从核心素养视角对比人教版高中物理新旧教材的栏目设置
贺婷玉 孔红艳
摘? ?要：文章从核心素养的视角对比研究了人教版高中物理新旧教材的栏目设置，研究表明，2019年版教材的栏目设置发生了很大变化，栏目种类更加丰富，栏目内容更贴近生活，功能更加齐全，更有利于培养学生的物理学科核心素养。
关键词：核心素养;新旧教材;栏目设置
中图分类号：G633.7 文献标识码：A ? ? 文章编号：1003-6148（2020）7-0023-5
《普通高中物理课程标准（2017年版）》（下文简称新课标）中指出高中物理课程的育人目标是培养和发展学生的物理学科核心素养，它包括物理观念、科学思维、科学探究、科学态度与责任[1]。教材是课程标准的具体化，是教学活动的主要资源，课程标准的变化必然引起教材的变化，在新课标的指导下，人教版高中物理新教材在2019年出版。
栏目是教材的重要组成部分，不同的栏目承担着不同的教学功能，栏目的种类、数量、内容直接影响着教材的质量，关系着学生的学习效果。本文将从核心素养的视角，对比研究人教版高中物理新旧教材的栏目设置，挖掘2019年版教材栏目设置的创新与不足之处 ， 检验教材在栏目设置上对核心素养的落实情况，对教材的改革和使用提出建议。
1? ? 教材和研究方法介绍
本文选取了2005年人民教育出版社出版的普通高中课程标准实验教科书《物理》必修1（下文简称旧教材）和2019年人民教育出版社出版的普通高中教科书《物理》必修第1册（下文简称新教材），用文本分析、比较研究等方法，从核心素养的视角，分析对比新旧教材栏目设置的种类、数量、内容等。
2? ? 新旧教材栏目设置比较
2.1? ? 新旧教材总体比较
新教材一共设置了11个栏目，共68篇内容，旧教材有8个栏目，共72篇内容。新教材删除了旧教材中“说一说”这个栏目，增加了“问题”“科学方法”“拓展学习”“复习与提高”四个栏目（见表1）。由表1的统计比较可以看出，新教材的栏目数量更多，种类更丰富，给学生提供了更多的学习方式、更全面的学习内容，有利于激发学生的学习兴趣，拓展学生的知识视野，促进学生的全面发展。
2.2? ? 新舊教材“科学漫步”栏目比较
“科学漫步”栏目主要介绍物理学的重要史实或前沿进展，目的是开阔学生视野。旧教材的“科学漫步”栏目有6篇内容，新教材的“科学漫步”栏目有5篇内容（见表2）。其中，“变化率”“流体的阻力”这两篇内容完全相同。新教材中的“全球导航卫星系统”和旧教材中的“全球卫星定位系统”相比，都讲述的是导航技术，旧教材讲的是全球卫星定位系统（GPS），新教材讲的是更为先进的全球卫星导航系统（GNSS）。新旧教材中都有“用动力学方法测质量”，旧教材讲的是1996年科学家做的实验，新教材讲的是2013年我国宇航员在太空中做的实验。总体来讲，新教材“科学漫步”栏目的内容更体现时代性，通过展示与物理学知识相关的科技前沿，培养学生的科学精神和将科学服务于人类的责任意识。
2.3? ? 新旧教材“STSE”和“STS”栏目比较
旧教材中“STS”栏目介绍的是科学·技术·社会之间的联系，新教材中“STSE”栏目介绍了科学·技术·社会·环境相关的内容（见表3）。通过对比发现，新旧教材中这两篇内容的篇名不一样，但内容几乎完全一样。培养学生保护环境的态度与责任是物理学科核心素养的范畴，“交通工具与社会发展”涉及到了科学、技术、社会发展和环境的关系，但是“从伽利略的一生看科学与社会”并没有涉及到保护环境维度的内容。总体来说，新教材的“STSE”栏目环境保护意识体现得不够充分，这是新教材编排不足的地方。
2.4? ? 新旧教材“演示”栏目比较
“演示”栏目的内容是一些配合正文的演示活动，新旧教材有三个内容相同的演示实验（见表4）。旧教材在“轻重不同的物体下落快慢的研究”这个演示中没有演示图像，新教材增加了两幅实验现象图。新教材在“静摩擦力的大小随拉力的变化”内容里增加了一幅拉力的变化图像，在这个实验中，随着拉力的增加，摩擦力由静摩擦力变为滑动摩擦力时有一个突变，就是最大静摩擦力，这本身是一个比较抽象的过程，但是图像能够使这个过程更加直观、形象，促进学生理解这个变化过程。图像是学生的形象思维过渡到抽象思维的桥梁，新教材更加注重图像的利用。
