中学物理教材中有机融入重大主题教育情况研究

徐立恒 袁 凯 姚建欣，3 王晓丽

（1.北京师范大学物理学系，北京 100875；2.课程教材研究所，北京 100029；3.北京师范大学教材研究院，北京 100875）

教材是落实立德树人根本任务的关键，是实现“培根铸魂、启智增慧”的核心载体.教育部于2021年教育金秋新闻发布会上，明确提出统筹谋划系列重大主题教育进课程教材，包括习近平新时代中国特色社会主义思想、革命传统、“党的领导”相关内容、中华优秀传统文化、劳动教育、总体国家安全观、国防教育以及生命安全与健康教育等，并先后出台各重大主题有机融入教材的指南或指导纲要.［1］2022年4月，教育部印发《义务教育课程方案和课程标准（2022年版）》，全面启动相关教材修订工作，要求各学科教材在进行修订时结合学科特点做好重大主题教育的落地落实，为学校教学提供有效支持.在此背景下，本研究聚焦物理学科教材，梳理国家教材委员会、教育部近年来发布的系列指南和指导纲要等政策文件相关要求，建构框架分析重大主题教育在中学物理教材中的融入现状.

1 政策文件梳理及要点框架建构

为落实党中央重要指示批示精神，近年来，国家教材委员会、教育部研究制定了若干重大主题教育融入教材的指南或指导纲要.《习近平新时代中国特色社会主义思想进课程教材指南》《“党的领导”相关内容进大中小学课程教材指南》《革命传统进中小学课程教材指南》3份指南中与物理教材相关的要求均侧重于强调科技创新与发展对于国家发展战略支撑的重大意义，期望学生通过学习我国在科技方面取得的重大成就以及老一辈科学家无私奉献、为国为民、严谨求实的科学精神，增强民族自信，培育爱国情怀.［2－4］

《中华优秀传统文化进中小学课程教材指南》对各学科融入中华优秀传统文化明确提出指导和要求，指出我国古人在认识物质、制造技术等方面的探索成果为整个人类的科技进步和文明发展做出了重要贡献，是中华优秀传统文化的组成部分，并例举了天坛回音壁、司南等素材.在物理教材中融入相关内容对帮助学生感悟中华民族独特的智慧与创造、坚定文化自信具有重要作用.［5］对“劳动教育”的强化是落实“五育并举”要求的重要举措，物理学科要注重培养学生劳动的科学方法、规范意识、效率观念和创新精神.［6］本研究依据《大中小学劳动教育指导纲要（试行）》，结合教材内容及相关文献，整理构建要点框架.

《大中小学国家安全教育指导纲要》在科技安全、核安全等领域对物理教材的融入做出了相应要求.本研究整理要点框架时重点关注纲要附录部分以“物理”为主要学科的Ⅰ级与Ⅱ级要点，［7］同时结合《国防教育进中小学课程教材指南》对物理学科融入国防科技方面内容的要求，［8］综合整理得出要点框架.《生命安全与健康教育进中小学生课程教材指南》侧重对生物学科做出要求，对物理学科的融入要求主要体现在“健康行为与生活方式”和“安全应急与避险”领域，要求融入过程中注重趣味性、互动性、体验性、生成性，提升教育实效性.［9］本研究单独分析该主题在物理教材中的融入情况.

综合上述文件要求，结合中学物理教育的特点，笔者分5部分建构了“中学物理教材融入重大主题教育的政策要点框架”（表1），作为教材分析的依据.在按政策要点框架分析的基础上，依据初高中物理教学内容的特点，按知识领域、呈现方式和能力要求等维度进行细致的分析.其中，知识领域划分为“声学”“光学”“电与磁”“热学”“力学”“能量与资源”“物质与机械”；将呈现方式划分为“文字”“插图”和“习题”；将能力要求分为Ⅰ级要求和Ⅱ级要求，Ⅰ级要求指“重大主题教育的融入过程中，教材相关内容不蕴含或仅蕴含简单的物理知识（但不涉及具体学科问题），不需要学生进行复杂的思维加工，仅对素材有所了解”，Ⅱ级要求指“教材相关内容蕴含一定难度的物理知识，涉及具体学科问题，需要学生运用所学知识，通过一定的思维活动解答问题”.呈现方式和能力要求在一定程度上可反映教材融入重大主题教育过程中的深度，同时反映素材本身与物理学科内容的关联度、与学生认知发展适切度.

