［摘 要］高中物理教科書中的習(xí)題在延伸、遷移和應(yīng)用教科書中的知識(shí)方面發(fā)揮著重要作用，同時(shí)也是高考物理試題命題的重要來源。本研究以2019年人教版和魯科版高中物理必修第二冊(cè)中的習(xí)題為研究對(duì)象，通過對(duì)比分析兩個(gè)版本教科書的習(xí)題在廣度和深度上的特點(diǎn) ，為高中物理教師深入理解和有效運(yùn)用教科書習(xí)題提供參考。

［關(guān)鍵詞］高中物理；教科書習(xí)題；比較

［中圖分類號(hào)］ G633.7 ［文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼］ A ［文章編號(hào)］ 1674-6058（2024）26-0038-04

一、研究背景

教科書作為教學(xué)的核心課程資源，不僅是學(xué)生獲取知識(shí)的主要途徑，更是教師教學(xué)的主要依據(jù)，同時(shí)還是高考試題命題的重要來源。教科書中的習(xí)題由眾多專家精心設(shè)計(jì)與編制，是一種能夠反饋教師教學(xué)成效以及學(xué)生學(xué)習(xí)效率的形成性評(píng)價(jià)方式，其價(jià)值和重要性不容忽視。高中物理教科書中的習(xí)題不僅能診斷學(xué)生對(duì)所學(xué)物理知識(shí)的掌握程度，還能讓學(xué)生在解題過程中有效提升判斷能力、思考能力和計(jì)算能力，同時(shí)在學(xué)生情感態(tài)度與價(jià)值觀的塑造方面也發(fā)揮著重要作用。在日常教學(xué)中，如果教師能夠有效利用教科書中的習(xí)題，那么不僅能夠顯著提高教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效果，還能在一定程度上有效減輕學(xué)生的作業(yè)負(fù)擔(dān)。

本研究以2019年人教版和魯科版高中物理必修第二冊(cè)中的習(xí)題為研究對(duì)象，通過對(duì)比分析兩個(gè)版本教科書的習(xí)題在廣度與深度上的特點(diǎn)，為高中物理教師深入理解和有效運(yùn)用教科書習(xí)題提供參考。

二、習(xí)題廣度比較

（一）習(xí)題欄目比較

兩個(gè)版本的高中物理教科書均在節(jié)末和章末設(shè)計(jì)了相應(yīng)的習(xí)題，以此鞏固學(xué)生所習(xí)得的知識(shí)，發(fā)展學(xué)生的物理思維。但不同的是，魯科版教科書的“節(jié)練習(xí)”是按照課程標(biāo)準(zhǔn)中學(xué)業(yè)質(zhì)量要求的4個(gè)水平，從易到難、從單一到綜合進(jìn)行編制的，且用黑色標(biāo)號(hào)來表示1-2水平的習(xí)題、紅色標(biāo)號(hào)表示3-4水平的習(xí)題，對(duì)于具有挑戰(zhàn)性的選做題，則用“?”號(hào)特別標(biāo)記。對(duì)于“章末”練習(xí)，人教版教科書分為Ａ組和Ｂ組，其中A組是基礎(chǔ)題，B組是拔高題，以滿足不同學(xué)生的學(xué)習(xí)需求；而魯科版教科書則設(shè)計(jì)了“科學(xué)認(rèn)知”“科學(xué)辨析”“科學(xué)探究”“科技交流”“溫故知新”“我的學(xué)習(xí)總結(jié)”等幾大類型的習(xí)題，這些習(xí)題的水平劃分和“節(jié)練習(xí)”類似，充分體現(xiàn)了對(duì)物理學(xué)科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)。此外，魯科版教科書在單元末還設(shè)置了“單元自我檢測”，緊隨其后的是“單元自我評(píng)價(jià)”，以引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行自我評(píng)價(jià)與反思。

（二）習(xí)題類型及數(shù)量比較

《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）》（以下簡稱《課標(biāo)》）將新版高中物理必修第二冊(cè)的內(nèi)容分為“機(jī)械能及其守恒定律”“曲線運(yùn)動(dòng)與萬有引力定律”“牛頓力學(xué)的局限性與相對(duì)論初步”三個(gè)主題?！皺C(jī)械能及其守恒定律”主題主要包括功、功率、動(dòng)能定理、重力勢能、機(jī)械能守恒定律等內(nèi)容，“曲線運(yùn)動(dòng)與萬有引力定律”主題主要包括曲線運(yùn)動(dòng)、運(yùn)動(dòng)的合成與分解、勻速圓周運(yùn)動(dòng)、萬有引力定律等內(nèi)容，“牛頓力學(xué)的局限性與相對(duì)論初步”主題主要包括牛頓力學(xué)的局限性、相對(duì)論時(shí)空觀等內(nèi)容。