2.5? ? 新旧教材“实验”栏目比较
新教材的“实验”栏目有6篇内容，旧教材的“实验”栏目有3篇内容（见表5）。新教材中“练习使用打点计时器”“测量纸带的平均速度和瞬时速度”这两个实验是旧教材必修1第一章第四节正文部分的内容。新教材“探究弹簧弹力与形变量的关系”是新增内容，旧教材中胡克定律的内容是直接给出的，而新教材增加了这个探究性实验，学生必须通过实验得到胡克定律的内容。新教材中的其余三篇内容旧教材中都有，但是新教材在描述实验过程中更注重对细节的把控。例如，“研究自由落体运动的规律”实验，旧教材中讲到“用手捏住纸带”，这样的表述很模糊，有的学生并不知道捏住纸带的哪里，而新教材中讲得更加具体——“用手捏住纸带的上端”，虽然只有几个字的差别，但对实验结果有着关键的作用。再如，“用弹簧测力计探究作用力与反作用力”实验，旧教材中让学生把合力和分力的示意图连接成平行四边形，再找出合力和分力的关系，而新教材中让学生猜想合力和分力的关系，并找方法去验证，培养学生提出猜想、设计实验验证猜想的能力。综合比较，新教材的实验步骤更加规范，也更注重对学生探究能力的培养。
2.6? ? 新旧教材“做一做”栏目比较
“做一做”这个栏目是一些小型的动手操作类活动，目的是让学生通过实际操作，对物理知识形成更深入的理解和认识。旧教材中有10个“做一做”活动（见表6），但是有的活动可操作性不强。比如，“借助传感器用计算机测速度”“用传感器探测作用力与反作用力的关系”，传感器在生活中并不常用，学生没有条件自己动手操作，“安装自行车的滚动轴承”需要拆掉自行车，难度过大。新教材中有3个“做一做”，其中“用计算机绘制v-t图像”这个活动新旧教材中都有，计算机技能是中学生的必备技能，计算机与实验相结合也是现代物理实验的发展方向，这个活动学生有能力自行操作，也为学生未来的发展打下基础。新教材中“用手机测自由落体加速度”这个活动和旧教材中“利用光电计时器研究自由下落的物体”这个活动原理一样，区别是把计时工具从光电计时器换成了手机，手机更贴近生活，给学生动手操作创造了有利条件。新教材中“利用体重计观察失重、超重”是新增内容，“失重和超重”是一个抽象的物理概念，利用体重计和电梯，学生就可以在家做这个实验，通过观察体重计示数的变化，分析出加速、减速过程中支持力的变化，加深对失重、超重的理解。综上所述，新教材选的3个“做一做”的内容，更贴近生活，可操作性强，既可以培养学生动手操作的能力，同时也可以加深学生对物理知识的理解。
2.7? ? 新旧教材“思考与讨论”栏目比较
“思考与讨论”栏目是为了引发学生思考与交流而设计的问题，这些问题的作用大致可以分为三种：第一种是概念理解类，这种问题通常设置在学习完某个核心概念之后，让学生基于概念讨论问题，以加深对刚学的概念的理解和认识;第二种是知识应用类，应用刚学过的知识解决实际问题;第三种是引出新知识，设计一个问题让学生讨论以引出下一个要讲的新知识。按照这三种作用对新旧教材“思考与讨论”栏目进行分类（如图1），对比发现，旧教材中“思考与讨论”栏目的作用更偏重于知识的应用和引出新知识，而新教材“思考与讨论”栏目的作用比较全面，而且特别注重学生对核心概念的讨论和理解。
2.8? ? 新旧教材“习题”栏目比较
新旧教材中都设置了练习题，旧教材只有课后练习题，一共32道，新教材不仅设置了课后练习题，还设置了章末练习题，一共58道（如图2）。在习题类型上，旧教材有四种类型，分别是“简答题”“图像题”“证明题”“计算题”，而新教材的习题类型多了两种，分别是“判断题”和“实验探究题”。相比之下，新教材的习题类型更加丰富，更注重实验探究过程。新教材的章末练习题分为A、B两组，其中A组是基础题，属于共同要求;B组是提高题，相对较难，属于选学内容，综合性更强。这样的分组有利于分层教学，注重基础性和选择性，满足了学生的差异化培养需求[2]。
2.9? ? 新教材“拓展与学习”栏目分析
