【课标教材】对人教版高中物理教材习题的理解、使用与开发

高中物理教材是依据课程标准编订的核心教学材料，是教师开展教学的主要依据。教材习题(包括例题、课后练习)作为教材的重要组成部分，是教学内容的延伸，对教师设计教学具有指导作用，对帮助学生巩固所学、提高问题解决能力具有重要的意义，同时，教材习题也是诊断、评价学生学习与教师教学的有效依据。

人教社2019年版高中物理教材(以下简称“新教材”)在江苏省投入使用已届五年，然而调查显示，教材配套习题的使用率普遍偏低。不少学校仍依赖成套教辅资料或自编练习材料，导致教材习题的内在价值未能得到充分挖掘与发挥。新高考背景下，如何深化对教材习题的认识与理解，如何对其进行科学使用与开发，已成为高中物理教学中亟待审视与解决的关键问题。笔者通过查阅相关文献，并结合自身教学实践与研究思考，就此问题提出若干建议与看法。

1  教材习题的特点

《普通高中物理课程标准(2017年版2020年修订)》(以下简称《新课标》)强调，教材编写需凸显育人功能，有效促进学生物理学科核心素养的达成，同时兼顾教材的科学性、适用性、人文关怀与特色创新。与人教社2005年版高中物理教材(以下简称“旧教材”)相比，新教材在章节架构、栏目设置、实验探究、内容呈现及习题编排等方面均作出了显著调整，更贴合《新课标》的理念与要求。其中，习题编排的具体变化如下：

1.1整体形式的变化

习题栏目组成由“例题+问题与练习”改为“例题+练习与应用+复习与提高”,题目总数大幅增多；编排设计符合《新课标》要求的科学性、适用性；考查能力要求比旧教材更具层次性，保证基础性，兼顾差异性，如增加的章末“复习与提高”,A组习题偏重基础性，适合大部分学生；B组习题对素养要求较高，更体现综合性、应用性与创新性。

1.2具体内容的变化

新教材习题突破了以往以理解、掌握抽象知识与规律为核心目标的学习导向，着力培养学生从实际情境中抽象、构建物理模型的能力，助力其逐步建立生活情境与科学问题、知识、方法之间的内在关联[2]。教材编排的习题中，联系实际的题目、设计类题目、论述类题目占比显著提升，如表1、表2所示，问题的开放性明显增强，以此培养学生的实验探究能力、推理论证能力、质疑精神与创新思维，涵养科学态度与责任意识。

此外，习题配套的情境图片更多选用真实场景照片，充分彰显内容的真实性与时代性。表2呈现了必修第一册第三章和第四章与旧教材对应内容习题编排的比较数据。从表2可以发现，这两章总题量由54道增至91道，是原来的1.7倍。有情境类的题目所占比例提升了16.3%,情境题配图增多，且内容为真实场景的图片数量大幅增加。

2  江苏省新高考命题与教材的联系

《中国高考评价体系》明确指出，高考试题应具有基础性、综合性、应用性和创新性[33,旨在利用真实情境中的问题，综合考查学生应用必备知识解决实际问题的能力，是对学生核心素养水平的全面考查。可见，高考命题与教材习题编写，无论是从评价角度上，还是从指导教学的角度，均具有高度一致性、密切相关性。纵观2021～2025年江苏省高考试题，可发现大量教材内容进入考题，连续五年考查教材情境的题目分别为8道、9道、7道、8道、7道，比例占到一半或一半以上，确实在积极引导物理教学回归课堂、回归教材，体现和促进了“学一教—考”一致性的理念。故若在平时的教学中能充分使用好教材习题，对其进行深层挖掘，培养学生的科学思维与解决实际问题的能力，可使学生举一反三，轻松应对高考。在实际教学中，如何对教材习题进行合理地使用与开发呢?

3  教材习题的使用与开发

笔者认为，根据不同教材习题自身特点，可以从不同的角度进行挖掘与使用，来实现其不同的功能，具体如下。

3.1作为新授课的重要环节

在新授课的教学设计与教学流程规划中，教师若能充分挖掘教材习题的内在价值并加以灵活运用，便可将优质习题有针对性地融入“问题引入”“概念理解”“实验探究”等核心教学环节，从而助力教学目标高效达成。

3.1.1用于新授课“问题引入”环节

例1(必修第三册第十章第1节练习与应用第4题)根据图1解答以下题目，然后小结：如何根据匀强电场的电场线来判断两点电势的高低?

