陳玉潔 黃致新 張?zhí)煊? 張玲

摘? 要：“牛頓第三定律”在力學體系中有重要的地位，人民教育出版社新編教材有關“牛頓第三定律”的編寫與舊教材存在較大不同。對人教版新舊兩版教材中的“牛頓第三定律”進行比較，發(fā)現(xiàn)新版教材的章節(jié)結構、教學邏輯、具體內(nèi)容都做了調(diào)整和優(yōu)化，更注重知識的統(tǒng)一性、層次性和科學性，重視學生科學思維和科學探究核心素養(yǎng)的培養(yǎng)和落實。

關鍵詞：人教版;牛頓第三定律;比較分析;高中物理教材

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：A ? ? 文章編號：1003-6148（2021）3-0019-3

隨著新課改的不斷推進，《普通高中物理課程標準（2017年版）》[1]提出要培養(yǎng)學生核心素養(yǎng)的要求。為了進一步落實立德樹人的根本任務，全面提升學生的物理學科核心素養(yǎng)，滿足2017版課標提出的要求，每個高中物理教材編寫組都對實驗版教材進行了修訂[2]。

力學是高中物理課程的重難點內(nèi)容之一，其中，“牛頓第三定律”作為力學的重要基石，在牛頓力學體系中有著重要的地位。對“牛頓第三定律”進行深入的教材分析，分析新版教材的改動以及意圖，有利于教師對教材進行整體把握，提高教學水平。因此，在新版教材投入使用的初期，本文以人教版教材為例，對2019年出版的高中物理教材[3]（以下簡稱“新教材”）和2010年出版的高中物理教材[4]（以下簡稱“舊教材”）中的“牛頓第三定律”進行對比分析，希望能夠為一線教師的教學提供啟示。

1? ? 新舊教材中“牛頓第三定律”的初步比較

本文從章節(jié)結構設計、教學邏輯、教材具體內(nèi)容三方面對人教版新舊兩版教材中的“牛頓第三定律”進行比較。首先，從“牛頓第三定律”在新舊兩版教材中所處的章節(jié)位置，對其章節(jié)結構設計進行梳理和比較（見表1）。其次，從內(nèi)容概要對兩者的教學邏輯進行梳理和比較（見表2）。最后，精讀新舊教材，從列舉實例、插圖、文字表述等角度對教材具體內(nèi)容進行梳理和比較。

2? ? 新教材與舊教材中“牛頓第三定律”的變化分析

2.1? ? 重構章節(jié)結構

從表1可以看出，新教材將“牛頓第三定律”在必修1中的位置進行了調(diào)整。舊教材的“牛頓第三定律”是在第四章《牛頓運動定律》的第5節(jié)，處于牛頓第一、第二定律以及力學單位制之后，運用牛頓運動定律解決問題之前，屬于質(zhì)點動力學的內(nèi)容?！芭ｎD第三定律”一方面與牛頓第一、第二定律形成完整的牛頓運動定律的內(nèi)容體系，另一方面為運用牛頓運動定律解決實際問題奠定知識基礎?？梢?，舊教材中“牛頓第三定律”的章節(jié)結構安排更注重章內(nèi)知識的模塊化。而新教材將其提前放入第三章《相互作用——力》中，位于重力與彈力、摩擦力之后，共點力平衡之前。“牛頓第三定律”研究的正是相互作用之間的規(guī)律，將其放入第三章，是從章內(nèi)知識的統(tǒng)一性的角度出發(fā)，從整個必修1甚至是高中物理課程的視角來設計章節(jié)結構，打破了舊教材的章內(nèi)模塊化設置。新教材對“牛頓第三定律”的章節(jié)結構設計更注重知識的統(tǒng)一性，不僅有利于深化對重力與彈力、摩擦力的理解，還能為共點力平衡問題的受力分析埋下伏筆。

2.2? ? 增加“問題”欄目

新教材在每一節(jié)的開始都設置一個“問題”