習(xí)題數(shù)量的統(tǒng)計(jì)方法如下：根據(jù)習(xí)題前面的題號(hào)依次進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。對(duì)于計(jì)算題，如果一道題中包含多個(gè)問題，則每個(gè)問題算作一道題；對(duì)于填空題，如果一道題中有多個(gè)空格需要填寫，則每個(gè)空格算作一道題。

例如，用起重機(jī)把質(zhì)量為2.0×[103] kg的物體勻速地提高了5 m，鋼繩的拉力做了多少功？重力做了多少功？這些力做的總功是多少？此計(jì)算題可記為3道題。

又如，已知小方格的邊長L = 2.5 cm，取重力加速度g =10 m/[s2]，則小球平拋的初速度[v0]= （用L、g表示），其值是 。此填空題可記為2道題。

人教版和魯科版教科書的習(xí)題類型及數(shù)量統(tǒng)計(jì)如表2所示。

人教版和魯科版教科書的習(xí)題類型分布圖如圖1所示。

由表2和圖1可知，與人教版教科書相比，魯科版教科書在習(xí)題類型上增加了“選擇題”“實(shí)踐題”“科技論文”三種類型的習(xí)題。魯科版教科書主要以“計(jì)算題”和“選擇題”為主，而人教版教科書則以“計(jì)算題”和“說明題”為主。計(jì)算題注重考查學(xué)生解題的技巧與規(guī)范、數(shù)據(jù)處理能力以及計(jì)算能力。選擇題注重考查學(xué)生的理解能力與記憶能力。說明題注重考查學(xué)生對(duì)物理概念和規(guī)律的理解以及分析問題和解決問題的能力。由此可以看出，魯科版教科書不僅強(qiáng)調(diào)學(xué)生對(duì)物理知識(shí)的理解、記憶，還特別注重學(xué)生對(duì)知識(shí)的應(yīng)用以及對(duì)數(shù)據(jù)的處理與計(jì)算能力。相比之下，人教版教科書更為注重學(xué)生對(duì)物理知識(shí)的理解與應(yīng)用。

兩版教科書的習(xí)題數(shù)量都相當(dāng)豐富，但魯科版教科書比人教版教科書多出了10道題。在“機(jī)械能及其守恒定律”主題下，人教版教科書的習(xí)題數(shù)量相對(duì)較少；在“曲線運(yùn)動(dòng)與萬有引力定律”主題下，兩版教科書的習(xí)題數(shù)量保持一致；至于“牛頓力學(xué)的局限性與相對(duì)論初步”主題，魯科版教科書的習(xí)題數(shù)量則更為豐富。此外，魯科版教科書習(xí)題中的“科技論文”部分，在提升學(xué)生的科學(xué)思維能力以及增強(qiáng)學(xué)生將物理知識(shí)學(xué)以致用的能力等方面具有重要作用。因此，教師在教學(xué)中可以此部分作為一種有效參考，用以培養(yǎng)學(xué)生的綜合素質(zhì)。

三、習(xí)題深度比較

本研究采用了布魯姆教育目標(biāo)分類方法，將知識(shí)點(diǎn)的掌握分為記憶、理解、應(yīng)用、分析、評(píng)價(jià)和創(chuàng)造六個(gè)層級(jí)，并分別用1、2、3、4、5、6來進(jìn)行賦值。

對(duì)高中物理而言，“記憶”層級(jí)是指能依據(jù)所學(xué)的物理概念、規(guī)律等直接寫出或計(jì)算出相關(guān)問題的答案或結(jié)果?！袄斫狻睂蛹?jí)是指能理解物理概念、規(guī)律等的確切含義以及它們的適用條件?！皯?yīng)用”層級(jí)是指能應(yīng)用所學(xué)的物理概念、規(guī)律等解決實(shí)際問題。“分析”層級(jí)是指能依據(jù)所學(xué)物理知識(shí)分析問題?！霸u(píng)價(jià)”層級(jí)是指能對(duì)利用物理思維方式解決的實(shí)際問題進(jìn)行評(píng)價(jià)。“創(chuàng)造”層級(jí)是指能基于已得到的信息進(jìn)行組織與建構(gòu)。

