中學物理教材中有機融入重大主題教育情況研究

徐立恒 袁 凱 姚建欣，3 王曉麗

（1.北京師范大學物理學系，北京 100875；2.課程教材研究所，北京 100029；3.北京師范大學教材研究院，北京 100875）

教材是落實立德樹人根本任務的關鍵，是實現“培根鑄魂、啟智增慧”的核心載體.教育部于2021年教育金秋新聞發布會上，明確提出統籌謀劃系列重大主題教育進課程教材，包括習近平新時代中國特色社會主義思想、革命傳統、“黨的領導”相關內容、中華優秀傳統文化、勞動教育、總體國家安全觀、國防教育以及生命安全與健康教育等，并先后出臺各重大主題有機融入教材的指南或指導綱要.［1］2022年4月，教育部印發《義務教育課程方案和課程標準（2022年版）》，全面啟動相關教材修訂工作，要求各學科教材在進行修訂時結合學科特點做好重大主題教育的落地落實，為學校教學提供有效支持.在此背景下，本研究聚焦物理學科教材，梳理國家教材委員會、教育部近年來發布的系列指南和指導綱要等政策文件相關要求，建構框架分析重大主題教育在中學物理教材中的融入現狀.

1 政策文件梳理及要點框架建構

為落實黨中央重要指示批示精神，近年來，國家教材委員會、教育部研究制定了若干重大主題教育融入教材的指南或指導綱要.《習近平新時代中國特色社會主義思想進課程教材指南》《“黨的領導”相關內容進大中小學課程教材指南》《革命傳統進中小學課程教材指南》3份指南中與物理教材相關的要求均側重于強調科技創新與發展對于國家發展戰略支撐的重大意義，期望學生通過學習我國在科技方面取得的重大成就以及老一輩科學家無私奉獻、為國為民、嚴謹求實的科學精神，增強民族自信，培育愛國情懷.［2－4］

《中華優秀傳統文化進中小學課程教材指南》對各學科融入中華優秀傳統文化明確提出指導和要求，指出我國古人在認識物質、制造技術等方面的探索成果為整個人類的科技進步和文明發展做出了重要貢獻，是中華優秀傳統文化的組成部分，并例舉了天壇回音壁、司南等素材.在物理教材中融入相關內容對幫助學生感悟中華民族獨特的智慧與創造、堅定文化自信具有重要作用.［5］對“勞動教育”的強化是落實“五育并舉”要求的重要舉措，物理學科要注重培養學生勞動的科學方法、規范意識、效率觀念和創新精神.［6］本研究依據《大中小學勞動教育指導綱要（試行）》，結合教材內容及相關文獻，整理構建要點框架.

《大中小學國家安全教育指導綱要》在科技安全、核安全等領域對物理教材的融入做出了相應要求.本研究整理要點框架時重點關注綱要附錄部分以“物理”為主要學科的Ⅰ級與Ⅱ級要點，［7］同時結合《國防教育進中小學課程教材指南》對物理學科融入國防科技方面內容的要求，［8］綜合整理得出要點框架.《生命安全與健康教育進中小學生課程教材指南》側重對生物學科做出要求，對物理學科的融入要求主要體現在“健康行為與生活方式”和“安全應急與避險”領域，要求融入過程中注重趣味性、互動性、體驗性、生成性，提升教育實效性.［9］本研究單獨分析該主題在物理教材中的融入情況.

綜合上述文件要求，結合中學物理教育的特點，筆者分5部分建構了“中學物理教材融入重大主題教育的政策要點框架”（表1），作為教材分析的依據.在按政策要點框架分析的基礎上，依據初高中物理教學內容的特點，按知識領域、呈現方式和能力要求等維度進行細致的分析.其中，知識領域劃分為“聲學”“光學”“電與磁”“熱學”“力學”“能量與資源”“物質與機械”；將呈現方式劃分為“文字”“插圖”和“習題”；將能力要求分為Ⅰ級要求和Ⅱ級要求，Ⅰ級要求指“重大主題教育的融入過程中，教材相關內容不蘊含或僅蘊含簡單的物理知識（但不涉及具體學科問題），不需要學生進行復雜的思維加工，僅對素材有所了解”，Ⅱ級要求指“教材相關內容蘊含一定難度的物理知識，涉及具體學科問題，需要學生運用所學知識，通過一定的思維活動解答問題”.呈現方式和能力要求在一定程度上可反映教材融入重大主題教育過程中的深度，同時反映素材本身與物理學科內容的關聯度、與學生認知發展適切度.

