摘"要：埃里克·馬祖爾（Eric Mazur）是杰出的物理學(xué)家和物理教育學(xué)家，其編寫的《Principles amp; Practice of Physics》受到物理教育界關(guān)注和好評(píng)。本文對(duì)該教材的“實(shí)踐篇”進(jìn)行了結(jié)構(gòu)分析和案例研究，探討了在中學(xué)教學(xué)中如何借鑒該教材以提高學(xué)生解決真實(shí)情境問(wèn)題的能力，并落實(shí)物理學(xué)科的核心素養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：馬祖爾物理學(xué)；高中物理教學(xué)；物理學(xué)科素養(yǎng)

1"《馬祖爾物理學(xué)》概況

1.1"作者與教材出版信息

埃里克·馬祖爾（Eric Mazur），荷蘭皇家科學(xué)院院士，哈佛大學(xué)物理學(xué)與應(yīng)用物理學(xué)教授，工程與應(yīng)用科學(xué)學(xué)院的教學(xué)院長(zhǎng)，國(guó)際納米光電子學(xué)和飛秒激光應(yīng)用領(lǐng)域的著名學(xué)者。他入職哈佛大學(xué)后，在原子和物理光學(xué)領(lǐng)域開(kāi)展研究，并在3D超材料器件、非線性納米光子學(xué)、飛秒激光微納加工等領(lǐng)域取得了重大成果，累計(jì)發(fā)表論文百余篇，并創(chuàng)立了多家公司。

除了在物理學(xué)前沿的研究中取得成就外，埃里克·馬祖爾在物理教育研究方面也頗有建樹(shù)。他提出了“同伴教學(xué)法”（Peer Instruction，簡(jiǎn)稱PI），這一教學(xué)策略極大地提高了學(xué)生在大學(xué)物理課堂中的學(xué)習(xí)積極性，提升了課堂教學(xué)的效率與效果，并對(duì)“翻轉(zhuǎn)課堂”等后續(xù)教學(xué)理念有著重要引領(lǐng)作用。為表彰埃里克·馬祖爾在物理教學(xué)研究方面的貢獻(xiàn)，美國(guó)物理教師協(xié)會(huì)決定將密立根獎(jiǎng)（Millikan Medal）頒發(fā)給埃里克·馬祖爾。2014年，埃里克·馬祖爾成為密涅瓦高等教育進(jìn)步獎(jiǎng)（Minerva Prize for Advancements in Higher Education）的獲獎(jiǎng)?wù)摺＃?］

教材《Principles amp; Practice of Physics》第一版包括Principles和Practice兩部分。Principles部分由埃里克·馬祖爾著，Practice部分則由埃里克·馬祖爾和達(dá)瑞·佩迪哥（Daryl Pedigo）共同著作。該書(shū)因其先進(jìn)的教育理念、科學(xué)的層次結(jié)構(gòu)、豐富的習(xí)題資源，被翻譯為多種語(yǔ)言的版本，并在全世界多個(gè)國(guó)家的大學(xué)物理教學(xué)中受到好評(píng)。

這套教材的中文譯本由機(jī)械工業(yè)出版社出版，中文書(shū)名《馬祖爾物理學(xué)》，分為“原理篇”和“實(shí)踐篇”兩部分，每部分均由上、下兩冊(cè)組成。其中，“原理篇”于2018年出版，“實(shí)踐篇”于2020年出版。在《馬祖爾物理學(xué)》中，“原理篇”主要講授物理知識(shí)，闡釋物理概念；而“實(shí)踐篇”主要涉及對(duì)知識(shí)的應(yīng)用與解題方法的介紹。將“原理篇”和“實(shí)踐篇”分開(kāi)設(shè)置，是該書(shū)與其他物理學(xué)教材的一個(gè)顯著區(qū)別。埃里克·馬祖爾認(rèn)為，獨(dú)立的“原理篇”有助于提升學(xué)生對(duì)物理知識(shí)、概念本身的重視程度，而獨(dú)立的“實(shí)踐篇”專攻習(xí)題，能強(qiáng)化學(xué)生的解題能力。［2］