本文通過布魯姆的教育目標(biāo)分類法，對(duì)人教版與魯科版教科書中的習(xí)題進(jìn)行深度的比較分析，并明確給出深度S的計(jì)算公式：

[S=i=1NviN] （1）

（1）式中[vi]為第i個(gè)知識(shí)點(diǎn)的要求層次的值，N為總的知識(shí)點(diǎn)個(gè)數(shù)。深度值S越大，說明對(duì)學(xué)習(xí)的要求程度越高。

（一）習(xí)題深度編碼的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

在研究習(xí)題的深度之前，我們先將習(xí)題依據(jù)布魯姆的教育目標(biāo)分類體系進(jìn)行詳細(xì)的劃分。具體的劃分示例如下：

［例1］地球質(zhì)量為6.0×[1024] kg，地球與太陽的距離為1.5×[1011] m。地球繞太陽的運(yùn)動(dòng)可以看作勻速圓周運(yùn)動(dòng)。太陽對(duì)地球的引力是多少？

本題考查的內(nèi)容是向心力的算法，學(xué)生僅憑記憶即可得出答案。因此，本題可劃分為“記憶”層級(jí)。

［例2］某質(zhì)點(diǎn)從A點(diǎn)沿圖中的曲線運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)，質(zhì)點(diǎn)受力的大小為F。經(jīng)過B點(diǎn)后，若力的方向突然變?yōu)榕c原來相反，它從B點(diǎn)開始沿圖中哪一條虛線運(yùn)動(dòng)？為什么？

本題考查的內(nèi)容是對(duì)曲線運(yùn)動(dòng)的理解。因此，本題可劃分為“理解”層級(jí)。

［例3］質(zhì)量為2.0×[103] kg的汽車在水平公路上行駛，輪胎與路面間的最大靜摩擦力為1.4×[104] N。汽車經(jīng)過半徑為50 m的彎路時(shí)，如果車速達(dá)到72 km/h，這輛車會(huì)不會(huì)發(fā)生側(cè)滑？

本題考查的內(nèi)容是圓周運(yùn)動(dòng)在實(shí)際問題中的應(yīng)用。因此，本題可劃分為“應(yīng)用”層級(jí)。

［例4］設(shè)空中的雨滴從靜止開始下落，遇到水平方向吹來的風(fēng)。請(qǐng)分析風(fēng)速對(duì)雨滴下落時(shí)間和著地速度的影響。

本題考查的內(nèi)容是運(yùn)動(dòng)的合成與分解，學(xué)生需要依據(jù)矢量合成的特點(diǎn)進(jìn)行分析。因此，本題可劃分為“分析”層級(jí)。

［例5］一位同學(xué)根據(jù)向心力公式[F=mv2r]說，如果人造地球衛(wèi)星的質(zhì)量不變，當(dāng)軌道半徑增大到2倍時(shí)，人造地球衛(wèi)星需要的向心力減小為原來的[12]；另一位同學(xué)根據(jù)衛(wèi)星的向心力是地球?qū)λ囊Γ晒絒F=Gm1m2r2] 推斷，當(dāng)軌道半徑增大到2倍時(shí)，人造地球衛(wèi)星需要的向心力減小為原來的 [14 ]。哪位同學(xué)的看法對(duì)？說錯(cuò)了的同學(xué)錯(cuò)在哪里？請(qǐng)說明理由。

本題考查的是學(xué)生對(duì)實(shí)際問題的評(píng)價(jià)能力。因此，本題可劃分為“評(píng)價(jià)”層級(jí)。

［例6］可視為質(zhì)點(diǎn)的兩物塊A、B的質(zhì)量分別為M、m。A放在光滑水平桌面，一不可伸長的輕繩跨過光滑輕質(zhì)定滑輪，兩端分別與A、B相連接，A和滑輪間的輕繩與桌面平行?，F(xiàn)將A由靜止釋放，不計(jì)空氣阻力，重力加速度為[g]。請(qǐng)你設(shè)計(jì)兩個(gè)問題，使其可應(yīng)用下面的物理規(guī)律解決：

（1）牛頓第二定律；

（2）動(dòng)能定理或機(jī)械能守恒定律。

本題主要考查的是學(xué)生基于已得到的信息進(jìn)行創(chuàng)造的能力。因此，本題可劃分為“創(chuàng)造”層級(jí)。

鑒于魯科版教科書中的習(xí)題包含“單元自我檢測”以及標(biāo)有“*”的選做題，且相關(guān)題目具有一定的難度，而人教版教科書中并未設(shè)置此類相對(duì)應(yīng)的習(xí)題，本文在進(jìn)行習(xí)題深度比較時(shí)不對(duì)魯科版教科書中特有的這部分習(xí)題進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。兩版教科書習(xí)題深度的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)如表3所示。

