對比教材變化，解讀物理學科對核心素養的培養

陳永梅

【摘要】本文以2019年出版的人教版高中物理教材（以下稱“新教材”）變動較大的必修三為研究對象，與2010年出版的人教版高中物理（以下稱“舊教材”）選修3-1、選修3-2教材作比較，從教材的章節結構、知識編排、欄目設置等方面進行對比，解讀物理學科對學生核心素養的培養.

【關鍵詞】高中物理;教材對比;核心素養

自教育部2014年正式提出核心素養一詞后，為了培養出符合新時代要求的高素質創新型人才，在新一輪的課程改革中將培養學生的核心素養作為主要目標.高中物理作為學生了解客觀世界，學習探索自然規律方法，培養科學思維，形成科學的態度與責任[1]的重要窗口學科，自然成為核心素養培養的前沿陣地.

隨著2021年全國最后11個省（甘肅、青海、寧夏、新疆、內蒙、陜西、四川、江西、貴州、河南、西藏11省）全面投入使用新教材，標志著以新版《普通高中物理課程標準》為統領的新教材實施已經落地生根.而與新課程標準、新教材相對應的高考模式也由之前的“3+3”轉為“3+1+2”模式，在目前實行的“3+1（物理或歷史）+2”選考模式下，物理作為選考科目的領頭羊之一，在多個選考科目中自然呈現出其獨特的優勢.

本文以新教材變動較大的必修三為研究對象，舊教材選修3-1、選修3-2教材作比較，從教材的章節結構、知識編排、欄目設置等方面進行對比，理清新教材的變化及優勢，明確新教材的編寫理念，從而指導完善課堂教學，使高中物理學科對核心素養的培養邁向更高水平.

從總體框架來看，新教材體系與舊教材相比發生了明顯變化，學生必修內容由原來的必修一、必修二改為新教材的必修一、必修二、必修三，新教材必修三的內容是在舊教材選修3-1、選修3-2基礎上做了刪減，整合，章節內容也與舊教材有較大變化.具體體現在以下幾個方面.

1 新教材必修三與舊教材選修3-1、選修3-2章節知識比較

新教材必修三相對于舊教材選修3-1的章節目錄變化：將舊教材中“靜電場”一章分為兩章，共計都是9節，內容基本相同.將舊教材中“恒定電流”一章重組分配為“電路及其應用”和“電能能量守恒定律”兩章.去除“歐姆定律”和“簡單的邏輯電路”兩節內容，將“多用電表原理”改為“拓展學習”內容，“電動勢”一節并入“閉合電路歐姆定律”中，把“焦耳定律”改為“電路中的能量轉化”，把“實驗，導體電阻率的測量”單獨列為一節，增加“能源與可持續發展”一節.

整合了舊教材選修3-1中“磁場”和選修3-2中“電磁感應”和“交變電流”的部分內容，組合成新的一章“電磁感應與電磁波初步”，保留了舊教材“磁場”一章中的磁場、磁感線（第1節）、磁感應強度、磁通量（第2節），把舊教材“電磁感應”和“交變電流”中的基礎知識列為第3節“電磁感應現象及應用”；把“電磁振蕩和電磁波”和“能量量子化”的基礎知識列為第4節“電磁波的發現與應用”及第5節“能量量子化”；把舊教材這三章中的其余知識（包括安培力，洛倫茲力、楞次定律，法拉第電磁感應定律及應用等知識）均移至選擇性必修二.

對比舊教材，新教材必修三中新增加的內容在原有力學模塊的基礎上增加了電學內容，這一變化顯然是順應新高考對全面發展高素質人才的需求，既有對原有知識的傳承保留，又有新改革思路下的推陳創新.考慮到高中電磁學知識思維強度大、理解難度高和學生的認知水平，教材把“磁場”“電磁感應”部分進行了分層處理，必修三中內容大多是在初中電磁學知識的基礎上的基本概念和定性知識，學生容易接受，知識銜接過渡自然，而難度較大的定量計算則轉移至選擇性必修二，既滿足了全部學生學業水平合格考試的要求，也兼顧了等級性考試（即高考選擇了物理）的新高考要求.

2 新舊教材設置的章節欄目變化對比

共同之處，新舊教材的“演示”“實驗”欄目設置都盡可能地讓學生通過觀察日常生活及實驗現象，使學生感受到生活中的物理，通過探究自然，結合物理知識，尋找物理規律，激發學生對物理學習的積極性，實現從生活結合物理、用物理發展社會的新課程理念，培養學生的實際問題解決能力.“思考與討論”與“做一做”，目的都是發揮學生的能動性，培養他們的動手能力，為日后進入社會打好基礎.“科學漫步”與“STSE”兩個欄目中既有物理先輩探求自然宇宙奧秘的心路歷程、歷史故事，也有當代物理與科技前沿相結合的最新成果介紹.學生既了解了物理學史，又緊跟時代脈搏，拓展了視野，也培養他們的科學態度與責任.

區別之處，新增加了“問題”“科學方法”“拓展學習”“復習與提高”四個欄目，這也是新教材提升學生物理核心素養的又一新舉措.

“問題”欄目編排在每一節的開頭，主要是通過提出問題，讓學生參與探究過程，激發學生的科學思維能力，起拋磚引玉之功效.

例如 以“電場 電場強度”一節問題引入：通過展示人體帶電的毛發直豎，而提出問題，為什么會出現這樣的現象？你會解釋產生這一現象的原因嗎？將有趣的實驗與物理知識相聯系，圖文結合，引起學生的興趣與思考；“電磁波的發現及應用”一節問題：廣播、電視、移動通信等通信方式使古代人順風耳、千里眼的夢想變成了現實.那么，電磁波是怎樣發現的？馬上引起學生聽故事，學史實的欲望.

