過物理模型運用相關(guān)的物理知識和數(shù)學知識解決實際問題，培養(yǎng)學生模型建構(gòu)能力和推理論證能力[ 4-5 ]。

例如：必修一課本（P137）單元自我檢測第7題，如圖2。

習題以同向行駛的兩輛汽車之間要保持車距為情境載體，關(guān)注行車安全，之后以剎車停下過程的受力情況和運動情況為線索，創(chuàng)設(shè)了真實、有意義的情境。需要學生根據(jù)習題給出的信息，建立后車剎車停下的運動模型，將其簡化為勻速直線運動和勻減速直線運動兩個階段。找出后車最大行駛速度的條件，再從剎車的受力情況以及兩階段運動的聯(lián)系，列出方程組求解。求解過程中還要注意二次方程解出的兩個根，需從物理意義上進行判斷。

通過運動模型的建立、受力情況和運動情況的分析以及規(guī)律的應(yīng)用，不僅加深對牛頓第二運動定律以及勻變速直線運動規(guī)律的理解，還重在提升學生模型建構(gòu)、運用所學知識進行分析推理以及應(yīng)用數(shù)學知識解決物理實際問題的能力。

2.2? 科學推理

要求學生能根據(jù)習題提供的信息和對問題情境進行分析，運用抽象與聯(lián)想、歸納與演繹、推理與運算、類比與等效等思維方法，探尋和理解問題的內(nèi)在聯(lián)系，訓練學生的思維能力。

如必修一課本（P62）第二章“章末練習”第7題（如圖3）。

習題以自行車與汽車間的相對運動為情境載體，以運動過程中二者的間距變化為線索，創(chuàng)設(shè)了真實、有意義的情境。需要學生運用習題信息，自主調(diào)用勻變速直線運動等相關(guān)知識，進行分析、綜合及推理，有一定的思維難度。通過習得體驗，培養(yǎng)學生理解能力和推理論證能力。具體解析如下：

（1）根據(jù)勻變速直線運動的v-t圖像為直線的特點，根據(jù)題意描出兩個點并連線。

（2）將兩車的運動相聯(lián)系，推理出兩車間距的變化情況?？刹捎妙惐韧评恚浩噺撵o止開始加速運動后速度增大，而v不變。將兩車的運動相聯(lián)系，在汽車速度增大到自行車速度前的運動階段，v＞v。類比于跑得慢的同學去追跑得快的同學，其間距會變大，由此推出兩車的間距越來越大。當v?= v時，兩車間距最大。再以汽車為研究對象，在間距達到最大的過程中，其末速度就等于自行車的速度，進而應(yīng)用勻變速直線運動的規(guī)律求解。這里，還可以通過推理得出兩車的間距越來越大，如根據(jù)兩車的v-t圖像，從兩車間距等于圖像中的面積差Δs （如圖4）得出結(jié)論。

（3）同理，在2.5 s后，v＞v，在相等時間內(nèi)，x＞x，故兩車的間距越來越小，最終會追上。從自行車勻速經(jīng)過汽車開始到汽車追上自行車的過程中，從時間上看，二者運動時間相等；從空間上看，發(fā)生位移相等。進而，再應(yīng)用勻變速直線運動和勻速直線運動的規(guī)律求解。

2.3? 科學論證

要求學生能運用實證數(shù)據(jù)分析物理問題，能運用論據(jù)解釋物理問題，能運用實證性的邏輯思維解決物理問題并獲得物理結(jié)論，培養(yǎng)學生科學論證的意識和能力。

例如：如必修一課本（P32）第一章“章末練習”第5題，如圖5。

習題以汽車自駕旅游為情境載體，涉及平均速度的計算，弄清前一半路程用的時間與后一半路程用的時間是解題的關(guān)鍵。需要學生運用習題信息，自主調(diào)用平均速度相關(guān)知識，進行分析論證：在全程的平均速率一定時，前半段的平均速率越小，后半段的平均速率就會越大。若后半段的平均速率符合公路的限速要求是合理的，反之，不合理。

