陳怡 張一馳 陸建隆

摘 要：我國(guó)基礎(chǔ)教育為深入貫徹“立德樹人”根本任務(wù)，各學(xué)科凝煉了學(xué)科核心素養(yǎng)，優(yōu)化了課程結(jié)構(gòu)，編制了新版高中教材.新版物理教材的優(yōu)化主要體現(xiàn)在章節(jié)結(jié)構(gòu)以及課后習(xí)題兩方面，其中，新教材課后習(xí)題在數(shù)量和內(nèi)容上都有較大的變動(dòng).本文選擇以新教材中變化較大的“拋體運(yùn)動(dòng)”“圓周運(yùn)動(dòng)”兩章課后習(xí)題為例，從習(xí)題所體現(xiàn)的素養(yǎng)水平出發(fā)，全面分析新教材課后習(xí)題的特點(diǎn)：基礎(chǔ)性、情境性、思維性和探究性，為新課改中習(xí)題的選擇與應(yīng)用提供幫助，給一線教師以相關(guān)啟示.

關(guān)鍵詞：核心素養(yǎng);新教材;課后習(xí)題

中圖分類號(hào)：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B 文章編號(hào)：1008-4134（2021）17-0009-04

作者簡(jiǎn)介：陳怡（1993-），女，江蘇無錫人，碩士，中學(xué)一級(jí)教師，研究方向：物理學(xué)科教學(xué)、PISA試題與測(cè)試;

張一馳（1992-），男，江蘇常州人，碩士，中學(xué)一級(jí)教師，研究方向：物理學(xué)科教學(xué)、PISA試題與測(cè)試、STEM教育;

陸建?。?962-），男，江蘇南京人，教授，研究方向：物理課程與教學(xué)的研究.

面對(duì)經(jīng)濟(jì)、科技的迅猛發(fā)展，我國(guó)基礎(chǔ)教育為深入貫徹“立德樹人”根本任務(wù)，各學(xué)科凝煉了學(xué)科核心素養(yǎng)，優(yōu)化了課程結(jié)構(gòu)，編制了新版高中教材.新人教版物理教材（以下簡(jiǎn)稱“新教材”）的優(yōu)化主要體現(xiàn)在章節(jié)結(jié)構(gòu)以及課后習(xí)題兩方面，這兩部分的變化又存在很大的相關(guān)性.對(duì)比新舊教材可知，“拋體運(yùn)動(dòng)”“圓周運(yùn)動(dòng)”兩章結(jié)構(gòu)變化較大.新教材必修二第五章和第六章分別是拋體運(yùn)動(dòng)和圓周運(yùn)動(dòng)，對(duì)應(yīng)于舊教材第五章曲線運(yùn)動(dòng).新教材在章節(jié)安排上將其拆分為兩章，分別側(cè)重于勻變速曲線運(yùn)動(dòng)的平拋運(yùn)動(dòng)以及變加速曲線運(yùn)動(dòng)的圓周運(yùn)動(dòng).其改變主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：第一，為了能夠更加貼近學(xué)生的認(rèn)知建構(gòu)能力同時(shí)發(fā)展學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，新教材將運(yùn)動(dòng)的合成與分解單獨(dú)設(shè)為一節(jié)，明確研究曲線運(yùn)動(dòng)的科學(xué)方法;第二，從原來的先認(rèn)識(shí)再研究平拋運(yùn)動(dòng)調(diào)整為先探究再認(rèn)識(shí)平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，凸顯了科學(xué)探究能力的重要性;第三，從原來的先向心加速度后向心力調(diào)整為先向心力后向心加速度，進(jìn)一步明確力是產(chǎn)生加速度的原因.由于章節(jié)結(jié)構(gòu)的變動(dòng)，課后習(xí)題的數(shù)量也從原來的30題上漲至現(xiàn)在的63題，漲幅達(dá)到110%.基于以上分析，“拋體運(yùn)動(dòng)”“圓周運(yùn)動(dòng)”兩章課后習(xí)題更加體現(xiàn)了核心素養(yǎng)視角下的習(xí)題特點(diǎn)，對(duì)其深入研究具有典型意義與價(jià)值.

