2019年版高中物理教科書習(xí)題比較研究

［摘 要］高中物理教科書中的習(xí)題在延伸、遷移和應(yīng)用教科書中的知識方面發(fā)揮著重要作用，同時也是高考物理試題命題的重要來源。本研究以2019年人教版和魯科版高中物理必修第二冊中的習(xí)題為研究對象，通過對比分析兩個版本教科書的習(xí)題在廣度和深度上的特點 ，為高中物理教師深入理解和有效運用教科書習(xí)題提供參考。

［關(guān)鍵詞］高中物理；教科書習(xí)題；比較

［中圖分類號］ G633.7 ［文獻標(biāo)識碼］ A ［文章編號］ 1674-6058（2024）26-0038-04

一、研究背景

教科書作為教學(xué)的核心課程資源，不僅是學(xué)生獲取知識的主要途徑，更是教師教學(xué)的主要依據(jù)，同時還是高考試題命題的重要來源。教科書中的習(xí)題由眾多專家精心設(shè)計與編制，是一種能夠反饋教師教學(xué)成效以及學(xué)生學(xué)習(xí)效率的形成性評價方式，其價值和重要性不容忽視。高中物理教科書中的習(xí)題不僅能診斷學(xué)生對所學(xué)物理知識的掌握程度，還能讓學(xué)生在解題過程中有效提升判斷能力、思考能力和計算能力，同時在學(xué)生情感態(tài)度與價值觀的塑造方面也發(fā)揮著重要作用。在日常教學(xué)中，如果教師能夠有效利用教科書中的習(xí)題，那么不僅能夠顯著提高教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效果，還能在一定程度上有效減輕學(xué)生的作業(yè)負(fù)擔(dān)。

本研究以2019年人教版和魯科版高中物理必修第二冊中的習(xí)題為研究對象，通過對比分析兩個版本教科書的習(xí)題在廣度與深度上的特點，為高中物理教師深入理解和有效運用教科書習(xí)題提供參考。

二、習(xí)題廣度比較

（一）習(xí)題欄目比較

兩個版本的高中物理教科書均在節(jié)末和章末設(shè)計了相應(yīng)的習(xí)題，以此鞏固學(xué)生所習(xí)得的知識，發(fā)展學(xué)生的物理思維。但不同的是，魯科版教科書的“節(jié)練習(xí)”是按照課程標(biāo)準(zhǔn)中學(xué)業(yè)質(zhì)量要求的4個水平，從易到難、從單一到綜合進行編制的，且用黑色標(biāo)號來表示1-2水平的習(xí)題、紅色標(biāo)號表示3-4水平的習(xí)題，對于具有挑戰(zhàn)性的選做題，則用“?”號特別標(biāo)記。對于“章末”練習(xí)，人教版教科書分為Ａ組和Ｂ組，其中A組是基礎(chǔ)題，B組是拔高題，以滿足不同學(xué)生的學(xué)習(xí)需求；而魯科版教科書則設(shè)計了“科學(xué)認(rèn)知”“科學(xué)辨析”“科學(xué)探究”“科技交流”“溫故知新”“我的學(xué)習(xí)總結(jié)”等幾大類型的習(xí)題，這些習(xí)題的水平劃分和“節(jié)練習(xí)”類似，充分體現(xiàn)了對物理學(xué)科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)。此外，魯科版教科書在單元末還設(shè)置了“單元自我檢測”，緊隨其后的是“單元自我評價”，以引導(dǎo)學(xué)生進行自我評價與反思。

（二）習(xí)題類型及數(shù)量比較

《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）》（以下簡稱《課標(biāo)》）將新版高中物理必修第二冊的內(nèi)容分為“機械能及其守恒定律”“曲線運動與萬有引力定律”“牛頓力學(xué)的局限性與相對論初步”三個主題?！皺C械能及其守恒定律”主題主要包括功、功率、動能定理、重力勢能、機械能守恒定律等內(nèi)容，“曲線運動與萬有引力定律”主題主要包括曲線運動、運動的合成與分解、勻速圓周運動、萬有引力定律等內(nèi)容，“牛頓力學(xué)的局限性與相對論初步”主題主要包括牛頓力學(xué)的局限性、相對論時空觀等內(nèi)容。

