浅析高中物理新教材习题编写与学科核心素养的落实

郑金山 陈金贵

摘   要：新高考评价体系下的物理习题承载着落实物理学科核心素养的教学职能，是在一定的物理情境下解决物理问题的过程。习题教学是实践经验的凝练，是教师实践智慧具体化的表现。文章探析新教材物理习题的编写意图，揭示物理习题内涵，阐述如何发挥教材中习题的育人功能，培养关键能力，提升物理学科核心素养。

关键词：物理教学；习题；素养提升；教育评价

习题教学是实践经验的凝练，是教师实践智慧具体化的表现。纵观高中物理新教材的习题，是教材编写者们根据育人目标，针对高中物理教学实践中存在的知识碎片化、理解浅层化、习题解决模式化、诊断性不足等问题，为了有利于关键能力的培养和学科核心素养提升而精心筛选、设计的。新教材的习题设计承载着落实物理学科核心素养的教学职能，是在一定的物理情境下解决物理问題的过程，教材中的习题按“例题”“节练习”“章末练习”“单元自我检测”四个方面来设置[ 1 ]。下面以鲁科版高中物理必修一中的习题为例来谈谈高中物理新教材习题编写与学科核心素养的落实。

1  以习题为载体培养物理观念

物理观念是人们对自然界的一种认识方式也是解释自然现象的基本依据。教材中编拟的一些习题，就是以习题为载体，应用所学知识解释现象和解决实际问题等，通过习题来巩固正确的运动和相互作用的观念。

如必修一课本（P33）第一章“章末练习”第10题，如图1。

习题以高速公路测速与整治超速行驶的违法行为为情境载体，以平均速率和瞬时速率的测量为线索，创设了真实、有意义的情境。需要学生结合习题信息、教材中相关信息及查阅的资料，自主调用平均速率和瞬时速率等相关知识解决问题。通过理解平均速率和瞬时速率，能将其与高速公路的测速问题相联系并作出初步解释，培育与速度有关的运动观念，巩固习得，提升素养。

2  以习题为情境训练科学思维

科学思维是一种思维方式或方法[ 2 ] ，教材中的一些习题，注重问题情境的设置，要求学生能通过模型建构、科学论证、科学探究、质疑创新等[ 3 ]，发现问题、分析问题、解决问题，训练学生的思维能力，提升学生的思考力、学习力。

2.1  模型建构。

要求学生能根据习题提供的问题情境转换成具体的物理模型，并能够通过物理模型运用相关的物理知识和数学知识解决实际问题，培养学生模型建构能力和推理论证能力[ 4-5 ]。

例如：必修一课本（P137）单元自我检测第7题，如图2。

习题以同向行驶的两辆汽车之间要保持车距为情境载体，关注行车安全，之后以刹车停下过程的受力情况和运动情况为线索，创设了真实、有意义的情境。需要学生根据习题给出的信息，建立后车刹车停下的运动模型，将其简化为匀速直线运动和匀减速直线运动两个阶段。找出后车最大行驶速度的条件，再从刹车的受力情况以及两阶段运动的联系，列出方程组求解。求解过程中还要注意二次方程解出的两个根，需从物理意义上进行判断。

通过运动模型的建立、受力情况和运动情况的分析以及规律的应用，不仅加深对牛顿第二运动定律以及匀变速直线运动规律的理解，还重在提升学生模型建构、运用所学知识进行分析推理以及应用数学知识解决物理实际问题的能力。

2.2  科学推理

要求学生能根据习题提供的信息和对问题情境进行分析，运用抽象与联想、归纳与演绎、推理与运算、类比与等效等思维方法，探寻和理解问题的内在联系，训练学生的思维能力。

如必修一课本（P62）第二章“章末练习”第7题（如图3）。

习题以自行车与汽车间的相对运动为情境载体，以运动过程中二者的间距变化为线索，创设了真实、有意义的情境。需要学生运用习题信息，自主调用匀变速直线运动等相关知识，进行分析、综合及推理，有一定的思维难度。通过习得体验，培养学生理解能力和推理论证能力。具体解析如下：

（1）根据匀变速直线运动的v-t图像为直线的特点，根据题意描出两个点并连线。

（2）将两车的运动相联系，推理出两车间距的变化情况。可采用类比推理：汽车从静止开始加速运动后速度增大，而v不变。将两车的运动相联系，在汽车速度增大到自行车速度前的运动阶段，v＞v。类比于跑得慢的同学去追跑得快的同学，其间距会变大，由此推出两车的间距越来越大。当v = v时，两车间距最大。再以汽车为研究对象，在间距达到最大的过程中，其末速度就等于自行车的速度，进而应用匀变速直线运动的规律求解。这里，还可以通过推理得出两车的间距越来越大，如根据两车的v-t图像，从两车间距等于图像中的面积差Δs （如图4）得出结论。