1 習(xí)題素養(yǎng)水平分析

《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）》中不僅具體說明了物理核心素養(yǎng)包含“物理觀念”“科學(xué)思維”“科學(xué)探究”和“科學(xué)態(tài)度與責(zé)任”四個(gè)方面，而且還在附錄1中將物理學(xué)科核心素養(yǎng)進(jìn)行了水平劃分，將四個(gè)方面分別細(xì)化為了5個(gè)水平，概述見表1.

圖1、圖2分別為“拋體運(yùn)動(dòng)”和“圓周運(yùn)動(dòng)”課后習(xí)題按照核心素養(yǎng)5個(gè)水平的分布圖.

從核心素養(yǎng)水平分析以及新舊教材對(duì)比，我們可以發(fā)現(xiàn)“拋體運(yùn)動(dòng)”和“圓周運(yùn)動(dòng)”兩章的課后習(xí)題總體呈現(xiàn)基礎(chǔ)性、情境性、思維性和探究性四大特點(diǎn).

2 習(xí)題的特點(diǎn)分析

2.1 基礎(chǔ)性

從核心素養(yǎng)的四個(gè)方面來說，課后習(xí)題總體分布于水平2階段，即重視習(xí)題的基礎(chǔ)性.水平2 整體要求學(xué)生能夠掌握基本的物理概念和規(guī)律，物理觀念中水平2要求學(xué)生形成初步的物理觀念，能從物理學(xué)的視角解釋一些自然現(xiàn)象，能應(yīng)用物理知識(shí)解決一些實(shí)際問題.

下面展示兩個(gè)體現(xiàn)習(xí)題基礎(chǔ)性的例題.

案例1 第五章第2節(jié)運(yùn)動(dòng)的合成與分解第2題

在許多情況下，跳傘員跳傘后最初一段時(shí)間降落傘不張開，跳傘員做加速運(yùn)動(dòng).隨后，降落傘張開，跳傘員做減速運(yùn)動(dòng).速度減小到一定值后便不再減小，跳傘員以這一速度做勻速運(yùn)動(dòng)，直至落地.無風(fēng)時(shí)某跳傘員豎直下落，著地時(shí)速度是5m/s.現(xiàn)在有風(fēng)，運(yùn)動(dòng)員在豎直方向的運(yùn)動(dòng)情況與無風(fēng)時(shí)相同，并且風(fēng)使他以4m/s的速度沿水平方向運(yùn)動(dòng).跳傘員將以多大速度著地？畫出速度合成的圖示.

案例2 第五章第2節(jié)運(yùn)動(dòng)的合成與分解第5題

汽艇以18km/h的速度沿垂直于河岸的方向勻速向?qū)Π缎旭?，河?00m.設(shè)想河水不流動(dòng)，汽艇駛到對(duì)岸需要多長(zhǎng)時(shí)間？如果河水流速是3.6km/h，汽艇駛到對(duì)岸需要多長(zhǎng)時(shí)間？汽艇在對(duì)岸何處靠岸？

點(diǎn)評(píng)：這兩個(gè)案例都是源自生活，難度不大，但屬于經(jīng)典的速度合成與分解的問題，背后的物理本質(zhì)是伽利略變換.新教材課后習(xí)題加入了這些問題，更加能夠說明教材習(xí)題對(duì)典型物理模型的重視.加強(qiáng)物理基礎(chǔ)，有助于進(jìn)一步讓我們將物理觀念應(yīng)用于生活實(shí)際，同時(shí)提升學(xué)生的科學(xué)思維能力.

2.2 情境性

為了能夠進(jìn)一步提升學(xué)生的物理核心素養(yǎng)以及解決實(shí)際問題的能力，情境的創(chuàng)設(shè)有助于激發(fā)學(xué)生的認(rèn)知建構(gòu)以及素養(yǎng)水平.結(jié)合學(xué)科考試實(shí)際，探索將物理科考查情境分為生活實(shí)踐問題情境和學(xué)習(xí)探索問題情境.生活實(shí)踐情境主要是貼近生活、貼近實(shí)際的情境，能夠給予學(xué)生一定的親切感，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，主要分為生產(chǎn)生活、軍用裝備、科技前沿情境;學(xué)習(xí)探究問題情境來源于真實(shí)的科學(xué)探索研究過程以及典型的物理模型，學(xué)生具有一定的親切感，降低了建模能力要求同時(shí)又提升了思維分析能力.“拋體運(yùn)動(dòng)”和“圓周運(yùn)動(dòng)”兩章的試題情境分別如圖3、圖4所示，從兩圖中可以看出，生產(chǎn)生活的習(xí)題情境所占比例較大，典型問題次之.