習(xí)題數(shù)量的統(tǒng)計方法如下：根據(jù)習(xí)題前面的題號依次進行統(tǒng)計。對于計算題，如果一道題中包含多個問題，則每個問題算作一道題；對于填空題，如果一道題中有多個空格需要填寫，則每個空格算作一道題。

例如，用起重機把質(zhì)量為2.0×[103] kg的物體勻速地提高了5 m，鋼繩的拉力做了多少功？重力做了多少功？這些力做的總功是多少？此計算題可記為3道題。

又如，已知小方格的邊長L = 2.5 cm，取重力加速度g =10 m/[s2]，則小球平拋的初速度[v0]= （用L、g表示），其值是 。此填空題可記為2道題。

人教版和魯科版教科書的習(xí)題類型及數(shù)量統(tǒng)計如表2所示。

人教版和魯科版教科書的習(xí)題類型分布圖如圖1所示。

由表2和圖1可知，與人教版教科書相比，魯科版教科書在習(xí)題類型上增加了“選擇題”“實踐題”“科技論文”三種類型的習(xí)題。魯科版教科書主要以“計算題”和“選擇題”為主，而人教版教科書則以“計算題”和“說明題”為主。計算題注重考查學(xué)生解題的技巧與規(guī)范、數(shù)據(jù)處理能力以及計算能力。選擇題注重考查學(xué)生的理解能力與記憶能力。說明題注重考查學(xué)生對物理概念和規(guī)律的理解以及分析問題和解決問題的能力。由此可以看出，魯科版教科書不僅強調(diào)學(xué)生對物理知識的理解、記憶，還特別注重學(xué)生對知識的應(yīng)用以及對數(shù)據(jù)的處理與計算能力。相比之下，人教版教科書更為注重學(xué)生對物理知識的理解與應(yīng)用。

兩版教科書的習(xí)題數(shù)量都相當(dāng)豐富，但魯科版教科書比人教版教科書多出了10道題。在“機械能及其守恒定律”主題下，人教版教科書的習(xí)題數(shù)量相對較少；在“曲線運動與萬有引力定律”主題下，兩版教科書的習(xí)題數(shù)量保持一致；至于“牛頓力學(xué)的局限性與相對論初步”主題，魯科版教科書的習(xí)題數(shù)量則更為豐富。此外，魯科版教科書習(xí)題中的“科技論文”部分，在提升學(xué)生的科學(xué)思維能力以及增強學(xué)生將物理知識學(xué)以致用的能力等方面具有重要作用。因此，教師在教學(xué)中可以此部分作為一種有效參考，用以培養(yǎng)學(xué)生的綜合素質(zhì)。

三、習(xí)題深度比較

本研究采用了布魯姆教育目標(biāo)分類方法，將知識點的掌握分為記憶、理解、應(yīng)用、分析、評價和創(chuàng)造六個層級，并分別用1、2、3、4、5、6來進行賦值。

對高中物理而言，“記憶”層級是指能依據(jù)所學(xué)的物理概念、規(guī)律等直接寫出或計算出相關(guān)問題的答案或結(jié)果?！袄斫狻睂蛹壥侵改芾斫馕锢砀拍?、規(guī)律等的確切含義以及它們的適用條件。“應(yīng)用”層級是指能應(yīng)用所學(xué)的物理概念、規(guī)律等解決實際問題?！胺治觥睂蛹壥侵改芤罁?jù)所學(xué)物理知識分析問題?！霸u價”層級是指能對利用物理思維方式解決的實際問題進行評價?！皠?chuàng)造”層級是指能基于已得到的信息進行組織與建構(gòu)。