表1 中学物理教材融入重大主题教育的政策要点框架

续表

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2 现行教材融入重大主题教育的情况

基于要点框架，对现行初中人教版、北师大版和山东科技版物理教材，高中人教版和山东科技版物理教材融入重大教育主题的情况做编码统计.编码统计由两位研究者独立完成，Holsti信度系数为0.913.研究通过计算要点完成率以量化呈现各版本教材内容覆盖政策要点框架的情况.完成率由教材实际完成要点条目数与框架要点总条目数作比得到，属于相同条目的多个素材仅算1个条目.

初高中物理教材覆盖5大主题要点的整体情况（统计平均值）如表2所示.物理学与生产生活紧密相连，初高中各版本物理教材融入劳动教育要点的完成率最高，而对中华优秀传统文化的融入则不足，高中物理教材覆盖要点的完成率仅为33.3%.从整体来看，高中物理教材覆盖5大主题要点的情况优于初中物理教材.在整体情况分析的基础上，我们进一步分析了各主题融入的具体情况.

表2 初高中各版本物理教材覆盖5大主题要点的整体情况

2.1 “习近平新时代中国特色社会主义思想”“党的领导”相关内容与革命传统

初、高中教材对该主题的要点完成率分别为50%和77.8%，融入素材主要集中在力学、能量与资源、物质与机械等知识领域.在呈现上基本都采用文字教学结合图片的方式，少数素材结合习题呈现.该主题的素材对学生的能力要求没有明显区分，整体要求不高，符合Ⅱ级能力要求的素材占比仅17%，多数素材不强调学生理解其中更深刻的物理学科知识.

3个版本初中教材对载人航天、高铁、蛟龙号等素材均有覆盖，水电站和磁悬浮列车等素材的使用都比较高频，但其他要点则少有涉及，素材选择较为单一.两版高中教材通过神舟系列、天宫系列、嫦娥系列的相关内容的融入，完成了载人航天和探月工程的要点覆盖，但均缺少“5G”要点.人教版教材在能量与资源部分有较为集中的关于我国“太阳能发电”“水力发电”“风能发电”“核能发电”相关成就，同时融入了不少特色内容，比如墨子号、空间冷原子钟等现代化科技成就，介绍了王竹溪、钱三强等中国物理学家.山东科技版教材涉及的科技成就内容也很丰富，例如墨子号、资源三号、风云四号等.值得关注的是，山东科技版高中教材在介绍能源可持续发展中融入“扶贫工作”的内容，虽然篇幅不大，但是此部分内容关注到不同经济发展水平地区学生的情感体会，有助于学生学习中对“科学改变生活”产生共鸣.

2.2 中华优秀传统文化

初高中教材对该主题的要点完成率均未过半，分别为46.2%和33.3%.初中教材融入素材覆盖的知识领域较广，在声学、光学、电与磁领域都有所融入，高中教材的融入则主要集中在力学领域.在呈现上与上一个主题类似，仅有少数素材结合习题呈现，但载体形式丰富，古籍、神话、诗句、寓言故事等作为载体呈现了相关物理知识.整体对学生的能力要求一般，Ⅱ级要求素材占比35%.

3版初中物理教材中，山东科技版教材要点覆盖完成得最好，而人教版和北师大版教材尚欠缺部分要点.各版初中教材也均融入了各富特色的素材.比如人教版和山东科技版物理教材在热学部分融入了“坎儿井”工程的历史文化背景，山东科技版物理教材则在力学领域和光学领域分别以“刻舟求剑”“井底之蛙”等寓言故事为载体，同时也融入了《淮南万毕术》《论衡》等古籍中的物理知识.北师大版物理教材在“压力”一章中介绍了体现古代劳动人民智慧的浮筒打捞法.高中物理教材仅完成了鱼洗及传统桥梁建筑等要点的融入.不过在要点外，人教版和山东科技版教材也以古籍为载体，融入了《论衡》《墨子》《春秋》等经典，同时融入了如汲水瓶、舂米装置等传统科技发明.