生產(chǎn)生活的試題情境包含了體育運(yùn)動(dòng)、自然現(xiàn)象、游樂項(xiàng)目、交通運(yùn)輸?shù)确矫妫w現(xiàn)了物理與生活的緊密聯(lián)系，強(qiáng)調(diào)從生活中建構(gòu)物理模型的能力以及解決實(shí)際問題的探究能力.

下面展示兩個(gè)體現(xiàn)習(xí)題情境性的例題.

案例1 第五章章末A組第7題

跳臺(tái)滑雪是一項(xiàng)勇敢者的運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)員穿專用滑雪板，在滑雪道上獲得一定速度后從跳臺(tái)飛出，在空中飛行一段距離后著陸.現(xiàn)有某運(yùn)動(dòng)員從跳臺(tái)A處沿水平方向飛出，在斜坡B處著陸，如圖5所示.測(cè)得A、B間的距離為40m，斜坡與水平方向的夾角為30°，試計(jì)算運(yùn)動(dòng)員在A處的速度大小和在空中飛行的時(shí)間.不計(jì)空氣阻力，g取10m/s2.有興趣的同學(xué)可以計(jì)算一下運(yùn)動(dòng)員在空中離坡面的最大距離.

案例2 第六章第4節(jié)生活中的圓周運(yùn)動(dòng)第2題

有一種叫“飛椅”的游樂項(xiàng)目（如圖6）.長(zhǎng)為L(zhǎng)的鋼繩一端系著座椅，另一端固定在半徑為r的水平轉(zhuǎn)盤邊緣.轉(zhuǎn)盤可繞穿過其中心的豎直軸轉(zhuǎn)動(dòng).當(dāng)轉(zhuǎn)盤以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，鋼繩與轉(zhuǎn)軸在同一豎直平面內(nèi)，與豎直方向的夾角為θ.不計(jì)鋼繩的重力.分析轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度ω與夾角θ的關(guān)系.

點(diǎn)評(píng)：這兩個(gè)案例的情境分別為體育運(yùn)動(dòng)以及游樂項(xiàng)目，一方面學(xué)生對(duì)于這類情境較為熟悉，能夠較快理解習(xí)題所表達(dá)的含義，另一方面學(xué)生可以從具體的情境中抽象出物理模型并對(duì)其進(jìn)行分析.案例1中還增加了感興趣的同學(xué)可計(jì)算運(yùn)動(dòng)員在空中離坡面的最大距離，體現(xiàn)了真實(shí)情境問題的廣度與深度，能夠分層次提升學(xué)生解決實(shí)際問題的能力.

2.3 思維性

科學(xué)思維的水平2要求學(xué)生能在熟悉的問題情境中應(yīng)用常見的物理模型，能對(duì)比較簡(jiǎn)單的物理現(xiàn)象進(jìn)行分析和推理，獲得結(jié)論，能使用簡(jiǎn)單和直接的證據(jù)表達(dá)自己的觀點(diǎn)，具有質(zhì)疑和創(chuàng)新意識(shí).

經(jīng)過分析，在63道課后習(xí)題中有13道題需要學(xué)生進(jìn)行論證表述，在表達(dá)中學(xué)生能夠提升論證能力以及科學(xué)思維能力，同時(shí)也能夠加強(qiáng)學(xué)生之間的思維碰撞與交流.

下面展示兩個(gè)體現(xiàn)習(xí)題思維性的例題.

案例1 第六章章末A組第1題

請(qǐng)根據(jù)加速度的特點(diǎn)，對(duì)以下七種運(yùn)動(dòng)進(jìn)行分類，并畫出分類的樹狀結(jié)構(gòu)圖：勻速直線運(yùn)動(dòng);勻變速直線運(yùn)動(dòng);自由落體運(yùn)動(dòng);拋體運(yùn)動(dòng);平拋運(yùn)動(dòng);勻速圓周運(yùn)動(dòng);變速圓周運(yùn)動(dòng).

