人教版高中物理必修教材中学科思想方法的提炼与统计 *

郑州外国语学校 司德平

 

　　摘  要：基于学科思想方法在学科教学中的重要作用，指出物理学科思想方法是从物理学视角对客观事物的本质属性、内在规律及相互关系进行有效思维的方式，是科学思维内化的能力与品质。采用文本分析法，对人教版高中物理必修教材中的学科思想方法进行了的提炼与统计。

 

　　关键词：学科思想方法；高中物理；必修教材；统计分析

 

　　教育部《义务教育数学课程标准(2011年版)》首次将“双基”拓展为“四基”：基础知识、基本技能、基本思想和基本活动经验；2012年，《中学教师专业标准（试行）》在“专业知识”维度中的学科知识方面，不仅要求中学教师知道所教学科的内容，而且要“理解所教学科的知识体系、基本思想与方法”等，从而保证教师在教学活动中脉络清晰、重点突出，让学生感悟学科的基本思想；2013年，在教育部《关于推进中小学教育质量综合评价改革的意见》中，首次出台了《中小学教育质量综合评价指标框架（试行）》，其中在“学业发展水平”维度中有“学科思想方法”的关键性指标，考查“学生对各学科思想和方法的理解和掌握情况”。

 

　　知识、技能、思想方法是学科教学的三大要素，其中，学科思想方法是学科教学的灵魂与精髓。但是，受应试教育的影响，传统课堂教学只注重知识的传授和技能的训练，却普遍忽视了“学科思想方法”。为了帮助青年教师在高中物理教学中，系统领悟、适时隐性渗透与显性呈现学科思想方法，培育学生的高阶思维，促进学生深度学习，提升学生的学科核心素养，本文采用文本分析法，对人教版高中物理必修教材（2010年第3版）中的学科思想方法进行了系统提炼与统计。

 

　　（一）高中物理学科思想方法

　　1.学科思想与学科方法的关系

 

　　学科思想对学科方法起调控作用，而学科方法则是学科思想的外显，很多学科方法是学科思想的具体体现。因此，近年来学界逐渐认为“学科思想”与“学科方法”之间没有十分明确的界限，二者相辅相成，互为表里，密不可分，故把二者统称为“学科思想方法”。一般情况下，强调指导性时称为学科思想，强调工具性时称为学科方法。

 

　　2.高中物理学科核心素养与学科思想方法

 

　　高中物理学科核心素养是学生在接受物理教育过程中逐步形成的适应个人终身发展和社会发展需要的必备品格和关键能力，是学生通过物理学习内化的带有物理学科特性的品质，是学生在学习物理过程中逐步形成的知识积淀、思维品质、能力表现、科学思想及科学的情感态度价值观的综合体现。高中物理学科思想方法为物理学发现问题、提出问题、解决问题的过程中，所使用的策略、途径、手段、方式和操作的总和，是从物理学视角对客观事物的本质属性、内在规律及相互关系进行有效思维的方式，是科学思维内化的能力与品质。

 

　　教育部颁布的《普通高中物理课程标准（2017版）》把物理学科核心素养划分为“物理观念”“科学思维”“科学探究”“科学态度与责任”四个维度，其结构关系如图1所示。可见，在“科学探究”的基础上，逐步形成“物理观念”“科学态度与责任”和“科学思维”，三者相互促进，形成不同水平等级的学科核心素养，即“科学探究”为基础，“科学思维”为灵魂，而“学科思想方法”则是科学思维的内核。

 

 

　　3.高中物理学科思想方法的分类

 

　　高中物理常见的学科思想方法有：

 

　　（1）理想化与物理建模思想，其中包括理想模型（对象模型、条件模型、过程模型、模拟模型）和理想实验；

 

　　（2）实验探究思想；

 

　　（3）守恒思想；

 

　　（4）控制变量思想；

 

　　（5）等效思想（等效转换、等效替代）；

 

　　（6）类比思想；

 

　　（7）极限思想；

 

