唐玉　錢長(zhǎng)炎　陳子君

摘 要：高中物理“靜電場(chǎng)”主題下的教學(xué)內(nèi)容具有較高的抽象性，是高中物理知識(shí)的重難點(diǎn).從學(xué)科發(fā)展邏輯、學(xué)生認(rèn)知邏輯以及教學(xué)邏輯三個(gè)角度分析教材邏輯內(nèi)涵，優(yōu)化三種邏輯之間的結(jié)合方式，促進(jìn)學(xué)生理解抽象知識(shí)，幫助教師提升教學(xué)水平.本文基于教材邏輯分別從橫向和縱向兩個(gè)角度解讀高中物理“靜電場(chǎng)”主題下教學(xué)內(nèi)容的改變，以期為教學(xué)提供參考.

關(guān)鍵詞：靜電場(chǎng);學(xué)科邏輯;認(rèn)知邏輯;教學(xué)邏輯

中圖分類號(hào)：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B 文章編號(hào)：1008-4134（2021）23-0019-04

教材邏輯內(nèi)涵豐富，主要由三個(gè)方面的邏輯體系構(gòu)成：學(xué)科發(fā)展邏輯、學(xué)生認(rèn)知發(fā)展邏輯以及教師的教學(xué)邏輯.教學(xué)邏輯概括與發(fā)展了學(xué)科邏輯和認(rèn)知邏輯，內(nèi)涵并彰顯著學(xué)科邏輯與認(rèn)知邏輯的優(yōu)勢(shì)，削減了兩者之間因矛盾對(duì)立而暴露出來的缺點(diǎn)[1].要想發(fā)揮好教材在教學(xué)實(shí)踐中的作用，首先就要處理好教材的邏輯內(nèi)涵之間的關(guān)系.

本文以高中物理“靜電場(chǎng)”內(nèi)容為切入點(diǎn)，依次從縱向和橫向兩個(gè)維度分析比較該部分教學(xué)內(nèi)容所蘊(yùn)含的邏輯.其中，選擇舊人教版（人民教育出版社，2010年版）和新人教版（人民教育出版社，2019年版）進(jìn)行縱向?qū)Ρ?在新人教版的基礎(chǔ)上再選擇同時(shí)期的粵教版（廣東教育出版社，2019年版）、滬科版（上?？萍冀逃霭嫔?，2019年版）及魯科版（山東科學(xué)技術(shù)出版社，2019年版）進(jìn)行橫向比較.

1 高中物理“靜電場(chǎng)”內(nèi)容教材邏輯縱向?qū)Ρ?/p>

在課程標(biāo)準(zhǔn)出臺(tái)之前，以學(xué)科發(fā)展邏輯為依據(jù)編寫的教科書其最大的弊端就是過于成人化和專業(yè)化.課程標(biāo)準(zhǔn)出臺(tái)后，教科書的編寫都以此為依據(jù)，因此教材邏輯內(nèi)涵也發(fā)生了變化.縱觀新舊教材，分別從學(xué)科、學(xué)生以及教學(xué)三方面分析其邏輯內(nèi)涵，處理好三者的關(guān)系，為改進(jìn)教學(xué)提供參考.

1.1 學(xué)科發(fā)展邏輯縱向?qū)Ρ?/p>

將《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)（實(shí)驗(yàn)）》（以下簡(jiǎn)稱“舊課標(biāo)”）與《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》（以下簡(jiǎn)稱“新課標(biāo)”）中對(duì)“靜電場(chǎng)”內(nèi)容的要求進(jìn)行對(duì)比，見表1[2，3].新課標(biāo)對(duì)“靜電場(chǎng)”的內(nèi)容要求更注重讓學(xué)生體會(huì)其中的科學(xué)思想，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維，強(qiáng)化學(xué)生對(duì)科學(xué)方法的掌握.