表1 中學物理教材融入重大主題教育的政策要點框架

續表

續表

2 現行教材融入重大主題教育的情況

基于要點框架，對現行初中人教版、北師大版和山東科技版物理教材，高中人教版和山東科技版物理教材融入重大教育主題的情況做編碼統計.編碼統計由兩位研究者獨立完成，Holsti信度系數為0.913.研究通過計算要點完成率以量化呈現各版本教材內容覆蓋政策要點框架的情況.完成率由教材實際完成要點條目數與框架要點總條目數作比得到，屬于相同條目的多個素材僅算1個條目.

初高中物理教材覆蓋5大主題要點的整體情況（統計平均值）如表2所示.物理學與生產生活緊密相連，初高中各版本物理教材融入勞動教育要點的完成率最高，而對中華優秀傳統文化的融入則不足，高中物理教材覆蓋要點的完成率僅為33.3%.從整體來看，高中物理教材覆蓋5大主題要點的情況優于初中物理教材.在整體情況分析的基礎上，我們進一步分析了各主題融入的具體情況.

表2 初高中各版本物理教材覆蓋5大主題要點的整體情況

2.1 “習近平新時代中國特色社會主義思想”“黨的領導”相關內容與革命傳統

初、高中教材對該主題的要點完成率分別為50%和77.8%，融入素材主要集中在力學、能量與資源、物質與機械等知識領域.在呈現上基本都采用文字教學結合圖片的方式，少數素材結合習題呈現.該主題的素材對學生的能力要求沒有明顯區分，整體要求不高，符合Ⅱ級能力要求的素材占比僅17%，多數素材不強調學生理解其中更深刻的物理學科知識.

3個版本初中教材對載人航天、高鐵、蛟龍號等素材均有覆蓋，水電站和磁懸浮列車等素材的使用都比較高頻，但其他要點則少有涉及，素材選擇較為單一.兩版高中教材通過神舟系列、天宮系列、嫦娥系列的相關內容的融入，完成了載人航天和探月工程的要點覆蓋，但均缺少“5G”要點.人教版教材在能量與資源部分有較為集中的關于我國“太陽能發電”“水力發電”“風能發電”“核能發電”相關成就，同時融入了不少特色內容，比如墨子號、空間冷原子鐘等現代化科技成就，介紹了王竹溪、錢三強等中國物理學家.山東科技版教材涉及的科技成就內容也很豐富，例如墨子號、資源三號、風云四號等.值得關注的是，山東科技版高中教材在介紹能源可持續發展中融入“扶貧工作”的內容，雖然篇幅不大，但是此部分內容關注到不同經濟發展水平地區學生的情感體會，有助于學生學習中對“科學改變生活”產生共鳴.

2.2 中華優秀傳統文化

初高中教材對該主題的要點完成率均未過半，分別為46.2%和33.3%.初中教材融入素材覆蓋的知識領域較廣，在聲學、光學、電與磁領域都有所融入，高中教材的融入則主要集中在力學領域.在呈現上與上一個主題類似，僅有少數素材結合習題呈現，但載體形式豐富，古籍、神話、詩句、寓言故事等作為載體呈現了相關物理知識.整體對學生的能力要求一般，Ⅱ級要求素材占比35%.

3版初中物理教材中，山東科技版教材要點覆蓋完成得最好，而人教版和北師大版教材尚欠缺部分要點.各版初中教材也均融入了各富特色的素材.比如人教版和山東科技版物理教材在熱學部分融入了“坎兒井”工程的歷史文化背景，山東科技版物理教材則在力學領域和光學領域分別以“刻舟求劍”“井底之蛙”等寓言故事為載體，同時也融入了《淮南萬畢術》《論衡》等古籍中的物理知識.北師大版物理教材在“壓力”一章中介紹了體現古代勞動人民智慧的浮筒打撈法.高中物理教材僅完成了魚洗及傳統橋梁建筑等要點的融入.不過在要點外，人教版和山東科技版教材也以古籍為載體，融入了《論衡》《墨子》《春秋》等經典，同時融入了如汲水瓶、舂米裝置等傳統科技發明.

