2019年版高中物理教科书习题比较研究

［摘 要］高中物理教科书中的习题在延伸、迁移和应用教科书中的知识方面发挥着重要作用，同时也是高考物理试题命题的重要来源。本研究以2019年人教版和鲁科版高中物理必修第二册中的习题为研究对象，通过对比分析两个版本教科书的习题在广度和深度上的特点 ，为高中物理教师深入理解和有效运用教科书习题提供参考。

［关键词］高中物理；教科书习题；比较

［中图分类号］ G633.7 ［文献标识码］ A ［文章编号］ 1674-6058（2024）26-0038-04

一、研究背景

教科书作为教学的核心课程资源，不仅是学生获取知识的主要途径，更是教师教学的主要依据，同时还是高考试题命题的重要来源。教科书中的习题由众多专家精心设计与编制，是一种能够反馈教师教学成效以及学生学习效率的形成性评价方式，其价值和重要性不容忽视。高中物理教科书中的习题不仅能诊断学生对所学物理知识的掌握程度，还能让学生在解题过程中有效提升判断能力、思考能力和计算能力，同时在学生情感态度与价值观的塑造方面也发挥着重要作用。在日常教学中，如果教师能够有效利用教科书中的习题，那么不仅能够显著提高教学质量和教学效果，还能在一定程度上有效减轻学生的作业负担。

本研究以2019年人教版和鲁科版高中物理必修第二册中的习题为研究对象，通过对比分析两个版本教科书的习题在广度与深度上的特点，为高中物理教师深入理解和有效运用教科书习题提供参考。

二、习题广度比较

（一）习题栏目比较

两个版本的高中物理教科书均在节末和章末设计了相应的习题，以此巩固学生所习得的知识，发展学生的物理思维。但不同的是，鲁科版教科书的“节练习”是按照课程标准中学业质量要求的4个水平，从易到难、从单一到综合进行编制的，且用黑色标号来表示1-2水平的习题、红色标号表示3-4水平的习题，对于具有挑战性的选做题，则用“∗”号特别标记。对于“章末”练习，人教版教科书分为Ａ组和Ｂ组，其中A组是基础题，B组是拔高题，以满足不同学生的学习需求；而鲁科版教科书则设计了“科学认知”“科学辨析”“科学探究”“科技交流”“温故知新”“我的学习总结”等几大类型的习题，这些习题的水平划分和“节练习”类似，充分体现了对物理学科核心素养的培养。此外，鲁科版教科书在单元末还设置了“单元自我检测”，紧随其后的是“单元自我评价”，以引导学生进行自我评价与反思。

（二）习题类型及数量比较

《普通高中物理课程标准（2017年版2020年修订）》（以下简称《课标》）将新版高中物理必修第二册的内容分为“机械能及其守恒定律”“曲线运动与万有引力定律”“牛顿力学的局限性与相对论初步”三个主题。“机械能及其守恒定律”主题主要包括功、功率、动能定理、重力势能、机械能守恒定律等内容，“曲线运动与万有引力定律”主题主要包括曲线运动、运动的合成与分解、匀速圆周运动、万有引力定律等内容，“牛顿力学的局限性与相对论初步”主题主要包括牛顿力学的局限性、相对论时空观等内容。

习题数量的统计方法如下：根据习题前面的题号依次进行统计。对于计算题，如果一道题中包含多个问题，则每个问题算作一道题；对于填空题，如果一道题中有多个空格需要填写，则每个空格算作一道题。

例如，用起重机把质量为2.0×[103] kg的物体匀速地提高了5 m，钢绳的拉力做了多少功？重力做了多少功？这些力做的总功是多少？此计算题可记为3道题。

又如，已知小方格的边长L = 2.5 cm，取重力加速度g =10 m/[s2]，则小球平抛的初速度[v0]= （用L、g表示），其值是 。此填空题可记为2道题。

