《A/ASlevelPhysics》教材中《功、能&功率》部分內容呈現解析

陳紅君

摘 要：本文選取英國A-level物理教材中《功、能&功率》部分（屬AS-level）進行詳細分析，根據近三年A-level考綱要求對《功、能&功率》部分知識體系進行詳細梳理與概括，并由各章節的知識點框架，細化解析A-level教材的深度、廣度及其考查重點等。最后，探討了英國A-level物理教材中的章節設置對國內物理教材改革的啟示。

關鍵詞：A-level；功、能&功率；物理教材

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：A 文章編號：1003-6148（2017）2-0069-5

《A/AS level Physics》教材中知識內容的編排講求條理有度、脈絡清晰，不僅有知識體系的系統闡述，而且在每一頁碼的最右側都留有拓展閱讀和補充說明的地方，借由圖文結合的方式為讀者展現了一個豐富而有趣的物理世界。其中，僅《功、能&功率》部分就使用了11幅彩圖，還不包括在系統知識講解時所使用的示意圖。此外，教材中還特別設置了章節知識的學習目標和知識點總結等欄目，從而加強知識學習與習題應用之間的聯系。

1 課程考試大綱

要詳細分析《功、能&功率》部分的內容編排，首先需要了解其教材編撰所依據的課程考試大綱，CIE的考綱通常會根據改革需要以每一至三年一份的形式發放。在這里，本文以最近發布的2016—2018年的CIE A/AS level 9702考綱為模本，進行《功、能&功率》部分的考綱概括，其具體考點綱要如表1所示。

“功與能”是力學部分兩個重要的概念，它們貫穿于整個物理學中，在物理科目的學習和進一步探究中占有很重要的地位。做功和能量轉化的關系為一些物理問題的解決開辟了一條重要的途徑，同時也是學生能夠進行深一層次物理知識學習的重要基礎。

從考綱部分我們可以看出，《功、能&功率》部分的考點涵蓋范圍較廣，從概念的闡述到原理的理解和舉例，公式的推導以及應用等等各方面均有涉及，要求學生掌握的知識點也較為繁雜。僅能量部分就有勢能、動能、彈性勢能甚至熱能，其中彈性勢能部分還有楊氏模量知識點的擴充，都是需要學生去掌握并且應用到習題當中的。因此，《A/AS level Physics》教材十分重視這一部分內容的編排，希望能夠有效呈現出此部分的知識體系，并且促進學生理解和掌握功與能的相關概念及知識。

2 章節內容編排

《A/AS level Physics》教材采用“章—節”式的編排結構，對于單元主題的編排是以學生已有的知識經驗為出發點，注重物理知識的內在聯系與學生的認知發展規律之間的關系，在此基礎上體現從生活中提煉物理，從理論知識中解決實際問題這一物理學習的基本理念。其中，《功、能&功率》部分的知識位于教科書的第四章，具體章節安排如表2所示。

從上表中我們可以看出：首先，在章節設置上，《功、能&功率》部分知識在《A/AS level Physics》教材中占用了整一章內容進行系統地知識闡述。在這一整章內又劃分為6小節，分別從功、能、固體變形、熱能、功率及力矩6個方面闡述其相關知識。其中，每一小節又再細分為更小的章節來細化講解單個知識點的內容。每一小節與小節之間和各個小節包含的內容之間是循序漸進的關系，緊緊抓住功、能和功率三個主要的知識點并依次細化講解，重點突出、條理清晰。這樣編排的結構不僅可以促進讀者對各小節知識內容的理解，還可以幫助讀者在整個知識體系上理解和把握整個章節的主旨。