欄目，以培養(yǎng)學生的問題意識，進而培養(yǎng)科學探究的核心素養(yǎng)。從表2可以看出，新教材與舊教材相比增加了一個“問題”欄目，用大人和小孩掰手腕互相施加的力的大小關系引發(fā)學生思考，暴露學生“大人對小孩的作用力一定大于小孩對大人的作用力”錯誤的前概念，并引發(fā)強烈的認知沖突。學生受到問題的驅(qū)動，迫切地動腦思考，進行知識的建構和規(guī)律的探究，進而對該現(xiàn)象進行合理的解釋，有利于培養(yǎng)科學探究的核心素養(yǎng)。

2.3? ? 替換“做一做”欄目

由表2可見，在舊教材中，“用傳感器探究作用力與反作用力的關系”屬于“做一做”欄目，是擴展性的實驗，沒有硬性要求，可由學校、學生根據(jù)具體情況在課下選做。而在新教材中，“用力傳感器探究作用力和反作用力的關系”被歸屬為“拓展學習”欄目，這是在教育資源發(fā)展不均衡和學生興趣與潛能不相同的背景下對課程設計的彈性處理，也是對信息技術與物理學科融合的推動。雖然沒有對全體學生提出要求，但是仍鼓勵教師、學有余力的學生利用傳感器等信息技術改進探究作用力和反作用力的大小關系的實驗，以提高實驗的精確程度和初步掌握利用傳感器等信息技術進行物理實驗探究的操作技能?！巴卣箤W習”替換“做一做”，響應了課程標準中“重視將信息技術應用到物理實驗……”[1]的要求，體現(xiàn)了STSE的教學理念。

2.4? ? 調(diào)整教學層次

分析表2可知，新舊教材的邏輯主線大體相同，首先舉例說明物體間的作用力是相互的;再通過實驗探究作用力與反作用力的定量關系，進而得出牛頓第三定律的內(nèi)容;最后對物體進行受力分析，體會牛頓第三定律的價值與意義。但對于受力分析的教學層次要求，新舊教材存在較大不同。舊教材中，學生已經(jīng)學習了牛頓第一、第二定律，具備從運動狀態(tài)的變化和受力特點兩個角度深入地對物體進行受力分析的知識基礎。而新教材中“牛頓第三定律”在第三章，學生只學習了重力與彈力、摩擦力的特點和產(chǎn)生條件，受限于學生的知識水平，教師只能引導學生從相互作用的角度對物體進行初步受力分析，教學層次較為淺顯。所以，新教材首先說明對物體進行受力分析的兩條思路：一是根據(jù)物體運動狀態(tài)的變化分析和判斷物體的受力情況，將在下章進行學習;二是根據(jù)力的特點和存在條件，從相互作用的角度分析物體的受力情況，著重從后一思路進行分析。這有利于進一步鞏固學生對各種力的認識，也為后一節(jié)“共點力的平衡”內(nèi)容的學習甚至下一章《運動和力的分析》的學習奠定基礎，更體現(xiàn)知識的進階性和層次性。

2.5? ? 優(yōu)化教學實例

與舊教材相比，新教材對列舉的實例和呈現(xiàn)方式進行優(yōu)化，包括刪除“坐在船上的人推另一只船”的實例，以及將模型化實例“吊在空中的靜止鐵塊”替換成實例“吊在樹枝的靜止猴子”。

舊教材通過“人拉彈簧、坐在椅子上的人推桌子、坐在船上的人推另一只船、地球吸引地球附近的物體”等物理情境實例說明兩個物體間的作用總是相互的，進而抽象概括出作用力與反作用力的概念。列舉的大部分實例都是生活中熟悉的情境，并且可以在課堂上操作和即時體驗。而實例“坐在船上的人推另一只船”存在以下不足：第一，該實例難以在課堂上操作和體驗，學生不能即時地體會到該實例中的作用力與反作用力，停留在理論分析的層面;第二，其對應的插圖以漫畫的形式進行呈現(xiàn)，反映的場景與生活聯(lián)系不緊密;第三，該實例與科學、技術、社會的聯(lián)系不大，不能體現(xiàn)STSE的教育理念。新教材對該教學環(huán)節(jié)的實例進行優(yōu)化，保留其他與生活聯(lián)系緊密且課堂上易操作和體會的實例，刪除“坐在船上的人推另一只船”的實例，并且將插圖換為“地球和人造衛(wèi)星的受力示意圖”，與“地球吸引地球附近的物體”的描述相對應，是對重力的鞏固和延伸;同時，展現(xiàn)與STSE聯(lián)系緊密的人造衛(wèi)星具有新穎性，不僅能引起學生的注意，還能促進學生了解科學、技術、社會相互促進和發(fā)展，培養(yǎng)出用發(fā)展的眼光看待世界的人。

