基于“向心力”探究高中物理教材的知识应用

齐西国

毋庸置疑，新课程的改革对教育领域的发展影响深远，在一定程度上，也使各级院校使用的教材发生了显著的变化。下面选择高中阶段的物理教材作为研究对象，以新课程改革要求为依据，以高中物理教材中“向心力”一节为例，构建分析活动，细致阐述物理教材的知识应用，以期对后续阶段的教育活动提供参照。

自从教育领域推行课程改革和推广使用新教材以来，广大教育工作者在实际工作过程中，开始面临同一个问题，即：如何科学处理全新的教材和全新的课程标准要求两者之间的关系，以提升备课的质量和效率，确保教育工作有序开展。以高中阶段物理教材为例，存在多个版本，而每种版本都是教材编写者耗费大量精力和时间编撰而成的，因此，教育工作者在从事岗位教学阶段，可以在比较不同版本高中物理教材的异同点、掌握不同版本教材特征的基础上，采用知识分析法对教材进行分析，以最大程度地发挥教材的功能。

一、知识分析法的原理和步驟

（一）知识分析法的原理

广大研究者尚未对知识分析法的原理达成共识，一部分学者认为知识分析法是以通读教材为前提，以全新的教育思想为导向，从不同角度和不同层次对教材知识展开的分析活动；还有部分学者认为知识分析法是在通读教材的前提下，遵循高中物理学科课程标准内容，全方位分析教材知识点的活动。

笔者认为可以从以下四个角度对以知识为中心的知识分析法进行解读：第一，新课程标准指出，在高中物理学科授课阶段，教师不仅要以新课程标准为依据，对学生物理基础知识和技能进行考查，也要关注学生通过学习基础知识和技能后，能够树立科学有效的物理观念，基于此，在分析教材知识阶段，需确保教材和课程标准二者要求一致；第二，高中生在进行物理学科学习阶段，应重点发展逻辑框架，基于此，专家在编撰教材阶段，不仅需要结合高中阶段学生的学习特征，而且需要在教材内融入自身对学科的理解，故需要对教材知识逻辑结构加以研究；第三，通常情况下，在概念过于庞杂的教学阶段，应秉持少而精的教学原则，基于此，需对教材重难点加以分析，提升学习质量；第四，学生在学习阶段对知识的“科学理解”，实际上也包含“对科学的理解”，而在高中物理教材中，“对科学的理解”与物理学责任和态度关系密切。

（二）知识分析法的步骤

第一，需参照课程标准要求内容，按照从整体到局部的顺序，分析教材内容、教材体系和教材编写意图；第二，结合知识逻辑结构图，分析物理学科教材知识逻辑体系；第三，以高中阶段物理学科核心素养为依据，科学确定学科教学重难点；第四，全面细致地阅读教材内容，掌握科学教学方法，明确高中生在进行学科学习阶段应当树立的科学态度和责任。

二、基于“向心力”一节研究高中物理学科教材的知识应用

在高中阶段物理教材中，“向心力”一节的知识内容极为重要，其与科学技术联系密切，对社会生活影响深远。下面选择新人教版和新粤教版两个不同版本的高中物理科目教材进行对比分析，应用知识分析法分别对“向心力”和“向心力与向心加速度”加以研究。

（一）关于高中物理教材知识内容、编写意图和体系的分析

从《圆周运动》这一章节内容来看，新人教版和新粤教版两个版本教材存在明显的编写差异，新人教版教材将向心加速度运动学推导过程作为本章重点，而新粤教版教材则将离心现象和离心现象的应用作为本章重点。同时，从新课程标准对必修二学习主题的界定来看，主要明确了三个学习主题，而新人教版教材将第一个主题“机械能及其守恒定律”又细致划分成了四部分内容，将向心力和向心加速度作为两节单独的学习内容，且在向心加速度这一部分内容中，从运动学角度出发，鼓励学生尝试推导相关表达式，同时，新人教版教材将离心运动融入圆周运动这一节知识内容中。新粤教版教材则将第一个主题“机械能及其守恒定律”划分为五部分内容，与新人教版教材不同的是将向心力和向心加速度归结为同一节，要求学生能够利用牛顿第二定律，直接推导向心加速度表达式，另外，新粤教版教材十分重视离心现象，将该现象作为专门的一节。由此可见，两个版本的教材对各个知识点的关注点存在明显不同，新人教版教材更重视向心加速度，新粤教版教材更重视离心现象。

