高中物理教材人教版與粵教版新版例題特征比較
——以必修2“機(jī)械能守恒定律”為例

林斯齡 程敏熙

(華南師范大學(xué)物理與電信工程學(xué)院 廣東 廣州 510006)

教材例題是教材的重要組成部分，是教材編寫者精心挑選的范例，具有典型性、示范性與指導(dǎo)性，體現(xiàn)物理課程理念.對(duì)教材例題的教學(xué)不僅應(yīng)促進(jìn)學(xué)生對(duì)教學(xué)內(nèi)容的認(rèn)識(shí)與掌握，更需要培養(yǎng)學(xué)生的物理思維能力.在新一輪課程改革中，對(duì)高中物理提出了核心素養(yǎng)的培養(yǎng)要求，由此高中物理教材進(jìn)行了重新編制.本文通過(guò)對(duì)2019年版新人教版與新粵教版高中物理教材例題設(shè)置特征的比較分析，期望對(duì)一線教師使用新教材例題教學(xué)有所啟發(fā).

1 研究對(duì)象與內(nèi)容

本文選取了我國(guó)現(xiàn)行選用率最高的人教版與具有特色的粵教版，對(duì)新人教版與新粵教版高中例題設(shè)置特征進(jìn)行比較.由于“機(jī)械能守恒定律”這一章節(jié)是物理能量觀的集中體現(xiàn)，學(xué)生在這一章節(jié)中需要體會(huì)守恒觀念對(duì)認(rèn)識(shí)物理規(guī)律的重要性，一直以來(lái)是教學(xué)的重難點(diǎn)章節(jié).因此，本文選用新人教版與新粵教版高中物理教材必修2“機(jī)械能守恒定律”章節(jié)為例，從例題設(shè)置數(shù)量、對(duì)新課程標(biāo)準(zhǔn)的體現(xiàn)、例題類型、解析過(guò)程以及復(fù)雜程度5個(gè)方面對(duì)比兩種版本教材該章節(jié)例題設(shè)置的數(shù)量和特征，分析各自的差異.

2 新人教版與新粵教版例題設(shè)置比較分析

2.1 例題設(shè)置數(shù)量情況對(duì)比

新人教版“機(jī)械能守恒定律”一章的5節(jié)教學(xué)內(nèi)容中包含了5道例題，其中功與功率設(shè)置兩道例題，動(dòng)能和動(dòng)能定理設(shè)置兩道例題，機(jī)械能守恒定律設(shè)置一道例題，其余章節(jié)教學(xué)內(nèi)容沒(méi)有設(shè)置例題.

新粵教版“機(jī)械能及其守恒定律”一章的7節(jié)教學(xué)內(nèi)容中包含了7道例題，其中除了勢(shì)能與驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律兩節(jié)教學(xué)內(nèi)容教材沒(méi)有設(shè)置例題，在生產(chǎn)生活中的機(jī)械能守恒這一節(jié)設(shè)置了3道例題，其他4節(jié)內(nèi)容分別設(shè)置一道例題以加強(qiáng)鞏固知識(shí)點(diǎn)的應(yīng)用.

具體例題設(shè)置如表1所示.

表1 新人教版與新粵教版的章節(jié)題量設(shè)置

顯然，新粵教版在這一章節(jié)的例題數(shù)量多于新人教版，主要集中在機(jī)械能守恒定律的例題上.新人教版的例題設(shè)置較均衡，而新粵教版的例題設(shè)置安排體現(xiàn)了教學(xué)的重點(diǎn).學(xué)生利用能量守恒定律從幾種不同的生活現(xiàn)象中提煉出物理模型進(jìn)行求解，能夠促進(jìn)他們對(duì)重點(diǎn)知識(shí)的掌握.

