第三节 物理基础教育教科书章节知识比较研究

本节选取人教版、鲁科版、沪科版高中物理必修一的第一章“运动的描述”为例，采用内容分析法和比较分析法对三个不同版本教科书中的新课题引入、知识分布、栏目设置、插图设计、课后习题编制和相关科学素养的培养进行比较、分析，发现各自的特点，进而总结出相关知识的最佳处理方法，能够让教师理清自己的教学思路，很好地改进自己的教学设计，让学生更容易接受和理解相关知识，最大化地提高物理课堂教学效率。

一、教科书知识内容

（一）课堂引入比较

对于高一的学生来说，物理知识是抽象的、模糊的，所以不同方式的新课题引入会不同程度地激起学生对物理知识学习的兴趣，新课题的引入会影响学生对这部分知识的学习兴趣和学习效率。开始一节物理课程之前，新课题的引入尤为重要，毕竟良好的开端是成功的一半。在不同版本的物理教科书中都有相关知识引入的设计。图2- 5、图2- 6和图2- 7分别是人教版、鲁科版、沪科版高中物理必修一教科书中关于“运动的描述”内容的引入设计。

图2- 5人教版中的图片

图2- 6鲁科版中的图片

图2- 7沪科版中的图片

由上图可以看出，三个版本都是以图文结合的方式引出本章的新课题，在物理教学中对课题的引入很重要，为了能够引起学生的好奇心和求知欲，三个版本中对新课题的引入都非常重视。图文结合的引入方式可以快速吸引学生，调动课堂气氛，激发学生的学习兴趣。人教版、沪科版是以漫画的形式呈现出来的，鲁科版是以实际图片的形式呈现出来的，让学生认识到从生活走向物理，从物理走向社会的知识。人教版在引入中应用了物理学家的名言警句：“不了解运动，就不了解自然——亚里士多德。”鲁科版则是通过一个有关的重大历史事件进行联系。苏教版是直接给出目录，让学生清楚明白地理解这一章节所要学习的内容。

（二）知识分布比较

三个版本对“运动的描述”内容章节的知识分布是不同的，表2- 12是人教版、鲁科版、沪科版中有关知识的分布比较。

表2- 12知识分布的比较

“运动的描述”相关内容在人教版和沪科版都是在必修一第一章，而鲁科版是在必修一第二章。人教版中本章内容有五节内容，以基本概念展开对本章的讲解。从质点、参考系和坐标系、时间和位移做铺垫之后引出了速度，最后用实验验证它并且引出加速度。鲁科版中本章内容有四节内容，从运动现象出发去认识机械运动，理解空间和时间、质点与位移的概念，在此基础上引出速度与加速度。沪科版中本章内容有四节内容，从静与动出发，第二节就引出了速度，第三节介绍了瞬时速度，进而介绍加速度。

（三）学习栏目设置情况

表2- 13人教版高中物理教科书必修一中的学习栏目 （单位：个）

表2- 14鲁科版高中物理教科书必修一中的学习栏目 （单位：个）

表2- 15沪科版高中物理教科书必修一中的学习栏目 （单位：个）

人教版通过“科学漫步”等栏目展现富有时代气息的材料，这类材料有“变化率”“速度与现代社会”等；鲁科版的“信息窗”“物理与社会”“科学人物”等栏目介绍了诸如“空间与时间的尺度”“全球定位系统”等内容。沪科版通过“STS”“信息预览”等栏目介绍了诸如“速率记是怎样工作的”“风洞”等内容。

这些栏目可以分为四类：一是实验类，旨在提高学生的科学探究和实验能力；二是拓展类，不仅有知识内容上的拓展，而且有科学思想方法的拓展；三是科普类，为学生了解现代科技、物理学发展史以及科学技术与社会的关系提供了平台；四是讨论类，为学生的自主学习、合作学习和深入思考提供了很好的论题。相比之下，沪科版栏目多、体例新、跨度大，生动活泼，反映课改精神、理念的力度较大。

（四）插图比较

表2- 16人教版“运动的描述”内容插图使用情况 （单位：幅）

表2- 17鲁科版“运动的描述”内容插图使用情况 （单位：幅）

表2- 18沪科版“运动的描述”内容插图使用情况 （单位：幅）

三版教科书都引用了大量的图表辅助知识内容的陈述，直观、生动，有助于学生学习。这些图片大体上可以分为三类：一是示意图，比如《速度与时间的图像》等这些示意图可以帮助学生分析物理过程，为物理问题解决提供了图示；二是资料性表格，为学生提供基本的物理常数等，比如三版教科书都提供了《一些现实生活中可见物体的速度值》；三是图片，这些图片有卡通图和真实情景图，创设了物理问题情景，体现“从生活走向物理，从物理走向社会”的新理念。具体比较可以发现，人教版卡通图相对较多，形象、趣味性强；鲁科版真实情景图相对较多，让学生感受到物理就在自己身边。沪科版的示意图与物理模型图居多，让学生多了解本节内容并且了解相关物理模型。