2.3 劳动教育

初高中教材对这一主题的融入都有大量素材，完成率最高，近90%，不过所有教材都未较好完成“革命先辈、劳动模范的事迹及精神”这一要点.融入素材涉及知识领域广泛，主要集中在电与磁、力学、能量与资源、物质与机械等知识领域，综合体现了物理原理与劳动的紧密联系.呈现方式丰富多样，多数素材通过结合文字教学、插图、习题等方式共同呈现，与学科知识结合紧密，对学生的能力要求较高，符合Ⅱ级能力要求的素材占比达到了80%.

初中物理教材有机融入的内容比较丰富，范围广泛，贴近生活生产实际应用.在劳动创新层面，人教版和北师大版初中物理教材呈现了电子温度计、汽车测速仪、倒车雷达等科技产品，山东科技版教材也呈现了红外夜视仪等素材.劳动态度层面，人教版教材在力学领域介绍古人用滚动减小摩擦，北师大版教材在力学部分和物质与机械领域分别介绍了浮筒打捞法和古代杠杆天平，展现了我国古代劳动人民的智慧.高中物理教材融入了大量生活生产相关的工具，现代服务业方面主要涉及医疗领域相关器械的介绍.高中物理教材通过对于新兴劳动工具的介绍，增强创新意识，培养劳动创新能力.教材实例中，既有贴近生活日常吃穿用度的劳动工具，也有交通农林等生产劳动中不可或缺的仪器技术.涉及生活原理的部分小到尼龙扣，大到液晶电视，既有简单生活劳动相关原理，也有现代劳动产品背后的精巧设计.

2.4 国家安全与国防教育

对比要点框架，初高中教材有机融入国家安全与国防教育主题的要点完成率分别为50%和87.5%.融入素材主要集中于力学领域，多数素材以文字教学及插图的方式呈现，对学生的能力要求低，符合Ⅱ级能力要求的素材占比仅10%.

初中要点完成率不高的主要原因是人教版和北师大版初中物理教材缺少“两弹一星”及核安全相关的素材，山东科技版教材仅出现了中国第一颗原子弹爆炸的插图.在资源安全层面，各版本教材融入了比较充分的素材，包括水资源的保护和开发利用、稀土资源的开发、倡导绿色低碳的生活方式等.高中两版本教材对“两弹一星”及核安全相关的融入都比较充分.两版本高中物理教材介绍了钱学森、钱三强、王淦昌等两弹元勋，对核安全防护有较为详细的文字教学内容，在能量与资源领域介绍了核泄漏的危害，较好地完成了核安全的融入.

2.5 生命安全与健康教育

初、高中教材对要点的覆盖情况较好，高中物理教材的要求完成率达到了100%.素材融入与物理学科联系紧密，通过文字教学、插图、习题多种方式共同呈现，对学生的能力要求整体相对更高.

初中物理教材在光学领域中融入了用眼健康的内容，在声学领域融入了噪声对健康的影响的内容，强调要保护听力.不足之处在于各版教材没有足够的素材对实验室的环境、设备做一个较为规范系统的说明，以达到强调学生注意实验室安全的目的.高中物理教材融入了关于交通、医疗、生活、生产等多方面的安全知识与提示，将安全理念渗透在许多具体的物理知识与原理当中，同时也涉及了重大自然灾害、放射污染与防治等要点以外的特色内容.

3 有机融入重大主题教育的建议

综合上述重大主题教育融入分析情况来看，中学物理教材在各重大主题均有不同程度的融入，挖掘了一批适宜的教育素材，探索了有机融入的方式方法.但同时也要看到，在某些方面距离政策文件要求还存在改进空间，如部分主题教育要点缺失、素材选择单一、与物理核心知识学习联系不够紧密、涉及的认知要求水平偏低等.基于上述经验和问题，建议从以下方面改进.

3.1 加强重大主题教育进教材整体设计

当前部分重大主题教育的融入情况呈现出内容不完整、系统性不足、素材碎片化等问题.教材修订时应根据教育部及国家教材委员会下发的各重大主题进教材相关纲要指南，明确基本原则与总体目标，统筹规划物理学科融入过程中的具体目标与融入标准.基于总体规划设计，开展物理教材关于重大主题教育的有机融入工作.