“科學方法”是對所學知識相關的科學思想和方法的歸納總結.例如：“電場 電場強度”一節，在本節學過電場強度的定義式E=Fq后，教材在“科學方法”欄目中及時總結了“用物理量之比定義新物理量”，如ρ=mV，v=lt等，說明比值定義包含比較的思想.不僅如此，新教材在每節新內容右側（或左側）都有部分留白區域，或插圖演示，或注解說明，或強調總結，都是要引起教師及學生的充分重視，形成觀念，為畫龍點睛之筆.如電荷守恒定律旁邊注解“追尋守恒量是物理學研究物質世界的重要方法之一，電荷守恒定律是物理學中守恒思想的又一具體體現”；點電荷概念旁邊注解“點電荷類似于力學中的質點，也是一種理想化模型”；電功率概念旁邊注解“電功率也是用物理量之比定義的物理量”；等勢面知識的理解中，既有等高面插圖類比演示，還有方法提示 “反證法是科學研究中重要的邏輯方法”；電磁感應中劃時代的發現旁邊注解“法拉第對科學的熱愛以及對科學研究持之以恒、堅韌不拔的態度，是他獲得巨大成就的重要原因之一”等[2].這些隨處可見的注解說明讓學生多次體會物理學的建模思想、定義方法、類比說明、概念規律形成過程，科學家們的求知態度與責任等，從而為建立學生物理思維，提升物理學科素養奠定了堅實基礎.

“拓展學習”主要是相關知識的進一步延伸拓寬，目的是拓寬學生的求知面，增強他們的實驗探索能力，可由師生選學選做.

例如 “電容器的電容”一節中拓展學習欄目“用傳感器觀察電容器的放電過程”，將與電源連接的電容器與傳感器及計算機相連接，就能清晰捕捉到電容器放電瞬間的電流變化，并繪制出圖象，準確直觀；還有伏安特性曲線的說明繪制等，這些實驗大多使用傳感器和計算機等設備記錄數據及繪制圖象.學生有機會見識和運用新興科技儀器，將物理學習與現代科學實踐相結合，促進學生全面發展.

3 新舊教材的習題比較

例如 以“靜電場”知識為例，舊教材（共一章）設置在每節末問題與練習共42道，新教材（共兩章）在節末設置練習與應用47道，另有章末復習兩組題共21道，題量差別較大.從題型分布及難易程度比較，新舊教材在節末設置的練習題都用于鞏固本節所學的基本概念，規律和方法，而舊教材題量相對較少，存在部分同學“吃不飽”現象，學生的課后鞏固練習，多以教師布置及各種參考書為主.新教材的節末練習與應用題，不僅可以滿足新授課的課后作業量，每章末又增加了復習與提高A組基礎鞏固題與B組能力提高題，習題的難度更有層次性，也符合不同能力學生的學習需求.內容上則更加重視與生活場景及熱點科技相結合，使物理學科盡量脫離難懂晦澀，物理學習不再“聽天書”.如，“電容器的電容”一節練習題4，通過介紹心臟除顫器的設備原理，模擬一次心臟除顫器的治療，使學生理解了電容器在學生在心臟除顫器中的功能，并展開計算.再如，“電源與電流”節后練習題3，通過閱讀手機說明書標明的相關數據如電池容量4000mAh，待機時間22d，播放視頻時間是17h，估算該手機待機電流及播放視頻的電流大約是待機電流的幾倍等.這些習題設計均是新教材首次出現，此外，新教材還增加了圖象題和判斷題，習題類型也隨教材更新優化，更加豐富.學生在解題過程中形成正確物理觀念的同時，能夠將物理知識應用于日常，既增強了學生分析與解決問題的能力，也培養了學生適應現代社會發展需求的能力.

值得一提的是新教材最后的課題研究與舊教材比較也進行了更新變化.舊教材選修3-1課題研究是“霍爾效應”，教材先介紹霍爾效應的概念，要求研究者通過查閱相關資料及所能找到的霍爾元件，推導影響霍爾電壓的因素，分析一個應用霍爾元件的實例.新教材課題研究樣例是“充電寶不同電量時的電動勢和內阻研究”，篇幅較長，既有方法指導，還有問題提出、原理介紹、器材操作、數據分析、改進思路，現實意義等，相比舊教材，新教材的課題研究不僅內容具體、步驟詳細、指導到位，而且選題新穎，緊跟潮流，充分體現了新課程下對學生的科技素養培養與時俱進的時代特征.

4 結語

對比發現，新教材對內容結構及欄目的調整，既是新高考的需要，也兼顧了學生的認知發展規律，是新課程改革下立德樹人的育人功能的進一步體現.作為新課程改革執行者，新教材的使用者，應順應改革形勢，認真鉆研新教學大綱教材內容，堅持課堂教學以學生為中心，培養學生的質疑意識、合作探究能力，通過概念強化、模型建構、科學方法總結、理論聯系實際，使學生接受物理觀念規律、掌握應用方法，逐步提高物理知識與技能，提升科學思維與創新能力，讓科學態度與責任伴其一生，讓核心素養的提高落到實處.

參考文獻：

[1]彭前程，黃恕伯.普通高中教科書物理必修第一冊[M].北京：人民教育出版社，2019：1.

[2]彭前程，黃恕伯.普通高中教科書物理必修第三冊[M].北京：人民教育出版社，2019：4，7，33，80，114.

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[4]楊孝波，張靜.核心素養視角下高中物理新舊教材習題的比較研究——以“運動和力的關系”章節為例[J].物理教師，2019，40（11）：13-16.

[5]康學娥，王林.解析新舊兩版教材差異 加速物理核心素養落地——以人教版2004版、2017版物理必修2為例[J].物理教學探討，2020，38（02）：24-27.