(1)M、N是匀强电场中同一条电场线上的两点，哪点电势高?

(2)M、P是匀强电场中不在同一条电场线上的两点，AB是过M点与电场线垂直的直线，则M、P两点哪点电势高?

对习题的开发基于学生的认识，用例1引出下一节新课“等势面”的教学。具体操作如下：

(1)保留习题中的相关问题，通过学生对同一电场线及不同电场线上各点电势判断方法的掌握情况，引导学生体会：对不同电场线上各点的电势进行比较时，难以实现直观判断。顺势引出后续探究主题：如何更便捷、快速地比较空间中各点的电势高低?

（2）提出具体问题：你能找到其他与M点、P点电势相同的点吗？其具有怎样的位置特征？作出M点、P点所在位置的等势面。

（3）师生共同总结，得出等势点的概念，发现其连成的线与电场线互相垂直，再扩展迁移至空间的等势面，得出等势面概念。

（4）教师引导：为方便比较空间各点的电势，可以在电场中做出一些等势面，这样就可以方便快速地比较电场中任意两点的电势高低了。询问学生是否见过类似的研究方法？给出若PM=100V，p=90V，让学生作出P点右侧的相邻等势面。

学生类比地图上等高线的画法，理解等差等势面的概念，体会使用等势面这个形象化的手段可以更方便地比较空间任意点的电势，并让学生体会类比是研究物理问题的重要方法，渗透方法论教育。

通过对一道习题的开发与改编，承接学生的旧有概念，帮助学生有效建立等势面的新知。

3.1.2用于新授课“概念理解”环节

例2(选择性必修第一册第四章第3节练习与应用第4题)劈尖干涉是一种薄膜干涉，如图2所示。将一块平板玻璃放置在另一平板玻璃之上，在一端夹入两张纸片，从而在两玻璃表面之间形成一个劈形空气薄膜，当光从上方入射后，从上往下看到的干涉条纹有如下特点：

(1)任意一条明条纹或暗条纹所在位置下面的薄膜厚度相等。

(2)任意相邻明条纹或暗条纹所对应的薄膜厚度差恒定。

现若在如图2所示装置中抽去一张纸片，则当光入射到劈形空气薄膜后，从上往下可以观察到干涉条纹发生了怎样的变化?

对习题的开发 新课中，在使用肥皂膜、增透膜等提出薄膜干涉概念后，增设此习题。要求学生能证明题干上条纹的两个特点，并说明为何劈尖干涉的条纹是等间距的而肥皂膜的条纹是不等间距的。一方面拓展薄膜干涉的实例(不仅有液体薄膜、固体薄膜也有气体薄膜),另一方面，深化学生对干涉现象原理的理解。还可体会物理方法，干涉条纹可看成薄膜的等厚线，与前文提到的等高线、等势线研究方法类似。

对水平层次比较好的班级，还可以接着增设选择性必修第一册第四章“复习与提高”B组第4题的“洛埃镜实验”,和选择性必修第一册第三章第4节“练习与应用”第3题的“消声器的工作原理”,通过光的干涉、声音的干涉不同情境例题的呈现，对机械波和电磁波的干涉现象进行归一，实现大单元教学，使学生透彻理解波的性质，真正理解规律本质，深化物理观念认识。

3.1.3用于新授课“实验探究”环节

例3(选择性必修第一册第二章第1节练习与应用第1题)如图3所示，两人合作，模拟振动曲线的记录装置。先在白纸中央画一条直线，使它平行于纸的长边，作为图像的横坐标轴。一个人用手使铅笔尖在白纸上沿垂直于这条直线的方向水平振动，另一个人沿这条直线的方向匀速拖动白纸，纸上就画出了一条描述笔尖振动情况的rt图像。

请完成这个实验，并解释横坐标代表什么物理量?纵坐标代表什么量?为什么必须匀速拖动白纸?如果拖动白纸的速度是5×10⁻²m/s,在横坐标轴上应该怎样标出坐标的刻度?