（3）同理，在2.5 s后，v＞v，在相等时间内，x＞x，故两车的间距越来越小，最终会追上。从自行车匀速经过汽车开始到汽车追上自行车的过程中，从时间上看，二者运动时间相等；从空间上看，发生位移相等。进而，再应用匀变速直线运动和匀速直线运动的规律求解。

2.3  科学论证

要求学生能运用实证数据分析物理问题，能运用论据解释物理问题，能运用实证性的逻辑思维解决物理问题并获得物理结论，培养学生科学论证的意识和能力。

例如：如必修一课本（P32）第一章“章末练习”第5题，如图5。

习题以汽车自驾旅游为情境载体，涉及平均速度的计算，弄清前一半路程用的时间与后一半路程用的时间是解题的关键。需要学生运用习题信息，自主调用平均速度相关知识，进行分析论证：在全程的平均速率一定时，前半段的平均速率越小，后半段的平均速率就会越大。若后半段的平均速率符合公路的限速要求是合理的，反之，不合理。

2.4  质疑创新

质疑创新的核心是科学创造力。要求学生能对已有结论提出有依据的质疑，采用不同方式分析解决物理问题[ 2，6 ]；要求学生多角度、开放式地思考问题，对问题或观点提出不同看法，培养学生敢于质疑、敢于批判的思维能力。

如必修一（P87）第三章“章末练习”第12题，如图6。

习题以几种体育运动项目为情境载体，涉及摩擦力的概念。需要学生运用习题信息，自主调用滑动摩擦力的相关知识，查阅资料，分析近年来这几种体育设备的改进与发展情况来解答。这是一道开放性试题，体现创新。通过习题的培育功能，培养学生的创新能力。

3  以实验为素材进行科学探究

科学探究要求学生能基于观察和实验提出物理问题、形成猜想和假设、设计实验与制订方案、获取和处理信息、基于证据得出结论并作出解释，以及对科学探究过程和结果进行交流、评估、反思的能力[ 7 ]。

例如：必修一（P136）单元自我检测第6题：探究加速度与力、质量的关系，如图7。

习题以教材中“探究加速度与力、质量的关系”的实验为情境载体，以理解该实验方案、尝试用已有的物理知识解释实验结果为线索创设情境。第（1）（2）问，进一步帮助学生理解该实验方案。第（3）问，先根据试题给出未平衡摩擦力以及实验得出a -F圖像等信息，应用相关规律建立a -F的函数关系，将函数与图像相联系，解释实验结果。需要学生运用试题信息，自主调用牛顿第二运动定律等相关知识，将实验得到的图像与牛顿第二运动定律等知识建立联系，通过牛顿运动定律得出a -F的函数关系并对照实验得到的图像，对实验结果进行解释。

本习题要求学生能利用探究的问题情境理解已有的科学探究方案，能分析、研究数据，得出实验结论并解释，培养学生科学探究能力和解决实际问题的能力。

4  以实事求是促成科学态度与责任

要求学生在科学实验过程中，不但要认识科学本质，更要培养严谨的科学研究态度、科学研究方法和勇于探索的科学研究精神。其主要包括科学本质、科学态度、社会责任等要素[ 2 ]。

如必修一（P61）第二章“章末练习”第6题，如图8。

习题以舰载机着舰为情境载体，以匀变速直线运动规律的应用为线索，创设了真实、有意义的情境。需要学生运用试题信息，自主调用匀变速直线运动相关知识，计算出舰载机安全着舰和安全飞离的加速度大小，让学生认识到安全的重要性，体会责任重大和使命担当。

5  结束语

总之，高中物理新教材的习题设计，能针对不同层次学业质量水平，设置分层、递进的课后作业[ 8 ]，能借助习题的巩固习得功能以形成物理观念；发挥习题的延伸作用，借题发挥，发展学生思维，培养科学探究能力；充分利用习题能及时反馈教学信息、利于反思的功能，树立科学态度与责任观念，培养关键能力，促进物理学科核心素养的真正落地。

参考文献：

［1］ 浦建军.学科素养本位的物理命题情境、问题、能力[J].中学物理教学参考，2018（21）：64-68.

［2］ 中华人民共和国教育部.普通高中物理课程标准（2017年版2022修订）［S］.北京：人民教育出版社，2018：14-18.

［3］ 潘祎文.信息技术支持高中物理学科核心素养的目标导向式教学研究[D].上海：华东师范大学，2018.

［4］ 杨君，付鹂娟.践行能力立意体现核心素养：北京高考理综卷第20题的分析和思考[J].物理教师，2018（11）：74-79.

［5］ 胡卫平.物理学科核心素养的内涵与表现[J].中学物理教学参考，2017，46（15）：1-3.

［6］ 廖伯琴.“普通高中物理课程标准”（2017年版）要点解读[J].物理教学，2020，42（2）：2-5.

［7］ 褚慧玲.基于课程标准的科学探究评价初探[J].物理教学，2019（6）：50-53.

［8］ 林明华.课程标准与教材修订（七）：修订版教材必修（第二册）教材分析与教学建议[J].物理教学探讨，2020，38（7）：1-3.