“拓展与学习”栏目是新教材新增的栏目，旧教材中并未设置此栏目，主要内容是一些知识的拓展和延伸，一共有5篇内容。其中，“借助传感器与计算机测速度”和“用力的传感器探究作用力与反作用力”内容都来自于旧教材的“做一做”。传感器在生活中并不常用，学生不方便自己操作，所以在新教材中将其设置为拓展内容。“匀变速直线运动位移公式的推导”内容来自旧教材必修1第二章第三节的正文部分，新教材直接给出了匀变速直线运动的位移公式，而将其推导放在课后的“拓展与学习”中，供有能力的学生学习。“惯性参考系”内容来自于旧教材的“科学漫步”栏目。“基本单位的定义”是新增内容，讲述了国际上是如何定义米、秒、千克这些基本单位的。综上所述，“拓展与学习”是新增栏目，但其内容的80%都来自于旧教材。在旧教材中有一些不方便学生操作和理解的內容，新教材将其归类到“拓展与学习”栏目中，留给有条件、有能力、有兴趣的学生去探究。这样的分类更符合实际情况，体现了教材的选择性，考虑了不同学校、不同层次学生的需求。
2.10? ? 新教材“科学方法”栏目分析
新教材“科学方法”栏目讲的是物理学常用的重要科学思想和方法，旧教材中没有这个栏目。开设这个栏目是很有必要的，它介绍物理学用到的研究问题时的思想和方法以及它们的适用范围、主要步骤，有利于学生掌握学习物理的方法，培养学生解决问题的能力。但是，新教材必修第1册的“科学方法”栏目中只有一篇内容——“控制变量法”。控制变量法是中学物理实验探究中最常用的方法，但是该方法在初中物理就已经学过，而且该方法的使用没有太大难度，放在高中课本上再次强调没有太大的必要。
2.11? ? 新教材“问题”栏目分析
新教材在每一节的开始都设有“问题”，要求学生通过讨论，对列出的物理现象或者问题进行思考和分析，共有17个，这是旧教材没有的。新教材设置的这些问题都与生活密切相关，又和本节课内容有本质联系，还配有形象的插图，能激起学生的兴趣和求知欲，引发学生积极主动思考，起到引入新课的作用，贴近生活实际的问题也会激起学生预习或自学的欲望。
3? ? 基于核心素养分析新教材的栏目设置
3.1? ? 物理观念角度
物理观念是人脑对客观物质世界的认识，物理观念并不等同于物理知识，也不可能靠简单的灌输就能形成，是在大量的概念、规律、原理的基础上，概括、提炼、理解、应用实践、升华而成的[3]。新教材最大的变化就是创设了“问题”栏目，“问题”栏目在每一节的开始都设置了一个问题情境，如在“牛顿第三定律”这节的开始问到“大人和小孩子扳手腕，很容易将小孩子的手压在桌子上面，那么他们施加给对方的力相同吗？”学生的惯性思维肯定是大人的力气更大所以才赢的。这种来自于生活实际又与学生的日常经验相矛盾的物理情境，能够引起学生的认知冲突，激发学生的探究欲望。学生通过探究获得物理知识后，再用所学的物理知识解释开头的物理问题，促进对物理知识的理解。在学完一个概念之后，“思考与讨论”栏目又针对这个概念设置了供学生思考与讨论交流的问题，以加深学生对核心概念的理解和认识。“练习与应用”栏目给学生提供了应用物理知识的习题，巩固所学的物理知识，并形成初步的物理观念。“做一做”栏目中设置的是学生可以在家做的物理实验，学生运用所学的物理知识实际操作，将物理知识变成自己的认识，达到物理知识向物理观念的转变。物理观念的形成是认识从低级到高级的过程，新教材有层次、有逻辑的栏目设置帮助学生对知识的理解一步一步升级，更利于物理观念的形成。
3.2? ? 科学思维角度
科学思维是指研究客观世界的基本思维和方法 ，它渗透在物理学习的每一个环节中，它包括能够根据生活情境提炼出物理模型的能力，能对物理现象进行分析综合、推理论证的能力，能根据不同观点提出质疑、批判、创新的能力[4]。科学思维的培养可以通过三类栏目来呈现：一是引导学生学习具体的科学思维方法;二是方法点拨，在解决一些实际问题时，启发学生突破学习方法;三是科学思维案例，主要介绍物理学发展史上的一些重要事件和生产生活中科学思维实际应用案例[5]。新教材设置了11个栏目，每一个栏目都有着不同的功能，各个栏目又相互联系，全方位、多角度促进科学思维的形成。例如，“问题”栏目引起学生认知冲突，促进学生提问、质疑的思维形成;“思考与讨论”栏目让学生思考与本节课相关的物理问题，并相互讨论得出结论，有利于培养学生分析、推理的思维能力;“科学方法”栏目系统地给学生介绍了具体的分析问题的思想和方法;“拓展学习”“科学漫步”栏目讲述了物理学史、前沿科技，有利于学生创新思维的培养;“练习与应用”“复习与提高”等习题栏目的设置有利于在解决问题的过程中应用和巩固科学思维。