对习题的开发 对于学生而言，简谐运动是一个全新而又复杂的运动模型，新课的核心内容是绘制x-t图线以研究简谐运动的特征。有些教师授课使用的是演示实验，录制弹簧振子的视频然后利用软件将其逐帧铺开，现场进行定量绘图；也有不少教师全程播放实验视频来代替真正的实验。看起来前者更加可取，但是两种情况下学生的学习状态均是全程欣赏，没有真正参与到规律的探究中，很难突破教学难点。

将这道习题实验作为本节课的初步探究，让学生做不抽白纸、匀速抽动白纸、加速抽动白纸三个实验，初步实现从“讲实验”“参观探究”转向“做实验”“自主探究”,通过亲身探究与体验、比较与论证，理解x-t图线的形成、意义及简谐运动的位移特征，还可以体会运动的合成与分解这一重要方法。虽然是一个粗略实验，但在助力学生形成物理观念、提升科学思维上有重要的价值。

3.2作为复习课的研究主题

复习课与新课不同，对旧有知识的复习于学生而言缺乏新意，若教学组织不当，易使课堂内容碎片化、课堂氛围沉闷化，最终削弱教学效果。真正有意义的学习必然发生在学生思维充分活跃的情境之中，唯有引导学生主动思考，使其常态化地运用科学思维方法分析、解决问题，才能逐步培养出聪慧、科学的头脑4。

在复习课教学中，可选取教材习题中学生感兴趣的原始物理问题作为切入点，通过对问题的改编、拓展与延伸，将其确立为整堂课的研究主题。这样以实际问题解决为导向的设计，能让碎片的知识整体化，让复习课的学习活动生动化、情境化、系统化。

例4(必修第三册第十一章第3节练习与应用第2题) 随着居民生活水平的提高，纯净水已经进入千家万户。某市对市场上出售的纯净水质量进行了抽测，结果发现有不少样品的电导率(电导率是电阻率的倒数，是检验纯净水是否合格的一项重要指标)不合格。

（1）你认为不合格的纯净水的电导率是偏大还是偏小?

（2）为了方便测量纯净水样品的电阻，将采集的水样装入绝缘性能良好的塑料圆柱形容器内，容器两端用金属圆片电极密封，如图4所示。请用笔画线表示导线，连接测量纯净水样品电阻的电路，注意合理选择电表的量程。

对习题的开发  此题考查《新课标》要求的必做实验“金属电阻率的测量”,题目情境贴近生活实际，可引入电学实验复习课中作为母题，对题目进行改编与拓展，形成以“伏安法测电阻”为主题的电学实验基本考点的综合复习。

另外，由于教材原题实物图上电表量程印刷不清楚、实物放置方位不利于连线，使用时对其进行调整。具体设计如下：

(1)保留题干和第(1)问，引入学生熟悉的生活情境，激发学生的兴趣，引发深入探究，考查电导率与电阻的概念理解。

(2)改编教材第(2)问(见改编1),提供实际实验的照片，一方面考查游标卡尺的使用及读数等基本实验操作技能；另一方面，将实验考查具体化，增设电表的选择及实验原理图的设计，考查电阻定律、伏安法测电阻的控制电路中滑动变阻器的接法、测量电路电流表的两种接法的原理及选择，问题体现综合性与应用性。

改编1 ①某学习小组为了方便测量纯净水样品的电阻，将采集的水样装入绝缘性能良好的塑料圆柱形容器内，容器两端用金属圆片电极密封，利用刻度尺测量水柱的长L,利用如图5(a)所示游标卡尺的____(选填“甲”“乙”“丙”“丁”)处测量容器的内径，该尺测量容器内径时照片的一部分如图5(b)所示，则该容器内径大小d=____ cm。

②学习小组先用多用电表粗测该水样的电阻为50 kΩ。为了准确测量水样的电阻，想利用以下器材进行研究：

A.电压表(量程为0～3V,内阻约为1kΩ)

B.电压表(量程为0～15V,内阻约为5 kΩ)

C.电流表(量程为0～300 μA,内阻约为200 Ω)

D.电流表(量程为0～300 mA,内阻约为5Ω)

E.滑动变阻器(最大阻值为100 Ω)

F.蓄电池(电动势约12 V,内阻约2Ω)