整套教材內(nèi)容上涵蓋力學(xué)、熱學(xué)、電磁學(xué)、光學(xué)等模塊?！霸砥焙汀皩?shí)踐篇”均為34章。上冊(cè)包含第1章至第21章，對(duì)應(yīng)力學(xué)和熱學(xué)等內(nèi)容；下冊(cè)包含第22章至第34章，對(duì)應(yīng)電磁學(xué)和光學(xué)等內(nèi)容?！皩?shí)踐篇”每章內(nèi)容與“原理篇”一一對(duì)應(yīng)。篇幅上，以中譯版為例，“原理篇”的總頁(yè)數(shù)稍多于“實(shí)踐篇”，分別為1058頁(yè)和812頁(yè)，即“原理篇”與“實(shí)踐篇”的篇幅比例約為1.3∶1。相較于我國(guó)各類物理教材，《馬祖爾物理學(xué)》的“實(shí)踐篇”里各種類型題目所占的比例是相當(dāng)大的。

1.2"《馬祖爾物理學(xué)》內(nèi)容結(jié)構(gòu)分析

如前所述，《馬祖爾物理學(xué)》由“原理篇”和“實(shí)踐篇”組成。二者結(jié)構(gòu)不同，功能各異?！霸砥钡拿恳徽路譃椤盎靖拍睢焙汀岸垦芯俊眱刹糠帧Ｒ缘?章“加速度”為例，其整體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

“基本概念”部分主要建構(gòu)物理概念、描繪物理圖像?！岸垦芯俊辈糠纸柚鷶?shù)學(xué)工具講解重要的物理公式與規(guī)律，對(duì)“基本概念”進(jìn)行深化。每章一般有7到8小節(jié)，這些小節(jié)均勻分布在以上兩部分中。每個(gè)小節(jié)不僅介紹主要內(nèi)容，還會(huì)依照內(nèi)容設(shè)置例題、練習(xí)和自測(cè)點(diǎn)。例題圍繞小節(jié)重點(diǎn)內(nèi)容而設(shè)計(jì)，并和“實(shí)踐篇”一樣提供標(biāo)準(zhǔn)化解題過(guò)程，這將在下文說(shuō)明。練習(xí)題給出解答的同時(shí)也為學(xué)習(xí)者留有思考空間。自測(cè)點(diǎn)緊跟在教材正文的相關(guān)段落后，多為針對(duì)相關(guān)內(nèi)容設(shè)計(jì)的概念或方法類思考題。在“基本概念”與“定量計(jì)算”部分之間設(shè)置“自測(cè)題”欄目，強(qiáng)調(diào)關(guān)鍵概念的習(xí)得與評(píng)價(jià)。

“原理篇”將概念學(xué)習(xí)與定量計(jì)算進(jìn)行科學(xué)分割，注重問(wèn)題的思考分析過(guò)程，能夠有效幫助學(xué)習(xí)者筑牢基礎(chǔ)，促進(jìn)物理觀念的建構(gòu)和科學(xué)素養(yǎng)的形成?！皩?shí)踐篇”的每章分為“章節(jié)總結(jié)”“復(fù)習(xí)題”“估算題”“例題與引導(dǎo)性問(wèn)題”“習(xí)題”等部分。以第3章“加速度”為例，其整體結(jié)構(gòu)如圖2所示。

