2023年中英主流高中物理教材对比分析.docx

中英主流高中物理教材比照分析 ：以“动量及其守恒定律〞一章为例，基于物理学科核心素养视角，分析中、英两国主流高中物理教材的学问呈现、试验编排及习题设置的差异．结果说明：中国教材规律性更强，章节联系更加紧密，留意培育同学的科学思维和科学探究力量；英国教材更加留意物理与生活的联系．鼓舞一线老师在授课的过程中，保证严谨性和科学性的同时，充分发挥个人才智创设适合同学的情境，以更好地促进同学核心素养的进展． 关键词：核心素养；中英教材比照；动量及其守恒定律 一般高中物理课程标准〔２０１７年版〕提出，高中物理课程以“立德树人〞为根本任务，强调高中物理课程要从物理观念、科学思维、科学探究、科学态度与责任等方面提炼学科的育人价值，表达物理学科对提升同学核心素养的作用，为同学的终身进展奠定根底．［１］教材作为学科的主要学问载体，在课程中占有重要地位，通过对中外教材进行比照与反思，取长补短，可以有效地促进我国学科和课程的进展．本争辩以动量及其守恒定律一章为例，对中、英两国主流高中物理教材进行比照争辩．通过分析两版教材学问内容的呈现方式、试验的编排以及习题的比照，从物理学科核心素养的视角进行差异化争辩，找到两国教材在动量章节的优势和缺乏，为一线老师对教材的解读及授课供给参考思路，以促进同学物理学科核心素养的进展． １两套教材简介 本文接受的中英两套主流教材分别是：我国人民教育出版社编写的一般高中教科书：物理和英国的ＣａｍｂｒｉｄｇｅＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＡＳａｎｄＡＬｅｖｅｌＰｈｙｓｉｃｓＣｏｕｒｓｅｂｏｏｋ，教材信息见表１．后文中简称“中国教材〞与“英国教材〞．两套教材分别是两国目前使用范围较广的最新版本教材，动量局部的学问在两本教材中都以一章多节的形式表达．从名目来看，两本教材中的学问呈现、试验编排存在确定差异，下文中将开放比照． ２基于核心素养的中英教材编排比拟 ２．１学问呈现方式比拟 我国教材在讲解“动量及其守恒定律〞这一章节时，先给出两球碰撞的例如，提出查找碰撞过程中的不变量，从而引入动量的概念．接着争辩了碰撞过程中单个物体的受力与动量变化的关系，与同学之前学过的牛顿其次定律相结合，讲解了动量定理并提出冲量概念．最终争辩碰撞过程中两个物体在相互作用过程中动量的转变，分别对两个物体列动量定理，从而推导出动量守恒定律，并通过试验验证该定律．同学接受了动量守恒定律之后，最终讲解动量守恒定律的运用：碰撞模型〔包括弹性碰撞、非弹性碰撞、完全非弹性碰撞〕、爆炸反冲模型等．具体呈现方式如图１所示．在英国教材中，“动量及其守恒定律〞一章由“碰撞〞引入并贯穿始终．章节初始由“如何提升汽车在碰撞过程中的平安系数〞这一特殊有用性的问题作为导入，引发同学思考．紧接着书中给了各种各样的碰撞例如，有微观世界的粒子间的碰撞、有宏观世界物体的碰撞、也有宇宙界天体的碰撞等．将碰撞分成两大类：一类是碰撞之后二者分开的“弹性碰撞〔ＳｐｒｉｎｇｙＣｏｌｌｉｓｉｏｎｓ〕〞；另外一类是碰撞之后二者合二为一的“粘性碰撞〔ＳｔｉｃｋｙＣｏｌｌｉ－ｓｉｏｎｓ〕〞．在这里，英国教材直接了当地给出了动量的概念，不同于我国教材中所谓的“碰撞过程中的不变量〞，英国教材中指出“速度、质量是两个在碰撞过程中的重要的物理量，二者组合起来即为动量〞．