课程标准与教材修订（六）
作者简介：杨燕鸣，贵州省安顺一中物理教师，正高级教师，特级教师，贵州省首批名师工作室主持人，兼职西南大学硕士研究生指导教师。主持教育部重点课题一项，主持或参加省级课题多项，其中两项成果获省级一等奖。出版专著《信息化物理教学模式》，参编著作5部，发表论文多篇。
摘 ? 要：為充分发挥教材的育人功能，在课堂教学中有效落实“促进学生物理学科核心素养的养成和发展”的课程目标[1]，文章在分析鲁科版高中物理必修第一册教材如何突显物理学科核心素养的基础上，从目标与评价、情境与活动、实验与探究、问题解决促素养提升四个角度提出教学建议。
关键词：高中物理必修第一册教材;教材修订;核心素养;教学建议
中图分类号：G633.7 文献标识码：A ? ?文章编号：1003-6148（2020）6-0001-4
普通高中物理新教材即将投入使用。如何用好教材以培养学生的物理学科核心素养？本文通过分析鲁科版高中物理必修第一册教材（以下简称教材），为教师在教学中如何用好教材提出一些建议。
1 ? ?教材分析
教材以经典力学中的直线运动、力以及力和运动的关系为知识载体，着力促进学生物理学科核心素养的养成和发展。
1.1 ? ?教材的知识结构
教材就知识结构（如图1）而言，其核心是力和运动的关系——牛顿运动定律，它是低速宏观领域制约着机械运动的自然法则。根据该法则，我们既可由力去解释、控制物体的运动，也可由物体的运动去研究力。正如牛顿本人在《自然哲学之数学原理》前言中所说的：“……哲学的全部责任似乎在于——从运动的现象去研究自然界中的力，然后从这些力去说明其他现象”[2]。为让学生循序渐进地理解该核心内容，教材以较为简单的直线运动为背景，先介绍描述运动的物理量，再用这些物理量描述匀变速直线运动，得出其运动的规律;然后介绍物体间的相互作用——力，再将其应用到共点力的平衡以加深对相互作用的认识;在此基础上再研究力和运动的关系，介绍牛顿运动定律及其应用。
1.2 ? ?教材着力突显物理学科核心素养
知识是学科核心素养的载体。理解教材在知识载体的基础上，如何着力突显核心素养，是用好教材的关键。我们可从核心素养的四个方面加以分析。
教材通过“从生活走向物理，从物理走向社会”[3]，让学生逐步形成运动与相互作用观念。如平均速度和瞬时速度的概念，教材从生活中熟悉的运动情境入手建立这两个概念（图2）[4]，再应用概念在节练习中分析龟兔赛跑的快慢问题、在章末练习中解决公路测速问题（图3）[5]等，逐步形成与速度有关的运动观念。
概念、规律的建构和应用过程，都蕴含着科学思维。教材不仅注重在这些过程中突显科学思维，还通过“本章学业要求”“素养提升”“方法点拨”等栏目进行提炼。分析概念、规律建构中所蕴含的科学思维方法，有助于教学中把握科学思维的培养。教材中建构的物理模型有质点、轻弹簧、轻绳、光滑物体等对象模型，还有匀变速直线运动、自由落体运动等过程模型。科学推理有更广泛的含义[6]，瞬时速度概念、位移-时间关系的建立，蕴藏着极限思维的方法;加速度概念的建立，蕴藏着抽象思维的方法;力的合成与分解，蕴藏着等效替代的思维方法;伽利略对落体运动的研究、伽利略的理想实验、共点力的平衡条件、牛顿第二运动定律的建立等也蕴藏着科学推理方法。匀变速直线运动、力与平衡、动力学等问题解决，都蕴含模型建构、科学推理、科学论证、质疑创新的科学思维。
物理实验中蕴含着科学探究的核心要素。教材中设计的不同类别的物理实验，目的是帮助学生建构物理概念和规律，培养科学探究能力。四个学生必做实验比较全面地落实了科学探究的核心要素：问题、证据、解释、交流。“实验探究”“迷你实验室”“DIS 实验”等，侧重物理实验某方面的作用，如引发学生认知冲突，帮助学生建构物理概念和规律、验证物理规律、应用技术等。