其中，“章節(jié)總結(jié)”以物理概念為核心，沿襲“原理篇”的“基本概念”和“定量研究”分立設(shè)置的模式，將“原理篇”中的知識(shí)重組、耦合，幫助學(xué)生建構(gòu)本章知識(shí)框架。“復(fù)習(xí)題”常常創(chuàng)設(shè)情境，通過(guò)定性問(wèn)答來(lái)檢測(cè)學(xué)生對(duì)物理概念的掌握程度，促進(jìn)學(xué)生物理觀念的形成?！肮浪泐}”給出一定的提示，鼓勵(lì)學(xué)生綜合運(yùn)用知識(shí)對(duì)生產(chǎn)生活中常見(jiàn)物理量進(jìn)行近似計(jì)算。這不僅貼近生活，還強(qiáng)調(diào)問(wèn)題解決能力與科學(xué)思維模式的培養(yǎng)?！袄}與引導(dǎo)性問(wèn)題”部分，先總結(jié)典型題目的解題思路，再交替給出例題和引導(dǎo)性問(wèn)題，起舉一反三之效。每道例題后列出標(biāo)準(zhǔn)化的解題步驟，即“分析問(wèn)題”“設(shè)計(jì)方案”“實(shí)施推導(dǎo)”“評(píng)價(jià)結(jié)果”。引導(dǎo)性問(wèn)題則是以提問(wèn)的形式在上述四個(gè)步驟中各給出少量提示。將科研步驟與方法滲透于習(xí)題中，更好地幫助學(xué)生領(lǐng)會(huì)科學(xué)思維方法?！傲?xí)題”部分按照不同的小節(jié)分別給出對(duì)應(yīng)的練習(xí)，并標(biāo)注題目的難度層級(jí)；在各小節(jié)的習(xí)題內(nèi)容結(jié)束后還提供綜合性附加題，供有需要的學(xué)生挑戰(zhàn)，實(shí)現(xiàn)學(xué)科能力提升和素養(yǎng)深化。

“實(shí)踐篇”在強(qiáng)化物理概念基礎(chǔ)的同時(shí)，側(cè)重于提高學(xué)生運(yùn)用物理知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力。題型設(shè)置由淺入深、層層遞進(jìn)，不同題型優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，全面促進(jìn)學(xué)生物理學(xué)科核心素養(yǎng)的提升。

2"《馬祖爾物理學(xué)"實(shí)踐篇》的特色分析

2.1"習(xí)題豐富，結(jié)合真實(shí)情境

在《馬祖爾物理學(xué)"實(shí)踐篇》中，每章的章末習(xí)題約為80道，且絕大多數(shù)習(xí)題基于生活情境、實(shí)踐情境展開(kāi)。這些習(xí)題會(huì)創(chuàng)設(shè)完整的、與個(gè)人的學(xué)習(xí)研究或生活實(shí)踐息息相關(guān)的情境，要求學(xué)生查找資料、合理假設(shè)、綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)進(jìn)行推演計(jì)算，最終解決工作項(xiàng)目中遇到的困難或完成小型課題的研究。

案例1"（第19章第103題）作為實(shí)驗(yàn)室工作人員，你要在接下來(lái)的三個(gè)星期里用到某種腐蝕性氣體。氣體被存儲(chǔ)于6.45 L的球形容器內(nèi)，容器壁的厚度為10.0 mm。氣體的質(zhì)量是4.00×10－3 kg，每個(gè)氣體分子的質(zhì)量是6.054×10－26 kg。存儲(chǔ)溫度為室溫，一般不超過(guò)30 ℃，在上網(wǎng)查詢以后，你了解到每三百萬(wàn)次碰撞器壁，就有可能引發(fā)一次腐蝕性反應(yīng)。評(píng)估該試驗(yàn)裝置的安全性。［3］

分析：這道題基于生活中常見(jiàn)的“實(shí)驗(yàn)室安全”情境，給出存儲(chǔ)容器的尺寸參數(shù)和氣體的相關(guān)信息，要求學(xué)生通過(guò)計(jì)算來(lái)評(píng)估該試驗(yàn)裝置的安全性。題目的設(shè)置源于生活、高于生活，不僅能幫助學(xué)生鞏固熱學(xué)知識(shí)，還使他們?cè)诮忸}后意識(shí)到實(shí)驗(yàn)室安全問(wèn)題的重要性。同時(shí)，這也鼓勵(lì)學(xué)生利用所學(xué)知識(shí)發(fā)現(xiàn)并解決生活中的問(wèn)題，體現(xiàn)了“從生活走向物理”“用物理知識(shí)解釋現(xiàn)象、解決問(wèn)題”的教學(xué)導(dǎo)向。

