取各版教材緒論之長 展高中物理開篇之章

［摘 要］高中物理開篇第一課對高一新生了解課程、了解教材、確立物理課程的學習總目標以及激發(fā)高一新生的學習興趣意義重大，但在實際教學中高中物理開篇第一課得不到應有的重視。文章從編寫思路及編排特點、情境素材選擇、科學探究、科學態(tài)度與責任四個方面對比分析我國五版高中物理教材的緒論并挖掘其精髓，總結(jié)提煉出高中物理開篇第一課的教學要點，為高中物理一線教師更好地開展開篇第一課的教學提供參考。

［關鍵詞］高中物理；教材；緒論；開篇第一課

［中圖分類號］" " G633.7" " " " ［文獻標識碼］" " A" " " " ［文章編號］" " 1674-6058（2024）20-0052-04

緒論作為物理教材的開篇介紹，具有縱論課程的整體情況，闡明學習的目的、意義、思路和方法，概括課程總體結(jié)構(gòu)和框架，引導讀者進行主題學習的功能。我國常用高中物理教材除滬科技版沒有緒論外，其他五版教材都有緒論，且均勾勒了高中物理學科的神與形，使學生對高中物理學科形成初步認識并對高中物理課程的學習充滿期待。

以往的相關研究型論文，通過對比各版本物理教材緒論的異同，給出教學啟示[1-2]；或通過對比新舊版物理教材，挖掘物理課程的育人價值[3]，但并未從實際教學路徑的角度給出具有實踐意義的啟示。本文從編寫思路及編排特點、情境素材選擇、科學探究、科學態(tài)度與責任四個方面對比分析我國五版高中物理教材的緒論，并博采眾長，給出教學要點以及具體教學實踐路徑，以期為高中物理一線教師開展開篇第一課的教學提供參考。

一、連類比物——五版高中物理教材緒論對比

（一）編寫思路及編排特點

我國五版高中物理教材的緒論皆采用樸實又激昂的文字描述方式，在課程的一開始就奠定了物理學科科學本質(zhì)觀[4]的大基調(diào)。從編寫思路及編排特點可一窺要旨。

總體而言，五版高中物理教材緒論的行文思路基本一致。首先，從物理學概述（包括物理學的研究對象、物理學的學科特點、物理學的定義、物理學的發(fā)展歷史）等角度開始，使學生對物理學科有一個大致的了解，體會物理學“大廈”的宏偉壯觀。其次，著重介紹物理學的學科價值，主要包括物理觀念、科學世界觀中的思想價值、科學探究中的思維模式與研究方法、科技交融的成果與應用、科學態(tài)度與責任四大類。最后，以學好物理的方法作結(jié)，為初入高中的學生指明學習方向。五版高中物理教材的緒論在行文時沒有刻板地按照物理學科核心素養(yǎng)進行羅列，但都有意識地向其靠攏。

具體來看，五版高中物理教材緒論的編排各具特色。人教版核心素養(yǎng)導向最為明顯。滬科教版除了詳盡介紹物理學科發(fā)展史，還另辟蹊徑地將物理與藝術(shù)聯(lián)系起來，激起理性與美的碰撞。教科版的特點在于鼓勵、質(zhì)疑、提問，舉例貼近生活又十分新穎。魯科版文學性最強，具體表現(xiàn)在工整的一級標題、穿插的名人名言、詳盡的故事敘述和描述性更強的現(xiàn)象介紹上，內(nèi)容于深刻之外平添了優(yōu)美。粵教版則將大段篇幅放在了科技發(fā)展成果的介紹上。

（二）情境素材選擇

基于已有的“情境類型學”分析框架[5-6]，情境素材從裝扮系數(shù)維度來看，情境的呈現(xiàn)方式有文字、圖片、圖文等類型；從辨別參數(shù)維度來看，情境素材來源分為物理實驗、社會生活、自然現(xiàn)象、科技前沿、物理學史與文化、學科知識。其中，物理實驗包括學生實驗、演示實驗和課外實驗；社會生活包含與學生日常生活密切相關的社會生活、文化生活；科技前沿是指先進的科技成果以及社會工程項目；物理學史與文化包含物理學的科學探究方法、物理學家的科學思維活動、物理學與人類社會發(fā)展的聯(lián)系以及與歷史文化相關的內(nèi)容；學科知識指物理學知識內(nèi)容與物理模型。

五版高中物理教材的緒論都選取了豐富的情境素材，但是在選擇時依據(jù)行文各有側(cè)重。人教版、滬科教版和教科版的素材選擇更為全面。滬科教版插入了有趣的演示實驗，教科版最凸顯現(xiàn)代科技前沿，魯科版最注重生活和自然中的物理情境。滬科教版詳細介紹了物理學史，用物理學“大廈”徐徐建立的偉大過程與人類所能認識的物質(zhì)世界時空尺度的不斷延展來彰顯物理學的探索無止境，在行文中共提及物理學家27名，為五版教材之最。