舊教材中以“吊在空中的靜止鐵塊”為例，對“一對相互作用力”和“一對平衡力”進行區(qū)分?！暗踉诳罩械撵o止鐵塊”是一個模型化的實例，學生不需要建構模型就可以直接對其進行受力分析，較為簡單。并且其與前面物體靜止在粗糙斜面的模型化實例相比較為接近，沒有體現(xiàn)出知識的層次性。而新教材中將此實例替換成“吊在樹枝的靜止猴子”，本質(zhì)上與“吊在空中的靜止鐵塊”相同，但學生需先對猴子和樹枝進行模型建構，再進行受力分析，既有利于培養(yǎng)學生的模型建構能力，發(fā)展學生的科學思維，落實核心素養(yǎng)，也體現(xiàn)了內(nèi)容的層次性和進階性。同時，相比于簡單的鐵塊，吊在樹枝的猴子更能引起學生的注意和興趣，具有新意。

2.6? ? 完善文字表述

新教材與舊教材相比，若干處表述被修改，使得表達更加嚴謹和完善。新教材將舊教材中實驗的目的“探究作用力與反作用力的關系”修改為“用彈簧測力計探究作用力和反作用力的關系”;并將“用傳感器探究作用力與反作用力的關系”修改為“用力傳感器探究作用力和反作用力的關系”。在實驗的題目中補充實驗器材彈簧測力計，將“傳感器”限定為“力傳感器”，強調(diào)了實驗所選擇的器材，使得實驗的指向性更為明確。另外，舊教材中“陷在泥濘中的汽車，即使車輪飛轉，車也不能前進，就是這個道理”是對陷在泥濘中的車不能前進的闡述和解釋。但其表述過于絕對，不夠嚴謹。因為如果車輪得到足夠的摩擦力，汽車還是能夠前進的，可見其表述科學性不足。新教材限定汽車處于“如果泥和車輪之間太滑，車輪得不到足夠的摩擦力”的前提條件下，對原表述進行了補充和說明，更具有科學性。同時，詳細、完整的補充也使得學生更易理解該物理問題，有利于學生的自學。

3? ? 結論與討論

本文從章節(jié)結構設計、教學邏輯、教材具體內(nèi)容三方面對人教版新舊兩版教材中的“牛頓第三定律”進行了對比分析，發(fā)現(xiàn)新教材對“牛頓第三定律”做了較多調(diào)整和改進，包括章節(jié)結構的重構、“問題”欄目的增加、“做一做”欄目的替換、教學層次的調(diào)整、教學實例的優(yōu)化以及文字表述的完善。新教材注重知識的統(tǒng)一性和層次性，從“牛頓第三定律”是研究相互作用的本質(zhì)出發(fā)，從整個必修1的角度來設計章節(jié)結構和內(nèi)容層次，更符合學生的認知特點。同時，新教材注重培養(yǎng)學生的科學思維和科學探究的核心素養(yǎng)，“問題”欄目引發(fā)認知沖突，培養(yǎng)學生的問題意識和思維意識，“拓展學習”欄目鼓勵學生利用信息技術改善實驗，培養(yǎng)學生的科學探究技能。新教材也注重知識的科學性，對不嚴謹、不科學的表述進行改善和補充，有利于學生的自學。在新教材投入使用的初期，教師應該仔細研讀課程標準與教材，理解新教材改動及改動背后的意圖，更好地提升教學水平。

參考文獻：

[1]中華人民共和國教育部.普通高中物理課程標準（2017年版） [S].北京：人民教育出版社，2018：1.

[2]廖伯琴.課程標準與教材修訂（一）——基于2017版課標對高中物理教材修訂的總體思考[J].物理教學探討，

2020，38（01）：1-4.

[3]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，2019：6.

[4]人民教育出版社，課程教材研究所，物理課程教材研究開發(fā)中心.普通高中課程標準實驗教科書物理必修1[M].北京：人民教育出版社，2010：3.

（欄目編輯? ? 劉? ?榮）