2.2"例題欄目，引領(lǐng)解題策略

《馬祖爾物理學(xué)"實(shí)踐篇》每章都設(shè)有“例題與引導(dǎo)性問(wèn)題”欄目，包含3～5道例題，并配有3～5道引導(dǎo)性問(wèn)題。例題給出完整的解題過(guò)程，幫助學(xué)生提煉出一類題型的思路和解法；引導(dǎo)性問(wèn)題與例題聯(lián)系緊密，通過(guò)一連串的小問(wèn)題引導(dǎo)學(xué)生思考如何解題，是對(duì)相應(yīng)題型的“小試牛刀”。

在《馬祖爾物理學(xué)"實(shí)踐篇》中，所有例題與引導(dǎo)性問(wèn)題的解題過(guò)程均由如圖3所示的四個(gè)步驟組成，即“分析問(wèn)題”“設(shè)計(jì)方案”“實(shí)施推導(dǎo)”“評(píng)價(jià)結(jié)果”。四個(gè)步驟下又細(xì)分為具體的小目標(biāo)，環(huán)環(huán)相扣，培養(yǎng)學(xué)生良好的解題表達(dá)能力。下面將以“實(shí)踐篇”力學(xué)部分第5章“能量”中一道名為“澎湃的心跳”的例題為例進(jìn)行說(shuō)明。

案例2"（第5章例5.5）你決定構(gòu)造一個(gè)心沖擊描記器（ballistocardiogragh），這個(gè)裝置按照以下原理工作：病人平躺在一塊平板上，該平板浮在一塊空氣墊上以便它可以沿水平方向自由地移動(dòng)。當(dāng)心臟水平地沿某一方向供血時(shí)，平板和病人則會(huì)朝相反的方向運(yùn)動(dòng)。對(duì)于一名靜止的病人，心臟優(yōu)先向大腦供血。供血所產(chǎn)生的反沖速度可以被測(cè)量到，并且該反沖速度可能與你所尋求的醫(yī)學(xué)信息有關(guān)，該醫(yī)學(xué)信息即為心臟的供血能力。你預(yù)計(jì)病人體重最多為1.0×102 kg，已知一顆健康的心臟每次供血時(shí)會(huì)有2.0 mJ的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能并且輸送大約50 g的血液。同時(shí)你也可以買一個(gè)靈敏度為1.0×10－5 m/s的速度傳感器，該速度傳感器用于探測(cè)平板的速率，你想要使待測(cè)的速率比該速度傳感器的靈敏度大——比如說(shuō)大10倍，如果有一名病人平躺在上面的平板上，其最大速率為1.0×10－4 m/s，那么該平板的慣性質(zhì)量最多可取多大的實(shí)際值？假定平板在空氣墊上滑動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的任何摩擦都可忽略不計(jì)，并且把平板和病人當(dāng)作一個(gè)整體運(yùn)動(dòng)。［4］

分析：在書(shū)中的解題過(guò)程中，第一個(gè)步驟“分析問(wèn)題”引導(dǎo)學(xué)生將問(wèn)題轉(zhuǎn)化為他們熟悉的“爆破分離”問(wèn)題，明確本題需要利用動(dòng)量守恒定律；建立與題目情境相對(duì)應(yīng)的物理模型，畫(huà)出示意圖并確定解題需要用到的物理量。這一步驟，需要學(xué)生從所給問(wèn)題情境中歸納已知信息、明確所求對(duì)象，考驗(yàn)學(xué)生的模型建構(gòu)、推理論證等科學(xué)思維和簡(jiǎn)化問(wèn)題的能力。

第二個(gè)步驟“設(shè)計(jì)方案”，在列出動(dòng)量守恒的關(guān)系式后，學(xué)生發(fā)現(xiàn)仍然存在未知量，聯(lián)想到能量守恒定律，并分析解題可行性。這個(gè)步驟在“分析問(wèn)題”和“實(shí)施推導(dǎo)”之間起到橋梁作用，是從已經(jīng)建立的模型出發(fā)，對(duì)解題的進(jìn)一步思考，引導(dǎo)學(xué)生形成問(wèn)題解決方案。