2.3 勞動教育

初高中教材對這一主題的融入都有大量素材，完成率最高，近90%，不過所有教材都未較好完成“革命先輩、勞動模范的事跡及精神”這一要點.融入素材涉及知識領域廣泛，主要集中在電與磁、力學、能量與資源、物質與機械等知識領域，綜合體現了物理原理與勞動的緊密聯系.呈現方式豐富多樣，多數素材通過結合文字教學、插圖、習題等方式共同呈現，與學科知識結合緊密，對學生的能力要求較高，符合Ⅱ級能力要求的素材占比達到了80%.

初中物理教材有機融入的內容比較豐富，范圍廣泛，貼近生活生產實際應用.在勞動創新層面，人教版和北師大版初中物理教材呈現了電子溫度計、汽車測速儀、倒車雷達等科技產品，山東科技版教材也呈現了紅外夜視儀等素材.勞動態度層面，人教版教材在力學領域介紹古人用滾動減小摩擦，北師大版教材在力學部分和物質與機械領域分別介紹了浮筒打撈法和古代杠桿天平，展現了我國古代勞動人民的智慧.高中物理教材融入了大量生活生產相關的工具，現代服務業方面主要涉及醫療領域相關器械的介紹.高中物理教材通過對于新興勞動工具的介紹，增強創新意識，培養勞動創新能力.教材實例中，既有貼近生活日常吃穿用度的勞動工具，也有交通農林等生產勞動中不可或缺的儀器技術.涉及生活原理的部分小到尼龍扣，大到液晶電視，既有簡單生活勞動相關原理，也有現代勞動產品背后的精巧設計.

2.4 國家安全與國防教育

對比要點框架，初高中教材有機融入國家安全與國防教育主題的要點完成率分別為50%和87.5%.融入素材主要集中于力學領域，多數素材以文字教學及插圖的方式呈現，對學生的能力要求低，符合Ⅱ級能力要求的素材占比僅10%.

初中要點完成率不高的主要原因是人教版和北師大版初中物理教材缺少“兩彈一星”及核安全相關的素材，山東科技版教材僅出現了中國第一顆原子彈爆炸的插圖.在資源安全層面，各版本教材融入了比較充分的素材，包括水資源的保護和開發利用、稀土資源的開發、倡導綠色低碳的生活方式等.高中兩版本教材對“兩彈一星”及核安全相關的融入都比較充分.兩版本高中物理教材介紹了錢學森、錢三強、王淦昌等兩彈元勛，對核安全防護有較為詳細的文字教學內容，在能量與資源領域介紹了核泄漏的危害，較好地完成了核安全的融入.

2.5 生命安全與健康教育

初、高中教材對要點的覆蓋情況較好，高中物理教材的要求完成率達到了100%.素材融入與物理學科聯系緊密，通過文字教學、插圖、習題多種方式共同呈現，對學生的能力要求整體相對更高.

初中物理教材在光學領域中融入了用眼健康的內容，在聲學領域融入了噪聲對健康的影響的內容，強調要保護聽力.不足之處在于各版教材沒有足夠的素材對實驗室的環境、設備做一個較為規范系統的說明，以達到強調學生注意實驗室安全的目的.高中物理教材融入了關于交通、醫療、生活、生產等多方面的安全知識與提示，將安全理念滲透在許多具體的物理知識與原理當中，同時也涉及了重大自然災害、放射污染與防治等要點以外的特色內容.

3 有機融入重大主題教育的建議

綜合上述重大主題教育融入分析情況來看，中學物理教材在各重大主題均有不同程度的融入，挖掘了一批適宜的教育素材，探索了有機融入的方式方法.但同時也要看到，在某些方面距離政策文件要求還存在改進空間，如部分主題教育要點缺失、素材選擇單一、與物理核心知識學習聯系不夠緊密、涉及的認知要求水平偏低等.基于上述經驗和問題，建議從以下方面改進.

3.1 加強重大主題教育進教材整體設計

當前部分重大主題教育的融入情況呈現出內容不完整、系統性不足、素材碎片化等問題.教材修訂時應根據教育部及國家教材委員會下發的各重大主題進教材相關綱要指南，明確基本原則與總體目標，統籌規劃物理學科融入過程中的具體目標與融入標準.基于總體規劃設計，開展物理教材關于重大主題教育的有機融入工作.

