核心素養(yǎng)視角下高中物理人教版新舊教材比較

【摘要】隨著新的課程改革持續(xù)進(jìn)行，高中物理的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式經(jīng)歷了多次調(diào)整，同時(shí)新教材在實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的制定和挑選上也進(jìn)行了相應(yīng)的修改.其中最為突出的一點(diǎn)就是將“探究式”教學(xué)作為主要的教學(xué)模式，并以此提升學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力以及動(dòng)手實(shí)踐能力.力學(xué)作為高中教學(xué)中的核心和難題之一，如果能以實(shí)驗(yàn)教學(xué)作為基礎(chǔ)，有效地組織和安排物理課程的教學(xué)內(nèi)容，將有助于提升整體的教學(xué)質(zhì)量.所以，在新教材教材應(yīng)用過程中，通過對比和分析新舊教材中的力學(xué)實(shí)驗(yàn)，有助于教師更好地開展物理力學(xué)實(shí)驗(yàn)，加深學(xué)生對物理力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的理解與認(rèn)知.同時(shí)，通過對比發(fā)現(xiàn)，舊教材內(nèi)容更加注重理論與實(shí)踐相結(jié)合，新教材內(nèi)容則更強(qiáng)調(diào)科學(xué)探究，二者均體現(xiàn)出重視科學(xué)態(tài)度、倡導(dǎo)創(chuàng)新精神的特點(diǎn).

【關(guān)鍵詞】核心素養(yǎng)；高中物理；機(jī)械能守恒定律

力學(xué)中的機(jī)械能守恒定律構(gòu)成了自然科學(xué)研究的基石.在高中階段，物理實(shí)驗(yàn)在培養(yǎng)學(xué)生的物理核心素養(yǎng)方面發(fā)揮著至關(guān)重要的作用.不同類型的實(shí)驗(yàn)在核心素養(yǎng)培養(yǎng)方面具有共通性、融合性和發(fā)展性，因此可以從多個(gè)方向和維度進(jìn)行拓展，以尋找物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的延展路徑，并有效地促進(jìn)學(xué)生高級思維和創(chuàng)造力的發(fā)展.基于此，我們要充分重視物理實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與拓展延伸，讓課堂更具活力、更有吸引力，從而促進(jìn)學(xué)生全面健康的發(fā)展[1].本研究以高中物理人教版新舊教材在核心素養(yǎng)視角下的“機(jī)械能守恒定律”教學(xué)為例，探討了如何在高中物理實(shí)驗(yàn)課中實(shí)施延展式教學(xué)，并分享了作者的一些深入思考.

1 “機(jī)械能守恒定律”在高中物理人教版新舊教材比較

舊版教材中有一個(gè)這樣的實(shí)驗(yàn)過程：由一個(gè)用細(xì)線懸掛的小球從A點(diǎn)開始搖擺，并記著它最大可以到達(dá)的位置，再用尺子將懸線固定在 P點(diǎn)，觀察小球在這樣的環(huán)境中會(huì)飛到多高，從能量的觀點(diǎn)來分析，你覺得這樣做能告訴我們什么？引出問題讓學(xué)生思考，從而展開這一章內(nèi)容的教學(xué).因此，許多學(xué)生和一些教師得出了這樣的結(jié)論：“當(dāng)僅依靠重力或彈力進(jìn)行工作時(shí)，物體的機(jī)械能量是恒定的.但是，筆者擔(dān)心，這種教材的制定方法可能會(huì)誤導(dǎo)讀者，從而使得上述觀點(diǎn)的描述變得不夠精確.在描述守恒條件時(shí)，單一物體和由多個(gè)物體組成的系統(tǒng)之間應(yīng)該有所不同，這樣的描述可能會(huì)導(dǎo)致對單一物體和多個(gè)物體組合的系統(tǒng)產(chǎn)生混淆.新教材開篇引入改為：伽利略曾研究小球在斜面上的運(yùn)動(dòng).追尋科學(xué)家的腳步，感受他們不斷追求真理的勇氣和精神：伽利略令人稱道的斜面實(shí)驗(yàn)有兩個(gè)：一是必修1“自由落體運(yùn)動(dòng)”一節(jié)科學(xué)漫步中采用斜面巧妙“沖淡”重力.二是理想斜面實(shí)驗(yàn)，更是直接引出了著名的牛頓第一定律.在必修1“牛頓第一定律”理想實(shí)驗(yàn)的魅力中有詳細(xì)介紹此處再次提及，換用“能”的角度去探究問題拓展思維，使學(xué)生更容易明白內(nèi)涵，脫離表面看清本質(zhì).很好地體現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)在學(xué)生核心素養(yǎng)培養(yǎng)方面具有共通性、融合性和發(fā)展性的特點(diǎn).