并指出，在孤立系统中，动量是守恒的，即提出动量守恒定律．接着连续引导同学深化地理解碰撞模型，将之前比拟简洁理解的口语化的“有弹性的碰撞〞和“有粘性的碰撞〞更正为严谨的科学术语，即“弹性碰撞〔Ａｐｅｒｆｅｃｔｌｙｅｌａｓｔｉｃｃｏｌｌｉｓｉｏｎ〕〞和“非弹性碰撞〔Ａｎｉｎｅｌａｓｔｉｃｃｏｌｌｉｓｉｏｎ〕〞，并说明两类碰撞模型的动量和能量的特点，随后解决一些生活中的碰撞问题〔应用〕．同学完全理解碰撞模型之后，英国教材又讲解了动量守恒在其他模型中的运用，以“爆炸模型〞和“重物－地球系统〞为例，说明无论是爆炸过程，还是重物在地球外表下落的过程，系统的动量都是守恒的，即动量守恒定律成立的范围是特殊广泛的．英国教材还补充了二维碰撞过程，回忆了矢量的运算法那么．最终一局部内容是争辩动量与牛顿运动定律的联系，通过同学已有的关于牛顿运动定律的理解，进一步理解动量的意义．具体呈现方式如图２所示．从学问呈现的方式来看，我国教材对同学的数学推理力量要求更高，规律性更强，章节之间的联系也更加紧密．强调用建模的方法，将简洁实际问题转化为清楚的物理模型，更有利于培育同学的科学思维．而英国教材那么更留意物理学问与生活的联系，举例更加生活化，符合建构主义学习观点．依据同学已有的生活经验，设立脚手架，关心同学意义构建新学问．由同学生疏且感爱好的情景入手，更简洁激发同学的学习动机，体会学问诞生过程，更加留意学科学问的生活意义．［２］两国教材对学问的呈现方式不同，各有优劣，在确保科学性的前提状况下，可以有不同的授课思路，这符合随机通达教学的原理．老师在具体授课的过程中，保持严谨性和科学性的同时，还是应当依据同学的实际状况，创立有意义的情景，乐观引导同学形成正确的物理观念，并鼓舞同学依据已有的物理学问来解释生活现象．比方：在英国教材中，将“汽车平安系数〞作为问题导入动量课程，而学习完碰撞模型后，又解释了“汽车的碰撞缓冲区〞来答复开头时的问题，构成闭环．增加物理与生活的联系，不仅增加同学的学习动机，也有利于促进进展同学的社会责任感． ２．２试验编排比拟 在我国教材中，有特地的一小节为试验课程：验证“动量守恒定律〞．该小节给出两种试验参考方案，一种是争辩气垫导轨上滑块碰撞时的动量守恒；另外一种是争辩斜槽末端小球碰撞时的动量守恒〔如图３、４所示〕．两个试验方案都需要同学明确实验目的，梳理试验思路，进行物理量的测量，得到相关数据，并分析数据得到试验结果．整个过程都对同学有严谨而专业的要求．这样特地的试验章节设计，加强了中学物理试验教学，有利于引导同学做中学，体会科学探究的内涵，进展同学物理学科核心素养．［３］图３争辩气垫导轨上滑块碰撞时的动量守恒图４争辩斜槽末端小球碰撞时的动量守恒英国教材没有特地的试验章节，而是在讲解碰撞模型时，给出弹性碰撞和非弹性碰撞的两个例如，由同学动手进行计算，探究弹性碰撞和非弹性碰撞中动量、动能满足的特点．英国的验证性试验如图５所示：给出两个质量相等的小车和碰撞前后两车的速度，由同学自己计算两车碰撞前后系统的总动量，觉察碰撞前后系统动量守恒．这样的基于真实情景的验证性试验，同学更简洁接受和理解，但是无视了同学科学探究力量的培育． ２．３习题比拟 习题作为教材的重要组成局部，在考察学问点的同时，更重要的是把物理学科属性表达出来，突出教育的个体属性和社会属性．