　　（8）对称思想；

 

　　（9）数理思想（比值定义法、乘积定义法、比例系数法、图像法、方程函数法、数形结合法、近似法、外推法、平均值法、曲线拟合法、微元法、累积法、放大法、化归法、逆向法、临界与极值法）；

 

　　（10）隔离与整体思想；

 

　　（11）归纳与演绎思想；

 

　　（12）假设与悖论思想。

 

　　其中，数理思想是基于物理现象构建数学模型，是利用数学知识解决物理问题的科学思维方式。数理思想不仅能利用数学方法诠释物理现象，解决物理问题，还能预见物理现象，并根据物理事实修正原有的物理模型；隔离与整体思想是分析与综合思想在解决物理问题中的具体应用。

 

　　另外，理想化与物理建模思想属于建构类的学科思想方法；实验探究思想、守恒思想、等效思想、控制变量思想、对称思想、类比思想、假设与悖论思想属于发现类的学科思想方法；数理思想、极限思想、隔离与整体思想、归纳与演绎思想属于应用解决问题类的学科思想方法。

 

　　（二）高中物理必修教材学科思想方法的统计与结论

 

　　基于高中物理学科思想方法的界定与分类，在对人教版普通高中课程标准实验教科书《物理1》《物理2》进行横向文本分析的基础上[1-2]，纵向提炼、统计出了人教版高中物理必修教材学科思想方法的分布情况[3]。

 

　　1.统计数据

　　根据分布情况，可统计出人教版高中物理必修教材学科思想方法的模块分布数量，如表1所示。

 

表1

 

　　同时，也可统计出人教版高中物理必修教材学科思想方法的位置分布数量，如表2所示。

 

表2

 

　　统计出人教版高中物理必修教材学科思想方法的类别分布数量，如表3所示。

 

表3

 

　　由详细分布情况和表3可知，在49处“数理思想”中，图像法18处，比值定义法7处，近似法4处，比例系数法、乘积定义法和微元法各3处，数形结合法、累积法、曲线拟合法、化归法和放大法各2处，方程函数法1处；在15处“理想化与物理建模思想”中，过程模型6处，对象模型、理想实验各3处，条件模型2处，模拟模型1处；在14处“等效思想”中，等效替代10处，等效转换4处。由详细分布情况和表3可描绘出高中物理必修教材中学科思想方法的饼状图，如图2所示。其中，数理思想、理想化与物理建模思想、等效思想的饼状图，分别如图3、图4、图5所示。

 

图2 必修教材学科思想方法饼状图

 

图3 数理思想饼状图

 

图4 理想化与物理建模思想饼状图

 

图5 等效思想饼状图

 

　　2.研究结论

 

　　研究物理现象一般是按照从简单到复杂、从个别到一般的认知规律。人教版高中物理教材必修模块为力学基础内容，在《物理1》学习直线运动规律和牛顿运动定律的基础上，基于运动的合成与分解，《物理2》进一步研究了较复杂的曲线运动和牛顿运动定律在曲线运动中的应用，且研究方法从运动和力到功能关系，即从牛顿运动定律提升到能量守恒定律。因此，由上述统计分析可以发现，在人教版高中物理必修教材中，数理思想、理想化与物理建模思想、归纳与演绎思想、等效思想、实验探究思想的应用频率较高。其中，《物理2》不仅加强了类比思想、极限思想、控制变量思想的应用，而且增加了守恒思想的应用。既体现了高一物理的学科特点，也为选修模块的深度学习奠定了物理思维的基础，从而培育了学生的学科核心素养。

 

　　参考文献

 

　　[1]司德平．高中物理必修1学科思想方法教育内容分析[J]．物理之友，2016(11)：1-5

 

　　[2]司德平．人教版高中《物理》（必修2）教材学科思想方法的研究[J]．物理教学，2016(10)：19-23+13

 

　　[3]司德平．人教版高中物理必修教材学科思想方法的研究[J]．湖南中学物理，2016(12)：10-13