第三個(gè)步驟“實(shí)施推導(dǎo)”，學(xué)生對(duì)第二個(gè)步驟中的關(guān)系式進(jìn)行推導(dǎo)與計(jì)算，得到題目所求的平板慣性質(zhì)量。這一步驟訓(xùn)練學(xué)生靈活運(yùn)用數(shù)學(xué)知識(shí)解決物理問(wèn)題的能力。

第四個(gè)步驟“評(píng)價(jià)結(jié)果”，學(xué)生將得到的平板慣性質(zhì)量代回問(wèn)題情境，分析其取值的合理性；重新審視問(wèn)題情境，指出解題過(guò)程中所作的多個(gè)假設(shè)，有的合理、有的過(guò)度簡(jiǎn)化。這一步驟培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真的科學(xué)態(tài)度和質(zhì)疑創(chuàng)新的科學(xué)思維。

本題基于醫(yī)療健康領(lǐng)域的真實(shí)情境，解題過(guò)程詳略得當(dāng)，尤其注重解答前的分析和解答后的檢驗(yàn)。這既向?qū)W生呈現(xiàn)了正確答案，強(qiáng)調(diào)了解決問(wèn)題的思維路徑；又是一種示范，啟發(fā)學(xué)生關(guān)注規(guī)范化表達(dá)。

2.3"估算問(wèn)題，凸顯學(xué)以致用

注重對(duì)近似計(jì)算能力的培養(yǎng)也是《馬祖爾物理學(xué)"實(shí)踐篇》的一大特點(diǎn)。研究表明，在科學(xué)知識(shí)的學(xué)習(xí)過(guò)程中，善于使用估算不僅能促進(jìn)科學(xué)知識(shí)的遷移，還能提高快速、有效解決問(wèn)題的科學(xué)能力，幫助學(xué)生掌握科學(xué)方法、培養(yǎng)獨(dú)立思考、敢于質(zhì)疑的科學(xué)精神等。［5］以下呈現(xiàn)的是光學(xué)部分“波動(dòng)光學(xué)和粒子光學(xué)”一章中的一道估算題。

案例3"（第34章估算第9題）當(dāng)浮在水面上的油看起來(lái)是紅色的時(shí)，該油膜的最小厚度。

（提示：紅光的波長(zhǎng)是多少？油的折射率是多少？）［6］

分析：這道題要求學(xué)生運(yùn)用所學(xué)的光學(xué)知識(shí)，根據(jù)油膜顏色估算油膜厚度，主要考查薄膜干涉現(xiàn)象，結(jié)合了光的頻率、波長(zhǎng)、波速、折射率等物理量之間的關(guān)系。題目情境新穎，貼近生活。無(wú)論是給出的提示線索，還是所要估算的物理量，都是源自日常生活的常見(jiàn)元素。學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)相關(guān)知識(shí)后，借助本題的鮮活情境，就能把這些生活中的元素串聯(lián)起來(lái)，體會(huì)到物理學(xué)在生活中的實(shí)用性和趣味性。

《馬祖爾物理學(xué)"實(shí)踐篇》中，這樣的估算題均勻分布在各個(gè)章節(jié)，旨在讓學(xué)生運(yùn)用本章所學(xué)知識(shí)通過(guò)近似計(jì)算解決一些簡(jiǎn)單的實(shí)際生活問(wèn)題，初步具備獲取信息和應(yīng)用知識(shí)的能力。這類建立在實(shí)際生活情境中的估算題，是教師踐行“生活·物理·社會(huì)”理念的優(yōu)質(zhì)載體。它們不僅幫助學(xué)生鞏固學(xué)科知識(shí)、提升實(shí)際問(wèn)題的解決能力，還能讓學(xué)生領(lǐng)略物理學(xué)科的實(shí)用性，增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的成就感和獲得感。

