第三節 物理基礎教育教科書章節知識比較研究

本節選取人教版、魯科版、滬科版高中物理必修一的第一章“運動的描述”為例，采用內容分析法和比較分析法對三個不同版本教科書中的新課題引入、知識分布、欄目設置、插圖設計、課后習題編制和相關科學素養的培養進行比較、分析，發現各自的特點，進而總結出相關知識的最佳處理方法，能夠讓教師理清自己的教學思路，很好地改進自己的教學設計，讓學生更容易接受和理解相關知識，最大化地提高物理課堂教學效率。

一、教科書知識內容

（一）課堂引入比較

對于高一的學生來說，物理知識是抽象的、模糊的，所以不同方式的新課題引入會不同程度地激起學生對物理知識學習的興趣，新課題的引入會影響學生對這部分知識的學習興趣和學習效率。開始一節物理課程之前，新課題的引入尤為重要，畢竟良好的開端是成功的一半。在不同版本的物理教科書中都有相關知識引入的設計。圖2- 5、圖2- 6和圖2- 7分別是人教版、魯科版、滬科版高中物理必修一教科書中關于“運動的描述”內容的引入設計。

圖2- 5人教版中的圖片

圖2- 6魯科版中的圖片

圖2- 7滬科版中的圖片

由上圖可以看出，三個版本都是以圖文結合的方式引出本章的新課題，在物理教學中對課題的引入很重要，為了能夠引起學生的好奇心和求知欲，三個版本中對新課題的引入都非常重視。圖文結合的引入方式可以快速吸引學生，調動課堂氣氛，激發學生的學習興趣。人教版、滬科版是以漫畫的形式呈現出來的，魯科版是以實際圖片的形式呈現出來的，讓學生認識到從生活走向物理，從物理走向社會的知識。人教版在引入中應用了物理學家的名言警句：“不了解運動，就不了解自然——亞里士多德?！濒斂瓢鎰t是通過一個有關的重大歷史事件進行聯系。蘇教版是直接給出目錄，讓學生清楚明白地理解這一章節所要學習的內容。

（二）知識分布比較

三個版本對“運動的描述”內容章節的知識分布是不同的，表2- 12是人教版、魯科版、滬科版中有關知識的分布比較。

表2- 12知識分布的比較

“運動的描述”相關內容在人教版和滬科版都是在必修一第一章，而魯科版是在必修一第二章。人教版中本章內容有五節內容，以基本概念展開對本章的講解。從質點、參考系和坐標系、時間和位移做鋪墊之后引出了速度，最后用實驗驗證它并且引出加速度。魯科版中本章內容有四節內容，從運動現象出發去認識機械運動，理解空間和時間、質點與位移的概念，在此基礎上引出速度與加速度。滬科版中本章內容有四節內容，從靜與動出發，第二節就引出了速度，第三節介紹了瞬時速度，進而介紹加速度。

（三）學習欄目設置情況

表2- 13人教版高中物理教科書必修一中的學習欄目 （單位：個）

表2- 14魯科版高中物理教科書必修一中的學習欄目 （單位：個）

表2- 15滬科版高中物理教科書必修一中的學習欄目 （單位：個）

人教版通過“科學漫步”等欄目展現富有時代氣息的材料，這類材料有“變化率”“速度與現代社會”等；魯科版的“信息窗”“物理與社會”“科學人物”等欄目介紹了諸如“空間與時間的尺度”“全球定位系統”等內容。滬科版通過“STS”“信息預覽”等欄目介紹了諸如“速率記是怎樣工作的”“風洞”等內容。

這些欄目可以分為四類：一是實驗類，旨在提高學生的科學探究和實驗能力；二是拓展類，不僅有知識內容上的拓展，而且有科學思想方法的拓展；三是科普類，為學生了解現代科技、物理學發展史以及科學技術與社會的關系提供了平臺；四是討論類，為學生的自主學習、合作學習和深入思考提供了很好的論題。相比之下，滬科版欄目多、體例新、跨度大，生動活潑，反映課改精神、理念的力度較大。

（四）插圖比較

表2- 16人教版“運動的描述”內容插圖使用情況 （單位：幅）

表2- 17魯科版“運動的描述”內容插圖使用情況 （單位：幅）

表2- 18滬科版“運動的描述”內容插圖使用情況 （單位：幅）

三版教科書都引用了大量的圖表輔助知識內容的陳述，直觀、生動，有助于學生學習。這些圖片大體上可以分為三類：一是示意圖，比如《速度與時間的圖像》等這些示意圖可以幫助學生分析物理過程，為物理問題解決提供了圖示；二是資料性表格，為學生提供基本的物理常數等，比如三版教科書都提供了《一些現實生活中可見物體的速度值》；三是圖片，這些圖片有卡通圖和真實情景圖，創設了物理問題情景，體現“從生活走向物理，從物理走向社會”的新理念。具體比較可以發現，人教版卡通圖相對較多，形象、趣味性強；魯科版真實情景圖相對較多，讓學生感受到物理就在自己身邊。滬科版的示意圖與物理模型圖居多，讓學生多了解本節內容并且了解相關物理模型。

