周穎潔

摘? ?要：通過案例分析，對(duì)不同時(shí)期人教版教材進(jìn)行對(duì)比，探索新版教材給一線教學(xué)帶來的變化。

關(guān)鍵詞：人教版;教材對(duì)比;物理學(xué)科核心素養(yǎng);原子結(jié)構(gòu)

中圖分類號(hào)：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? 文章編號(hào)：1003-6148（2020）8-0059-3

本案例選自人教版新版普通高中教科書《物理》（選擇性必修第三冊(cè)）第四章《原子結(jié)構(gòu)和波粒二象性》的第4節(jié)《氫原子光譜和波爾的原子模型》，在人教版舊版普通高中教科書《物理》（選修3-5）第十八章《原子結(jié)構(gòu)》的第3節(jié)《氫原子光譜》和第4節(jié)《玻爾的原子模型》。

1? ? 教材對(duì)比分析

從教材編排視角來看，新版教材將《波粒二象性》和《原子結(jié)構(gòu)》兩章進(jìn)行了精簡(jiǎn)，并將《原子結(jié)構(gòu)》的第3節(jié)《氫原子光譜》和第4節(jié)《玻爾的原子模型》合并為一節(jié)內(nèi)容。兩版教材的章節(jié)目錄變化見表1。

2? ? 對(duì)教材變化的思考[1]

2.1? ? 優(yōu)化了邏輯結(jié)構(gòu)，提升了教學(xué)過程的流暢性

新版教材將舊版教材第十八章第3節(jié)和第4節(jié)合二為一后，使教學(xué)上更具有連貫性。例如，舊版教材通過對(duì)氫原子譜線分析處理，提出巴爾末對(duì)可見光區(qū)的四條譜線進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)這些譜線的波長(zhǎng)能夠用一個(gè)公式表達(dá)，繼而給出巴爾末公式，并將譜線命名為巴爾末系。但是教材到此戛然而止，并沒有對(duì)這些譜線進(jìn)行進(jìn)一步解釋，在學(xué)生還在被動(dòng)接受，還沒有來得及消化的時(shí)候，又轉(zhuǎn)入對(duì)經(jīng)典理論理解的困難，本節(jié)內(nèi)容也到此結(jié)束了。在學(xué)生處于一種懸而未決的狀態(tài)時(shí)，沒有及時(shí)因勢(shì)利導(dǎo)，錯(cuò)過了最佳學(xué)習(xí)時(shí)機(jī)。另外，舊版教材對(duì)巴爾末系介紹之后，沒有再進(jìn)行來源的分析。

新版教材合并后，對(duì)這一部分的處理更加細(xì)致。通過玻爾的能級(jí)躍遷理論，分析了巴爾末系譜線形成的本質(zhì)原因，不僅可以加深對(duì)巴爾末系譜線的理解，知道巴爾末系譜線的來源，還可以順勢(shì)推導(dǎo)出賴曼系、帕邢系等。圖1為舊版教材氫原子能級(jí)圖，圖2為新版教材氫原子能級(jí)圖。兩幅圖對(duì)比可以看出，新版教材在邏輯結(jié)構(gòu)上更加完整，前后呼應(yīng)，細(xì)致入微。學(xué)生在整個(gè)完整的知識(shí)框架中完成深度學(xué)習(xí)并形成邏輯自洽。這種從特殊到一般、再?gòu)囊话愕教厥獾乃枷?，是有利于培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力及邏輯思維能力，對(duì)促進(jìn)學(xué)生核心素養(yǎng)的全面發(fā)展具有重要意義。

2.2? ? 章節(jié)順序的調(diào)整，體現(xiàn)了高屋建瓴的匠心

縱觀新版教材第四章的目錄，會(huì)發(fā)現(xiàn)其中1、2、5三節(jié)主要是講波粒二象性，3、4兩節(jié)是關(guān)于原子結(jié)構(gòu)的內(nèi)容。從內(nèi)容來看3、4兩節(jié)知識(shí)點(diǎn)比較獨(dú)立，與波粒二象性關(guān)聯(lián)性不大，將其放在波粒二象性的中間位置，是否有點(diǎn)突兀呢？其邏輯關(guān)系又是什么呢？

先從本節(jié)內(nèi)容來看，新舊兩版教材是基本一致的。教材選擇了從氫原子入手，在學(xué)習(xí)光譜、連續(xù)譜、線狀譜等概念之后，進(jìn)一步介紹原子的特征譜線和光譜分析，重點(diǎn)講述了氫原子光譜的實(shí)驗(yàn)規(guī)律。從規(guī)律得出原子核式結(jié)構(gòu)模型的局限性，必須建立新的原子模型，于是水到渠成地引出玻爾關(guān)于原子理論的基本假說。玻爾的原子結(jié)構(gòu)理論成功地說明了原子的穩(wěn)定性和氫原子光譜的規(guī)律，但是對(duì)稍微復(fù)雜一點(diǎn)的原子，就無法解釋它的光譜現(xiàn)象，進(jìn)而引出電子云的概念。

新版教材將其與波粒二象性放在一起，一種可能性就是課時(shí)比重的考慮。如若放入第五章和原子核合并，那么第四章就只有3節(jié)內(nèi)容，而第五章有7節(jié)內(nèi)容，為了調(diào)整章節(jié)權(quán)重，將原子結(jié)構(gòu)的教學(xué)放在第四章，這種做法雖然有點(diǎn)生硬，但可以理解。