科学态度与责任是学生进一步发展和适应社会生活的必备品格。教材通过物理学史、我国科技成就、生产生活实际等内容的穿插，潜移默化地培养学生的科学态度与责任。
2 ? ?教学建议
2.1 ? ?明确课堂教学目标及评价任务
课堂教学首先要明确教学目标，为检验目标的达成往往还需设计评价任务。教师依据课程标准和教材提示，深入分析教学内容中所蕴含的学科核心素养并将目标要求具体化，是有效落实物理课程目标的关键，也是教师教学的基本技能。教材中的“物理聊吧”“迁移”“习题”等，可作为相应的评价任务。
例如，对教材第1章第4节加速度的教学目标，课程标准中的内容标准是：“1.1.3 理解位移、速度和加速度。……体会科学思维中的抽象方法和物理问题研究中的极限方法。”“例4 结合加速度概念的建构，体会物理学中的抽象思维。” [7]
如何理解加速度？又如何体会抽象思维？这需要对加速度的概念进行深入分析：①自然界中变速运动存在着速度变化快慢的差异，为描述速度变化快慢引入加速度;②加速度分平均加速度和瞬时加速度。平均加速度定义为a=，取Δt→0的极限，得瞬时加速度定义a=，加速度是矢量，其方向与速度变化方向相同;③在直线运动中，由一条直线的矢量运算方法计算Δv=vt-v0，进而确定加速度的大小和方向，由加速度方向与初速度方向的关系可判断物体是加速运动还是减速运动;④在匀速圆周运动中，可通过矢量运算法则计算Δv=vt-v0，得出an=，方向指向圆心;⑤从动力学的角度看，a=，加速度方向由合力方向决定，加速度是联系力和运动的桥梁。可见，加速度是运动学和动力学中的重要概念，理解该概念是逐步深入的。本节仅通过直线运动初步建立加速度的概念，对加速度的理解需初步达到①②③层次。
抽象思维的特征是以科学概念为思维对象的，具有抽象性和概括性。建构加速度的概念，首先，从自然界的变速运动中概括出速度变化存在快慢差异的共同属性;然后，抽象出速度的变化与所经历时间的比能够描述速度变化快慢的本质特征;最后，得出加速度的定义。这里的思维对象——“速度变化”“速度变化与所经历时间的比”都是以概念为对象思维的，即是抽象思维。因此，加速度概念的建构不能让学生只记住结论，更重要的是体会抽象思维过程以逐步提高学生的抽象思维水平。
在此基础上，结合教材的“本章学业要求”，可将本节的教学目标具体细化为：（1）能了解加速度是描述物体速度变化快慢的物理量;能理解加速度的定义，知道加速度的国际单位制单位，体会加速度建构中的抽象思维。（2）能知道加速度是矢量，加速度的方向与物体速度变化的方向相同;能知道在直线运动中，物体做加速运动时加速度方向和速度方向相同，物体做减速运动时加速度方向和速度方向相反。（3）能将加速度的概念与生活中的相关现象联系起来，能用加速度的定义式解答有关问题，体会物理学是对自然现象的描述，能解决人们生产生活中的一些问题，具有探索的兴趣。值得注意的是，一节课的教学目标不必面面俱到地体现核心素养的所有要求，且核心素养目标的设置应以知识为载体，而不是空泛地设置。
根据教学目标可设计相应的评价任务。对加速度定义的理解可用教材“物理聊吧”中的真实情境问题进行评价;运用加速度定义解决问题可用教材中的“迁移”进行评价;还可用教师用书中的课堂练习或知识点检测的问题：“有同学认为：物体在运动过程中，若加速度增大，则其运动的速度就一定增大。这种看法正确吗？请说明理由。”[8]评价对加速度的矢量性的理解。将评价与学生的学习融为一体、及时诊断，才能促进教学目标的达成。
2.2 ? ?重视情境创设，精心设计教学活动
教学中创设与生活关联、以任务为导向的真实情境，对培养学生的物理学科核心素养具有关键作用。物理概念、规律的建立以及知识的应用都需要创设情境，而围绕情境进行教学，还需要合理设计教学活动方式，在活动中形成和发展学科核心素养。