五版高中物理教材的緒論都力求做到圖文并茂，在選取情境素材時圖文的結(jié)合情況如表1所示。

（三）科學探究

物理課程的學習離不開科學探究，滬科教版、魯科版和教科版在緒論中較為重視科學探究。滬科教版和魯科版都有單獨的一節(jié)來介紹科學探究并鼓勵學生進行科學探究，其中滬科教版詳細介紹了三個可以讓學生在課堂上和生活中自己動手操作的實驗，魯科版則側(cè)重從物理學家的實驗探究中吸取經(jīng)驗。教科版在第四節(jié)中有整段內(nèi)容介紹“自己動手設計實驗”，所列舉的例子從實際生活和自然現(xiàn)象出發(fā)，更具開放性、綜合性和挑戰(zhàn)性。人教版和粵教版雖然沒有圍繞實驗探究的大段內(nèi)容，但是在介紹物理學科特點時也同樣有所涉及。

（四）科學態(tài)度與責任

1.學科交叉與社會責任

STSE旨在強調(diào)社會責任，又自帶學科交叉屬性。學科交叉點是科學新的生長點、新的科學前沿[7]，也是人類面臨的重大復雜科學問題、社會問題的聚焦處。在人教版、滬科教版、魯科版的緒論中以時間順序?qū)⑽锢韺W在不同時代對科技發(fā)展和人類社會進步的巨大影響娓娓道來。教科版的緒論強調(diào)了物理學科的基礎作用；粵教版的緒論從物理學與其他自然科學的相互滲透、物理學對現(xiàn)代技術(shù)的基礎作用、物理學對現(xiàn)代生活的影響這三個角度分別進行詳細的介紹。在敘述科學與技術(shù)的交融時，人教版將重點放在了物理學和各種技術(shù)的相互推動上，蘊含辯證思想；魯科版在看到科學技術(shù)帶來的巨大益處時不忘進行批判性思考，提醒學生思考科技發(fā)展帶來的倫理性問題和科技與生態(tài)的協(xié)調(diào)問題。

2.情感態(tài)度與價值觀

情感態(tài)度與價值觀具有豐富的內(nèi)涵，包含對科學本質(zhì)的理解、對科學對象與過程等所持有的態(tài)度以及科學倫理與責任。人教版用了完整的一節(jié)來強調(diào)科學精神，足見對其的重視。其他版本物理教材也將科學價值觀融入字里行間，或顯性，或隱性，或深沉，或真摯，各有側(cè)重。顯性的科學態(tài)度與責任內(nèi)容如表2所示。關于我國的航天技術(shù)、高鐵、射電望遠鏡等科技成果的介紹以及對我國古代科技成就的介紹則蘊含了對學生愛國情懷、責任使命的隱性教育。

二、博采眾長——高中物理開篇第一課的教學要點

基于前文對五版高中物理教材緒論的分析和比較，圍繞核心素養(yǎng)，對高中物理開篇第一課的教學提出以下幾點建議。

（一）突出本質(zhì)，把握思路

五版高中物理教材的緒論一開始就對物理學進行了簡單的介紹。在緒論課中，這種概述性質(zhì)的整體介紹最忌長篇累牘、抽象乏味，因此教師不能盲目灌輸以期學生立刻對物理學建立全面的認識，而應當先整理出自己的思路形成邏輯鏈，然后將有關物理學科本質(zhì)的認識分散開來并融于各部分之中，由學生自己體悟。緒論課的主干內(nèi)容應是通過對物理學科價值的分析和物理學研究前景的展望，使學生清晰地認識到物理學是一門有關“萬物之理”的偉大學科，認識到學習物理學的重要意義并愿意深入學習下去，為高中物理學習開好頭。

（二）豐富情境，引人入勝

五版高中物理教材在情境素材的呈現(xiàn)上力求豐富多彩，如呈現(xiàn)生活中常見的自然現(xiàn)象、有趣的實驗現(xiàn)象、科技發(fā)展前沿、物理學史等。滬科教版注重實驗探究、強調(diào)物理學史，教科版注重實際應用，魯科版富有人文情懷、關注自然現(xiàn)象，粵教版注重發(fā)展動態(tài)和未來趨勢。因此，教師在進行緒論課教學時應采各版教材之長，綜合選擇情境素材，照顧不同學生的興趣點，達到引人入勝的效果。

（三）重視實驗，鼓勵探究

物理學是一門實驗科學，任何理論的正確性都需要通過實驗來檢驗。滬科教版在“探究求真”一節(jié)中提到的“水流星”“皂液膜上的彩色條紋”“超重失重”等小實驗和有趣現(xiàn)象是十分易于現(xiàn)場展示的，且極具趣味性，教師可給學生做演示實驗或讓學生自己操作，從中總結(jié)經(jīng)驗、提煉規(guī)律，初步體會科學探究的樂趣。教師還可以設置問題串，引導學生自主思考，進行合理的分析推理與總結(jié)歸納。