高中物理學(xué)科知識(shí)是培養(yǎng)學(xué)生物理學(xué)科核心素養(yǎng)的載體，只有融合物理學(xué)科邏輯思維，才能有效培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)[4].不同學(xué)科知識(shí)的產(chǎn)生過程各具特色，物理學(xué)科具有自己獨(dú)特的發(fā)展邏輯.

由于靜電學(xué)中“場(chǎng)”的概念極其抽象且發(fā)展歷史悠久，我們結(jié)合電磁學(xué)發(fā)展史與“場(chǎng)”的來源對(duì)“靜電場(chǎng)”主題下的教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行劃分[5，6].將“靜電場(chǎng)”內(nèi)容劃分為七個(gè)版塊，依次為靜電感應(yīng)的發(fā)現(xiàn)與討論—導(dǎo)體和絕緣體—電荷間的作用—電荷守恒定律、電容器、電容—電力、庫(kù)侖定律—電勢(shì)—電場(chǎng).

對(duì)比新舊人教版中“靜電場(chǎng)”主題下教學(xué)內(nèi)容的章節(jié)編排，其中基本內(nèi)容設(shè)置變化不大，如圖2所示.新人教版只是將“靜電場(chǎng)”由原來的一章拆分為兩章.單元總體編排順序均為先介紹靜電場(chǎng)自身的性質(zhì)，再介紹靜電場(chǎng)中的能量.從整體上看，“靜電場(chǎng)”上接“力學(xué)”下聯(lián)“電磁學(xué)”，具有承上啟下的重要作用，新舊人教版內(nèi)容編排順序合理，基本遵循學(xué)科邏輯.

1.2 學(xué)生認(rèn)知邏輯縱向?qū)Ρ?/p>

皮亞杰的認(rèn)知圖式理論和維果茨基的“最近發(fā)展區(qū)”理論都表明學(xué)生的認(rèn)知發(fā)展是在已有的基礎(chǔ)上，由低級(jí)到高級(jí)、由淺入深呈現(xiàn)出遞進(jìn)式的發(fā)展.學(xué)生認(rèn)知發(fā)展邏輯決定了學(xué)生學(xué)習(xí)的邏輯，因此有必要分析教材邏輯中蘊(yùn)含的學(xué)生認(rèn)知發(fā)展邏輯.

1.2.1 宏觀內(nèi)容對(duì)比

學(xué)生的學(xué)習(xí)過程呈現(xiàn)出一個(gè)帶有層級(jí)的思維路徑，在學(xué)習(xí)不同概念時(shí)思維所處的認(rèn)識(shí)水平也不盡相同.結(jié)合學(xué)生的概念學(xué)習(xí)進(jìn)階，對(duì)高中物理“靜電場(chǎng)”這一主題下的物理概念的學(xué)習(xí)進(jìn)階分析歸納[7]見表2.

以表2為依據(jù)對(duì)比新舊人教版中靜電場(chǎng)內(nèi)容的結(jié)構(gòu)編排，分析其蘊(yùn)含的認(rèn)知邏輯.新舊人教版中對(duì)“靜電場(chǎng)”主題下主要的教學(xué)內(nèi)容編排如圖3所示，均為先有力再有場(chǎng)的順序.

學(xué)生對(duì)事物的認(rèn)知發(fā)展是由具體到抽象的，帶電體之間力的大小可以通過實(shí)驗(yàn)直觀地向?qū)W生展示，再到靜電力產(chǎn)生的本質(zhì)原因：場(chǎng)的作用.場(chǎng)的概念具有抽象性，由力到場(chǎng)的教學(xué)順序符合學(xué)生的認(rèn)知發(fā)展邏輯.