从两版教材的编写意图来看，新人教版教材重视知识和能力的结合，新粤教版教材重视实验在高中阶段物理学科教学工作中的价值。

最后，在对高中阶段学生进行全面考虑的前提下，可以看出两版教材均科学选择了知识内容，教材内容具有很高程度的合理性，在实验教学方面，新人教版教材带有完全开放特征，新粤教版教材则带有半开放特征，同时，两版教材在排版和选图方面，也带有一定的艺术性特征。例如，为证明向心力为效果力，两版教材在阐述空中飞椅原理后，分别引入更加有效的例子，新人教版教材提出地球绕太阳运动这一例子，新粤教版教材提出旋转圆桌上的杯子这一例子，前者的例子是后续阶段万有引力知识学习的铺垫，而后者的例子更加贴近生活，方便学生理解。

（二）关于高中物理教材知识逻辑结构的分析

新课程改革后，对高中物理学科中“向心力”的教学提出了要求，即：通过构建实验活动，学生可对匀速圆周运动向心力大小和质量等关系进行探究和掌握，无论是新人教版高中物理教材，还是新粤教版高中物理教材，编者在实际编著阶段，都应以上述要求为参照，但具体来看，新粤教版和新人教版在保障教材和课标要求一致的前提下，都体现出了各自独有的特征。

例如，新粤教版教材在完成向心力表达式的探究后，立即利用牛顿第二定律内容，直接进行向心加速度表达式的推导工作，而新人教版教材将向心加速度作为独立学习的章节安排至下一节内容，并鼓励学生尝试从运动学角度出发，进行向心加速度表达式的推导。总而言之，新人教版教材对旧一版本的相关内容进行了保留，而新粤教版教材则不然，因此新人教版教材的知识呈现更具难度，对高中生物理学科能力的要求也更为严苛。

（三）关于高中物理教材重难点的分析

从新人教版和新粤教版两个版本高中物理教材的重难知识点呈现来看，二者既存在共通和相似之处，又保留着自身的独特性。例如，无论是新人教版教材，还是新粤教版教材，都是将以实验探究活动为基础，掌握向心力表达式和相关物理量关系作为重点，都是将以实验探究为媒介，探究相关物理量关系作为难点。相比于新粤教版教材，新人教版教材又对变速圆周运动和一般曲线运动进行了阐述，这在一定程度上，可能会为学生创造另一个学习难点，增加学生的学习难度，打击学生学习的积极性。显然，教材版本的差异，可能会导致教材难点的不同，而学生情况的不同，也可能触发更多的学习难点。

（四）关于高中物理教材科学方法、责任和科学态度的分析

在有关科学方法、责任和科学态度方面的呈现上，两个版本的高中物理教材存在一定的相似处，例如在向心力表达式的探究实验中，都侧重于推动学生“先定性后定量”思维方式的发展，以规避相关错误的出现。而两个版本教材的差异在于，新人教版教材通过对变速圆周和一般曲线两种类型的运动的分析和研究，提供了一种新的问题处理思维，而新粤教版教材则侧重于对学生控制变量法思维的培养。

总之，对知识分析法原理和步骤的细致阐述可以帮助广大教育工作者明确这种教学方法的优越性和可行性；选择新人教版和新粤教版的高中物理教材为研究对象，运用知识分析法对两个版本教材中的“向心力”内容加以分析，论述两个版本教材的相似点和差异点，可以在一定程度上展现知识学习在学生物理科目核心素养发展阶段的重要性，同时，也为后续阶段高中物理学科教师的教学活动提供经验参照。