核心素養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進行，高中物理的實驗教學方式經歷了多次調整，同時新教材在實驗內容的制定和挑選上也進行了相應的修改.其中最為突出的一點就是將“探究式”教學作為主要的教學模式，并以此提升學生自主學習能力以及動手實踐能力.力學作為高中教學中的核心和難題之一，如果能以實驗教學作為基礎，有效地組織和安排物理課程的教學內容，將有助于提升整體的教學質量.所以，在新教材教材應用過程中，通過對比和分析新舊教材中的力學實驗，有助于教師更好地開展物理力學實驗，加深學生對物理力學實驗教學的理解與認知.同時，通過對比發現，舊教材內容更加注重理論與實踐相結合，新教材內容則更強調科學探究，二者均體現出重視科學態度、倡導創新精神的特點.

【關鍵詞】核心素養；高中物理；機械能守恒定律

力學中的機械能守恒定律構成了自然科學研究的基石.在高中階段，物理實驗在培養學生的物理核心素養方面發揮著至關重要的作用.不同類型的實驗在核心素養培養方面具有共通性、融合性和發展性，因此可以從多個方向和維度進行拓展，以尋找物理實驗教學的延展路徑，并有效地促進學生高級思維和創造力的發展.基于此，我們要充分重視物理實驗設計與拓展延伸，讓課堂更具活力、更有吸引力，從而促進學生全面健康的發展[1].本研究以高中物理人教版新舊教材在核心素養視角下的“機械能守恒定律”教學為例，探討了如何在高中物理實驗課中實施延展式教學，并分享了作者的一些深入思考.

1 “機械能守恒定律”在高中物理人教版新舊教材比較

舊版教材中有一個這樣的實驗過程：由一個用細線懸掛的小球從A點開始搖擺，并記著它最大可以到達的位置，再用尺子將懸線固定在 P點，觀察小球在這樣的環境中會飛到多高，從能量的觀點來分析，你覺得這樣做能告訴我們什么？引出問題讓學生思考，從而展開這一章內容的教學.因此，許多學生和一些教師得出了這樣的結論：“當僅依靠重力或彈力進行工作時，物體的機械能量是恒定的.但是，筆者擔心，這種教材的制定方法可能會誤導讀者，從而使得上述觀點的描述變得不夠精確.在描述守恒條件時，單一物體和由多個物體組成的系統之間應該有所不同，這樣的描述可能會導致對單一物體和多個物體組合的系統產生混淆.新教材開篇引入改為：伽利略曾研究小球在斜面上的運動.追尋科學家的腳步，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驗有兩個：一是必修1“自由落體運動”一節科學漫步中采用斜面巧妙“沖淡”重力.二是理想斜面實驗，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”理想實驗的魅力中有詳細介紹此處再次提及，換用“能”的角度去探究問題拓展思維，使學生更容易明白內涵，脫離表面看清本質.很好地體現了實驗在學生核心素養培養方面具有共通性、融合性和發展性的特點.

與舊教材相比，新教材在編寫過程中有三個主要的變化：（1）它既舉例說明了重力勢能和動能之間的相互轉換，又舉例說明了彈性勢能和動能的互相轉換.例如，弓或箭.與老教科書中只有一節是關于勢能和動能的相互轉換的內容，新教材又新增了一個運動員用跳板跳水的例子，便于學生理解的同時也體現了五育并舉中的體育精神.（2）當需要證明僅有重力勢能做功時，新舊兩版教材選擇物體在光滑曲面上的下滑作為例子，但新教材對機械能守恒定律的推演上新教材則給出了動能和勢能的具體表達形式，使學生直觀感受到理論推導的結論是易于測量檢驗的，為下一節實驗探究機械能守恒做鋪墊，這種方法具有更廣泛的適用性，可以避免一些學生錯誤地認為機械能守恒的條件是“物體只受重力”.（3）關于機械能守恒定律，新教科書是這么說的：“只有重力或彈力做功時，其能量可以互相轉化，但其總能量卻不會改變，即機械能守恒定律”.這一表述適用于物體體系.不過，因為教科書中只提到了物體體系，所以教師在教學時，最好加上“單個物體的機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題課來幫助學生加深對這個定律的了解，而新教材的課后習題有所調整，難易梯度的控制更好.以新課程標準為依據，確立以學生為本，新穎多樣，面向全體學生尋求臨近增長點.

2 核心素養視角下機械能守恒定律的教學新路徑

2.1 實驗的表達方法進行優化

在新舊教科書中，力學實驗主要采用圖文結合的形式.這一部分著重比較了新舊教科書中相同的實驗在語言表達和圖象表達方式上的不同.

2.1.1 表達更嚴謹

與老教科書比較，新教科書在表述方式上更加嚴格.例如，在“研究自由落體運動的規律”中.在新教科書中，關于試驗程序的說明中，有一段文字是“用手捏住紙帶上端，啟動打點計時器”.對比可見，新教科書著重紙帶“上端”兩個字，是為了使學生在閱讀時不至于出現歧義，也能使語言更為嚴謹.

2.1.2 增加了實驗圖片

本文采用文字與圖畫相結合的方法，使實驗有了更為全面的表現，同時，因為以實驗圖象為主，所以添加的實驗圖象也可以作為學生進行實驗時的參考.