與舊教材相比，新教材在編寫過程中有三個(gè)主要的變化：（1）它既舉例說明了重力勢能和動(dòng)能之間的相互轉(zhuǎn)換，又舉例說明了彈性勢能和動(dòng)能的互相轉(zhuǎn)換.例如，弓或箭.與老教科書中只有一節(jié)是關(guān)于勢能和動(dòng)能的相互轉(zhuǎn)換的內(nèi)容，新教材又新增了一個(gè)運(yùn)動(dòng)員用跳板跳水的例子，便于學(xué)生理解的同時(shí)也體現(xiàn)了五育并舉中的體育精神.（2）當(dāng)需要證明僅有重力勢能做功時(shí)，新舊兩版教材選擇物體在光滑曲面上的下滑作為例子，但新教材對機(jī)械能守恒定律的推演上新教材則給出了動(dòng)能和勢能的具體表達(dá)形式，使學(xué)生直觀感受到理論推導(dǎo)的結(jié)論是易于測量檢驗(yàn)的，為下一節(jié)實(shí)驗(yàn)探究機(jī)械能守恒做鋪墊，這種方法具有更廣泛的適用性，可以避免一些學(xué)生錯(cuò)誤地認(rèn)為機(jī)械能守恒的條件是“物體只受重力”.（3）關(guān)于機(jī)械能守恒定律，新教科書是這么說的：“只有重力或彈力做功時(shí)，其能量可以互相轉(zhuǎn)化，但其總能量卻不會(huì)改變，即機(jī)械能守恒定律”.這一表述適用于物體體系.不過，因?yàn)榻炭茣兄惶岬搅宋矬w體系，所以教師在教學(xué)時(shí)，最好加上“單個(gè)物體的機(jī)械能守恒條件是只有重力做功”.不過，不管是采用新的還是老的教科書，教師都要通過新課的習(xí)題課來幫助學(xué)生加深對這個(gè)定律的了解，而新教材的課后習(xí)題有所調(diào)整，難易梯度的控制更好.以新課程標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)，確立以學(xué)生為本，新穎多樣，面向全體學(xué)生尋求臨近增長點(diǎn).

2 核心素養(yǎng)視角下機(jī)械能守恒定律的教學(xué)新路徑

2.1 實(shí)驗(yàn)的表達(dá)方法進(jìn)行優(yōu)化

在新舊教科書中，力學(xué)實(shí)驗(yàn)主要采用圖文結(jié)合的形式.這一部分著重比較了新舊教科書中相同的實(shí)驗(yàn)在語言表達(dá)和圖象表達(dá)方式上的不同.

2.1.1 表達(dá)更嚴(yán)謹(jǐn)

與老教科書比較，新教科書在表述方式上更加嚴(yán)格.例如，在“研究自由落體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律”中.在新教科書中，關(guān)于試驗(yàn)程序的說明中，有一段文字是“用手捏住紙帶上端，啟動(dòng)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器”.對比可見，新教科書著重紙帶“上端”兩個(gè)字，是為了使學(xué)生在閱讀時(shí)不至于出現(xiàn)歧義，也能使語言更為嚴(yán)謹(jǐn).

2.1.2 增加了實(shí)驗(yàn)圖片

本文采用文字與圖畫相結(jié)合的方法，使實(shí)驗(yàn)有了更為全面的表現(xiàn)，同時(shí)，因?yàn)橐詫?shí)驗(yàn)圖象為主，所以添加的實(shí)驗(yàn)圖象也可以作為學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)的參考.

（1）在演示“重量與重量不同的物體下降速度”的示范試驗(yàn)中，增加了一根羽毛、一片鐵片在真空環(huán)境中的下降軌跡，從而得出了輕、重物體在真空環(huán)境下的下降規(guī)律.在課堂上，由于牛頓試管的體積較小，教室又比較寬敞，因此，在進(jìn)行演示實(shí)驗(yàn)時(shí)，教師不能保證全班同學(xué)都能看清，因此，教材中的插圖也可以起到一定的輔助作用，大大提高了課堂的教學(xué)效果[3].