（五）課后習題比較

表2- 19人教版中“運動的描述”內容課后習題設置 （單位：道）

表2- 20魯科版中“運動的描述”內容課后習題設置 （單位：道）

表2- 21滬科版中“運動的描述”內容課后習題設置 （單位：道）

三版教科書都選編了一定數量的習題，并且題型多樣，人教版與魯科版的習題一般都編排在節尾，章末沒有編寫復習題。而滬科版節尾與章末都有復習題。三版本教科書的計算題和分析說明題大多都創設了實際的情景，注重將生產和生活中的實際問題引入習題設計之中，培養學生抽象、概括和運用知識解決實際問題的能力。對比可以看出，魯科版課后習題最少，而滬科版課后習題最多。

二、科學素養的培養

《義務教育物理課程標準》中明確提出物理課程應體現物理學的本質，并發揮物理課程在培養學生科學素養方面的作用。高中階段的《普通高中物理課程標準（實驗）》中強調高中物理課程的目標是進一步提高所有學生的科學素養。

（一）人教版“運動的描述”章節對學生科學素養培養的體現

教科書設立多個欄目以實現三維目標?！罢f一說”“做一做”“思考與討論”“科學漫步”成為教科書的一大特色，讓學生了解更多科學知識，引發學生設疑解惑，引導學生動手實踐，鞏固所學知識，為后面內容做好鋪墊，培養科學探索精神，強調科學素養的培養，強調科學、技術和社會的協調和諧，突出了對科學的文化解讀，對科學的社會價值與人生意義的理解，使學生從科學、技術、社會等方面多視角、全面地了解科學世界的全面圖景，更客觀、更全面地認識現實世界，并在這個過程中實現科學素養的培養，在教師的指導下學生主動探究和主動參與，并在合作中注重個人責任的落實。它也是對學生進行價值觀教育、道德教育好的素材，對落實三維目標起到很好的作用。這就是“從生活走向物理，從物理走向社會”的課程理念。

科學探究的思想貫穿物理學始終，符合人們的認知規律。一改以往教科書直接給出結論公式，然后分析辨析練習使用的思路，給學生思考發揮的空間。讓學生體會科學發展的艱難歷程，有利于培養學生的創新精神和嚴謹的科學態度。創造性地使用它，要根據教學內容采用多樣的教學方式，才能充分調動學生的各種感官，從而使感知更加敏銳、有效，并充分利用左右半腦的不同功能，增強記憶，鍛煉各種方式的思維活動。

（二）魯科版“運動的描述”章節對學生科學素養培養的體現

魯科版教科書呈現的方式特別有利于學生學習方式和教師教學方式的轉變，在編寫過程中注重不同板塊的不同風格，各具特色，有利于學生學習方式的多樣化和教師教學方式的多樣化，有利于生動活潑的教學活動的進行。注意聯系社會，結合生活實際，突出科學技術與社會相互聯系和影響，注重表現科學技術和社會的互動關系，使學生了解科學、技術與社會的相互作用。具有新意和時代氣息，在概念和規律、過程與方法的學習與探究等方面，設計合理、有趣、有新意，使學生愿意閱讀，愿意參加所設計的探究活動。可以學習到生活中常見的與物理有關的現象、國內外科技發展的情況等。

在引導學生從科學探究中得到感悟與體驗方面，魯科版教科書使學生從情感上知道科學的語言表達能力與科學思維能力是密切相關的。智力因素是由動手能力、觀測能力、思維能力和表達能力組成的。先進的實驗教學方法和手段在培養學生的綜合素質能力中具有重要的作用。通過實驗可以使學生鞏固學過的知識，系統、扎實地掌握基礎理論，為學生提供必要的動手過程，讓學生通過自己的實踐過程，將感性認識提高到理性認識的高度，為進一步深入分析研究提供更加豐富的思維基礎。同時通過實驗，還能使學生受到嚴謹的科學作風和事實求是的科學態度的訓練，全面提高學生的能力和智力，培養他們分析問題和解決問題的能力。

（三）滬科版“運動的描述”章節對學生科學素養培養的體現

滬科版教科書從自然與生活現象引入問題，注重學科間的滲透，人文精神與自然科學的融合，從自然與生活現象引入問題。通過探究尋找規律，然后介紹知識在生活、生產實踐中的應用。將科學探究的各主要環節（七大要素）滲透于不同的課時中，讓學生在科學探究的過程中，不僅學習知識技能，而且將體驗科學探究的過程、學習科學探究的方法、養成科學探究的能力。注重學科間的滲透、人文精神與自然科學的融合，以便學生學習科學精神與科學態度，客觀了解科學的社會功能，樹立正確的科學觀。教科書欄目豐富多彩，有“學習欄目”“實驗探究”“討論與思考”“多學一點”“STS家庭作業與活動”“信息瀏覽”“課外活動”。書中插圖形式多樣，能激發學生的學習興趣。教科書的語言簡潔而有詩意；插圖充滿童趣及富有時代氣息；引入的物理自然現象和實驗事實情景鮮明、富有沖擊力；教科書的結構體系循序漸進、臺階合理。要建立教科書是課程資源之一，教師是用教科書教學生，而不是教教科書的思想。