基于促進學生核心素養(yǎng)發(fā)展的新教材
——以人教版必修二第五章“拋體運動”為例

孫鵬偉

(西安交通大學附屬中學 陜西 西安 710043)

杜國金

(陜西省神木市職業(yè)技術(shù)教育中心 陜西 榆林 719300)

基于《普通高中物理課程標準(2017年版)》(以下簡稱《新課標》)所提出的“注重體現(xiàn)物理學科本質(zhì)，培養(yǎng)學生物理核心素養(yǎng)”[1]課程理念，人教版普通高中教科書《物理·必修》第二冊(2019年6月第1版，以下簡稱“新教材”)將原普通高中實驗教科書《物理·必修2》(以下稱“舊教材”)第五章“曲線運動”的內(nèi)容，重新編排并拆分為“拋體運動”與“圓周運動”兩章內(nèi)容.這一變化, 對于教師的教和學生的學都起到了哪些積極效果呢？

本文從新教材在“拋體運動”部分的內(nèi)容與舊教材對比研究，以及新教材中對該部分內(nèi)容重新優(yōu)化編排后的剖析，簡述新教材在落實《新課標》課程理念所起到的效果，以期為教師研究新教材、用好新教材和創(chuàng)新新教材提供些許參考.

1 突出體現(xiàn)《新課標》課程目標所提出的課程理念

新教材所編排的“拋體運動”一章內(nèi)容，從“注重體現(xiàn)物理學科本質(zhì)、培養(yǎng)學生物理核心素養(yǎng)”課程目標的視角一氣呵成：通過實驗建構(gòu)曲線運動的物理觀念→通過實驗建構(gòu)將復雜運動分解為簡單運動的物理思想和方法→通過實驗探究平拋運動特點的科學探究 →應(yīng)用運動合成與分解的思想方法建構(gòu)“平拋運動”模型，同時，整章內(nèi)容在“問題情境引入、概念建立和規(guī)律應(yīng)用、實例分析、節(jié)后和章末練習和習題”等多個方面始終滲透科學態(tài)度與責任，凸顯學科育人的價值.

2 突出物理結(jié)論形成的過程注重分析思路和方法的滲透

新教材保留了舊教材中在突出物理結(jié)論形成過程及注重分析思路和方法滲透方面的絕大部分內(nèi)容，并在此基礎(chǔ)之上進行了重新編排和優(yōu)化設(shè)計，具體表現(xiàn)在以下內(nèi)容中.

從整體編排上，將“運動的合成與分解”作為獨立的一節(jié)，在內(nèi)容上保留了舊教材中教師易做、學生易懂的“紅蠟塊實驗”及定量分析蠟塊運動的方法，并在節(jié)末設(shè)置了5道問題情境練習.這一編排給予教師引領(lǐng)學生理解“將復雜運動分解為簡單運動”的物理思想和方法在教學時間和空間上的保障，同時也明晰了本節(jié)內(nèi)容的教學重點是如何使學生理解這一思想方法形成過程，另外也使教師對這一思想方法在橫向擴展和縱向挖掘的“把握度”上更加明晰；其次，在研究拋體運動規(guī)律和特點內(nèi)容部分，新教材編排為，先實驗探究平拋運動的特點，再理論建構(gòu)拋體運動規(guī)律，突出“先感性、后理性”“先現(xiàn)象、后本質(zhì)”的認知邏輯規(guī)律[2]，使學生從“動手探究”走向“動腦探究”.

在每一節(jié)具體內(nèi)容的編排上，處處清晰突出知識形成的過程和注重分析思路及方法的滲透.例如第1節(jié)曲線運動的內(nèi)容，首先刪去了舊教材中“曲線運動的位移”標題下的所有內(nèi)容；第二,將舊教材中“一個平面運動的實例”標題下的內(nèi)容移至第2節(jié)“運動的合成與分解”中；第三，保留的部分內(nèi)容雖然和舊教材內(nèi)容基本相同，但進行了重新編排.這樣，使學生對曲線運動速度方向的認知過程和分析方法呈現(xiàn)出：從觀察砂輪打磨時飛出的熾熱微粒和飛出的鏈球等圓周運動(特殊的曲線運動)的實例情境開始提出“問題”，通過引導觀察使學生形成曲線運動速度方向可能沿切線方向的“猜想”，再通過一個具有“普遍意義”的任意曲線軌道實驗“動手探究”“驗證”猜想，最后上升到滲透極限思想的數(shù)學切線概念“動腦”“理論”探究，在節(jié)末“做一做”欄目中的“用飛鏢顯示曲線運動的速度方向”實例再次體會曲線運動的速度方向與曲線的關(guān)系，整個過程環(huán)環(huán)相扣沒有留白；在節(jié)后的練習中，保留了舊教材中觀察分析速度方向的3道習題的同時，增加了“河水沿著彎彎曲曲的河床做曲線運動”的實例“觀察探究”及論證圓周運動速度方向變化角度與運動轉(zhuǎn)過圓心角相等的“理論探究”共2道習題，這樣凸顯使學生對曲線運動速度方向的結(jié)論是通過自己的觀察、實驗、辨析、論證等過程得出的，而不是教材或教師給出的.