2.2 對(duì)新課程標(biāo)準(zhǔn)體現(xiàn)程度對(duì)比

課程標(biāo)準(zhǔn)體現(xiàn)了一個(gè)階段對(duì)學(xué)生的時(shí)代要求，指引課程的教學(xué)方向，是教材的編寫原則.在教材內(nèi)容上，新粵教版教材在這一章增加了“生產(chǎn)生活中的機(jī)械能守恒”這一節(jié)，引入了3種生產(chǎn)生活中的物理現(xiàn)象：落錘打樁機(jī)、跳臺(tái)滑雪、過(guò)山車，由此所設(shè)例題構(gòu)建了3種物理模型，體現(xiàn)了應(yīng)用能量觀念解決實(shí)際問(wèn)題.從例題的設(shè)置上貼合2017年頒布的新課程標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)機(jī)械能及其守恒定律“能用機(jī)械能守恒定律分析生產(chǎn)生活中的有關(guān)問(wèn)題”的要求.而新人教版在機(jī)械能守恒定律這一章節(jié)設(shè)置的例題為直接提供給學(xué)生一個(gè)單擺模型，利用機(jī)械能守恒定律求解小球在最低點(diǎn)的速度大小.利用能量觀念解釋生產(chǎn)生活中的現(xiàn)象的范例較少，難以引起教師與學(xué)生的足夠重視.

新課程標(biāo)準(zhǔn)對(duì)這一章的活動(dòng)建議為“通過(guò)查閱資料、訪問(wèn)有關(guān)部門，收集汽車剎車距離與車速關(guān)系的數(shù)據(jù)，用動(dòng)能定理進(jìn)行解釋”.新人教版在動(dòng)能定理這一教學(xué)內(nèi)容設(shè)置了兩道例題，例題背景分別是飛機(jī)起飛以及打夯，沒(méi)有涉及對(duì)汽車剎車這一現(xiàn)象的剖析.新粵教版設(shè)置的例題則是利用動(dòng)能定理分析汽車制動(dòng)過(guò)程，得出汽車間的安全距離，在例題后給出與課程標(biāo)準(zhǔn)的活動(dòng)建議相同的實(shí)踐與拓展.通過(guò)橫向?qū)Ρ瓤梢钥闯鲂禄浗贪孑^為注重課程標(biāo)準(zhǔn)體現(xiàn).

2.3 例題類型對(duì)比

例題類型可根據(jù)問(wèn)題的提出形式分為計(jì)算題、簡(jiǎn)答題、綜合題.綜合題包括計(jì)算、簡(jiǎn)答等.新人教版在“機(jī)械能守恒定律”設(shè)置的題全是計(jì)算題，且題目的表述給出確定的物理情境，具有完備的條件、確定答案、解題方法直接的特性，例題題型較為單一.比如新人教版在“功率”這一章節(jié)設(shè)置的例題為“某型號(hào)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)額定功率為60 kW，在水平路面行駛時(shí)受到的阻力為1 800 N，求發(fā)動(dòng)機(jī)在額定功率下汽車勻速行駛的速度.假定汽車行駛速度為54 km/h時(shí)受到的阻力不變，此時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的實(shí)際功率是多少？”

這是一道典型的動(dòng)力學(xué)習(xí)題，只需通過(guò)題目表述的物體運(yùn)動(dòng)情況簡(jiǎn)單分析汽車的受力，再利用公式P=Fv便可得到答案.這種例題給出一個(gè)簡(jiǎn)單的物理情境，設(shè)置題目所需的所有物理量，讓學(xué)生單純學(xué)會(huì)應(yīng)用公式解答問(wèn)題，學(xué)生無(wú)需經(jīng)過(guò)復(fù)雜的思維過(guò)程.

而新粵教版在“機(jī)械能守恒定律”設(shè)置的題目既有計(jì)算題、簡(jiǎn)答題還有綜合題，基本涵蓋了3種例題類型.如在“功率”這一章節(jié)設(shè)置的例題是根據(jù)兩個(gè)開(kāi)車省油的小竅門“車越重越耗油”以及“汽車啟動(dòng)和行駛過(guò)程中盡量不要猛踩油門突然加速”，讓學(xué)生判斷是否正確并分析其中原因.這道例題是簡(jiǎn)答題，也是一道典型的原始物理問(wèn)題.

