基于新課程標準談高中物理新教材中理論聯系實際的具體體現

陳 林 桑芝芳

(蘇州大學物理科學與技術學院 江蘇 蘇州 215000)

2017年底教育部頒布了《普通高中物理課程標準(2017年版)》.新課程標準中強調“教師應鼓勵并引導學生基于物理學科核心素養解決生活中的問題”“應用物理知識解決具體問題應結合具體的實際情境”等[1].新人教版高中物理教材中較好地體現了這些要求，本文基于新課程標準談人教版高中物理新教材中理論聯系實際的具體體現.

1 引入問題 聯系實際

要想真正地啟發學生的思考,就要想辦法引領學生發現實際有用的問題.而問題是否聯系實際，能否引發學生的思考則是學習能否有意義進行的關鍵所在.筆者研究新教材時，發現新教材中較原教材增加了一個“問題”欄目，即在每節內容開始前創設一個情境問題，以引發學生對將要學習內容的思考[2].這些問題都是學生在生活實際中可能遇到的、可以引起他們興趣的、可以引發他們主動思考的問題.

例如，必修第一冊第一章前4節的“問題”分別是“如何準確描述玩耍的孩童、行駛的汽車、翱翔的雄鷹的運動”“如何準確描述行駛在長安街上汽車的位置”“如何描述在操場上比賽跑步得快慢”(如圖1所示)、“如何比較汽車與火車加速得快慢”等問題.這些問題都與學生的實際生活緊密相關,學生會感到比較熟悉、親切,愿意進行探討.

圖1 運動員在比賽中奔跑

再如，必修第一冊第四章第5節的“問題”是“列車進站時如何做到準確地停靠在對應車門的位置”(如圖2所示).

圖2 列車進站

這個問題在生活中經常遇到，不僅是列車，對于地鐵、公交汽車學生們也常有類似的問題.這些問題可以極大地引起他們的興趣，引發他們主動聯系所學過的牛頓運動定律進行分析、解決，做到學以致用，培養他們用理論解決實際問題的能力.

2 分析的實例聯系實際

教材在分析具體問題、學習相關概念和規律時,舉了很多學生常見的實例[3].例如,在學習必修第一冊“力的合成和分解”時,教材安排了學生提水和吊燈的兩個實例如圖3和4所示.在學習必修第二冊“運動的合成與分解”內容時,教材特意以例題的方式分析了顧客在商場中的步行樓梯和自動扶梯上運動，誰先到達樓上的問題.在學習“圓周運動”中線速度與角速度的關系時,教材分析了學生日常生活中常見到的自行車齒輪的運動問題，說明齒輪與鏈條的運動關系，如圖5所示.這些實例的分析可以激發學生的學習興趣、增強他們對科學的親切感、培養他們將已有知識遷移到實際問題中的能力.

圖3 木桶所受拉力示意圖

圖4 吊燈所受拉力示意圖

圖5 自行車的齒輪與鏈條

3 概念與規律的應用聯系實際

概念、規律的習得要分析實際的問題,同樣,概念、規律的應用也應該是研究實際的問題,而且應該是學生熟悉的,或者是聽過、見過的實際問題,這樣學生才會覺得所學的內容有意義、有親近感.例如,在必修第一冊第一章第3節應用運動學規律研究實際問題時,教材特意安排了分析航空母艦上艦載機起降的問題(如圖6所示).雖然學生在生活中幾乎不可能見到真正的航空母艦和艦載機，但是大多數學生都會在電視上、網絡上、報紙雜志上見過這個場景.因此，這個問題是有意義的.

圖6 航空母艦上艦載機起降

再如，必修第一冊第四章第6節應用超重和失重的相關知識解決實際問題時,教材安排了電梯加速上升時，如何計算人對電梯的壓力的問題，如圖7所示.這些概念、規律在實際問題中的應用,有利于學生進一步理解相關的物理觀念,也有利于解決問題能力的提高.

圖7 電梯加速上升

4 習題的設計聯系實際

由于高中物理所涉及的研究對象比較簡單,多是只可以看成質點的物體，物體的運動不涉及轉動等[4].這就導致學生所見到和研究的問題多半是物塊、小球等.這類經過抽象的問題過多,就會導致學生自己建模、解決實際問題的能力低下.為克服這類問題,教材在習題部分，盡可能多地選擇了那些中學可研究的實際問題[5].例如,必修第一冊第二章第2節習題安排了“嫦娥三號”登月探測器平穩落月過程中到達月面的速度問題，如圖8所示.第三章“復習與提高”B組習題中安排了空調架受力問題，并且增加了“改變斜梁長度，但O的位置不變，橫梁仍水平，此時橫梁和斜梁對O點的作用力大小將如何變化？”的問題，如圖9所示.第四章“復習與提高”B組習題中安排了用手機拍攝系有細繩的圓珠筆的照片來測地鐵加速度等問題，如圖10所示.在整個必修系列3冊書中的練習題中，有50%以上是聯系實際的.

圖8 “嫦娥三號”登月探測器平穩落月

圖9 空調架

圖10 加速運動的地鐵中懸掛的圓珠筆

5 STSE欄目的設計聯系實際

強調科學、技術和社會三者(STS)相互聯系的觀點一直是物理科學教育的一個重點.例如，在原教材必修一第一章第3節的STS欄目中，安排的是“速度與現代社會”的介紹，展示了隨著社會的發展人們使用的交通工具的變化，促進學生更好地理解速度這一概念與社會的聯系.

新課程標準在“科學態度與責任”素養中包含科學態度、科學本質、社會責任和STSE等要素，要求學生“通過物理學習認識科學的本質，認識科學技術社會環境之間的聯系，增強學生環境保護和可持續發展的意識，提升其社會責任感.” 新教材中，在原STS欄目的基礎上設置了STSE欄目，增加了“環境”這一維度，引發廣大師生對當下地球環境惡化、能源開發對環境造成的影響的思考，有利于“科學態度與責任”這一核心素養的培養.

例如，在物理必修第三冊第十一章第1節的STSE“電動汽車中的電池”,其鋰離子電池原理示意圖如圖11所示.既提到了當下的環境問題、能源問題，又聯系實際生活中逐漸普及的電動汽車，在加深學生對電源與電流的理解的同時，又促進學生用聯系生活、社會、環境的觀點看待物理問題.

圖11 電動汽車中的電池原理解釋

6 結束語

新教材從各個方面進行理論聯系實際，提出的“問題”、設計的習題、分析的實例等都具有很強的導向作用.因此,在平時教學中要注意基于新課程標準關注新教材中的實際問題，培養學生能正確地從實際問題中抽象出物理模型的能力，靈活運用所學知識解決實際問題的能力.并且讓學生在高中物理的學習中不再感到物理“空洞”“無用”，促進學生核心素養的發展.