2.4"綜合問(wèn)題，指向跨學(xué)科性

《馬祖爾物理學(xué)》中，很多章節(jié)都包含跨學(xué)科背景習(xí)題。例如，在“電場(chǎng)”章節(jié)，有關(guān)“電偶極矩”的習(xí)題引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)計(jì)算證明水分子中的氫原子與氧原子形成的是共價(jià)鍵而不是離子鍵；“電荷的儲(chǔ)存”講解原電池工作的物理、化學(xué)機(jī)理；“電場(chǎng)線”部分的習(xí)題需要學(xué)生設(shè)計(jì)一個(gè)能繪制帶電體周圍電場(chǎng)線的計(jì)算機(jī)程序。

案例4"（第22章第83題）地球上的所有生物都基于二聚合物系統(tǒng)中的一種，每一個(gè)系統(tǒng)都由一種蛋白質(zhì)和核酸組成。在一個(gè)細(xì)胞中，這些聚合物大多數(shù)都處于電荷平衡狀態(tài)，其中核酸帶一個(gè)負(fù)電荷，蛋白質(zhì)帶等量的正電荷?，F(xiàn)有8個(gè)由這種聚合物組成的結(jié)構(gòu)，其中的8個(gè)蛋白質(zhì)聚集在細(xì)胞的中心，核酸排列在一個(gè)以蛋白質(zhì)為中心、半徑為細(xì)胞直徑1/4的圓周上。已知其中7個(gè)核酸的位置用弧度分別表示為π4，π2，3π4，π，3π2，7π4，2π。如果要讓整個(gè)系統(tǒng)的電荷分布達(dá)到平衡，第8個(gè)核酸應(yīng)該放在這個(gè)圓周的什么位置？（提示：可以先作一個(gè)草圖。）［7］

分析：上面這道習(xí)題以生物學(xué)里的細(xì)胞結(jié)構(gòu)為背景，考查了正負(fù)電荷的電勢(shì)、靜電平衡等相關(guān)靜電學(xué)知識(shí)和對(duì)稱性思想。將物理學(xué)知識(shí)的考查融入生物學(xué)背景，不僅讓學(xué)生耳目一新，還能讓學(xué)生體會(huì)到物理學(xué)的基礎(chǔ)性、應(yīng)用性，激發(fā)學(xué)生對(duì)物理學(xué)的學(xué)習(xí)熱情。

大量含有跨學(xué)科情境的習(xí)題，提高學(xué)生解決生活中實(shí)際復(fù)雜問(wèn)題能力，發(fā)展學(xué)習(xí)者的科學(xué)素養(yǎng)，培養(yǎng)更適合現(xiàn)代化社會(huì)發(fā)展的公民。

2.5"分層設(shè)計(jì)，適應(yīng)不同需求

在《馬祖爾物理學(xué)nbsp;實(shí)踐篇》中，所有的習(xí)題都按照難易程度被劃分為三個(gè)層級(jí)。

案例5"（第30章第40題）你從美國(guó)打到德國(guó)的電話是通過(guò)位于36000 km高度的地球同步軌道上的衛(wèi)星進(jìn)行的。從你說(shuō)“你好”的那一刻到你的問(wèn)候到達(dá)德國(guó)的那一刻之間的時(shí)間間隔有多長(zhǎng)？忽略美國(guó)到德國(guó)之間的距離。［8］

分析：這道題主要考查學(xué)生對(duì)電磁波傳播速度的記憶，以及一維運(yùn)動(dòng)中時(shí)間的計(jì)算，屬于第一層級(jí)的習(xí)題。在全書(shū)中，第一層級(jí)的習(xí)題基本只涉及單個(gè)物理概念，是對(duì)本節(jié)學(xué)習(xí)的公式的簡(jiǎn)單應(yīng)用，綜合性較低。

案例6"（第27章第5題）給你三個(gè)條形金屬，其中兩個(gè)是磁鐵，第三個(gè)是由磁性材料制成，但是沒(méi)有被磁化。請(qǐng)說(shuō)明你如何只利用這三個(gè)條形金屬來(lái)判斷哪個(gè)不是磁鐵。［9］