（1）在演示“重量與重量不同的物體下降速度”的示范試驗中，增加了一根羽毛、一片鐵片在真空環境中的下降軌跡，從而得出了輕、重物體在真空環境下的下降規律.在課堂上，由于牛頓試管的體積較小，教室又比較寬敞，因此，在進行演示實驗時，教師不能保證全班同學都能看清，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效果[3].

（2）在“靜摩擦力的幅值與拉力之間的關系”實驗中，使用彈簧測力計和力傳感器分別對靜摩擦力進行測試.新、舊教材都給出了用彈簧測力計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 補充了疑問式的指導

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

2.3 實驗編排的調整

通過對獨立成單元的學生進行實驗，發現新教科書與老教科書在版式設計上存在較大差異.老教科書中每個學生的實驗題目各不相同，很難發現其中的規律.而新教科書的這一節的小標題中，包含了實驗思想，物理量的測量，進行實驗，數據分析，參考案例，拓展學習.

2.3.1 在遵循課程標準的基礎上，深入理解教科書的編寫目的

課程改革對教師提出了嚴格的標準.教師不僅是課程改革的核心參與者，也是其主要的建設者和開發者.他們需要深入地解讀課程標準的內容，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準與實際教學相結合，靈活運用不同教材的特點，創造出更符合學生需求和時代要求的教學方式和內容.因此，教師們需要對新的教材進行深入研究，重視其與舊教材的區別，并按照教材的設計目的進行教學活動.

2.3.2 “實驗思路”的作用

新的課程標準中，學生的實驗設計主要是圍繞著實驗的過程展開的，注重知識的邏輯性，內容的前置性等.它有助于指導學生積極地進行探索，給他們提供提問和探索的機會，從而使他們在物理學中形成核心素養.因此，在新的教科書中，新增加了“實驗思路”一節，并將其放在每個章節的第1節.“實驗思路”是一種由淺入深的方法，它將學生引入到實驗中，為后面的實驗奠定了基礎.如果基礎不扎實，后面的試驗也很難進行下去，因此這個環節就顯得格外重要.

例如 驗證機械能守恒定律部分，教材提出機械能守恒的前提：“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？在此基礎上，提出了一些相關的答案，并鼓勵同學們去思考其他情況，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，每一次的學生實驗都是在課文中給出一個具體的操作步驟，而新的教科書則會給出大量的實驗實例.舊版教科書中“驗證機械能守恒定律”的實驗中，只是用重物自由落體來證明機械能的存在，而新版教科書除此之外還提供了一個研究沿斜面下滑物體的機械能的例子.在“探究加速度與力和質量之間的關系”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.從這一點可以看出，新的教科書更多地關注于培養學生的科學思考能力，使他們體驗到了解決物理問題的各種方式，提高了他們的求知欲和創造力.

2.3.4 與現代科技緊密相連的“拓展學習”

隨著信息化程度的提高，實驗教學可以在更高的平臺上開展，例如： DISLab， PASCO等.新的教科書也與時俱進，將新科技應用于實驗教學中[5].例如，在實驗“探究平拋運動的特點”一節的“拓展學習”中，為了開闊學生的眼界，增加認識，對“用傳感器和計算機描繪物體做平拋運動的軌跡”的理論與方法進行了闡述.

2.3.5 使“機械能守恒定律”的教學合理化

在講授機械能守恒定律這一節時，教師要想讓學生完整地掌握這一部分內容，就必須梳理整個結構，按照學生的實際情況和內容的安排，綜合設置教學順序，在介紹重點概念時，要保證表述的準確，了解相關概念的形成和發展，才能使教學更具有科學性，既要提高學生的科學素質，又不能忽視人文素質的培養，以教材上的習題為主要內容，在夯實基本知識的基礎上，重視學生更高的認知層次的發展，培養學生的學習能力與創新精神，為新時期的人才培養提供全方位的人才.

3 結語

通過對人教版新舊教材在教學上的不同之處進行對比，發現新教材在某些方面作了較大的改進.它不僅具有較高的易讀性，而且便于學生自主學習，還能給教師以一些指導思想.在教學過程中，我們發現，新教科書與時俱進，不但加入了各種“參考案例”，而且加入了與現代技術密切相關的“拓展實驗”，反映出新課程更注重對學生進行科學研究的培養.在新課標實施過程中，教師要全面了解新課標的變化，分析其產生的原因，并提出自己的認識，以促進新課標的實施.

參考文獻：

[1]戴大勇.在課堂互動中培育核心素養的策略探討——以“機械能守恒定律”教學設計為例[J].物理教師，2021，42（10）：13-16+19.

[2]朱寧寧，崔琰.以大概念統領單元教學設計，促進學科核心素養的落實——以“機械能及其守恒定律”單元為例[J].物理教學探討，2021，39（02）：31-36.

[3]趙學齊，孔紅艷.當翻轉課堂遇上物理核心素養——以《機械能守恒定律》教學為例[J].智庫時代，2019（08）：147-148.

[4]魯世明.科學探究“守恒定律”提高物理核心素養——以“機械能守恒定律”教學設計為例[J].物理教學探討，2017，35（06）：31-35.

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