（四）學科交叉，注重應用

五版高中物理教材的緒論著重介紹了科技發(fā)展的偉大成果，這些與物理學相關的成果，有的與生活密切相關，令學生倍感親切；有的在推動社會發(fā)展和人類文明進步中扮演了重要角色，令學生滿懷敬畏；有的是社會熱點、大國重器，令學生心生自豪。教師可從五版教材的緒論中選取不同角度的例子進行介紹，使學生感受到物理學的無窮魅力，以此激發(fā)學生的學習興趣與熱情。教師在介紹科技發(fā)展成果的同時也要引導學生正確看待它們對社會和環(huán)境的影響，借此培養(yǎng)學生的辯證思維，并從STSE角度滲透科學態(tài)度與責任教育。

（五）培養(yǎng)科學態(tài)度與責任

科學態(tài)度與責任包括科學本質(zhì)、科學態(tài)度、社會責任等要素[8]?？茖W本質(zhì)觀是一種對科學的理性認識，科學態(tài)度包括科學過程中的好奇、求是、嚴謹、創(chuàng)新、合作[9]。社會責任則包括科學倫理與底線。物理學史上有追求真理、不向強權(quán)低頭的勇士，有大膽假設、小心求證的實證家，有開拓進取、勇于創(chuàng)新的探索家，有不辭辛勞、治學嚴謹?shù)膶嵏杉?。對于物理學的理性光輝和科學精神，教師可在緒論課以及日后的教學中時時強調(diào)，內(nèi)化傳承。

三、兼容并蓄——高中物理開篇第一課的教學實踐

在對比五版高中物理教材緒論的特色，并博采眾長，總結(jié)高中物理開篇第一課的教學要點的基礎上，設計了高中物理開篇第一課的教學實踐路線（如圖1）：以時間為順序，以物理學史為主線，利用豐富的情境素材，鼓勵質(zhì)疑，重視實驗探究，展現(xiàn)學科交叉和科技成果應用，培養(yǎng)科學精神。

（一）提問與思考

“日出而作，日入而息。鑿井而飲，耕田而食。（《擊壤歌》）”數(shù)千年前，先民就對自然懷著嬰兒般的好奇，在生產(chǎn)勞動中總結(jié)經(jīng)驗性物理知識，研究物質(zhì)及其運動規(guī)律的物理學就在此時萌芽。桔槔俯仰、日影輪轉(zhuǎn)即是抬頭平視自然的一曲贊歌。

“天何所沓？十二焉分？日月安屬？列星安陳？（《天問》）”古人善于質(zhì)疑，而我們只道尋常。在生活中太想當然，會失去許多發(fā)現(xiàn)問題的契機，進而無法進行探索和解決問題。

為什么彗星拖著長尾消失在茫茫星空后若干年又如約出現(xiàn)？

為什么地球上沒有足球那么大的雨點？

為什么學校池塘中的水黽能在水面上棲居？

為什么皂液膜上會有絢爛的彩色條紋？

師：在初中，我們已經(jīng)初步領略過物理世界的風景，但是依然無法解釋這些簡單的自然現(xiàn)象背后的物理原理。通過高中物理的學習，我們將一同探索更為廣闊的天地?，F(xiàn)在，這些問題我們暫時留個懸念。請同學們小組討論，思考生活中常見的自然現(xiàn)象，互相提一提問題，然后一起記錄到我們的備忘錄上。

設計意圖：利用常見的生活現(xiàn)象及情境，引發(fā)學生對其物理原理的思考，拉近物理學與學生之間的距離，激發(fā)學生的好奇心和求知欲，培養(yǎng)學生善于觀察、勤于思考、樂于質(zhì)疑的習慣。

（二）閱讀與分享

讓學生閱讀《墨子》《考工記》《夢溪筆談》等典籍，了解其中有關物理的經(jīng)驗規(guī)律[10]，以及中國古代的物理學成就。

教師布置課后作業(yè)：搜集古希臘自然哲學的相關材料；提煉中西方在物理學萌芽時期已經(jīng)認識到了哪些物理規(guī)律，中西方的物理學有哪些差異，并進行分享交流。

設計意圖：閱讀中國古代科技類著作，體會古代人民的智慧，培養(yǎng)民族自豪感。在文言文和其他語言閱讀中感受不同學科的魅力和中西方的物理學差異，培養(yǎng)學生搜集資料的能力，為學生后續(xù)學習經(jīng)典力學等知識奠定基礎。

