蔡金花 王晓璐 岳莉
摘 要：静电场是高中物理课程中的重点和难点，对人教版两版教材中静电场的逻辑结构变化进行比较分析，有利于教师对该部分知识逻辑结构的掌握。比较2003版和2017版教材中“静电场”的逻辑结构后发现，2017版教材中静电场的内容编排有了明顯变化。通过对这些变化的分析，能够使教师在设计教学的过程中，更好的处理教学细节和做好教学设计的衔接，达到更好的教学效果。
关键词：静电场 ;新旧版教材 ;逻辑结构对比分析
教材、教师、学生是课堂教学活动的三种基本要求，因此可以看出教材在教学中的重要地位和作用。教师想要提升教学质量，研读教材非常关键。而通过对教材的研究，才能设计出更适合学生的教学方法，才能使教学达到更好的效果。因此，本文选取人教版2003版和2017版教材（下文2003版称为旧版教材，2017版称为新版教材）中“静电场”一节，对它的逻辑结构变化进行比较分析，以期给出更利于教师教学的建议。
1 静电场部分的总体逻辑结构对比
1.1 总体逻辑结构的变化
由表1 新旧版教材的总体逻辑结构对比可知，新版教材和旧版教材中静电场这一章节的总体逻辑结构变化非常大，旧版教材总体为一章，章节名称为“静电场”。而新版教材分为两章，把旧版的“静电场”分为新版的“静电场及其应用”和“静电场的能量”两章。旧版教材中“静电现象的应用”小节在新版教材中，标题和位置的变化很大，在旧版教材中此小节安排在“电势差与电场强度”后，而新版教材将这一小节安排在“电场 电场强度”后。
1.2 两版教材总体逻辑结构变化分析
电场具有两方面的性质，即“电场”具有力的性质和能的性质[ 1 ]，新版教材按照这两种性质将内容分成了两章，“场”所具有的力的性质和能的性质是同时存在的，如电荷在电场中受到电场力，同时也具有电势能。因此，章节可以按性质进行归类，学生可以从章节逻辑结构上就能明显的区分出所学的内容大体是具有哪些性质，具备强烈的概括作用。要让学生能够更好的分析和计算能量，首先应该理解电场力的性质，了解电荷、电荷之间的相互作用、电场、电场强度等的基本概念和物理规律，之后才能让学生更好的学习电场的能的性质。而旧版教材整体为一章，没有明确的界限，没有层次感，静电场本身是比较抽象的概念，对于学生来说是一个难点，没有进行明确的区分，学生很难意识到可以按照两方面性质来进行归类学习，难以对此知识点有深刻的理解，旧版教材的编排使学生学习的难度加大，不利于教学，而新版教材层次分明，难度由浅入深，更适合学生学习。
2 “电荷”的逻辑结构变化对比
2.1 逻辑结构变化
如表2所示，“电荷”这一部分，新旧版教材的变化很大。首先，是标题变化，旧版标题为“电荷及其电荷守恒定律”，新版标题为“电荷”。其次，教材编写的逻辑结构发生变化，旧版教材由历史作为开头，进行引入，再讲解电荷，其中电荷里包含电荷和静电感应两个知识点，而新版教材最开始的知识点为电荷，“电荷”里又包含历史的引入和电荷的概念，随后静电感应的知识点单独剥离出来，最后电荷守恒定律和元电荷的编排两者没有区别。总体上两者的逻辑结构变化非常大。
2.2 逻辑结构变化分析
标题从旧版的“电荷及其守恒定律”变化为新版的“电荷”，编者的意图是确定研究对象，因为此节主体是研究电荷的相关知识，电荷守恒定律虽然是学习的重点，但是它包含在“电荷”中，不必要在标题中明显的表示出来。旧版以历史引入，而新版以问题引入，让学生带着问题进行学习，能够更好的激起学生的学习兴趣。且新版教材中“电荷”这一小节中包含了历史的引入和电荷概念的讲解，以历史引入让学生知道电荷的来源，然后再讲电荷的概念，知识点的衔接更加流畅。新版教材的处理更加符合学生的心理发展特点。此小节最大的变化就是“静电感应”，新版教材对其进行单独的罗列，而旧版教材将其包含在“电荷”下，因为静电感应和摩擦起电存在区别，把它进行单独罗列，目的是让学生能够更好的加以区分。而且摩擦起电是初中的知识点，静电感应却是属于高中知识点范畴，因此对它进行单列，更有利于学生的知识体系建构。