案例2 第六章第2節(jié)向心力第5題

一輛汽車在水平公路上轉(zhuǎn)彎，沿曲線由M向N行駛，速度逐漸減小.圖7甲、乙、丙、丁分別畫出了汽車轉(zhuǎn)彎時(shí)所受合力F的四種方向，你認(rèn)為哪種是正確的？為什么？

點(diǎn)評(píng)：案例1中的樹狀結(jié)構(gòu)圖即為思維導(dǎo)圖的縮影，通過結(jié)構(gòu)圖的形式能夠讓學(xué)生縱向聯(lián)系所學(xué)知識(shí)，形成歸納總結(jié)的思維習(xí)慣，將知識(shí)點(diǎn)編制成知識(shí)網(wǎng)絡(luò)，提升思維的有序性和完整性.案例2較舊教材增加了為什么，簡(jiǎn)單的追問，一方面能夠提升學(xué)生的思維品質(zhì)，另一方面能夠提升學(xué)生的表述能力.

2.4 探究性

新教材課后習(xí)題中科學(xué)探究，一方面集中呈現(xiàn)在研究平拋運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)中，第五章第3節(jié)實(shí)驗(yàn)：探究平拋運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)4道題目中前3道題都是側(cè)重于實(shí)驗(yàn)方案的落實(shí)上，充分體現(xiàn)出研究科學(xué)問題的多樣性，通過習(xí)題的表述能夠提升學(xué)生的科學(xué)探究意識(shí)同時(shí)激發(fā)學(xué)生設(shè)計(jì)多樣化的實(shí)驗(yàn)方案，第4題是通過軌跡圖像對(duì)猜想進(jìn)行分析，要求學(xué)生具備用合理有效的數(shù)據(jù)對(duì)現(xiàn)象進(jìn)行分析論證的能力.

另外，對(duì)比舊教材可知，新舊教材對(duì)同一物理過程的描述不盡相同，見表2.

不難發(fā)現(xiàn)，兩題情境幾乎一樣，但是新教材情境更加貼近生活，具有一定的探究?jī)r(jià)值，同時(shí)問題更加具有開放性，需要學(xué)生去建模并且確定所需數(shù)據(jù)，對(duì)于學(xué)生的估算能力、科學(xué)探究能力有較高的要求.

3 啟示

新教材不僅繼承了原有教材的課后習(xí)題的特點(diǎn)，同時(shí)也增加了許多符合當(dāng)下教學(xué)實(shí)際的習(xí)題，重點(diǎn)突出習(xí)題的基礎(chǔ)性、情境性、思維性和探究性.這樣的修改與轉(zhuǎn)變?yōu)橐痪€教師的教學(xué)提供了全新的教學(xué)、備考啟示.

3.1 關(guān)于習(xí)題使用

新教材、新課程指導(dǎo)教師合理使用新教材的課后習(xí)題，這不僅能夠了解章節(jié)的基礎(chǔ)知識(shí)和典型問題，全面提升學(xué)生核心素養(yǎng)，同時(shí)也能夠讓學(xué)生體會(huì)到教材本身的厚重感，一改學(xué)生以往忽略教材課后習(xí)題的現(xiàn)象.如今的教材課后習(xí)題多元化且具有層次性，教師在備課的過程中應(yīng)當(dāng)關(guān)注課后習(xí)題的導(dǎo)向，結(jié)合學(xué)生實(shí)際情況，選擇合適的習(xí)題.

3.2 關(guān)于教學(xué)重點(diǎn)

教學(xué)應(yīng)當(dāng)始終貫徹以學(xué)生為中心，教學(xué)過程中應(yīng)當(dāng)關(guān)注學(xué)生的論證能力與表達(dá)能力，讓學(xué)生多思、多做、多言，滲透思維導(dǎo)向的探究過程.課后習(xí)題的情境性也提示教師教學(xué)可從有效生活情境入手，提升學(xué)生的建模能力.

3.3 關(guān)于命題備考

新教材的課后習(xí)題特征指導(dǎo)了今后試題編制和考查的方向，新教材課后習(xí)題的改變，不僅提升了物理習(xí)題的數(shù)量，而且增加了許多實(shí)際生活的模型，充分體現(xiàn)了從生活中來并走向生活，因此作為一線教師，應(yīng)當(dāng)充分觀察身邊生產(chǎn)生活，關(guān)注科技發(fā)展，編制出既符合學(xué)生學(xué)情同時(shí)又能夠提高核心素養(yǎng)的有效題目.

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（收稿日期：2021-05-14）