G.开关、导线若干

请设计实验电路，画出测量纯净水样品电阻R的电路图。电路中电压表应选择____,电流表应选择_________(选填器材前面的字母序号)。

(3)仍改编教材第(2)问(见改编2),重作实物图，改变仪器的位置便于连线，换用量程清晰的电表，考查学生实物电路连线(电表及滑动变阻器的连接)能力、故障分析能力。

改编2 请用笔画线表示导线，将图6所示实物图连接完整；某同学连完电路后发现，电压表与电流表有示数，但无论怎样移动滑动变阻器，电表示数变化都很小，可能原因是__________。

(4)增设问题如下，让学生计算电阻与电导率，使探究的问题得以解决，体会数据处理与结论分析的方法，考查计算能力。通过解决生活情境问题，体会物理规律的学以致用，突出STSE思想。

①根据绘制的U-I图像，如图7所示，求出水样的电阻R=______Ω(保留两位有效数字)。

②求出水样电导率的表达式为σ=______(用题中的物理量表示),代入数据计算，判断按标准分析水样是否合格?

(5)进一步拓展：你认为此实验还可以考查哪些问题?用开放性问题引发学生的发散性思考。让学生转化身份，由“做题人”转为“命题人”,命题后全班进行交流与解答，提升了学生的学习热情，发散思考与互动交流培养了学生的创新能力和批判性思维。

学生问题示例1:可增加实验误差分析的考查，如实验中纯净水样品未完全充满塑料圆柱形容器；电流表、电压表不是理想电表，造成测得的电导率与实际值相比是偏大还是偏小，等等。

学生问题示例2:改变原题已知条件，如已知所选器材中电流表或电压表的准确内阻，则实验器材的选择和电路设计也会发生变化。

通过对习题的开发，围绕“伏安法测电阻”研究主题，让学生充分动起来，将电学实验的各项考查要点，如从器材的选择到电路原理、实物连线，从数据分析到实验结论、误差分析等的认识进一步深化，培养学生的变式迁移能力、推理论证能力，从机械刷题转向深度学习，达成举一反三、融会贯通的复习效果。

3.3作为课后研究性学习的主题

《学会生存》一书明确指出，学校教育不能与生活脱节。新课程的课程目标与内容已呈现生活化导向，这一导向在教材习题编制中亦有体现，如以生活中常见的动车、电梯等交通工具为情境的题目不仅数量多，且分布于不同章节，如必修第一册中，第二章第3节例题2考查利用运动学原理测量动车的加速度，第四章“复习与提高”B组第5题考查利用动力学原理测量地铁的加速度，第四章第6节“练习与应用”第5题考查用测力计和手机测量电梯的加速度，第四章“复习与提高”A组第9题考查利用弹簧制作竖直加速度仪测量电梯的加速度、仿照制作水平加速度仪。基于此，可将这类情境关联性较强的习题进行整合开发，转化为课后研究性学习主题，助力实现知识学习与生活实践的深度衔接。

对习题的开发 这些习题均以加速度的测量为主题，情境来源于生活实际，能引发学生的探索兴趣。题型丰富，有直接运算、有实验设计与实验探究，且题目隐含的价值丰富。比如，第四章“复习与提高”B组第5题的配图来源于黄恕伯老师在南昌地铁上拍摄的照片，这种亲力亲为、严谨认真的研究态度令人敬佩，值得广大师生学习。从知识角度看，加速度是描述物体运动的一个重要物理量，可让学生以这些素材为源，以“生活中物体加速度的测量”为小组研究性学习主题，更能促进其对概念的理解，设计主线如图8所示，

当前科学教育强调科学、技术和社会三者相互联系。这种整合处理深化探究的方式，也符合大单元教学的思想。通过课题的开展，学生进一步深化力与运动的观念，体会应用所学知识分析、研究、解决实际问题。对于提升合作学习能力、实验探究能力、分析论证能力，认识科学的本质及STSE的关系，形成科学态度，培养学生的社会参与意识与社会责任感，均具有重要意义。

4结束语

教材习题具有选择性和适用性，教师在使用时需依据自己的教学方式和学生具体情况，不应完全照搬，而是要科学甄选，做好调整与取舍，以便让习题更好地服务于教学，更好地实现新教材的育人功能。

参考文献：

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