人教版新旧教材对比看高中物理学科核心素养的体现

    周颖洁

    

    

    

    摘? ?要：通过案例分析，对不同时期人教版教材进行对比，探索新版教材给一线教学带来的变化。

    關键词：人教版;教材对比;物理学科核心素养;原子结构

    中图分类号：G633.7 文献标识码：A ? ? 文章编号：1003-6148（2020）8-0059-3

    本案例选自人教版新版普通高中教科书《物理》（选择性必修第三册）第四章《原子结构和波粒二象性》的第4节《氢原子光谱和波尔的原子模型》，在人教版旧版普通高中教科书《物理》（选修3-5）第十八章《原子结构》的第3节《氢原子光谱》和第4节《玻尔的原子模型》。

    1? ? 教材对比分析

    从教材编排视角来看，新版教材将《波粒二象性》和《原子结构》两章进行了精简，并将《原子结构》的第3节《氢原子光谱》和第4节《玻尔的原子模型》合并为一节内容。两版教材的章节目录变化见表1。

    2? ? 对教材变化的思考[1]

    2.1? ? 优化了逻辑结构，提升了教学过程的流畅性

    新版教材将旧版教材第十八章第3节和第4节合二为一后，使教学上更具有连贯性。例如，旧版教材通过对氢原子谱线分析处理，提出巴尔末对可见光区的四条谱线进行分析，发现这些谱线的波长能够用一个公式表达，继而给出巴尔末公式，并将谱线命名为巴尔末系。但是教材到此戛然而止，并没有对这些谱线进行进一步解释，在学生还在被动接受，还没有来得及消化的时候，又转入对经典理论理解的困难，本节内容也到此结束了。在学生处于一种悬而未决的状态时，没有及时因势利导，错过了最佳学习时机。另外，旧版教材对巴尔末系介绍之后，没有再进行来源的分析。

    新版教材合并后，对这一部分的处理更加细致。通过玻尔的能级跃迁理论，分析了巴尔末系谱线形成的本质原因，不仅可以加深对巴尔末系谱线的理解，知道巴尔末系谱线的来源，还可以顺势推导出赖曼系、帕邢系等。图1为旧版教材氢原子能级图，图2为新版教材氢原子能级图。两幅图对比可以看出，新版教材在逻辑结构上更加完整，前后呼应，细致入微。学生在整个完整的知识框架中完成深度学习并形成逻辑自洽。这种从特殊到一般、再从一般到特殊的思想，是有利于培养学生的科学探究能力及逻辑思维能力，对促进学生核心素养的全面发展具有重要意义。

    2.2? ? 章节顺序的调整，体现了高屋建瓴的匠心

    纵观新版教材第四章的目录，会发现其中1、2、5三节主要是讲波粒二象性，3、4两节是关于原子结构的内容。从内容来看3、4两节知识点比较独立，与波粒二象性关联性不大，将其放在波粒二象性的中间位置，是否有点突兀呢？其逻辑关系又是什么呢？

    先从本节内容来看，新旧两版教材是基本一致的。教材选择了从氢原子入手，在学习光谱、连续谱、线状谱等概念之后，进一步介绍原子的特征谱线和光谱分析，重点讲述了氢原子光谱的实验规律。从规律得出原子核式结构模型的局限性，必须建立新的原子模型，于是水到渠成地引出玻尔关于原子理论的基本假说。玻尔的原子结构理论成功地说明了原子的稳定性和氢原子光谱的规律，但是对稍微复杂一点的原子，就无法解释它的光谱现象，进而引出电子云的概念。

    新版教材将其与波粒二象性放在一起，一种可能性就是课时比重的考虑。如若放入第五章和原子核合并，那么第四章就只有3节内容，而第五章有7节内容，为了调整章节权重，将原子结构的教学放在第四章，这种做法虽然有点生硬，但可以理解。

    可是，如果是出于课时的考虑，那为什么不放在最后两节，而要放在中间位置，将《粒子的波动性和量子力学的建立》放在最后呢？

    这个问题让我们跳出本节内容，从章节整体来看。前两节介绍了黑体辐射理论，初步接触了量子的观点，通过衍射、干涉等现象，以及光电效应和康普顿实验，知道了光具有波粒二象性。历史上玻尔受到普朗克、爱因斯坦等提出的量子概念的启发，提出了轨道和能量量子化，建立了前期量子论，可以很好地解释氢原子光谱的实验结论。尽管玻尔模型被证明很不完善，但仍是人们认识原子结构的一个重要里程碑，玻尔理论引入的量子观念、定态和跃迁概念对人类在认识微观领域上观念的转变作出了重大贡献，它进一步说明微观世界中原子范围内的现象要用量子理论才能更好地解决。至此可以看出，新教材的设计跳出了原先知识的固有框架，是站在了整个量子力学的建立和发展的高度来进行编排的，高屋建瓴，独具匠心。

    同时，我们也从中看到物理学的发展史中，每一重大进展都是建立于此之前的认识之上，必须明确问题的所在，进行新的观察和理论研究，不是凭空产生的。量子物理学的建立是许多物理学家共同努力的结果，它标志着物理学研究工作第一次集体的胜利，是一次胜利的会师。

    3? ? 从2017年版新课标看新版教材对核心素养的体现

    新课标核心素养和教学目标见表2。

    4? ? 评析

    两版教材在内容上并无多大差异，然而细节的完善和教学顺序的调整，对推进深度学习，提升物理学科核心素养，有着更为积极的意义[2]。

    4.1? ? 提升学科核心素养

    本课的设计围绕物理规律的发现过程展开教学，通过这一过程可以使学生了解科学史上许多重要的发现和发明常被人们有意无意地罩上神秘的光环，似乎科学家们都是异于常人的天才，科学结论的得出都是科学家信手拈来的成果，但实际上科学的道路并不是一帆风顺的，而是经历了无比曲折艰辛的旅程才最终到达胜利的彼岸。

    4.2? ? 体现科学研究的方法

    本课以发现问题—分析原因—提出假设—实验验证为主线，带领学生重走科学发现之路，逐步引导学生抽丝剥茧，环环相扣，逻辑思维缜密，不仅让学生认识了原子的结构，而且让学生经历了分析和解决问题的过程，感悟和探索微观世界的方法，直至发现事物的本质，并形成正确的科学态度与情感。

    4.3? ? 渗透改革创新和继承的关系

    认真研究古往今来的创造发明，不难发现旧的理论之所以存在，说明它有一定的合理性，我们在创新时应该有选择地继承旧有理论中合理的部分。比如，卢瑟福提出原子的核式结构模型可以很好地解释粒子散射实验，但无法解释原子的稳定性和原子的分立光谱，玻尔在发展卢瑟福的模型时，就保留了它的合理内容。

    总之，“科学的本质并不在于已经认识的真理，而在于探索真理”，新版教材设计紧扣物理学科核心素养，关注物理观念的形成，发展学生科学思维，重视科学探究，让学生在学习知识的同时培养兴趣，若能进而思考科学家是怎样认知的，是如何“发现”新知识的，从而使学生认识科学本质，形成正确的科学态度与情感，那么课虽尽而意无穷，学生收获的也就不仅仅是学科知识了。

    参考文献：

    [1]刘林.基于物理学科核心素养的创设问题情境教学设计的研究——以“向心加速度”为例[J].物理教学探讨，2019，37（5）：25-27.

    [2]张黎.高中物理选修3-3粤教版和人教版对比分析[J].物理教学探讨，2019，37（5）：1-4.

    （栏目编辑? ? 罗琬华）