（2）在“靜摩擦力的幅值與拉力之間的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中，使用彈簧測力計(jì)和力傳感器分別對靜摩擦力進(jìn)行測試.新、舊教材都給出了用彈簧測力計(jì)做測試的裝置示意圖，而新版教材中，增加了測力傳感器獲得的F-t圖象.

2.2 補(bǔ)充了疑問式的指導(dǎo)

在以前的教材，往往都是開門見山，直截了當(dāng)，一開始就講試驗(yàn)的具體步驟，一點(diǎn)也不講科學(xué)探究的環(huán)節(jié)，這是一種單向的接收，直接問他們：“你應(yīng)該干什么？”而讓他們思考“我該做什么？”這不利于學(xué)生的全面發(fā)展.在新的教材中，加入了一些有針對性的問題，例如，在“用彈簧測力計(jì)探究作用力和反作用力的關(guān)系”中，加入了“探討作用力和反作用力的關(guān)系”“如果要同時(shí)測兩個(gè)力，你覺得該怎么測？”這樣的表述，為學(xué)生提供了更多的思考余地，提高了他們的科學(xué)思維能力[4].

2.3 實(shí)驗(yàn)編排的調(diào)整

通過對獨(dú)立成單元的學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)新教科書與老教科書在版式設(shè)計(jì)上存在較大差異.老教科書中每個(gè)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)題目各不相同，很難發(fā)現(xiàn)其中的規(guī)律.而新教科書的這一節(jié)的小標(biāo)題中，包含了實(shí)驗(yàn)思想，物理量的測量，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，數(shù)據(jù)分析，參考案例，拓展學(xué)習(xí).

2.3.1 在遵循課程標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，深入理解教科書的編寫目的

課程改革對教師提出了嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn).教師不僅是課程改革的核心參與者，也是其主要的建設(shè)者和開發(fā)者.他們需要深入地解讀課程標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)容，理解其背后的思想和編制意圖.如果教師固步自封，那么課程改革將變得毫無意義，就像是空談.在研究新教材的過程中，教師們需要深入思考如何將課程標(biāo)準(zhǔn)與實(shí)際教學(xué)相結(jié)合，靈活運(yùn)用不同教材的特點(diǎn)，創(chuàng)造出更符合學(xué)生需求和時(shí)代要求的教學(xué)方式和內(nèi)容.因此，教師們需要對新的教材進(jìn)行深入研究，重視其與舊教材的區(qū)別，并按照教材的設(shè)計(jì)目的進(jìn)行教學(xué)活動(dòng).

2.3.2 “實(shí)驗(yàn)思路”的作用

新的課程標(biāo)準(zhǔn)中，學(xué)生的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)主要是圍繞著實(shí)驗(yàn)的過程展開的，注重知識的邏輯性，內(nèi)容的前置性等.它有助于指導(dǎo)學(xué)生積極地進(jìn)行探索，給他們提供提問和探索的機(jī)會(huì)，從而使他們在物理學(xué)中形成核心素養(yǎng).因此，在新的教科書中，新增加了“實(shí)驗(yàn)思路”一節(jié)，并將其放在每個(gè)章節(jié)的第1節(jié).“實(shí)驗(yàn)思路”是一種由淺入深的方法，它將學(xué)生引入到實(shí)驗(yàn)中，為后面的實(shí)驗(yàn)奠定了基礎(chǔ).如果基礎(chǔ)不扎實(shí)，后面的試驗(yàn)也很難進(jìn)行下去，因此這個(gè)環(huán)節(jié)就顯得格外重要.

例如 驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律部分，教材提出機(jī)械能守恒的前提：“只有重力或彈力做功”，因此研究過程一定要滿足這一條件.想一想，滿足這一條件的過程有哪些？在此基礎(chǔ)上，提出了一些相關(guān)的答案，并鼓勵(lì)同學(xué)們?nèi)ニ伎计渌闆r，以證明能量守恒定律.