（五）课后习题比较

表2- 19人教版中“运动的描述”内容课后习题设置 （单位：道）

表2- 20鲁科版中“运动的描述”内容课后习题设置 （单位：道）

表2- 21沪科版中“运动的描述”内容课后习题设置 （单位：道）

三版教科书都选编了一定数量的习题，并且题型多样，人教版与鲁科版的习题一般都编排在节尾，章末没有编写复习题。而沪科版节尾与章末都有复习题。三版本教科书的计算题和分析说明题大多都创设了实际的情景，注重将生产和生活中的实际问题引入习题设计之中，培养学生抽象、概括和运用知识解决实际问题的能力。对比可以看出，鲁科版课后习题最少，而沪科版课后习题最多。

二、科学素养的培养

《义务教育物理课程标准》中明确提出物理课程应体现物理学的本质，并发挥物理课程在培养学生科学素养方面的作用。高中阶段的《普通高中物理课程标准（实验）》中强调高中物理课程的目标是进一步提高所有学生的科学素养。

（一）人教版“运动的描述”章节对学生科学素养培养的体现

教科书设立多个栏目以实现三维目标。“说一说”“做一做”“思考与讨论”“科学漫步”成为教科书的一大特色，让学生了解更多科学知识，引发学生设疑解惑，引导学生动手实践，巩固所学知识，为后面内容做好铺垫，培养科学探索精神，强调科学素养的培养，强调科学、技术和社会的协调和谐，突出了对科学的文化解读，对科学的社会价值与人生意义的理解，使学生从科学、技术、社会等方面多视角、全面地了解科学世界的全面图景，更客观、更全面地认识现实世界，并在这个过程中实现科学素养的培养，在教师的指导下学生主动探究和主动参与，并在合作中注重个人责任的落实。它也是对学生进行价值观教育、道德教育好的素材，对落实三维目标起到很好的作用。这就是“从生活走向物理，从物理走向社会”的课程理念。

科学探究的思想贯穿物理学始终，符合人们的认知规律。一改以往教科书直接给出结论公式，然后分析辨析练习使用的思路，给学生思考发挥的空间。让学生体会科学发展的艰难历程，有利于培养学生的创新精神和严谨的科学态度。创造性地使用它，要根据教学内容采用多样的教学方式，才能充分调动学生的各种感官，从而使感知更加敏锐、有效，并充分利用左右半脑的不同功能，增强记忆，锻炼各种方式的思维活动。

（二）鲁科版“运动的描述”章节对学生科学素养培养的体现

鲁科版教科书呈现的方式特别有利于学生学习方式和教师教学方式的转变，在编写过程中注重不同板块的不同风格，各具特色，有利于学生学习方式的多样化和教师教学方式的多样化，有利于生动活泼的教学活动的进行。注意联系社会，结合生活实际，突出科学技术与社会相互联系和影响，注重表现科学技术和社会的互动关系，使学生了解科学、技术与社会的相互作用。具有新意和时代气息，在概念和规律、过程与方法的学习与探究等方面，设计合理、有趣、有新意，使学生愿意阅读，愿意参加所设计的探究活动。可以学习到生活中常见的与物理有关的现象、国内外科技发展的情况等。

在引导学生从科学探究中得到感悟与体验方面，鲁科版教科书使学生从情感上知道科学的语言表达能力与科学思维能力是密切相关的。智力因素是由动手能力、观测能力、思维能力和表达能力组成的。先进的实验教学方法和手段在培养学生的综合素质能力中具有重要的作用。通过实验可以使学生巩固学过的知识，系统、扎实地掌握基础理论，为学生提供必要的动手过程，让学生通过自己的实践过程，将感性认识提高到理性认识的高度，为进一步深入分析研究提供更加丰富的思维基础。同时通过实验，还能使学生受到严谨的科学作风和事实求是的科学态度的训练，全面提高学生的能力和智力，培养他们分析问题和解决问题的能力。

（三）沪科版“运动的描述”章节对学生科学素养培养的体现

沪科版教科书从自然与生活现象引入问题，注重学科间的渗透，人文精神与自然科学的融合，从自然与生活现象引入问题。通过探究寻找规律，然后介绍知识在生活、生产实践中的应用。将科学探究的各主要环节（七大要素）渗透于不同的课时中，让学生在科学探究的过程中，不仅学习知识技能，而且将体验科学探究的过程、学习科学探究的方法、养成科学探究的能力。注重学科间的渗透、人文精神与自然科学的融合，以便学生学习科学精神与科学态度，客观了解科学的社会功能，树立正确的科学观。教科书栏目丰富多彩，有“学习栏目”“实验探究”“讨论与思考”“多学一点”“STS家庭作业与活动”“信息浏览”“课外活动”。书中插图形式多样，能激发学生的学习兴趣。教科书的语言简洁而有诗意；插图充满童趣及富有时代气息；引入的物理自然现象和实验事实情景鲜明、富有冲击力；教科书的结构体系循序渐进、台阶合理。要建立教科书是课程资源之一，教师是用教科书教学生，而不是教教科书的思想。