可是，如果是出于課時(shí)的考慮，那為什么不放在最后兩節(jié)，而要放在中間位置，將《粒子的波動(dòng)性和量子力學(xué)的建立》放在最后呢？

這個(gè)問題讓我們跳出本節(jié)內(nèi)容，從章節(jié)整體來看。前兩節(jié)介紹了黑體輻射理論，初步接觸了量子的觀點(diǎn)，通過衍射、干涉等現(xiàn)象，以及光電效應(yīng)和康普頓實(shí)驗(yàn)，知道了光具有波粒二象性。歷史上玻爾受到普朗克、愛因斯坦等提出的量子概念的啟發(fā)，提出了軌道和能量量子化，建立了前期量子論，可以很好地解釋氫原子光譜的實(shí)驗(yàn)結(jié)論。盡管玻爾模型被證明很不完善，但仍是人們認(rèn)識(shí)原子結(jié)構(gòu)的一個(gè)重要里程碑，玻爾理論引入的量子觀念、定態(tài)和躍遷概念對(duì)人類在認(rèn)識(shí)微觀領(lǐng)域上觀念的轉(zhuǎn)變作出了重大貢獻(xiàn)，它進(jìn)一步說明微觀世界中原子范圍內(nèi)的現(xiàn)象要用量子理論才能更好地解決。至此可以看出，新教材的設(shè)計(jì)跳出了原先知識(shí)的固有框架，是站在了整個(gè)量子力學(xué)的建立和發(fā)展的高度來進(jìn)行編排的，高屋建瓴，獨(dú)具匠心。

同時(shí)，我們也從中看到物理學(xué)的發(fā)展史中，每一重大進(jìn)展都是建立于此之前的認(rèn)識(shí)之上，必須明確問題的所在，進(jìn)行新的觀察和理論研究，不是憑空產(chǎn)生的。量子物理學(xué)的建立是許多物理學(xué)家共同努力的結(jié)果，它標(biāo)志著物理學(xué)研究工作第一次集體的勝利，是一次勝利的會(huì)師。

3? ? 從2017年版新課標(biāo)看新版教材對(duì)核心素養(yǎng)的體現(xiàn)

新課標(biāo)核心素養(yǎng)和教學(xué)目標(biāo)見表2。

4? ? 評(píng)析

兩版教材在內(nèi)容上并無多大差異，然而細(xì)節(jié)的完善和教學(xué)順序的調(diào)整，對(duì)推進(jìn)深度學(xué)習(xí)，提升物理學(xué)科核心素養(yǎng)，有著更為積極的意義[2]。

4.1? ? 提升學(xué)科核心素養(yǎng)

本課的設(shè)計(jì)圍繞物理規(guī)律的發(fā)現(xiàn)過程展開教學(xué)，通過這一過程可以使學(xué)生了解科學(xué)史上許多重要的發(fā)現(xiàn)和發(fā)明常被人們有意無意地罩上神秘的光環(huán)，似乎科學(xué)家們都是異于常人的天才，科學(xué)結(jié)論的得出都是科學(xué)家信手拈來的成果，但實(shí)際上科學(xué)的道路并不是一帆風(fēng)順的，而是經(jīng)歷了無比曲折艱辛的旅程才最終到達(dá)勝利的彼岸。

4.2? ? 體現(xiàn)科學(xué)研究的方法

本課以發(fā)現(xiàn)問題—分析原因—提出假設(shè)—實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證為主線，帶領(lǐng)學(xué)生重走科學(xué)發(fā)現(xiàn)之路，逐步引導(dǎo)學(xué)生抽絲剝繭，環(huán)環(huán)相扣，邏輯思維縝密，不僅讓學(xué)生認(rèn)識(shí)了原子的結(jié)構(gòu)，而且讓學(xué)生經(jīng)歷了分析和解決問題的過程，感悟和探索微觀世界的方法，直至發(fā)現(xiàn)事物的本質(zhì)，并形成正確的科學(xué)態(tài)度與情感。

4.3? ? 滲透改革創(chuàng)新和繼承的關(guān)系

認(rèn)真研究古往今來的創(chuàng)造發(fā)明，不難發(fā)現(xiàn)舊的理論之所以存在，說明它有一定的合理性，我們?cè)趧?chuàng)新時(shí)應(yīng)該有選擇地繼承舊有理論中合理的部分。比如，盧瑟福提出原子的核式結(jié)構(gòu)模型可以很好地解釋粒子散射實(shí)驗(yàn)，但無法解釋原子的穩(wěn)定性和原子的分立光譜，玻爾在發(fā)展盧瑟福的模型時(shí)，就保留了它的合理內(nèi)容。

總之，“科學(xué)的本質(zhì)并不在于已經(jīng)認(rèn)識(shí)的真理，而在于探索真理”，新版教材設(shè)計(jì)緊扣物理學(xué)科核心素養(yǎng)，關(guān)注物理觀念的形成，發(fā)展學(xué)生科學(xué)思維，重視科學(xué)探究，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)知識(shí)的同時(shí)培養(yǎng)興趣，若能進(jìn)而思考科學(xué)家是怎樣認(rèn)知的，是如何“發(fā)現(xiàn)”新知識(shí)的，從而使學(xué)生認(rèn)識(shí)科學(xué)本質(zhì)，形成正確的科學(xué)態(tài)度與情感，那么課雖盡而意無窮，學(xué)生收獲的也就不僅僅是學(xué)科知識(shí)了。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉林.基于物理學(xué)科核心素養(yǎng)的創(chuàng)設(shè)問題情境教學(xué)設(shè)計(jì)的研究——以“向心加速度”為例[J].物理教學(xué)探討，2019，37（5）：25-27.

[2]張黎.高中物理選修3-3粵教版和人教版對(duì)比分析[J].物理教學(xué)探討，2019，37（5）：1-4.

（欄目編輯? ? 羅琬華）