分析：這道題考查了磁鐵與磁鐵之間、磁鐵與未磁化的磁性材料之間的磁相互作用，并需要結(jié)合受力分析的知識(shí)，它屬于第二層級(jí)的習(xí)題。在全書(shū)中，第二層級(jí)的習(xí)題大多為單個(gè)概念的隱性應(yīng)用或多個(gè)概念的簡(jiǎn)單應(yīng)用，具有一定的綜合性。

案例7"（第24章第13題）引力現(xiàn)象和電現(xiàn)象有很多相似的地方：我們可以將有一定質(zhì)量的“待測(cè)物體”放在引力場(chǎng)中與帶有一定正電荷的試探電荷放在電場(chǎng)中進(jìn)行類比。

（a）畫(huà)出地—月系統(tǒng)的引力場(chǎng)線，并標(biāo)出箭頭以表明引力場(chǎng)的方向。

（b）考慮由兩個(gè)帶電物體組成的系統(tǒng)。為了使電場(chǎng)線與（a）小問(wèn)中所畫(huà)出的引力場(chǎng)線形式類似，每個(gè)物體應(yīng)該攜帶哪種電荷（正電荷或負(fù)電荷）？

（c）你能說(shuō)出引力現(xiàn)象與電現(xiàn)象之間的區(qū)別嗎？［10］

分析：這道題考查了電荷相互作用、電場(chǎng)、電場(chǎng)線、引力相互作用、引力場(chǎng)、引力場(chǎng)線等物理概念。這些知識(shí)點(diǎn)分布在多個(gè)章節(jié)，需要學(xué)生在電場(chǎng)和引力場(chǎng)之間建立類比聯(lián)系，并對(duì)學(xué)生的圖樣表達(dá)能力提出了要求，屬于第三層級(jí)的習(xí)題。在全書(shū)中，第三層級(jí)的習(xí)題涉及對(duì)多個(gè)物理概念、公式的綜合運(yùn)用，知識(shí)點(diǎn)可能會(huì)跨章節(jié)，要求學(xué)生在建構(gòu)學(xué)科知識(shí)框架的前提下靈活使用所學(xué)知識(shí)解決問(wèn)題，具有較高的綜合性。

“實(shí)踐篇”中，第一、二、三層級(jí)習(xí)題的比例近似為3∶5∶2，與我國(guó)高考命題“易、中、難”的比例要求相符合。多種難度類型的題目，使得該教材的受眾范圍大大提高。學(xué)生可以根據(jù)自身學(xué)習(xí)的實(shí)際水平，選取相應(yīng)難度的習(xí)題進(jìn)行練習(xí)，以實(shí)現(xiàn)個(gè)性化的提高；同時(shí)，不同的難度設(shè)定也反過(guò)來(lái)為學(xué)生提供了檢測(cè)學(xué)習(xí)成果的標(biāo)準(zhǔn)。

3"助力高中物理教學(xué)的深入探討

3.1"重視習(xí)題情境創(chuàng)設(shè)，提升學(xué)生建模素養(yǎng)

首都師范大學(xué)邢紅軍教授曾提出“物理教育生態(tài)化”“原始物理問(wèn)題解決”等主張。普通習(xí)題通常是將物理現(xiàn)象和事實(shí)經(jīng)過(guò)一定程度的抽象后呈現(xiàn)給學(xué)生，學(xué)生只需利用物理定律和原理進(jìn)行演算推導(dǎo)即可得到答案；而原始物理問(wèn)題只呈現(xiàn)客觀物理現(xiàn)象和事實(shí)，需要學(xué)生自己分析描述問(wèn)題并進(jìn)行抽象、建模、設(shè)置物理量。［11］原始物理問(wèn)題與普通習(xí)題的一個(gè)顯著區(qū)別就在于習(xí)題情境元素的有無(wú)以及情境的真實(shí)性。人民教育出版社的高中物理教材存在情境類習(xí)題目前占比不夠高、所給情境與考查知識(shí)關(guān)聯(lián)度較低、情境描述真實(shí)度較低、與科技前沿結(jié)合度較低等問(wèn)題。［12］但在本文所介紹的《馬祖爾物理學(xué)"實(shí)踐篇》中，超過(guò)半數(shù)的習(xí)題基于各種真實(shí)情境展開(kāi)，其中以生活情境和實(shí)踐情境尤為突出。