新舊人教版對(duì)于靜電感應(yīng)現(xiàn)象的應(yīng)用編排順序差異較大，舊人教版將這部分知識(shí)放在電勢(shì)差與電場(chǎng)強(qiáng)度關(guān)系后，主要介紹靜電現(xiàn)象應(yīng)用;而新人教版則將該部分知識(shí)編排在電場(chǎng)的性質(zhì)后介紹靜電現(xiàn)象的利弊及應(yīng)用.靜電現(xiàn)象的普遍性導(dǎo)致學(xué)生對(duì)靜電學(xué)有很多迷思概念，新人教版的編排有助于轉(zhuǎn)變學(xué)生的迷思概念，注重體現(xiàn)“STSE”教育的內(nèi)涵，更符合學(xué)生認(rèn)知邏輯的發(fā)展.

1.2.2 微觀欄目對(duì)比

欄目是教科書的組成部分，隱含著課程標(biāo)準(zhǔn)的教育理念，凝聚著教材編寫者的設(shè)計(jì)思想.教科書作為向?qū)W生傳遞學(xué)科知識(shí)和素養(yǎng)的重要載體，知識(shí)呈現(xiàn)的邏輯順序是否符合學(xué)生的認(rèn)知發(fā)展順序，對(duì)實(shí)際教學(xué)效果有很大影響[8].新舊教科書中欄目編排如圖4，對(duì)比分析其中的學(xué)生認(rèn)知發(fā)展邏輯.

新人教版欄目設(shè)置更全面，且注重圖像的使用，在每小節(jié)教學(xué)內(nèi)容正式開始前都增加了圖文并茂的問題欄，圖像是學(xué)生的形象思維過渡到抽象思維的橋梁，能夠使學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中更加直觀、形象地理解物理知識(shí).新人教版該欄目問題設(shè)置的題目將物理知識(shí)與技術(shù)、生活、社會(huì)及環(huán)境之間建立密切的聯(lián)系，但該“STSE”欄目中環(huán)境保護(hù)意識(shí)體現(xiàn)得不夠充分，沒有充分結(jié)合學(xué)生的認(rèn)知發(fā)展邏輯培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)[9].總體來說，新人教版的欄目設(shè)置有利于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，拓寬學(xué)生的知識(shí)視野，更符合學(xué)生的認(rèn)知發(fā)展邏輯.

1.3 教學(xué)邏輯縱向?qū)Ρ?/p>

教學(xué)邏輯能夠引起和維持教師情境性知識(shí)和學(xué)生的背景性知識(shí)互動(dòng)，并將其由不規(guī)范性向規(guī)范性、隨意性向高度自覺性發(fā)展[10].“靜電場(chǎng)”主題下的教學(xué)內(nèi)容整體按照主題式單元設(shè)計(jì)，場(chǎng)的性質(zhì)與場(chǎng)的能量編排為兩個(gè)單元前后銜接，使該部分教學(xué)內(nèi)容按教學(xué)邏輯呈現(xiàn)給學(xué)生，既遵循學(xué)生的心理發(fā)展特征，又兼顧了知識(shí)的整體性和關(guān)聯(lián)性.

從教科書的欄目設(shè)置可以看出教學(xué)情境的設(shè)置情況，新人教版新增的問題欄目有助于課前設(shè)置問題導(dǎo)入新課.并且正文與欄目配合合理，在教學(xué)過程中有助于教師開展學(xué)生活動(dòng)來輔助教學(xué)[11].新人教版的內(nèi)容編排較舊人教版而言，更易于教師在課堂上通過教學(xué)融合學(xué)生的認(rèn)知邏輯和學(xué)科知識(shí)發(fā)展邏輯，表現(xiàn)出更完整的教學(xué)邏輯.

2 高中物理“靜電場(chǎng)”內(nèi)容教材邏輯橫向比較

圍繞著提升學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)的教學(xué)目標(biāo)，不同的編寫者基于自己的設(shè)計(jì)理念對(duì)“靜電場(chǎng)”主題下的教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行編排，四版教科書中該部分教學(xué)內(nèi)容章節(jié)目構(gòu)成，如圖5所示.