其次，在知識內容的安排上，整體知識點看似繁雜，涉及廣泛而散亂，但其內容卻是條理有度、脈絡清晰的。具體來說，比如：整章是以功能關系為主題，主要闡述功、能和功率三大知識點。如果只從章節題目上看，會覺得多出了《固體變形》《力矩》等章節，甚至《熱能》部分也應屬于能量范疇，卻被安排在《固體變形》之后。但通讀整章內容后，我們會發現從《4.2能》一節開始教材使用了3小節的內容來細化闡述不同能量的知識?！?.3 固體變形》雖在題目上與能量無關，但卻闡述的是應變能的相關知識。而此部分知識對于學生而言是全新的，之前從未接觸過的。所以，教材將其單獨列出一個節進行細化講解。對于《4.4 熱能》這一部分的確屬于能量的范疇，但在物理學中，熱能更多地在熱力學當中發揮其研究作用，并且在《A/AS level Physics》教材設置中，熱力學在A2部分會有更加系統且詳細的介紹。所以，在《功、能&功率》部分，教材將熱能單獨分設一小節，既為讀者在能量概念的理解上更加系統全面，又為讀者之后進行A2部分的學習進行鋪墊。至于《4.6力矩》章節，教材將其安排在整章的最后，內容上與功能關系也并無聯系，其目的是為下一章《第五章 力學》進行鋪墊。

最后，在文本內容編寫上《International A/AS level Physics》主要為有志于向理工科職業發展或考取理工科專業大學的高年級理科生所設計的， 所以其內容安排綜合性強且結構嚴密。每一章都在開頭設有明確的學習目標，對于物理概念闡述也是獨立成段，清晰明確、一目了然，舉例也緊扣現實的生活和時下科技發展的主流。比如：對于功的概念的闡述，教材從生活中常常能見到的“work”這一詞語入手，逐步導入在物理中“work”的含義，引出本節的第一個知識點，使得“功”這一比較抽象的物理概念能夠盡量的具體化，使得讀者能夠容易理解。功的概念在物理學中涉及面是很廣泛的，只有打下堅實的基礎，才能為之后電磁物理、原子物理等部分的學習作好準備。其內容的呈現也緊扣A-level Physics考綱要點， 能夠有效地幫助學生在高中階段進行物理知識的系統學習與習題的應用練習，同時激發學生對于物理學習的熱情， 提高學生對于實際問題的解決能力和創新能力。

3 中英教材對比及啟示

由于A-level教材中《功、能&功率》部分與人教版高中物理新課標教材必修2中《機械能守恒定律》部分均闡述“功與能”部分的知識，于是筆者從章節設置和內容編排兩方面將二者以表格形式進行以下對比，具體如表3所示。

從上述表格中，我們可以得到以下啟示，同樣是功與能部分的知識，但在知識體系及闡述順序上，中英教材有著各自不同的編排。

人教版教材從能量的概念入手，由能來引出功及功率的知識，再由做功的計算來探究出勢能和動能的公式，最后總結機械能守恒定律及能量守恒定律，其間穿插了兩組實驗，分別是動能定理及機械能守恒，也是本章節的重點內容，教材中穿插了較多課堂上可進行演示的小實驗，便于學生對概念的理解和掌握。同時，人教版教材采用了大量的篇幅來進行習題的演示和計算，這樣的安排體現了“定義（功）—規律、結論（W=Fxcosθ）—例題—練習”的特點，教師針對這樣的安排認為經過大量的練習就可以掌握功這一概念，結果卻未必是這樣。

《A/AS level Physics》教材選擇以“work”一詞的概念入手，通過功的概念引出能量的概念，之后對能量進行不同種類的劃分，旨在引導學生初步領會和認識物理概念與定律。同時對動能和勢能進行概念闡述和公式推導，指導學生繼續從不同的主要側面完善對概念和定律的認識，并掌握它的基本應用。再分別從彈性勢能和熱能的角度闡述關于能量的知識，能量部分知識體系結束之后引入功率的概念。進一步深化和擴展學生對概念和定律的認識，提高學生靈活運用知識的能力。最后，為下一章《力學》鋪墊了力矩的知識，可為學生進一步學習A2的內容進行鋪墊?？梢钥闯鰧τ诟拍畈糠?，教材趨向于以大量的文字篇幅進行舉例說明，遵循著由認識—完善—擴展這樣的幾個階段，與當下重視核心概念的教學理念異曲同工。

參考文獻：

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（欄目編輯 鄧 磊）