結合本研究統計結果，建議進一步核查教材融入情況，明確教材呈現中缺失的內容.在此基礎上，開展素材收集工作，確定對應內容可使用的載體形式.結合課標要求，綜合考慮學生能力水平，構建全面系統科學的內容評估框架.

3.2 提高教材中重大主題教育覆蓋程度

要點框架是對教材融入重大主題教育的基本政策要求.現行物理教材僅有高中物理教材融入生命健康與安全教育主題的要點覆蓋率達到100%，其余教材對其他主題教育的要求均未完全落實.

以中華優秀傳統文化主題為例，初高中物理教材對這一主題的要點覆蓋率均低于50%.雖然初中物理教材在聲學、光學、電與磁領域的融入比較全面，呈現了天壇回音壁、傳統樂器、日晷、司南等素材，但沒有體現鑄鐘、冶鐵、沈括的《夢溪筆談》等內容.高中物理教材也仍缺少《考工記》、水運儀象臺、都江堰水利工程等要點內容.對于現行物理教材在融入中缺少的要點，教材應參照政策框架，重點篩查教材中融入素材缺失的必要內容，在修訂時補齊相關內容，全面提升重大主題教育的覆蓋程度.

3.3 加強專題研究，挖掘更新素材

現行物理教材融入重大主題教育的素材類型較為單一.例如，北師大版初中物理教材在力學、熱學、電與磁、能量、物質與機械5大知識領域使用了9處航空航天的素材，但在通信、材料等領域幾乎沒有融入.初高中教材編寫出版單位應加強對重大主題教育有機融入的專題研究，建設素材庫，挖掘豐富教育素材.一方面可從我國新近科技發展成果中去收集，另一方面也要重視挖掘古代人民在科學探索與技術發明方面的突出貢獻.例如，可選用《墨子》中記載的“力，刑（形）之所以奮也”.該內容為廣大古代勞動人民在切實的勞動中思考觀察得來的物理規律，體現著中華民族對物質運動規律的探索.教材若能夠將其加入章節引言中，或在學習牛頓運動定律后提及，能夠讓學生感受到古代勞動人民的智慧，提升文化自信和民族自豪感.

研究還發現，2019年修訂的高中教材使用的素材較初中教材更加貼合當今科技發展.而初中物理教材自2012年后長期沒有進行新修訂，各版本初中物理教材融入的素材都不夠新穎，缺乏時效性，已無法較好展現我國近年來科技上取得的重大成果.比如人教版初中物理教材介紹的北斗衛星導航系統已經較10年前取得了巨大進展，其介紹需及時更新.

3.4 拓寬內容載體，豐富呈現方式

圍繞相關主題缺失內容，展開多種載體與形式的內容設計.例如“水運儀象臺”可通過歷史故事、典籍記載、科技成就等載體形式融入，通過講述“靖康之禍”時期其被損壞與新中國成立后復原的故事，既能夠展現古人高超的制造技術，又能體現現代科學的傳承與復原過程中我國科學家不畏艱苦、孜孜不倦的科學精神.還可以通過古代典籍與后世評價，展示其精巧結構與實際作用，展現古人非凡的智慧，增強民族自信.

在呈現方式方面，教材應結合相應呈現效果，教學目標等，斟酌采用圖文并茂的介紹，或者借助習題進行引導思考.例如上文的“水運儀象臺”，其原理較為復雜，就可以選用圖文并茂以及習題引導的方式，在教材中展開介紹.

3.5 基于學生認知水平，提高能力要求

現行中學物理教材在重大主題教育的融入中，主要通過簡單舉例呈現重大主題教育內容，結合練習的呈現偏少，因此融入相關素材的學習內容能力要求較低，學生對融入重大主題教育素材的認識停留在初步了解水平.在具體學科問題上，融入素材的呈現缺乏對物理問題情境的構建.學生在學習過程中，對于相關素材背后所真正蘊含的更為深刻的物理內涵及社會意義缺乏深入體會.

因此，建議教材應當適當提高重大主題教育相關學習素材的能力要求.在融入重大主題教育的素材時，增設問題情境引導的方式，將重大主題教育的內容作為解決問題的腳手架或跨學科實踐的項目主題.讓學生不僅了解相關素材，還能使用素材解決問題，促進學生在解決物理問題的過程中，自主思考并發掘相關素材背后的內涵.同時遵循課程標準中學業水平要求，融入的素材可遞進式增強問題難度，滿足符合學生認知水平的能力要求.