2.1 學(xué)科發(fā)展邏輯橫向比較

結(jié)合前文對(duì)“靜電場(chǎng)”內(nèi)容的模塊線索劃分，分析比較四版教科書“靜電場(chǎng)”主題下章、節(jié)、目?jī)?nèi)容編排的邏輯內(nèi)涵.

從整體章節(jié)的劃分上來看，人教版和魯科版都分別從牛頓力學(xué)框架和法拉第對(duì)“場(chǎng)”的觀點(diǎn)出發(fā)，將教學(xué)內(nèi)容劃分成靜電場(chǎng)的性質(zhì)和場(chǎng)中的能量?jī)刹糠?，這種編排方式有助于學(xué)生對(duì)科學(xué)思想轉(zhuǎn)變的理解;粵教版從整體上對(duì)“靜電場(chǎng)”主題下的教學(xué)知識(shí)進(jìn)行分類，分別從靜電場(chǎng)的性質(zhì)和靜電場(chǎng)的應(yīng)用兩方面編排，這種編排方式下知識(shí)的系統(tǒng)性更強(qiáng);滬科版將該部分教學(xué)內(nèi)容分為兩章，分別從微觀電荷之間的作用和宏觀電場(chǎng)的性質(zhì)兩個(gè)角度來編排，知識(shí)結(jié)構(gòu)較為完整.相比之下，人教版與魯科版的編排較滬科版和粵科版更貼合學(xué)科發(fā)展邏輯.

2.2 學(xué)生認(rèn)知邏輯橫向比較

四版教科書編寫者對(duì)學(xué)生認(rèn)知發(fā)展邏輯的認(rèn)識(shí)各有特色，分析比較知識(shí)遞進(jìn)順序與學(xué)生認(rèn)知發(fā)展邏輯有助于發(fā)揮教科書的橋梁作用.

2.2.1 宏觀內(nèi)容比較

結(jié)合學(xué)生對(duì)“靜電場(chǎng)”主題下概念的學(xué)習(xí)進(jìn)階，對(duì)四版教科書分析比較發(fā)現(xiàn)該部分教學(xué)內(nèi)容編排均為從力到場(chǎng)的順序，總體符合學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)階.從各小節(jié)內(nèi)容編排順序來看，較其他三版從靜電感應(yīng)或物體起電開始編排，人教版先介紹基礎(chǔ)的電荷知識(shí)再引入靜電感應(yīng)現(xiàn)象.學(xué)生在學(xué)習(xí)物理相關(guān)知識(shí)前并不能自主將生活中的靜電現(xiàn)象與物理知識(shí)聯(lián)系起來，人教版的編排方式能夠引導(dǎo)學(xué)生從物理的角度分析靜電感應(yīng)現(xiàn)象，更符合學(xué)生認(rèn)知邏輯由淺入深的發(fā)展順序.

2.2.2 微觀欄目比較

通過欄目總體比較圖我們發(fā)現(xiàn)，各版教科書比起教學(xué)內(nèi)容上的差距，在欄目編排上的差別更顯著.根據(jù)欄目功能及其對(duì)學(xué)生認(rèn)知發(fā)展的作用，教科書中“節(jié)”欄目類型被分為經(jīng)驗(yàn)感知類、主動(dòng)建構(gòu)類、概括應(yīng)用類和認(rèn)知拓展類[12].將四版教科書欄目歸類，再具體分析欄目編排，見表3.

從表3我們可以看出，人教版中主動(dòng)建構(gòu)類、概括應(yīng)用類以及認(rèn)知拓展類較經(jīng)驗(yàn)感知類更多，有利于學(xué)生對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)點(diǎn)的理解強(qiáng)化，幫助學(xué)生頭腦中形成組織更嚴(yán)密的知識(shí)體系，開拓視野和思維.