2.3.3 新增多種“參考案例”

在舊版教科書中，每一次的學(xué)生實(shí)驗(yàn)都是在課文中給出一個(gè)具體的操作步驟，而新的教科書則會(huì)給出大量的實(shí)驗(yàn)實(shí)例.舊版教科書中“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)中，只是用重物自由落體來證明機(jī)械能的存在，而新版教科書除此之外還提供了一個(gè)研究沿斜面下滑物體的機(jī)械能的例子.在“探究加速度與力和質(zhì)量之間的關(guān)系”的舊教科書中，僅提供了“利用位移的比值來測定加速度之比”這樣的例子，而新教材在加速度的測量上提供了3種方案.從這一點(diǎn)可以看出，新的教科書更多地關(guān)注于培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思考能力，使他們體驗(yàn)到了解決物理問題的各種方式，提高了他們的求知欲和創(chuàng)造力.

2.3.4 與現(xiàn)代科技緊密相連的“拓展學(xué)習(xí)”

隨著信息化程度的提高，實(shí)驗(yàn)教學(xué)可以在更高的平臺上開展，例如： DISLab， PASCO等.新的教科書也與時(shí)俱進(jìn)，將新科技應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)教學(xué)中[5].例如，在實(shí)驗(yàn)“探究平拋運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)”一節(jié)的“拓展學(xué)習(xí)”中，為了開闊學(xué)生的眼界，增加認(rèn)識，對“用傳感器和計(jì)算機(jī)描繪物體做平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡”的理論與方法進(jìn)行了闡述.

2.3.5 使“機(jī)械能守恒定律”的教學(xué)合理化

在講授機(jī)械能守恒定律這一節(jié)時(shí)，教師要想讓學(xué)生完整地掌握這一部分內(nèi)容，就必須梳理整個(gè)結(jié)構(gòu)，按照學(xué)生的實(shí)際情況和內(nèi)容的安排，綜合設(shè)置教學(xué)順序，在介紹重點(diǎn)概念時(shí)，要保證表述的準(zhǔn)確，了解相關(guān)概念的形成和發(fā)展，才能使教學(xué)更具有科學(xué)性，既要提高學(xué)生的科學(xué)素質(zhì)，又不能忽視人文素質(zhì)的培養(yǎng)，以教材上的習(xí)題為主要內(nèi)容，在夯實(shí)基本知識的基礎(chǔ)上，重視學(xué)生更高的認(rèn)知層次的發(fā)展，培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力與創(chuàng)新精神，為新時(shí)期的人才培養(yǎng)提供全方位的人才.

3 結(jié)語

通過對人教版新舊教材在教學(xué)上的不同之處進(jìn)行對比，發(fā)現(xiàn)新教材在某些方面作了較大的改進(jìn).它不僅具有較高的易讀性，而且便于學(xué)生自主學(xué)習(xí)，還能給教師以一些指導(dǎo)思想.在教學(xué)過程中，我們發(fā)現(xiàn)，新教科書與時(shí)俱進(jìn)，不但加入了各種“參考案例”，而且加入了與現(xiàn)代技術(shù)密切相關(guān)的“拓展實(shí)驗(yàn)”，反映出新課程更注重對學(xué)生進(jìn)行科學(xué)研究的培養(yǎng).在新課標(biāo)實(shí)施過程中，教師要全面了解新課標(biāo)的變化，分析其產(chǎn)生的原因，并提出自己的認(rèn)識，以促進(jìn)新課標(biāo)的實(shí)施.

參考文獻(xiàn)：

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[2]朱寧寧，崔琰.以大概念統(tǒng)領(lǐng)單元教學(xué)設(shè)計(jì)，促進(jìn)學(xué)科核心素養(yǎng)的落實(shí)——以“機(jī)械能及其守恒定律”單元為例[J].物理教學(xué)探討，2021，39（02）：31-36.

[3]趙學(xué)齊，孔紅艷.當(dāng)翻轉(zhuǎn)課堂遇上物理核心素養(yǎng)——以《機(jī)械能守恒定律》教學(xué)為例[J].智庫時(shí)代，2019（08）：147-148.

[4]魯世明.科學(xué)探究“守恒定律”提高物理核心素養(yǎng)——以“機(jī)械能守恒定律”教學(xué)設(shè)計(jì)為例[J].物理教學(xué)探討，2017，35（06）：31-35.

[5]伍進(jìn)秋，熊春雪.在物理課堂中落實(shí)核心素養(yǎng)——以《機(jī)械能守恒定律》為例[J].知識文庫，2019（23）：259.