《A/ASlevelPhysics》教材中《功、能&功率》部分内容呈现解析

陈红君

摘 要：本文选取英国A-level物理教材中《功、能&功率》部分（属AS-level）进行详细分析，根据近三年A-level考纲要求对《功、能&功率》部分知识体系进行详细梳理与概括，并由各章节的知识点框架，细化解析A-level教材的深度、广度及其考查重点等。最后，探讨了英国A-level物理教材中的章节设置对国内物理教材改革的启示。

关键词：A-level；功、能&功率；物理教材

中图分类号：G633.7 文献标识码：A 文章编号：1003-6148（2017）2-0069-5

《A/AS level Physics》教材中知识内容的编排讲求条理有度、脉络清晰，不仅有知识体系的系统阐述，而且在每一页码的最右侧都留有拓展阅读和补充说明的地方，借由图文结合的方式为读者展现了一个丰富而有趣的物理世界。其中，仅《功、能&功率》部分就使用了11幅彩图，还不包括在系统知识讲解时所使用的示意图。此外，教材中还特别设置了章节知识的学习目标和知识点总结等栏目，从而加强知识学习与习题应用之间的联系。

1 课程考试大纲

要详细分析《功、能&功率》部分的内容编排，首先需要了解其教材编撰所依据的课程考试大纲，CIE的考纲通常会根据改革需要以每一至三年一份的形式发放。在这里，本文以最近发布的2016—2018年的CIE A/AS level 9702考纲为模本，进行《功、能&功率》部分的考纲概括，其具体考点纲要如表1所示。

“功与能”是力学部分两个重要的概念，它们贯穿于整个物理学中，在物理科目的学习和进一步探究中占有很重要的地位。做功和能量转化的关系为一些物理问题的解决开辟了一条重要的途径，同时也是学生能够进行深一层次物理知识学习的重要基础。

从考纲部分我们可以看出，《功、能&功率》部分的考点涵盖范围较广，从概念的阐述到原理的理解和举例，公式的推导以及应用等等各方面均有涉及，要求学生掌握的知识点也较为繁杂。仅能量部分就有势能、动能、弹性势能甚至热能，其中弹性势能部分还有杨氏模量知识点的扩充，都是需要学生去掌握并且应用到习题当中的。因此，《A/AS level Physics》教材十分重视这一部分内容的编排，希望能够有效呈现出此部分的知识体系，并且促进学生理解和掌握功与能的相关概念及知识。

2 章节内容编排

《A/AS level Physics》教材采用“章—节”式的编排结构，对于单元主题的编排是以学生已有的知识经验为出发点，注重物理知识的内在联系与学生的认知发展规律之间的关系，在此基础上体现从生活中提炼物理，从理论知识中解决实际问题这一物理学习的基本理念。其中，《功、能&功率》部分的知识位于教科书的第四章，具体章节安排如表2所示。

从上表中我们可以看出：首先，在章节设置上，《功、能&功率》部分知识在《A/AS level Physics》教材中占用了整一章内容进行系统地知识阐述。在这一整章内又划分为6小节，分别从功、能、固体变形、热能、功率及力矩6个方面阐述其相关知识。其中，每一小节又再细分为更小的章节来细化讲解单个知识点的内容。每一小节与小节之间和各个小节包含的内容之间是循序渐进的关系，紧紧抓住功、能和功率三个主要的知识点并依次细化讲解，重点突出、条理清晰。这样编排的结构不仅可以促进读者对各小节知识内容的理解，还可以帮助读者在整个知识体系上理解和把握整个章节的主旨。