楊振寧曾說(shuō)，“物理學(xué)最重要的部分是與現(xiàn)象有關(guān)的，絕大部分物理學(xué)是從現(xiàn)象中來(lái)的，現(xiàn)象是物理學(xué)的根源.”原始物理問(wèn)題正是著手于對(duì)自然界及社會(huì)生活、生產(chǎn)中客觀存在且未被加工的典型物理現(xiàn)象和事實(shí)，再抽象概括、設(shè)置物理量，成為物理問(wèn)題進(jìn)行解決[1].新粵教版在“功率”這一教學(xué)內(nèi)容設(shè)置的例題正是從社會(huì)生活中客觀存在的物理事實(shí)出發(fā)，設(shè)置問(wèn)題讓學(xué)生思考物理事實(shí)背后的原理，激發(fā)學(xué)生積極研究生活中的物理現(xiàn)象，是物理核心素養(yǎng)中科學(xué)態(tài)度與責(zé)任中科學(xué)態(tài)度的體現(xiàn).該例題以“試著分析這些開(kāi)車省油的竅門到底有沒(méi)有道理？”的方式提問(wèn)，需要學(xué)生提出科學(xué)觀點(diǎn)，并可以利用充分證據(jù)建立科學(xué)的邏輯關(guān)系鏈，體現(xiàn)了核心素養(yǎng)科學(xué)思維中科學(xué)論證這一能力培養(yǎng)[2].

新人教版在“機(jī)械能守恒定律”這一章節(jié)例題設(shè)置大都以單一的計(jì)算題呈現(xiàn)，我國(guó)一直延續(xù)封閉式的計(jì)算題，這種方式對(duì)學(xué)生基礎(chǔ)知識(shí)的鞏固和數(shù)理推理能力訓(xùn)練有較高的價(jià)值.但新課改中提出對(duì)培養(yǎng)學(xué)生物理核心素養(yǎng)的要求，這種教學(xué)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)滲透在物理教學(xué)的方方面面，其中物理教材中的例題設(shè)置也需要注重學(xué)生思維能力的培養(yǎng).與實(shí)際生活相聯(lián)系，有利于培養(yǎng)學(xué)生的物理建模能力和發(fā)散性思維.

2.4 例題解析過(guò)程對(duì)比

教材例題中對(duì)例題解析過(guò)程的呈現(xiàn)是學(xué)生理解和學(xué)會(huì)應(yīng)用知識(shí)的關(guān)鍵，教材例題給學(xué)生提供了利用物理知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的范例，良好的例題解析過(guò)程對(duì)擴(kuò)寬學(xué)生的思維方式，幫助學(xué)生運(yùn)用正確的解題思維策略，提高學(xué)生解題效率具有重要意義.

在新人教版高中物理教材“機(jī)械能守恒定律”這一章節(jié)中，解析過(guò)程可以分為兩步：第一步是對(duì)題目進(jìn)行文字分析，建構(gòu)物理模型，劃分物理過(guò)程，并配以適當(dāng)?shù)姆治鰣D；第二步是詳細(xì)的解題步驟，選取恰當(dāng)?shù)奈锢砉交蚬磉M(jìn)行解答.在新粵教版教材相應(yīng)章節(jié)中，解析過(guò)程同樣可以分為兩步：第一步同樣是對(duì)題目的文字分析，但區(qū)別在于新粵教版的分析簡(jiǎn)短，且沒(méi)有對(duì)題目的物理情境繪以物理模型分析圖，只提示題目物理過(guò)程中物理量的等價(jià)關(guān)系以及所運(yùn)用的定律；第二步同樣是詳細(xì)的解題步驟，而區(qū)別在于新粵教版的解題步驟會(huì)有一題多解的解題過(guò)程.