人教版和滬科版結(jié)合圖片設(shè)置章標(biāo)題，所呈現(xiàn)的圖片附文字說明，有利于學(xué)生形成有效的感性認(rèn)識(shí).與人教版相比，粵教版在每章末都設(shè)置了“本章小結(jié)”，將本章內(nèi)容進(jìn)行整理回顧，使知識(shí)的整體性更強(qiáng)，能夠幫助學(xué)生建構(gòu)起較高層次的知識(shí)框架.魯科版欄目編排上每章都設(shè)置了對(duì)本章的學(xué)業(yè)要求，并結(jié)合生活編排了新課導(dǎo)入部分的教學(xué)內(nèi)容;其次每小節(jié)中例題在解答過程后緊接著設(shè)置了討論和遷移環(huán)節(jié)，加深學(xué)生理解例題中蘊(yùn)含的物理原理，拓寬學(xué)生對(duì)知識(shí)理解的廣度.

2.3 教學(xué)邏輯橫向比較

教師、學(xué)生以及教學(xué)內(nèi)容是課堂教學(xué)必備的三個(gè)要素，教材編寫的教學(xué)邏輯既要有利于輔助教師的教，又要有利于促進(jìn)學(xué)生的學(xué)才能協(xié)調(diào)好課堂教學(xué)三要素之間的關(guān)系[13].

就教學(xué)情境的設(shè)置情況而言，人教版中每小節(jié)都圖文結(jié)合通過設(shè)置問題來引入新課，有助于教師的教和學(xué)生的學(xué)，也能夠幫助學(xué)生從物理的角度理解生活中遇到的難題;而滬科版、魯科版及粵科版在新課引入上的編排概括性太強(qiáng)，節(jié)與節(jié)之間的銜接不夠流暢，不能很好地體現(xiàn)知識(shí)的整體性.

就教學(xué)知識(shí)本身而言，教師教學(xué)的情境知識(shí)結(jié)合了教科書中的文本知識(shí)及教師個(gè)人獨(dú)有的內(nèi)在教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，從而通過教學(xué)促進(jìn)學(xué)生加工知識(shí)、內(nèi)化知識(shí).人教版更符合學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)階，注重學(xué)生學(xué)習(xí)的主體地位，并且也留給教師充分的空間發(fā)揮教學(xué)創(chuàng)造性;魯科版中的教學(xué)內(nèi)容過于具體化，導(dǎo)致學(xué)生缺乏思考空間，不能發(fā)揮教科書的橋梁作用.編排教科書時(shí)要注重發(fā)揮教學(xué)邏輯的作用，才能夠更好地服務(wù)教學(xué)，有效地促進(jìn)教師的教和學(xué)生的學(xué).

3 結(jié)束語

教學(xué)過程是學(xué)科發(fā)展邏輯向教學(xué)邏輯的序列轉(zhuǎn)化活動(dòng)，在教科書的編寫過程中，要合理發(fā)揮教學(xué)邏輯在學(xué)科發(fā)展邏輯與學(xué)生認(rèn)知發(fā)展邏輯之間的作用，協(xié)調(diào)好三種邏輯之間的關(guān)系.

對(duì)于“靜電場(chǎng)”主題下的教學(xué)內(nèi)容，在教學(xué)時(shí)要充分結(jié)合教科書中的欄目，利用教學(xué)將抽象的學(xué)科知識(shí)具體化，才能更符合學(xué)生認(rèn)知的發(fā)展，提升學(xué)生的科學(xué)思維能力，發(fā)揮物理教育的育人作用.

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（收稿日期：2021-09-14）

作者簡(jiǎn)介：唐玉（1998-），女，安徽六安人，碩士研究生，研究方向：中學(xué)物理教學(xué);

錢長(zhǎng)炎（1964-），男，安徽樅陽人，博士，教授，研究方向：物理學(xué)史和科學(xué)思想史研究;

陳子君（1997-），女，安徽宣城人，碩士研究生，研究方向：中學(xué)物理教學(xué).