结合本研究统计结果，建议进一步核查教材融入情况，明确教材呈现中缺失的内容.在此基础上，开展素材收集工作，确定对应内容可使用的载体形式.结合课标要求，综合考虑学生能力水平，构建全面系统科学的内容评估框架.

3.2 提高教材中重大主题教育覆盖程度

要点框架是对教材融入重大主题教育的基本政策要求.现行物理教材仅有高中物理教材融入生命健康与安全教育主题的要点覆盖率达到100%，其余教材对其他主题教育的要求均未完全落实.

以中华优秀传统文化主题为例，初高中物理教材对这一主题的要点覆盖率均低于50%.虽然初中物理教材在声学、光学、电与磁领域的融入比较全面，呈现了天坛回音壁、传统乐器、日晷、司南等素材，但没有体现铸钟、冶铁、沈括的《梦溪笔谈》等内容.高中物理教材也仍缺少《考工记》、水运仪象台、都江堰水利工程等要点内容.对于现行物理教材在融入中缺少的要点，教材应参照政策框架，重点筛查教材中融入素材缺失的必要内容，在修订时补齐相关内容，全面提升重大主题教育的覆盖程度.

3.3 加强专题研究，挖掘更新素材

现行物理教材融入重大主题教育的素材类型较为单一.例如，北师大版初中物理教材在力学、热学、电与磁、能量、物质与机械5大知识领域使用了9处航空航天的素材，但在通信、材料等领域几乎没有融入.初高中教材编写出版单位应加强对重大主题教育有机融入的专题研究，建设素材库，挖掘丰富教育素材.一方面可从我国新近科技发展成果中去收集，另一方面也要重视挖掘古代人民在科学探索与技术发明方面的突出贡献.例如，可选用《墨子》中记载的“力，刑（形）之所以奋也”.该内容为广大古代劳动人民在切实的劳动中思考观察得来的物理规律，体现着中华民族对物质运动规律的探索.教材若能够将其加入章节引言中，或在学习牛顿运动定律后提及，能够让学生感受到古代劳动人民的智慧，提升文化自信和民族自豪感.

研究还发现，2019年修订的高中教材使用的素材较初中教材更加贴合当今科技发展.而初中物理教材自2012年后长期没有进行新修订，各版本初中物理教材融入的素材都不够新颖，缺乏时效性，已无法较好展现我国近年来科技上取得的重大成果.比如人教版初中物理教材介绍的北斗卫星导航系统已经较10年前取得了巨大进展，其介绍需及时更新.

3.4 拓宽内容载体，丰富呈现方式

围绕相关主题缺失内容，展开多种载体与形式的内容设计.例如“水运仪象台”可通过历史故事、典籍记载、科技成就等载体形式融入，通过讲述“靖康之祸”时期其被损坏与新中国成立后复原的故事，既能够展现古人高超的制造技术，又能体现现代科学的传承与复原过程中我国科学家不畏艰苦、孜孜不倦的科学精神.还可以通过古代典籍与后世评价，展示其精巧结构与实际作用，展现古人非凡的智慧，增强民族自信.

在呈现方式方面，教材应结合相应呈现效果，教学目标等，斟酌采用图文并茂的介绍，或者借助习题进行引导思考.例如上文的“水运仪象台”，其原理较为复杂，就可以选用图文并茂以及习题引导的方式，在教材中展开介绍.

3.5 基于学生认知水平，提高能力要求

现行中学物理教材在重大主题教育的融入中，主要通过简单举例呈现重大主题教育内容，结合练习的呈现偏少，因此融入相关素材的学习内容能力要求较低，学生对融入重大主题教育素材的认识停留在初步了解水平.在具体学科问题上，融入素材的呈现缺乏对物理问题情境的构建.学生在学习过程中，对于相关素材背后所真正蕴含的更为深刻的物理内涵及社会意义缺乏深入体会.

因此，建议教材应当适当提高重大主题教育相关学习素材的能力要求.在融入重大主题教育的素材时，增设问题情境引导的方式，将重大主题教育的内容作为解决问题的脚手架或跨学科实践的项目主题.让学生不仅了解相关素材，还能使用素材解决问题，促进学生在解决物理问题的过程中，自主思考并发掘相关素材背后的内涵.同时遵循课程标准中学业水平要求，融入的素材可递进式增强问题难度，满足符合学生认知水平的能力要求.