3.3? ? 科学探究角度
科学探究是人们探索和了解自然、获取科学知识的主要方法，科学探究主要包含提出问题、作出假设、制订实验计划、进行实验收集数据、处理分析数据、得出结论、表达交流、反思评价等方面，可以概括为问题、论证、解释、交流等四大要素[6]。实验是培养科学探究能力的主要途径，新教材“实验”栏目设置了更多的实验探究活动，优化了实验探究的步骤，注重培养学生的科学探究能力。“演示”栏目增加了实验图像，培养学生分析现象得出结论的能力。“习题”栏目中也增加了实验探究题型，例如，让学生分析实验数据得出结论或让学生改进实验装置，培养学生分析论证的能力和对实验的综合评估能力。“做一做”“拓展学习”等栏目提供了形式多样的探究活动，学生可以运用所学的知识和方法自主开展研究活动，培养学生的探究兴趣，提高学生的探究能力。
3.4? ? 科学态度与责任角度
科学态度与责任是指在认识科学本质、理解科学·技术·社会·环境关系的基础上，逐渐形成的探索事物本质的欲望与动力，实事求是、持之以恒的科学态度，保护人与自然和谐发展的责任[7]。与物理学相关的科技前沿，可以让学生理解物理、技术、社会和环境之间的相互关系，了解物理学对社会发展的重大贡献[8]。新教材“科学漫步”栏目介绍了最新一代的全球卫星导航系统，先进的科技打开学生视野，让学生认识到科技给社会带来的改变，逐步形成探索自然的兴趣和动力。栏目中还介绍了2013年我国科学家太空授课的内容，用航天员伟大的形象感染学生，培养学生的科学态度与责任意识。“STSE”栏目介绍了“从伽利略的一生看科学与社会”，用伽利略曲折的探索历程告诉学生寻求真理的道路是曲折的，需要有持之以恒的态度和精神。
4? ? 总结与启示
从整体来看，新教材在栏目设置上沿用了旧教材中的部分经典内容，但也做出了很大的改变。新教材的栏目种类更多、功能更丰富、内容更完善，各栏目和正文密切相关，相互配合，层层递进，切实有利于培养学生的物理学科核心素养。但新教材也并非完美无缺，在上文中提到过，新教材“STSE”栏目的内容和旧教材“STS”栏目的内容几乎完全一致，没有过多地强调保护环境的责任意识。“科学方法”栏目所介绍的“控制变量法”也是初中生就要求掌握的内容。一线教师在使用新教材的时候要认真研究各个栏目的功能，深入分析各个栏目在培养核心素养中发挥的作用，有效利用新教材所提供的资源，同时也要根据实际情况对教学进行补充和调整，这样才能更高效地培养学生的物理学科核心素养。
参考文献：
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[2]杨孝波，张静.核心素养视角下高中物理新旧教材习题的比较研究[J].中学物理教学参考，2019，40（11）：14-16.
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[7]曹俊，鐘志鹏.核心素养视阈下科学态度与责任培养的实践与思考[J].物理之友，2017（12）：15-17.
[8]张晓红.核心素养“科学态度与社会责任”的培养[J].课程教育研究，2018，33（4）：5-6.
（栏目编辑? ? 刘? ?荣）
收稿日期：2020-05-19
基金项目：本文为 2019年陕西师范大学特色“金课”建设项目——热学的研究成果。
作者简介：贺婷玉（1992-），女，陕西师范大学物理学与信息技术学院硕士研究生，研究方向为学科教学（物理）。
通讯作者：孔红艳（1974-），女，副教授，研究方向为课程教学论与理论物理。