人教版和鲁科版教科书的习题类型及数量统计如表2所示。

人教版和鲁科版教科书的习题类型分布图如图1所示。

由表2和图1可知，与人教版教科书相比，鲁科版教科书在习题类型上增加了“选择题”“实践题”“科技论文”三种类型的习题。鲁科版教科书主要以“计算题”和“选择题”为主，而人教版教科书则以“计算题”和“说明题”为主。计算题注重考查学生解题的技巧与规范、数据处理能力以及计算能力。选择题注重考查学生的理解能力与记忆能力。说明题注重考查学生对物理概念和规律的理解以及分析问题和解决问题的能力。由此可以看出，鲁科版教科书不仅强调学生对物理知识的理解、记忆，还特别注重学生对知识的应用以及对数据的处理与计算能力。相比之下，人教版教科书更为注重学生对物理知识的理解与应用。

两版教科书的习题数量都相当丰富，但鲁科版教科书比人教版教科书多出了10道题。在“机械能及其守恒定律”主题下，人教版教科书的习题数量相对较少；在“曲线运动与万有引力定律”主题下，两版教科书的习题数量保持一致；至于“牛顿力学的局限性与相对论初步”主题，鲁科版教科书的习题数量则更为丰富。此外，鲁科版教科书习题中的“科技论文”部分，在提升学生的科学思维能力以及增强学生将物理知识学以致用的能力等方面具有重要作用。因此，教师在教学中可以此部分作为一种有效参考，用以培养学生的综合素质。

三、习题深度比较

本研究采用了布鲁姆教育目标分类方法，将知识点的掌握分为记忆、理解、应用、分析、评价和创造六个层级，并分别用1、2、3、4、5、6来进行赋值。

对高中物理而言，“记忆”层级是指能依据所学的物理概念、规律等直接写出或计算出相关问题的答案或结果。“理解”层级是指能理解物理概念、规律等的确切含义以及它们的适用条件。“应用”层级是指能应用所学的物理概念、规律等解决实际问题。“分析”层级是指能依据所学物理知识分析问题。“评价”层级是指能对利用物理思维方式解决的实际问题进行评价。“创造”层级是指能基于已得到的信息进行组织与建构。

本文通过布鲁姆的教育目标分类法，对人教版与鲁科版教科书中的习题进行深度的比较分析，并明确给出深度S的计算公式：

[S=i=1NviN] （1）

（1）式中[vi]为第i个知识点的要求层次的值，N为总的知识点个数。深度值S越大，说明对学习的要求程度越高。

（一）习题深度编码的数据统计

在研究习题的深度之前，我们先将习题依据布鲁姆的教育目标分类体系进行详细的划分。具体的划分示例如下：

［例1］地球质量为6.0×[1024] kg，地球与太阳的距离为1.5×[1011] m。地球绕太阳的运动可以看作匀速圆周运动。太阳对地球的引力是多少？

本题考查的内容是向心力的算法，学生仅凭记忆即可得出答案。因此，本题可划分为“记忆”层级。

［例2］某质点从A点沿图中的曲线运动到B点，质点受力的大小为F。经过B点后，若力的方向突然变为与原来相反，它从B点开始沿图中哪一条虚线运动？为什么？

本题考查的内容是对曲线运动的理解。因此，本题可划分为“理解”层级。

［例3］质量为2.0×[103] kg的汽车在水平公路上行驶，轮胎与路面间的最大静摩擦力为1.4×[104] N。汽车经过半径为50 m的弯路时，如果车速达到72 km/h，这辆车会不会发生侧滑？

本题考查的内容是圆周运动在实际问题中的应用。因此，本题可划分为“应用”层级。

［例4］设空中的雨滴从静止开始下落，遇到水平方向吹来的风。请分析风速对雨滴下落时间和着地速度的影响。

本题考查的内容是运动的合成与分解，学生需要依据矢量合成的特点进行分析。因此，本题可划分为“分析”层级。

［例5］一位同学根据向心力公式[F=mv2r]说，如果人造地球卫星的质量不变，当轨道半径增大到2倍时，人造地球卫星需要的向心力减小为原来的[12]；另一位同学根据卫星的向心力是地球对它的引力，由公式[F=Gm1m2r2] 推断，当轨道半径增大到2倍时，人造地球卫星需要的向心力减小为原来的 [14 ]。哪位同学的看法对？说错了的同学错在哪里？请说明理由。

本题考查的是学生对实际问题的评价能力。因此，本题可划分为“评价”层级。

［例6］可视为质点的两物块A、B的质量分别为M、m。A放在光滑水平桌面，一不可伸长的轻绳跨过光滑轻质定滑轮，两端分别与A、B相连接，A和滑轮间的轻绳与桌面平行。现将A由静止释放，不计空气阻力，重力加速度为[g]。请你设计两个问题，使其可应用下面的物理规律解决：