本文通過布魯姆的教育目標(biāo)分類法，對人教版與魯科版教科書中的習(xí)題進行深度的比較分析，并明確給出深度S的計算公式：

[S=i=1NviN] （1）

（1）式中[vi]為第i個知識點的要求層次的值，N為總的知識點個數(shù)。深度值S越大，說明對學(xué)習(xí)的要求程度越高。

（一）習(xí)題深度編碼的數(shù)據(jù)統(tǒng)計

在研究習(xí)題的深度之前，我們先將習(xí)題依據(jù)布魯姆的教育目標(biāo)分類體系進行詳細(xì)的劃分。具體的劃分示例如下：

［例1］地球質(zhì)量為6.0×[1024] kg，地球與太陽的距離為1.5×[1011] m。地球繞太陽的運動可以看作勻速圓周運動。太陽對地球的引力是多少？

本題考查的內(nèi)容是向心力的算法，學(xué)生僅憑記憶即可得出答案。因此，本題可劃分為“記憶”層級。

［例2］某質(zhì)點從A點沿圖中的曲線運動到B點，質(zhì)點受力的大小為F。經(jīng)過B點后，若力的方向突然變?yōu)榕c原來相反，它從B點開始沿圖中哪一條虛線運動？為什么？

本題考查的內(nèi)容是對曲線運動的理解。因此，本題可劃分為“理解”層級。

［例3］質(zhì)量為2.0×[103] kg的汽車在水平公路上行駛，輪胎與路面間的最大靜摩擦力為1.4×[104] N。汽車經(jīng)過半徑為50 m的彎路時，如果車速達到72 km/h，這輛車會不會發(fā)生側(cè)滑？

本題考查的內(nèi)容是圓周運動在實際問題中的應(yīng)用。因此，本題可劃分為“應(yīng)用”層級。

［例4］設(shè)空中的雨滴從靜止開始下落，遇到水平方向吹來的風(fēng)。請分析風(fēng)速對雨滴下落時間和著地速度的影響。

本題考查的內(nèi)容是運動的合成與分解，學(xué)生需要依據(jù)矢量合成的特點進行分析。因此，本題可劃分為“分析”層級。

［例5］一位同學(xué)根據(jù)向心力公式[F=mv2r]說，如果人造地球衛(wèi)星的質(zhì)量不變，當(dāng)軌道半徑增大到2倍時，人造地球衛(wèi)星需要的向心力減小為原來的[12]；另一位同學(xué)根據(jù)衛(wèi)星的向心力是地球?qū)λ囊?，由公式[F=Gm1m2r2] 推斷，當(dāng)軌道半徑增大到2倍時，人造地球衛(wèi)星需要的向心力減小為原來的 [14 ]。哪位同學(xué)的看法對？說錯了的同學(xué)錯在哪里？請說明理由。

本題考查的是學(xué)生對實際問題的評價能力。因此，本題可劃分為“評價”層級。

［例6］可視為質(zhì)點的兩物塊A、B的質(zhì)量分別為M、m。A放在光滑水平桌面，一不可伸長的輕繩跨過光滑輕質(zhì)定滑輪，兩端分別與A、B相連接，A和滑輪間的輕繩與桌面平行?，F(xiàn)將A由靜止釋放，不計空氣阻力，重力加速度為[g]。請你設(shè)計兩個問題，使其可應(yīng)用下面的物理規(guī)律解決：

（1）牛頓第二定律；

（2）動能定理或機械能守恒定律。

本題主要考查的是學(xué)生基于已得到的信息進行創(chuàng)造的能力。因此，本題可劃分為“創(chuàng)造”層級。

鑒于魯科版教科書中的習(xí)題包含“單元自我檢測”以及標(biāo)有“*”的選做題，且相關(guān)題目具有一定的難度，而人教版教科書中并未設(shè)置此類相對應(yīng)的習(xí)題，本文在進行習(xí)題深度比較時不對魯科版教科書中特有的這部分習(xí)題進行統(tǒng)計。兩版教科書習(xí)題深度的統(tǒng)計數(shù)據(jù)如表3所示。

（二）習(xí)題深度比較分析

根據(jù)表3的習(xí)題深度統(tǒng)計數(shù)據(jù)，從主題角度來看，在三個主題下魯科版教科書的習(xí)題深度均大于人教版教科書的習(xí)題深度；從整體來看，魯科版教科書的習(xí)題深度也大于人教版教科書的習(xí)題深度。這說明魯科版教科書所編排的習(xí)題相較于人教版教科書，深度是較大的。這也同時說明了魯科版教科書對學(xué)生的學(xué)習(xí)要求比人教版教科書更高。

