(南京师范大学教师教育学院，江苏 南京 210023)

随着《普通高中物理课程标准(2017年版)》的颁布，最新高中物理课标教材正式出版，物理课程改革进入新时期。不断拓宽视野，借鉴优质资源，方能使教学改革稳步深入、教学质量稳步提高。国际文凭大学预科项目IBDP(International Baccalaureate Diploma Programme)是获得了世界范围认可的一套课程体系，“功与能”是力学知识的综合与总结，一直是高中物理教学的重点内容。本文选取人民教育出版社2019年版《物理必修第二册》(以下简称人教版教材)第八章《机械能守恒定律》、剑桥大学出版社《Physics for the IB diploma》(以下简称IBDP教材)2.7章《Work, energy and power》为样本，进行比较分析，并提出一些教学建议供参考。

1 章节编排、章首页比较

笔者对人教版教材与IBDP教材的章节编排进行了对比，结果如表1所示。

表1

人教版教材章首页概述了生活中的能量，简单介绍不同种能量之间存在的转化关系。在进入正式讲解前，引用了德国物理学家劳厄的一段话：“物理学的任务是发现普遍的自然规律。因为这样的规律的最简单形式之一表现为某种物理量的不变性，所以对于守恒量的寻求不仅是合理的，而且也是极为重要的研究方向。”这段话点出了守恒量的探寻在物理学发展史上的重要地位，契合本章主线，有很好的引导作用，物理名人名言的引用还为教材增添了人文气息。IBDP教材的章首页为一段简短的章内容介绍，提出了较为详细的本章学习目标，阐述经过本章的学习后学生对各知识点应掌握到什么程度。可见，人教版教材侧重背景的创设与导入，人文气息强；IBDP教材在章首直截了当地告知学生本章将要学哪些知识，目标性强。

两版教材均设有章末习题，IBDP教材本章共43题，多为计算分析题，难度梯度小；人教版教材设有13道习题，分为A、B两组，其中A组6题，习题难度小，引导性强；而B组的7道题难度较A组有明显提高。

2 物理内容呈现结构的比较

人教版教材中章标题为《机械能守恒定律》，IBDP教材中章标题为《功，能量和功率》，对比两版本教材各节内容的安排，结果如表2所示。

人教版教材本章含有5节，其中1节为实验；IBDP教材则有8节，全部为理论讲解。人教版教材整合了本章内容，使得教材编排更为紧凑，每节包含更多栏目。两版本教材的节编排顺序也存在差异，这与教材讲解知识点的思路有关，其他对比所得数据如表3所示。

表2

① IBDP教材中“摩擦力”一节是从功能关系的视角，解释“当摩擦力等外力存在时，系统的机械能不守恒”的原因，也引出了“当机械能不守恒时，外力(诸如摩擦力)所做的功就是系统机械能损失量”的观点。

表3

表3显示，IBDP教材在更短的篇幅内呈现了更多的知识点，变力做功的计算、效率、动能与动量关系等超出了人教版教材涉及的知识范围。IBDP教材排版密集，文字量大，插图少。进一步分析各节包含的栏目，人教版教材各节都以问题作为引入，常使用插图使概念、规律形象化，并适时使用实验、拓展的形式加强与其他知识点的联系。IBDP教材在知识点上关注普遍的物理情境，如介绍功时涉及了变力做功、物体做曲线运动时的做功，教材中的配图均为示意图。人教版教材例题数量较少，且较为基础，给出了详尽的解答步骤；IBDP教材例题形式丰富，需要更深入的思考，总体难度较大。

综上所述，人教版教材在编排上过渡自然，利于学生顺利地把握整个知识体系；IBDP教材则更加凸显学术性，直接介绍知识点，形式上更接近我国大学物理教材。

3 教学思路比较

物理观念是物理学科核心素养的重要方面，指从物理学视角形成的关于物质、运动与相互作用、能量等的基本认识，是物理概念和规律等在头脑中的提炼和升华。在高中物理教学中，物理观念一直是教师关注的重点，也是教材编写者期望在教材中呈现的核心内容之一，本章是高中阶段能量观念的集中体现。

新版人教版教材将原“追寻守恒量”一节的内容整合到了“机械能守恒定律”一节中，在学生学习了功、功率、重力势能、动能等基本概念后，围绕追寻“什么量守恒”而建构“能量”观念。这样的设计巧妙地指引学生在学到本节时思考这些概念间的联系，不仅体现了清晰的知识目标、方法目标，还体现了重要的观念养成目标。在教材的注释中提到：能量概念拥有解释和概括一大类自然现象的能力，能让学生体会到物理概念在物理学研究中的重要地位。在介绍机械能守恒定律后，设计了验证实验，使得知识呈现更为完整和严密。

IBDP教材中首次出现功能关系是在“重力势能”一节，提到“做功的能力称为能量”。紧接着推广到一般力做功，探究了功与动能的关系。教材举例分析了几个运动过程中的能量转化情况，先用只有重力做功的情形引出“守恒”观念，后又安排“摩擦力”一节介绍了有其他外力的情况。在思想上，此部分处处渗透着能量的转化和守恒观念，但在呈现上并不凸显，而是将这些观念隐含在其中，用较多的推导和例题让读者自己体会。笔者比较了两版本教材重力势能、机械能守恒知识点的讲解思路，结果如表4。

可见两版本教材介绍的思路有显著差别，人教版教材注重表达式与结论的得出过程，完整呈现探究思路，先进行定性探究，再过渡到定量表达，凸显了研究过程的科学性和严谨性；IBDP教材以讲解为主，一般先给出结论再逐步解释，注重定量推导。人教版教材的思路更易于学生理解掌握，还能让学生从探寻守恒量过程，体会科学家的探索精神；而IBDP教材的思路偏向逻辑推理，对学生的思维能力提出了更高的要求。

表4

4 结论与启示

(1) 在章编排上，两版本教材各有特色，且优势互补。人教版教材人文性强，物理学家名言的引用是其亮点，但条理性上较IBDP教材而言不够凸显，若能类似IBDP教材设置一个呈现本章学习目标的栏目，就能更好地作为本章知识的前瞻，有助于学生的预习。

(2) 在教材内容编排方面，人教版教材侧重介绍理想化的物理情境，而IBDP教材往往涉及非理想的一般情境。物理学与生活联系紧密，教师若能在课堂上初步介绍更一般的情境，将有利于学生把课堂与实际生活建立联系，加深学生对概念的理解。

(3) 在教学思路方面，人教版教材重视科学推理思路和严谨性，顺着主线逐步构建能量观念，在介绍机械能守恒定律时引发学生对前几节内容的思考，对能量观念的培养显得更加突出，教材提供的教学思路符合培养学生核心素养的要求。教师更应充分发挥教材的这一特色，在教学中关注学生能量观念的构建。

物理教学不仅是传授学生物理知识，更应注重提升学生的思维能力。物理教学的目标也不仅仅是让学生学会解题，而是培养学生的核心素养。客观辩证地比较国内外不同版本教材，借鉴他人的成功经验，对推进我国物理课程改革、提高物理教学水平有很大的帮助。