核心素養(yǎng)視角下新人教版高中物理教材中課后習題的特點與啟示

陳怡 張一馳 陸建隆

摘 要：我國基礎(chǔ)教育為深入貫徹“立德樹人”根本任務，各學科凝煉了學科核心素養(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)以及課后習題兩方面，其中，新教材課后習題在數(shù)量和內(nèi)容上都有較大的變動.本文選擇以新教材中變化較大的“拋體運動”“圓周運動”兩章課后習題為例，從習題所體現(xiàn)的素養(yǎng)水平出發(fā)，全面分析新教材課后習題的特點：基礎(chǔ)性、情境性、思維性和探究性，為新課改中習題的選擇與應用提供幫助，給一線教師以相關(guān)啟示.

關(guān)鍵詞：核心素養(yǎng);新教材;課后習題

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：B 文章編號：1008-4134（2021）17-0009-04

作者簡介：陳怡（1993-），女，江蘇無錫人，碩士，中學一級教師，研究方向：物理學科教學、PISA試題與測試;

張一馳（1992-），男，江蘇常州人，碩士，中學一級教師，研究方向：物理學科教學、PISA試題與測試、STEM教育;

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

面對經(jīng)濟、科技的迅猛發(fā)展，我國基礎(chǔ)教育為深入貫徹“立德樹人”根本任務，各學科凝煉了學科核心素養(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)以及課后習題兩方面，這兩部分的變化又存在很大的相關(guān)性.對比新舊教材可知，“拋體運動”“圓周運動”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動和圓周運動，對應于舊教材第五章曲線運動.新教材在章節(jié)安排上將其拆分為兩章，分別側(cè)重于勻變速曲線運動的平拋運動以及變加速曲線運動的圓周運動.其改變主要體現(xiàn)在以下幾個方面：第一，為了能夠更加貼近學生的認知建構(gòu)能力同時發(fā)展學生的科學素養(yǎng)，新教材將運動的合成與分解單獨設(shè)為一節(jié)，明確研究曲線運動的科學方法;第二，從原來的先認識再研究平拋運動調(diào)整為先探究再認識平拋運動的規(guī)律，凸顯了科學探究能力的重要性;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，課后習題的數(shù)量也從原來的30題上漲至現(xiàn)在的63題，漲幅達到110%.基于以上分析，“拋體運動”“圓周運動”兩章課后習題更加體現(xiàn)了核心素養(yǎng)視角下的習題特點，對其深入研究具有典型意義與價值.

1 習題素養(yǎng)水平分析

《普通高中物理課程標準（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”“科學思維”“科學探究”和“科學態(tài)度與責任”四個方面，而且還在附錄1中將物理學科核心素養(yǎng)進行了水平劃分，將四個方面分別細化為了5個水平，概述見表1.

圖1、圖2分別為“拋體運動”和“圓周運動”課后習題按照核心素養(yǎng)5個水平的分布圖.

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

2 習題的特點分析

2.1 基礎(chǔ)性

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

下面展示兩個體現(xiàn)習題基礎(chǔ)性的例題.

案例1 第五章第2節(jié)運動的合成與分解第2題

在許多情況下，跳傘員跳傘后最初一段時間降落傘不張開，跳傘員做加速運動.隨后，降落傘張開，跳傘員做減速運動.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動，直至落地.無風時某跳傘員豎直下落，著地時速度是5m/s.現(xiàn)在有風，運動員在豎直方向的運動情況與無風時相同，并且風使他以4m/s的速度沿水平方向運動.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)運動的合成與分解第5題

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

點評：這兩個案例都是源自生活，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.新教材課后習題加入了這些問題，更加能夠說明教材習題對典型物理模型的重視.加強物理基礎(chǔ)，有助于進一步讓我們將物理觀念應用于生活實際，同時提升學生的科學思維能力.