比如新粵教版在“功”這一章節(jié)設(shè)置的例題解析過(guò)程中，在計(jì)算外力對(duì)物體做的總功時(shí)，在方法一中采用了各個(gè)力分別對(duì)物體所做功的代數(shù)和計(jì)算總功，在方法二中采用了幾個(gè)力的合力對(duì)物體所做的功等于外力對(duì)物體做的總功.所謂一題多解，就是不同的方向、不同的側(cè)面、不同的渠道解決同一個(gè)問(wèn)題.《認(rèn)知心理學(xué)》提出學(xué)生通常是用一個(gè)例題去鞏固一個(gè)知識(shí)點(diǎn)，因此例題的一題多解對(duì)于學(xué)生多方面掌握知識(shí)具有重要意義，同時(shí)也是培養(yǎng)學(xué)生的求異思維能力，提高創(chuàng)新意識(shí)與能力的有效途徑[3].

在新人教版與新粵教版兩步的解析過(guò)程中，同樣缺少的是檢驗(yàn)反思.美國(guó)物理教材例題解析過(guò)程一般分為規(guī)范的三步驟：分析概括問(wèn)題、求解未知量、驗(yàn)證答案[4].檢驗(yàn)反思整個(gè)解析過(guò)程，學(xué)生才能對(duì)解題思維策略有更深入的理解.

2.5 例題復(fù)雜程度對(duì)比

本文以知識(shí)點(diǎn)數(shù)、物理過(guò)程這兩方面為依據(jù)來(lái)界定教材例題的復(fù)雜程度，與傳統(tǒng)的難度定義有所區(qū)別.知識(shí)點(diǎn)數(shù)指的是題目和解題過(guò)程的知識(shí)點(diǎn)總和，物理過(guò)程指的是在物理解題中，一個(gè)較復(fù)雜的物理過(guò)程往往是由多個(gè)物理階段按事件發(fā)生的順序有機(jī)鏈接而成的，而這些小的物理階段通常是較簡(jiǎn)單的、能否順利解題的關(guān)鍵，就是能否順利地將整個(gè)物理過(guò)程分解為小的、簡(jiǎn)單的物理階段，并建立各階段之間的聯(lián)系.因此，本文將教材例題的復(fù)雜程度分為以下3種，簡(jiǎn)單例題、中等復(fù)雜例題、復(fù)雜例題.簡(jiǎn)單例題只涵蓋一個(gè)知識(shí)點(diǎn)，且物理過(guò)程單一；中等復(fù)雜例題涵蓋兩個(gè)知識(shí)點(diǎn)，或包括兩個(gè)物理過(guò)程；復(fù)雜例題涵蓋兩個(gè)以上知識(shí)點(diǎn)，或包含兩個(gè)以上物理過(guò)程[5].

根據(jù)以上對(duì)教材例題的復(fù)雜程度分類，可以統(tǒng)計(jì)得到在“機(jī)械能守恒定律”這一章，新人教版4道簡(jiǎn)單例題，1道中等復(fù)雜例題；新粵教版1道簡(jiǎn)單例題，5道中等復(fù)雜例題，1道復(fù)雜例題.

可知，新人教版在這一章節(jié)例題復(fù)雜程度上相較于新粵教版低，大多數(shù)屬于基礎(chǔ)題，且限制在本節(jié)知識(shí)內(nèi)容范圍內(nèi)解題，對(duì)學(xué)生充分應(yīng)用對(duì)應(yīng)節(jié)知識(shí)進(jìn)行問(wèn)題解決有較強(qiáng)的針對(duì)性，復(fù)雜程度低，便于學(xué)生理解應(yīng)用.新粵教版在“機(jī)械能守恒定律”這一章設(shè)置的例題復(fù)雜程度相對(duì)較高，綜合性較強(qiáng)，這有利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維，而且教師作為例題示范講解，有助于提高學(xué)生的物理思維能力，在一定程度上鍛煉學(xué)生運(yùn)用綜合知識(shí)的能力.

圖1為新人教版與新粵教版的例題復(fù)雜程度比較.