2.4? 質(zhì)疑創(chuàng)新

質(zhì)疑創(chuàng)新的核心是科學創(chuàng)造力。要求學生能對已有結(jié)論提出有依據(jù)的質(zhì)疑，采用不同方式分析解決物理問題[ 2，6 ]；要求學生多角度、開放式地思考問題，對問題或觀點提出不同看法，培養(yǎng)學生敢于質(zhì)疑、敢于批判的思維能力。

如必修一（P87）第三章“章末練習”第12題，如圖6。

習題以幾種體育運動項目為情境載體，涉及摩擦力的概念。需要學生運用習題信息，自主調(diào)用滑動摩擦力的相關(guān)知識，查閱資料，分析近年來這幾種體育設(shè)備的改進與發(fā)展情況來解答。這是一道開放性試題，體現(xiàn)創(chuàng)新。通過習題的培育功能，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力。

3? 以實驗為素材進行科學探究

科學探究要求學生能基于觀察和實驗提出物理問題、形成猜想和假設(shè)、設(shè)計實驗與制訂方案、獲取和處理信息、基于證據(jù)得出結(jié)論并作出解釋，以及對科學探究過程和結(jié)果進行交流、評估、反思的能力[ 7 ]。

例如：必修一（P136）單元自我檢測第6題：探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系，如圖7。

習題以教材中“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實驗為情境載體，以理解該實驗方案、嘗試用已有的物理知識解釋實驗結(jié)果為線索創(chuàng)設(shè)情境。第（1）（2）問，進一步幫助學生理解該實驗方案。第（3）問，先根據(jù)試題給出未平衡摩擦力以及實驗得出a -F圖像等信息，應(yīng)用相關(guān)規(guī)律建立a -F的函數(shù)關(guān)系，將函數(shù)與圖像相聯(lián)系，解釋實驗結(jié)果。需要學生運用試題信息，自主調(diào)用牛頓第二運動定律等相關(guān)知識，將實驗得到的圖像與牛頓第二運動定律等知識建立聯(lián)系，通過牛頓運動定律得出a -F的函數(shù)關(guān)系并對照實驗得到的圖像，對實驗結(jié)果進行解釋。

本習題要求學生能利用探究的問題情境理解已有的科學探究方案，能分析、研究數(shù)據(jù)，得出實驗結(jié)論并解釋，培養(yǎng)學生科學探究能力和解決實際問題的能力。

4? 以實事求是促成科學態(tài)度與責任

要求學生在科學實驗過程中，不但要認識科學本質(zhì)，更要培養(yǎng)嚴謹?shù)目茖W研究態(tài)度、科學研究方法和勇于探索的科學研究精神。其主要包括科學本質(zhì)、科學態(tài)度、社會責任等要素[ 2 ]。

如必修一（P61）第二章“章末練習”第6題，如圖8。

習題以艦載機著艦為情境載體，以勻變速直線運動規(guī)律的應(yīng)用為線索，創(chuàng)設(shè)了真實、有意義的情境。需要學生運用試題信息，自主調(diào)用勻變速直線運動相關(guān)知識，計算出艦載機安全著艦和安全飛離的加速度大小，讓學生認識到安全的重要性，體會責任重大和使命擔當。

5? 結(jié)束語

總之，高中物理新教材的習題設(shè)計，能針對不同層次學業(yè)質(zhì)量水平，設(shè)置分層、遞進的課后作業(yè)[ 8 ]，能借助習題的鞏固習得功能以形成物理觀念；發(fā)揮習題的延伸作用，借題發(fā)揮，發(fā)展學生思維，培養(yǎng)科學探究能力；充分利用習題能及時反饋教學信息、利于反思的功能，樹立科學態(tài)度與責任觀念，培養(yǎng)關(guān)鍵能力，促進物理學科核心素養(yǎng)的真正落地。

參考文獻：

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［4］ 楊君，付鸝娟.踐行能力立意體現(xiàn)核心素養(yǎng)：北京高考理綜卷第20題的分析和思考[J].物理教師，2018（11）：74-79.

［5］ 胡衛(wèi)平.物理學科核心素養(yǎng)的內(nèi)涵與表現(xiàn)[J].中學物理教學參考，2017，46（15）：1-3.

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［7］ 褚慧玲.基于課程標準的科學探究評價初探[J].物理教學，2019（6）：50-53.

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