（三）實驗與探究

師：伽利略將觀察實驗和推理計算相結(jié)合，推開了近代物理學的大門。伽利略的故事我們在初中早已知曉。直覺是必要的，但不一定是正確的。物理學是一門實驗科學，崇尚理性，注重科學思維。

教師現(xiàn)場展示 “水流星”“皂液膜上的彩色條紋”“超重失重”等小實驗，為學生展示有趣的物理現(xiàn)象，讓學生初步體會科學探究的樂趣，并在問題串的引導下進行推理和思考，得出合理的結(jié)論。

設計意圖：利用物理學史使學生明白科學探究的重要性；通過實驗與推理，引導學生自主思考、分析規(guī)律，培養(yǎng)學生的科學思維。

（四）搜集與感悟

師：20世紀是物理學的世紀，物理學的蓬勃發(fā)展促進了技術(shù)進步，而技術(shù)進步反過來又進一步推動了物理學的發(fā)展。從蒸汽時代到電氣時代到原子時代再到信息時代，近代人類社會的飛速發(fā)展可以說就是坐在了大步前進的物理學巨人的肩膀上。

教師引導學生搜集現(xiàn)代生活與物理學發(fā)展密不可分的實例，如光纖與通信，核電與能源，高鐵與出行，B超、核磁共振、CT、激光與醫(yī)療等），并進行思考與討論交流。

師：科技發(fā)展也引發(fā)了許多必須關注的問題，請閱讀材料（涉及人工智能與倫理問題、能源與環(huán)境問題、科學無國界與科學家有國界之論等），并在班會課上進行辯論。

設計意圖：感受物理學對社會生活、人類社會發(fā)展與進步的重要意義，了解物理學在學科交叉中的基礎性作用、物理學方法論在社會各領域的影響，進而重視物理學習。讓學生在STSE關系的思考與辯論中形成科學態(tài)度、科學世界觀和正確的價值觀，培養(yǎng)批判性思維和獨立思考能力。

（五）展望與暢想

師：時至今日，現(xiàn)代物理學的研究目光自芥子須彌至宇宙無窮，人類對自然界認識的時空尺度跨越了四十多個數(shù)量級，科學前沿的研究無一不挑戰(zhàn)著人們想象力的邊界?？茖W沒有邊界，人的想象力也沒有邊界。請閱讀20世紀至21世紀物理學重大發(fā)現(xiàn)與突破的時間軸，了解物理學的研究前沿和方向，感受物理學發(fā)展的廣闊前景。同時，暢想二十年、五十年后人類的生活。

設計意圖：引導學生展望與暢想，使學生葆有探索精神，以無限的想象力積極創(chuàng)新。

綜上，高中物理教師應充分整合教材資源，結(jié)合各版本教材緒論內(nèi)容上好開篇第一課，讓學生知道物理學是一門研究“萬物之理”的學科，物理學不是只有枯燥的公式和深奧的原理，物理學始于觀察，與生活和自然息息相關；物理學成于精確的實驗和嚴謹?shù)倪壿嫹治?，是理論與實驗的相互成就；物理學勝在交叉融合和廣泛應用，是方法論與研究成果的雙重財富；物理學貴在科學精神，是敢于質(zhì)疑、勇于探索、實事求是、嚴謹細致、追求創(chuàng)新的代代相承，帶領學生展開高中物理的嶄新篇章。

［" "參" "考" "文" "獻" "］

[1]" 劉立雪.5個版本高中物理“緒論”的比較和啟示[J].物理通報，2021（2）：158-161.

[2]" 王進.中美高中物理教材緒論的對比與啟示[J].物理教師，2017（8）：71-74.

[3]" 范永梅.在新舊教材序言課的對比中管窺物理學科育人[J].物理教師，2021（12）：14-17.

[4]" 劉健智.論中學生科學本質(zhì)觀的內(nèi)涵[J].物理教學探討，2006（9）：1-3.

[5]" 毛新千，楊愷.初中物理教材習題情境分析：以人教版八年級下冊為例[J].物理通報，2023（3）：148-153.

[6]" 鐘儀，皮飛鵬.基于情境類型學的物理教材習題比較分析：以高中“加速度和勻加速直線運動”為例[J].中學物理，2023（1）：37-41.

[7]" 路甬祥.學科交叉與交叉科學的意義[J].中國科學院院刊，2005（1）：58-60.

[8]" 中華人民共和國教育部.普通高中物理課程標準：2017年版2020年修訂[M].北京：人民教育出版社，2020.

[9]" 邱佳樂，許桂清，張軍朋.從高中新教材習題思考科學態(tài)度與責任的滲透：以新人教版物理必修一為例[J].中學物理，2021（17）：16-19.

[10]" 余建剛，洪華標.中華傳統(tǒng)文化融入物理教材的分析與建議：以粵教版高中物理教材為例[J].中學物理教學參考，2023（10）：43-46.

（責任編輯 黃春香）