中學(xué)教師在進(jìn)行作業(yè)設(shè)計(jì)時(shí)，如果能重視習(xí)題選擇或改編的情境創(chuàng)設(shè)，根據(jù)習(xí)題所考查的知識(shí)、能力與素養(yǎng)，選擇合適的真實(shí)情境，那么學(xué)生在習(xí)題解答中不僅需要合理運(yùn)用所學(xué)的物理定律和原理，而且需要經(jīng)歷完整的思維訓(xùn)練過(guò)程，從真實(shí)情境中提煉出核心問(wèn)題，聯(lián)系所學(xué)并建立相應(yīng)的抽象模型。這樣一來(lái)，學(xué)生的信息獲取與加工、抽象思維和模型建構(gòu)能力得到提升，習(xí)題的育人功能也得以凸顯。

3.2"重視例題示范功能，提高學(xué)生解題能力

一線高中物理教師在例題講解時(shí)，由于課時(shí)進(jìn)度的壓力，通常不會(huì)帶領(lǐng)學(xué)生完整經(jīng)歷解題過(guò)程，而是將例題的解答環(huán)節(jié)交給學(xué)生自行完成，最后核對(duì)答案?！恶R祖爾物理學(xué)"實(shí)踐篇》將每道例題的解題步驟都規(guī)范為“分析問(wèn)題”“設(shè)計(jì)方案”“實(shí)施推導(dǎo)”“評(píng)價(jià)結(jié)果”四步，重視解答結(jié)果的同時(shí)更注重問(wèn)題分析過(guò)程以及解的適切性檢驗(yàn)。這啟示我們，在進(jìn)行習(xí)題教學(xué)時(shí)，應(yīng)重視例題的示范功能。尤其對(duì)于初學(xué)者，教師應(yīng)給學(xué)生留出足夠的分析思考時(shí)間，引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注解題的思維過(guò)程和解題后的檢查環(huán)節(jié)，切實(shí)促進(jìn)學(xué)生解題表達(dá)能力的提高。

3.3"重視高等教育資源，做好高中大學(xué)銜接

部分一線高中教師常面臨以下困惑：他們雖然希望加強(qiáng)學(xué)生對(duì)情境類習(xí)題的訓(xùn)練，但卻難以覓得與設(shè)問(wèn)契合度高的情境；他們想要在教學(xué)中開(kāi)展創(chuàng)意探究活動(dòng)，卻難有高質(zhì)量的想法。高中物理的教學(xué)仍被緊緊限制在高考考查范圍之中，教師通常不愿接觸大學(xué)物理的領(lǐng)域。在大學(xué)物理的教學(xué)中，也總會(huì)出現(xiàn)斷層——一部分大學(xué)教師認(rèn)為高中應(yīng)該涉及的內(nèi)容，學(xué)生壓根未曾聽(tīng)聞。

事實(shí)上，高中物理教學(xué)過(guò)程中遇到的很多瓶頸，都可以在大學(xué)物理中找到有效的解決方案。高中教師在完成日常工作之余，可以從高等教育資源中汲取教學(xué)的靈感與創(chuàng)意。雖然知識(shí)學(xué)習(xí)的深度與廣度存在階段性，但教學(xué)資源的開(kāi)發(fā)應(yīng)當(dāng)是全盤整合的。本文所介紹的大學(xué)物理教材《馬祖爾物理學(xué)》，就是可供高中物理教學(xué)借鑒的不可多得的寶貴資源。教師可以從“原理篇”中選取部分概念和規(guī)律的呈現(xiàn)方式，從“實(shí)踐篇”中獲得大量作業(yè)設(shè)計(jì)的新情境，將這些資源轉(zhuǎn)化運(yùn)用在自己的教學(xué)實(shí)踐中。這將有助于實(shí)現(xiàn)高中物理與大學(xué)物理的教學(xué)銜接，做到“全程育人”。

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