其次，在知识内容的安排上，整体知识点看似繁杂，涉及广泛而散乱，但其内容却是条理有度、脉络清晰的。具体来说，比如：整章是以功能关系为主题，主要阐述功、能和功率三大知识点。如果只从章节题目上看，会觉得多出了《固体变形》《力矩》等章节，甚至《热能》部分也应属于能量范畴，却被安排在《固体变形》之后。但通读整章内容后，我们会发现从《4.2能》一节开始教材使用了3小节的内容来细化阐述不同能量的知识。《4.3 固体变形》虽在题目上与能量无关，但却阐述的是应变能的相关知识。而此部分知识对于学生而言是全新的，之前从未接触过的。所以，教材将其单独列出一个节进行细化讲解。对于《4.4 热能》这一部分的确属于能量的范畴，但在物理学中，热能更多地在热力学当中发挥其研究作用，并且在《A/AS level Physics》教材设置中，热力学在A2部分会有更加系统且详细的介绍。所以，在《功、能&功率》部分，教材将热能单独分设一小节，既为读者在能量概念的理解上更加系统全面，又为读者之后进行A2部分的学习进行铺垫。至于《4.6力矩》章节，教材将其安排在整章的最后，内容上与功能关系也并无联系，其目的是为下一章《第五章 力学》进行铺垫。

最后，在文本内容编写上《International A/AS level Physics》主要為有志于向理工科职业发展或考取理工科专业大学的高年级理科生所设计的， 所以其内容安排综合性强且结构严密。每一章都在开头设有明确的学习目标，对于物理概念阐述也是独立成段，清晰明确、一目了然，举例也紧扣现实的生活和时下科技发展的主流。比如：对于功的概念的阐述，教材从生活中常常能见到的“work”这一词语入手，逐步导入在物理中“work”的含义，引出本节的第一个知识点，使得“功”这一比较抽象的物理概念能够尽量的具体化，使得读者能够容易理解。功的概念在物理学中涉及面是很广泛的，只有打下坚实的基础，才能为之后电磁物理、原子物理等部分的学习作好准备。其内容的呈现也紧扣A-level Physics考纲要点， 能够有效地帮助学生在高中阶段进行物理知识的系统学习与习题的应用练习，同时激发学生对于物理学习的热情， 提高学生对于实际问题的解决能力和创新能力。

3 中英教材对比及启示

由于A-level教材中《功、能&功率》部分与人教版高中物理新课标教材必修2中《机械能守恒定律》部分均阐述“功与能”部分的知识，于是笔者从章节设置和内容编排两方面将二者以表格形式进行以下对比，具体如表3所示。

从上述表格中，我们可以得到以下启示，同样是功与能部分的知识，但在知识体系及阐述顺序上，中英教材有着各自不同的编排。

人教版教材从能量的概念入手，由能来引出功及功率的知识，再由做功的计算来探究出势能和动能的公式，最后总结机械能守恒定律及能量守恒定律，其间穿插了两组实验，分别是动能定理及机械能守恒，也是本章节的重点内容，教材中穿插了较多课堂上可进行演示的小实验，便于学生对概念的理解和掌握。同时，人教版教材采用了大量的篇幅来进行习题的演示和计算，这样的安排体现了“定义（功）—规律、结论（W=Fxcosθ）—例题—练习”的特点，教师针对这样的安排认为经过大量的练习就可以掌握功这一概念，结果却未必是这样。

《A/AS level Physics》教材选择以“work”一词的概念入手，通过功的概念引出能量的概念，之后对能量进行不同种类的划分，旨在引导学生初步领会和认识物理概念与定律。同时对动能和势能进行概念阐述和公式推导，指导学生继续从不同的主要侧面完善对概念和定律的认识，并掌握它的基本应用。再分别从弹性势能和热能的角度阐述关于能量的知识，能量部分知识体系结束之后引入功率的概念。进一步深化和扩展学生对概念和定律的认识，提高学生灵活运用知识的能力。最后，为下一章《力学》铺垫了力矩的知识，可为学生进一步学习A2的内容进行铺垫。可以看出对于概念部分，教材趋向于以大量的文字篇幅进行举例说明，遵循着由认识—完善—扩展这样的几个阶段，与当下重视核心概念的教学理念异曲同工。

参考文献：

[1]CIE考试局. Syllabus of Cambridge International AS and A Level Physics 9702[Z].2015（10）.

[2]朱臻.浅析英国A-level考试的历史及现状[J].现代教育基础研究，2012，5（1）：68-76.

[3]王较过，陶丽娟.美国高中物理教科书中“功与能”内容呈现方式及启示[J].内蒙古师范大学学报（教育科学版），2009，22（6）：43-47.

[4]司德平. 例评美国高中物理教材的特点[J].物理教师， 2007，28（6）：50-55.

（栏目编辑 邓 磊）