2.2 情境性

為了能夠進一步提升學生的物理核心素養(yǎng)以及解決實際問題的能力，情境的創(chuàng)設(shè)有助于激發(fā)學生的認知建構(gòu)以及素養(yǎng)水平.結(jié)合學科考試實際，探索將物理科考查情境分為生活實踐問題情境和學習探索問題情境.生活實踐情境主要是貼近生活、貼近實際的情境，能夠給予學生一定的親切感，激發(fā)學生的學習興趣，主要分為生產(chǎn)生活、軍用裝備、科技前沿情境;學習探究問題情境來源于真實的科學探索研究過程以及典型的物理模型，學生具有一定的親切感，降低了建模能力要求同時又提升了思維分析能力.“拋體運動”和“圓周運動”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動、自然現(xiàn)象、游樂項目、交通運輸?shù)确矫?，體現(xiàn)了物理與生活的緊密聯(lián)系，強調(diào)從生活中建構(gòu)物理模型的能力以及解決實際問題的探究能力.

下面展示兩個體現(xiàn)習題情境性的例題.

案例1 第五章章末A組第7題

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

案例2 第六章第4節(jié)生活中的圓周運動第2題

有一種叫“飛椅”的游樂項目（如圖6）.長為L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.當轉(zhuǎn)盤以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動時，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.不計鋼繩的重力.分析轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動的角速度ω與夾角θ的關(guān)系.

點評：這兩個案例的情境分別為體育運動以及游樂項目，一方面學生對于這類情境較為熟悉，能夠較快理解習題所表達的含義，另一方面學生可以從具體的情境中抽象出物理模型并對其進行分析.案例1中還增加了感興趣的同學可計算運動員在空中離坡面的最大距離，體現(xiàn)了真實情境問題的廣度與深度，能夠分層次提升學生解決實際問題的能力.

2.3 思維性

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

經(jīng)過分析，在63道課后習題中有13道題需要學生進行論證表述，在表達中學生能夠提升論證能力以及科學思維能力，同時也能夠加強學生之間的思維碰撞與交流.

下面展示兩個體現(xiàn)習題思維性的例題.

案例1 第六章章末A組第1題

請根據(jù)加速度的特點，對以下七種運動進行分類，并畫出分類的樹狀結(jié)構(gòu)圖：勻速直線運動;勻變速直線運動;自由落體運動;拋體運動;平拋運動;勻速圓周運動;變速圓周運動.

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)彎時所受合力F的四種方向，你認為哪種是正確的？為什么？

點評：案例1中的樹狀結(jié)構(gòu)圖即為思維導圖的縮影，通過結(jié)構(gòu)圖的形式能夠讓學生縱向聯(lián)系所學知識，形成歸納總結(jié)的思維習慣，將知識點編制成知識網(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，簡單的追問，一方面能夠提升學生的思維品質(zhì)，另一方面能夠提升學生的表述能力.

2.4 探究性

新教材課后習題中科學探究，一方面集中呈現(xiàn)在研究平拋運動的特點中，第五章第3節(jié)實驗：探究平拋運動的特點4道題目中前3道題都是側(cè)重于實驗方案的落實上，充分體現(xiàn)出研究科學問題的多樣性，通過習題的表述能夠提升學生的科學探究意識同時激發(fā)學生設(shè)計多樣化的實驗方案，第4題是通過軌跡圖像對猜想進行分析，要求學生具備用合理有效的數(shù)據(jù)對現(xiàn)象進行分析論證的能力.

另外，對比舊教材可知，新舊教材對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，具有一定的探究價值，同時問題更加具有開放性，需要學生去建模并且確定所需數(shù)據(jù)，對于學生的估算能力、科學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題的特點，同時也增加了許多符合當下教學實際的習題，重點突出習題的基礎(chǔ)性、情境性、思維性和探究性.這樣的修改與轉(zhuǎn)變?yōu)橐痪€教師的教學提供了全新的教學、備考啟示.

3.1 關(guān)于習題使用

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

3.2 關(guān)于教學重點

教學應當始終貫徹以學生為中心，教學過程中應當關(guān)注學生的論證能力與表達能力，讓學生多思、多做、多言，滲透思維導向的探究過程.課后習題的情境性也提示教師教學可從有效生活情境入手，提升學生的建模能力.

3.3 關(guān)于命題備考

新教材的課后習題特征指導了今后試題編制和考查的方向，新教材課后習題的改變，不僅提升了物理習題的數(shù)量，而且增加了許多實際生活的模型，充分體現(xiàn)了從生活中來并走向生活，因此作為一線教師，應當充分觀察身邊生產(chǎn)生活，關(guān)注科技發(fā)展，編制出既符合學生學情同時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）