四、結(jié)論與啟示

（一）結(jié)論

通過以上對人教版和魯科版教科書習(xí)題廣度與深度的比較，我們可以得知，在習(xí)題欄目分布、習(xí)題類型以及習(xí)題數(shù)量這幾個維度上，兩版教科書均展現(xiàn)出各自的特點和差異。相較于人教版教科書，魯科版教科書不僅習(xí)題數(shù)量較多，而且在習(xí)題欄目的分布上更為清晰，習(xí)題類型也更加豐富。雖然魯科版教科書在習(xí)題廣度上比人教版教科書大，但兩版教科書在習(xí)題設(shè)置上都有著各自的優(yōu)勢，充分體現(xiàn)了習(xí)題對于學(xué)生能力的培養(yǎng)。在三個主題下以及整體上，魯科版教科書的習(xí)題深度均超過人教版教科書的習(xí)題深度，這顯示出魯科版教科書對學(xué)生的學(xué)習(xí)要求更高。魯科版教科書更加注重學(xué)生對知識的深入理解與創(chuàng)造性應(yīng)用，對學(xué)生思維發(fā)散水平提出較高的要求。在實際教學(xué)中，教師可根據(jù)實際教學(xué)需要，將不同版本教科書中同一章節(jié)的習(xí)題進行橫向分析，并綜合利用相關(guān)題型，進而發(fā)揮習(xí)題對教學(xué)的優(yōu)化促進作用。

（二）啟示

教師和學(xué)生是教科書的直接使用者，教師在其中扮演著引導(dǎo)者的角色。因此，對于教師來說，只有深入理解并廣泛把握教科書的內(nèi)容，才能有效地促進師生之間的教與學(xué)活動。

第一，結(jié)合高考的題型與難度，適當(dāng)改編教科書中的習(xí)題，以滿足不同學(xué)生的需求。教科書中的習(xí)題是高考試題的一個重要來源，對其進行改編，能夠幫助學(xué)生更好地適應(yīng)高考。

第二，合理利用相關(guān)資源，優(yōu)化習(xí)題設(shè)計。不同版本教科書的習(xí)題在難易度上存在差異，部分習(xí)題可能過于容易，而對一些學(xué)生來說則比較難。教師應(yīng)合理利用相關(guān)資源，對習(xí)題進行設(shè)計與有效整合，以充分發(fā)揮習(xí)題的價值。

第三，注重習(xí)題對物理學(xué)史的考查。物理學(xué)史可以讓學(xué)生了解物理學(xué)在不同歷史時期的演進，了解科學(xué)家的努力和突破，使學(xué)生對科學(xué)的本質(zhì)有更清晰的認(rèn)知，同時能培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度與責(zé)任素養(yǎng)。教師在編制習(xí)題時應(yīng)特別關(guān)注這一點。

［ 參 考 文 獻 ］

[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.普通高中教科書 物理 必修 第二冊[M].北京：人民教育出版社，2019.

[2] 山東科學(xué)技術(shù)出版社.普通高中教科書 物理 必修 第二冊[M].濟南：山東科學(xué)技術(shù)出版社，2019.

[3] 廖伯琴，霍靜.課程標(biāo)準(zhǔn)與教材修訂（四）：如何發(fā)揮教材中習(xí)題的育人功能[J].物理教學(xué)探討，2020（4）：1-5.

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

[5] 張磊.兩版高中物理教材習(xí)題的對比分析及教學(xué)啟示：以人教版和粵教版必修一教材課后習(xí)題為例[J].數(shù)理天地（高中版），2023（14）：30-32.

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[7] 唐娟娟.基于布盧姆認(rèn)知目標(biāo)新分類的人教版高中物理教材課后習(xí)題研究[D].銀川：寧夏大學(xué)，2020.

[8] 張格.2019年版高中物理教材課后習(xí)題的比較研究[D].開封：河南大學(xué)，2021.

（責(zé)任編輯 黃春香）