教材的每章节内容都是以情境-问题的方式展开的，教学中要利用好教材中创设的问题情境，并设计好教学活动。例如，对加速度概念的教学，就可用教材创设的问题情境（图4）[9]。教学活动方式可采用讨论交流，引导学生主动概括、抽象出速度变化快慢的本质特征，体会抽象思维。对加速度概念的几个评价任务也可在学生独立思考的基础上，通过讨论交流活动中产生的认知冲突生成教学。教学活动可根据教學内容和学生实际，采用自主、合作、探究等多种方式展开。
2.3 ? ?重视物理实验，培养科学探究能力
教材中设计了大量的物理实验，教学中要用好这些实验，通过学生动手做实验的过程培养学生的科学探究能力和科学态度。例如，教材第4章第1节“科学探究：力的合成”，就设计了探究性实验，通过探究活动帮助学生理解力的平行四边形法则，培养学生的科学探究能力。该实验的关键之一是通过力的图示探究合力与分力的关系。学生在画出两个分力F1、 F2及合力F 的图示后，并不容易找到它们之间的关系。教材在“数据分析”中给出：“试一试，将 F1、 F2、 F 的箭头端用虚线连起来，能否找出规律并进行论证？”引导学生提出平行四边形的猜想，并进一步提出论证的方法。将科学探究中提出问题的能力、猜想与假设能力以及利用图像进行分析论证的能力落到了实处。
2.4 ? ?在问题解决中促进学科核心素养的达成
教材重视例题、习题的创新设计，让学生学会用物理知识和方法解决生产生活中的各种实际问题，促进物理学科核心素养的发展。解决实际问题通常需经历两个主要环节：一是联系相应的物理知识，将实际情境转换为相应的物理情境，建构物理模型;二是针对物理情境、物理模型应用相应的物理规律求解。教学中既要重视第二个环节，更要重视第一个环节。对第二个环节，解决问题的方法通常是由物理规律本身决定的，教材一般在例题中进行“策略提炼”。而第一个环节往往是解决实际问题的关键，需要让学生获得在实际情境中解决物理问题的大量经验，形成把情境与知识相关联的意识，促进学生物理学科核心素养的发展。
例如，在学习牛顿第二定律后，教材把竖直上抛作为问题解决的实例。例题以气球上系一重物在上升过程中绳子突然断开为背景，求解重物的运动情况。对该问题的求解，首先需要将实际情境联系牛顿运动定律，以事物的发展过程为线索判断重物的运动过程;再将研究的对象和过程转换为物理模型;然后再应用规律求解。若将重物（质点）的运动过程转换为上升段和下降段的匀变速直线运动的模型，需分阶段求解;若将重物运动的整个过程转换为匀变速直线运动模型，则可整段求解。
参考文献：
[1]中华人民共和国教育部.普通高中物理课程标准（2017年版）[S].北京：人民教育出版社，2018.
[2]赵凯华，罗蔚茵.新概念物理教程力学（第二版）[M].北京：高等教育出版社，2004：57.
[3]廖伯琴.课程标准与教材修订（五）——如何体现“从生活走向物理，从物理走向社会”的理念[J].物理教学探讨，2020，38（5）：1-4.
[4]廖伯琴.普通高中教科书物理必修第一册[M].济南：山东科学技术出版社，2019：25.
[5]廖伯琴.普通高中教科书物理必修第一册[M].济南：山东科学技术出版社，2019：27-33.
[6]廖伯琴.普通高中物理课程标准（2017版）解读[M].北京：高等教育出版社，2018：56.
[7]中华人民共和国教育部.普通高中物理课程标准（2017年版）[S].北京：人民教育出版社，2018：8-9.
[8]廖伯琴.普通高中教科书物理必修第一册（教师用书）[M].济南：山东科学技术出版社，2019.
[9]廖伯琴.普通高中教科书物理必修第一册[M].济南：山东科学技术出版社，2019：28.
（栏目编辑 ? ?廖伯琴）