圖1 新人教版與新粵教版的例題復(fù)雜程度比較

3 對(duì)教材例題使用的幾點(diǎn)看法

通過(guò)對(duì)新人教版與新粵教版教材在“機(jī)械能守恒定律”例題設(shè)置的對(duì)比分析，對(duì)一線教師有效使用教材例題策略提出幾點(diǎn)看法.

從教材例題設(shè)置數(shù)量來(lái)看，對(duì)于機(jī)械能守恒定律的應(yīng)用，新人教版相較于新粵教版的例題數(shù)量少，而新課程標(biāo)準(zhǔn)要求學(xué)生利用機(jī)械能守恒定律分析生產(chǎn)生活中相關(guān)的物理現(xiàn)象.因此，教師可將新粵教版機(jī)械能守恒定律中幾道生產(chǎn)生活的例題增添進(jìn)課堂的例題講解，按課程標(biāo)準(zhǔn)的要求適當(dāng)增加例題數(shù)量.

新人教版教材例題編寫體現(xiàn)了一種傳統(tǒng)的物理習(xí)題，即對(duì)物理現(xiàn)象抽象化、理想化.把一些次要的細(xì)節(jié)及非解題條件舍去，呈現(xiàn)給學(xué)生的是一道已經(jīng)建構(gòu)好物理模型的物理題目.在例題的復(fù)雜程度上相對(duì)于新粵教版低，在知識(shí)點(diǎn)的運(yùn)用上更加直接簡(jiǎn)單，因此，教師可將新人教版例題安排在講解完章節(jié)知識(shí)點(diǎn)后作為一個(gè)簡(jiǎn)單的應(yīng)用，符合學(xué)生的學(xué)習(xí)能力和認(rèn)知要求，利于學(xué)生迅速對(duì)知識(shí)點(diǎn)理解掌握.而物理核心素養(yǎng)導(dǎo)向的教學(xué)是體現(xiàn)物理課程價(jià)值的必經(jīng)之路，以提升學(xué)生核心素養(yǎng)為目標(biāo)，教學(xué)過(guò)程中教師在使用教材例題時(shí)，要充分利用已有情境或進(jìn)一步創(chuàng)設(shè)真實(shí)的生活物理情境，在教學(xué)過(guò)程中滲透核心素養(yǎng)的培養(yǎng).在這一方面，教師可以利用新粵教版提供的教材例題中的原始物理問(wèn)題作為一個(gè)補(bǔ)充，學(xué)生需要具備一定的物理觀念，運(yùn)用科學(xué)思維去建構(gòu)模型，將原始物理問(wèn)題抽象概括為習(xí)題，再利用假設(shè)、類比等科學(xué)方法推理論證解決問(wèn)題.有機(jī)融合不同版本的教材例題，是實(shí)現(xiàn)更好教學(xué)效果的有效方式.結(jié)合新人教版與新粵教版進(jìn)行例題教學(xué)，使學(xué)生在充分理解所學(xué)知識(shí)點(diǎn)的同時(shí)，更好地滲透物理核心素養(yǎng).

此外，在例題解析過(guò)程，教師要在例題教學(xué)中對(duì)教材例題進(jìn)行拓展和延伸.可以是解析過(guò)程的一題多解，也可以是拓展其他物理情境下的分析，提高例題的綜合性.教材要體現(xiàn)新課程標(biāo)準(zhǔn)的要求，新課程標(biāo)準(zhǔn)在一定程度上要指引高考方向，教材例題在一定程度上呈現(xiàn)高考的方向.一道典型的教材例題需要教師基于對(duì)課程標(biāo)準(zhǔn)的理解，適當(dāng)進(jìn)行拓展，酌情加強(qiáng)例題的綜合性，設(shè)置知識(shí)點(diǎn)覆蓋面較廣的例題，并加入檢驗(yàn)反思，可以幫學(xué)生跳出“題?！保柟袒A(chǔ)，開(kāi)拓思路，提高學(xué)習(xí)效率.