（1）牛顿第二定律；

（2）动能定理或机械能守恒定律。

本题主要考查的是学生基于已得到的信息进行创造的能力。因此，本题可划分为“创造”层级。

鉴于鲁科版教科书中的习题包含“单元自我检测”以及标有“*”的选做题，且相关题目具有一定的难度，而人教版教科书中并未设置此类相对应的习题，本文在进行习题深度比较时不对鲁科版教科书中特有的这部分习题进行统计。两版教科书习题深度的统计数据如表3所示。

（二）习题深度比较分析

根据表3的习题深度统计数据，从主题角度来看，在三个主题下鲁科版教科书的习题深度均大于人教版教科书的习题深度；从整体来看，鲁科版教科书的习题深度也大于人教版教科书的习题深度。这说明鲁科版教科书所编排的习题相较于人教版教科书，深度是较大的。这也同时说明了鲁科版教科书对学生的学习要求比人教版教科书更高。

四、结论与启示

（一）结论

通过以上对人教版和鲁科版教科书习题广度与深度的比较，我们可以得知，在习题栏目分布、习题类型以及习题数量这几个维度上，两版教科书均展现出各自的特点和差异。相较于人教版教科书，鲁科版教科书不仅习题数量较多，而且在习题栏目的分布上更为清晰，习题类型也更加丰富。虽然鲁科版教科书在习题广度上比人教版教科书大，但两版教科书在习题设置上都有着各自的优势，充分体现了习题对于学生能力的培养。在三个主题下以及整体上，鲁科版教科书的习题深度均超过人教版教科书的习题深度，这显示出鲁科版教科书对学生的学习要求更高。鲁科版教科书更加注重学生对知识的深入理解与创造性应用，对学生思维发散水平提出较高的要求。在实际教学中，教师可根据实际教学需要，将不同版本教科书中同一章节的习题进行横向分析，并综合利用相关题型，进而发挥习题对教学的优化促进作用。

（二）启示

教师和学生是教科书的直接使用者，教师在其中扮演着引导者的角色。因此，对于教师来说，只有深入理解并广泛把握教科书的内容，才能有效地促进师生之间的教与学活动。

第一，结合高考的题型与难度，适当改编教科书中的习题，以满足不同学生的需求。教科书中的习题是高考试题的一个重要来源，对其进行改编，能够帮助学生更好地适应高考。

第二，合理利用相关资源，优化习题设计。不同版本教科书的习题在难易度上存在差异，部分习题可能过于容易，而对一些学生来说则比较难。教师应合理利用相关资源，对习题进行设计与有效整合，以充分发挥习题的价值。

第三，注重习题对物理学史的考查。物理学史可以让学生了解物理学在不同历史时期的演进，了解科学家的努力和突破，使学生对科学的本质有更清晰的认知，同时能培养学生的科学态度与责任素养。教师在编制习题时应特别关注这一点。

［ 参 考 文 献 ］

[1] 人民教育出版社，课程教材研究所，物理课程教材研究开发中心.普通高中教科书 物理 必修 第二册[M].北京：人民教育出版社，2019.

[2] 山东科学技术出版社.普通高中教科书 物理 必修 第二册[M].济南：山东科学技术出版社，2019.

[3] 廖伯琴，霍静.课程标准与教材修订（四）：如何发挥教材中习题的育人功能[J].物理教学探讨，2020（4）：1-5.

[4] 中华人民共和国教育部.普通高中物理课程标准：2017年版2020年修订［M］.北京：人民教育出版社，2020.

[5] 张磊.两版高中物理教材习题的对比分析及教学启示：以人教版和粤教版必修一教材课后习题为例[J].数理天地（高中版），2023（14）：30-32.

[6] 田颖异.2019年版五套高中物理教科书的比较研究：以必修一为例[D].延吉：延边大学，2022.

[7] 唐娟娟.基于布卢姆认知目标新分类的人教版高中物理教材课后习题研究[D].银川：宁夏大学，2020.

[8] 张格.2019年版高中物理教材课后习题的比较研究[D].开封：河南大学，2021.

（责任编辑 黄春香）