3 全面設(shè)計練習題突出聚焦促進學生核心素養(yǎng)的發(fā)展

新教材中節(jié)后和章末練習共31道(詳見表1)，有實驗、有觀察、有辨析，有操作、有理解、有質(zhì)疑等注重過程評價的多種形式練習.

表1 新舊教材習題類型統(tǒng)計

3.1 保留舊教材中能夠促進學生核心素養(yǎng)發(fā)展的習題

新教材保留了舊教材中貼近學生生活以使學生對物理學產(chǎn)生親近感的10道練習題，保留習題占比高達83.3%，即舊教材中著重體現(xiàn)促進學生學科核心素養(yǎng)發(fā)展的習題幾乎全部保留.

3.2 聚焦科學思想和科學方法

物理諾貝爾獎獲得者楊振寧先生曾說：“物理學最重要的部分是與物理思想有關(guān)的,絕大部分物理學是從物理思想中來的,物理思想是物理學的根源.”[3]因此，新教材在節(jié)后和章末的練習中圍繞 “將復雜運動分解為簡單運動”的物理思想和“運動的合成與分解”的物理方法共設(shè)置了5道練習.具體為：第2節(jié)后的第4題，將教材中“紅蠟塊實驗”的玻璃管變?yōu)檠厮椒较蜃鰟蚣铀倨揭疲蟾鶕?jù)所給出的信息描繪蠟塊的運動軌跡；第3節(jié)的第4題，根據(jù)已描繪出的運動軌跡，假設(shè)物體在y方向為勻速直線運動，猜想物體在x方向可能做勻加速運動并作圖描述分析過程,即上道練習的逆向思維過程；在章末A組復習與提高中的第6題，再現(xiàn)“紅蠟塊實驗”，將x方向變?yōu)槌跛俣葹榱愕膭蚣铀僦本€運動，求解某一位置時的蠟塊速度大小；在章末B組復習與提高中設(shè)置了兩道習題，其中第5題，給出質(zhì)點在x和y方向的受力、運動過程速度的變化及運動的最小速度，通過再現(xiàn)“運動的合成與分解”的物理方法求解質(zhì)點速度變?yōu)?v時的方向及速度由v增加到2v所用時間；第6題，給出質(zhì)點在x方向的速度-時間圖像信息和在y方向的位移-時間圖像信息，通過再現(xiàn)“運動的合成與分解”的物理方法對獲取的圖像信息整理及加工判斷某一時刻質(zhì)點的位置和運動的速度并描繪質(zhì)點的運動軌跡.

3.3 注重發(fā)揮習題在發(fā)展學生核心素養(yǎng)方面的功能

首先，聚焦生產(chǎn)生活的拋體問題情境.在章末練習中，設(shè)置了以高空水平飛行飛機在無風和有風時的航空測量問題、從飛機上的高空跳傘問題、飛機投彈擊中山坡上目標問題；對于體育比賽活動，設(shè)置了摩托車平拋越過壕溝問題、跳臺滑雪問題、籃球比賽中的水平投籃問題；在應(yīng)用平拋運動知識解決生產(chǎn)生活中的問題方面，設(shè)置了環(huán)保人員測量排污管道的排污量問題.

第二，聚焦物理思想方法.以“紅蠟塊實驗”的問題情境共設(shè)置了5道習題(見上述)，凸顯對關(guān)鍵物理思想方法的掌握不是一蹴而就.

第三，聚焦學科思維能力和思維品質(zhì).上述B組中的第5和6題，看似“紅蠟塊實驗”分析方法的再現(xiàn)，但對學生的思維品質(zhì)的要求都非常高，其中第5題起點很高，要求學生根據(jù)題中給出的質(zhì)點受到沿“-y”方向的恒力及質(zhì)點的速度先減小后增大的信息綜合分析得出，質(zhì)點做勻變速曲線運動(即類斜上拋運動問題)，然后敏銳抓住最小速度為v這一關(guān)鍵已知量，即質(zhì)點從速度為最小v開始的運動為“類平拋運動”，進而將平拋運動規(guī)律融會貫通地遷移到這里解決問題，對學生思維的敏捷性、靈活性和深刻性等方面的要求比較高.第6題從獲取質(zhì)點在x方向的速度-時間圖像信息、在y方向的位移-時間圖像信息并整理加工信息能力的要求上完全和高考對接.

第四，開辟發(fā)展學生核心素養(yǎng)的新思路.將“中國象棋”搬上教材習題，不只是創(chuàng)新膽識的體現(xiàn)，而且給予發(fā)展學生綜合素養(yǎng)開辟了一條新思路.

總之，新教材將“拋體運動”一章內(nèi)容重新編排并優(yōu)化設(shè)計后，突出體現(xiàn)了“著重體現(xiàn)學科本質(zhì)和突出學科核心素養(yǎng)培養(yǎng)”的課程理念，不僅符合學生對知識的認知邏輯和教師學科教學邏輯，而且也有利于輔助教師的教和有利于促進學生的學[4].