（二）習(xí)題深度比較分析

根據(jù)表3的習(xí)題深度統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，從主題角度來看，在三個(gè)主題下魯科版教科書的習(xí)題深度均大于人教版教科書的習(xí)題深度；從整體來看，魯科版教科書的習(xí)題深度也大于人教版教科書的習(xí)題深度。這說明魯科版教科書所編排的習(xí)題相較于人教版教科書，深度是較大的。這也同時(shí)說明了魯科版教科書對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)要求比人教版教科書更高。

四、結(jié)論與啟示

（一）結(jié)論

通過以上對(duì)人教版和魯科版教科書習(xí)題廣度與深度的比較，我們可以得知，在習(xí)題欄目分布、習(xí)題類型以及習(xí)題數(shù)量這幾個(gè)維度上，兩版教科書均展現(xiàn)出各自的特點(diǎn)和差異。相較于人教版教科書，魯科版教科書不僅習(xí)題數(shù)量較多，而且在習(xí)題欄目的分布上更為清晰，習(xí)題類型也更加豐富。雖然魯科版教科書在習(xí)題廣度上比人教版教科書大，但兩版教科書在習(xí)題設(shè)置上都有著各自的優(yōu)勢，充分體現(xiàn)了習(xí)題對(duì)于學(xué)生能力的培養(yǎng)。在三個(gè)主題下以及整體上，魯科版教科書的習(xí)題深度均超過人教版教科書的習(xí)題深度，這顯示出魯科版教科書對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)要求更高。魯科版教科書更加注重學(xué)生對(duì)知識(shí)的深入理解與創(chuàng)造性應(yīng)用，對(duì)學(xué)生思維發(fā)散水平提出較高的要求。在實(shí)際教學(xué)中，教師可根據(jù)實(shí)際教學(xué)需要，將不同版本教科書中同一章節(jié)的習(xí)題進(jìn)行橫向分析，并綜合利用相關(guān)題型，進(jìn)而發(fā)揮習(xí)題對(duì)教學(xué)的優(yōu)化促進(jìn)作用。

（二）啟示

教師和學(xué)生是教科書的直接使用者，教師在其中扮演著引導(dǎo)者的角色。因此，對(duì)于教師來說，只有深入理解并廣泛把握教科書的內(nèi)容，才能有效地促進(jìn)師生之間的教與學(xué)活動(dòng)。

第一，結(jié)合高考的題型與難度，適當(dāng)改編教科書中的習(xí)題，以滿足不同學(xué)生的需求。教科書中的習(xí)題是高考試題的一個(gè)重要來源，對(duì)其進(jìn)行改編，能夠幫助學(xué)生更好地適應(yīng)高考。

第二，合理利用相關(guān)資源，優(yōu)化習(xí)題設(shè)計(jì)。不同版本教科書的習(xí)題在難易度上存在差異，部分習(xí)題可能過于容易，而對(duì)一些學(xué)生來說則比較難。教師應(yīng)合理利用相關(guān)資源，對(duì)習(xí)題進(jìn)行設(shè)計(jì)與有效整合，以充分發(fā)揮習(xí)題的價(jià)值。

第三，注重習(xí)題對(duì)物理學(xué)史的考查。物理學(xué)史可以讓學(xué)生了解物理學(xué)在不同歷史時(shí)期的演進(jìn)，了解科學(xué)家的努力和突破，使學(xué)生對(duì)科學(xué)的本質(zhì)有更清晰的認(rèn)知，同時(shí)能培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度與責(zé)任素養(yǎng)。教師在編制習(xí)題時(shí)應(yīng)特別關(guān)注這一點(diǎn)。

［ 參 考 文 獻(xiàn) ］

[1] 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.普通高中教科書 物理 必修 第二冊(cè)[M].北京：人民教育出版社，2019.

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[3] 廖伯琴，霍靜.課程標(biāo)準(zhǔn)與教材修訂（四）：如何發(fā)揮教材中習(xí)題的育人功能[J].物理教學(xué)探討，2020（4）：1-5.

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[5] 張磊.兩版高中物理教材習(xí)題的對(duì)比分析及教學(xué)啟示：以人教版和粵教版必修一教材課后習(xí)題為例[J].數(shù)理天地（高中版），2023（14）：30-32.

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（責(zé)任編輯 黃春香）