［４］通过争辩中、英两国主流教材的习题数量、类型、情景设置等因素的差异，分析习题设置对物理学科核心素养提升的促进作用．具体统计状况如表２所示，题量包括正文中的例题及课后习题，假设一道题目中涉及多个小问题，那么统计为多题；多个小问题中假设有的为计算题，有的为简答题，那么分别归于计算类型、简答类型的统计之中．由表２中的数据可知，中、英两国教材的习题总量根本没有差异，计算题、图像分析题数量也根本全都．中国教材较英国教材独有的试验探究题是消逝在“验证动量守恒定律〞的试验专题章节的．这样的设置是为了更好地培育和检验同学的试验探究力量，促进同学科学探究力量的形成．一线老师在授课的过程中确定要重视试验，重视培育同学的科学探究力量．简答题大多是运用所学的物理学问，解释生活中的现象和规律，我国教材就物理与实际生活的关联类习题也设置的较为充实．一线老师在授课过程中，也应当关注同学运用物理学问解释自然现象的力量培育，促进同学形成正确而又严谨的物理观念．表３为中国教材中具有明显试验特征习题的举例．创设情景有利于促进同学形成物理观念，培育科学态度．［５］所谓的创设情景题是指以真实存在的事物、现象为背景，归纳物理模型，用物理方法解释生活现象的题型．无论是我国教材还是英国教材，创设情景题的占比都很高，如表４所示：英国教材创设情景题较习题总量占比为６０．６％；中国教材为５０．７％．在教学中，创设情景能让同学经受科学探究和思维加工，保证物理概念和规律的内化，形成学科的思想．［６］比照觉察，我国教材设计的情景更加生动，很多情景配有插图，为同学带来更直观的学习体验．表５中为中英两国教材情景类习题比照． ３结论与启示 分析两国教材动量及其守恒定律的学问呈现、试验编排以及习题设置．我们觉察：在学问呈现上，我国教材更具规律性和严谨性，更有利于培育同学的科学思维，而英国教材更留意物理与生活的联系，使同学更简洁接受新学问，从生活情境中建立物理观念．在试验编排上，我国教材设置的特地的试验章节更有利于培育同学的科学探究力量．在习题设置上，两国教材都特殊重视情景创设，通过创设情景促进同学形成物理观念，培育科学态度．通过中、英两国教材的比拟争辩，反思两国教材的优势与缺乏，继承进展我国教材严谨性、科学性的同时，也要乐观借鉴英国教材“生活中的物理〞教学．将教科书作为引导，充分发挥老师的个人才智，创设适合同学的生活情境，让课程清楚且活泼，以更好地促进同学核心素养的进展． 参考文献： １中华人民共和国教育部．一般高中物理课程标准〔２０１７年版〕［Ｓ］．北京：人民教育出版社，２０１８． ２曹阳，张轶炳，苏义梅．ＳＴＥＭ视野下中英物理教材比照——以“动量和动量定理〞为例［Ｊ］．物理老师，２０１９，４０〔１０〕：７４－７８． ３廖伯琴．一般高中物理课程标准〔２０１７年版〕要点解读［Ｊ］．物理教学，２０２０，４２〔０２〕：２－５． ４黄开智．中澳高中物理教材习题的比照争辩［Ｊ］．物理老师，２０１４，３５〔０２〕：６４－６６． ５杨孝波，张静．核心素养视角下高中物理新旧教材习题的比拟争辩——以“运动和力的关系〞章节为例［Ｊ］．物理老师，２０１９，４０〔１１〕：１３－１６． ６廖伯琴．一般高中物理课程标准〔２０１７年版〕解读［Ｍ］．北京：高等教育出版社，２０１８． 许钰彬 肖子鑫 朱广天 单位：华东师范高校老师教育学院