3 “库伦定律”的逻辑结构变化对比
3.1 逻辑结构变化
由表3可知，”库仑定律”的逻辑结构变化使实验的引入方式发生改变，旧版教材是演示实验，而新版教材是以问题的形式让学生讨论实验。旧版教材“点电荷”包含在库仑定律中，新版教材把库仑定律和点电荷归类在“电荷之间的作用力”之下。旧版教材针对拓展知识设置了科学漫步章节，而新版教材调整为静电力的计算。总体来说逻辑结构变化很大。
3.2 逻辑结构变化分析
通过对实验引入方式的对比可知，旧版教材以演示实验的例子引入，新版教材以提出问题的形式让学生讨论实验，并进行推理，尝试运用理想化模型的方法研究物理问题，能够培养学生科学探究的能力，让学生带着问题进行学习，在教师进行实验时慢慢引导，慢慢解决问题，让学生感受科学的魅力，可以有效提高学生的学习兴趣。旧版的“点电荷”包含在库仑定律中，而新版教材将其单列出来，点电荷是一个单独的概念，与库仑定律杂糅在一起加大了该部分的学习难度，因此新版教材对它进行单列更加有利于学生熟练掌握该部分知识点。
4 “电场强度”的逻辑结构变化对比
4.1 逻辑结构变化
由表4可知，“电场强度”一节的逻辑结构变化不明显，主要是标题名称发生了变化，由旧版的“电场强度”变为“电场 电场强度”，结尾新版教材增加一个科学方法，其余的逻辑结构变化不大。
4.2 逻辑结构变化分析
关于标题的变化，原因为电场是一种物质，是真实存在的，而电场强度是描述电场强弱的物理量，两者都是很重要的知识点，而且电场是主体，标题中把它单独列出来，会更加的突出重点。新版教材中增加了一个科学方法。其内容是“用物理量之比定义新物理量”，根据普通高中物理课程标准（2017版）中的“通过比值法定义电场强度，体会比值法定义物理量的重要方法”的内容可知，课程标准要求对比值定义法要有深刻的体会，因此新版教材增加了一个科学方法，是贯策落实好课程标准的要求[ 2 ]。
5 “电势能和电势”和“电势差”的逻辑结构变化对比
5.1 逻辑结构变化
由表5可知，新旧版的知识逻辑结构区别在于旧版教材中“等势面”这个知识点，新版教材将等势面进行调整，调整到“电势差”知识点下，其余没有变化。
5.2 逻辑结构变化分析
等势面位置的变化，从教师的角度出发，新旧版本等势面所放的位置没有影响，但是从学生的角度出发，为了让学生能够更好的理解知识，就要从电势的表现出发，电势的表现是通过电势差，而解决电势差的问题大部分都需要等势面做辅助，因此等势面的知识放在电势差之后更加有利于学生学习。
6 “电势差与电场强度的关系”“电容器的电容”和“带电粒子在电场中的运动”的逻辑结构变化对比
6.1 逻辑结构变化
由表6可以看出，“电势差与电场强度的关系”“电容器的电容”一节中知识点布排基本未发生变化，“带电粒子在电场中的运动”新版教材相较于旧版教材取消了科學足迹这一拓展性知识点。
6.2 逻辑结构变化分析
虽然主要知识点基本未发生变化，但是该章节仍然有细微的变化，主要体现在标题变化方面：在新版教材中，每个知识点的标题中都设定了情境，例如“带电粒子在电场中的偏转”，在旧版教材中表述为“带电粒子的偏转”。虽然新旧两版都是讨论带电粒子在电场中的问题，但小标题中“电场”就限定了该种现象发生的情境，这一方面有助于科学的概括表述，另一方面会有更好强调和引导作用。而针对“平行板电容器的电容”和“示波管的原理”这两个知识点的标题都修改为“拓展学习”，有助于辅助学生分清楚知识点的重要性，避免该部分拓展性知识对学生学习核心知识产生困扰。对于示波管的原理的学习，学生只要了解即可，因此，放在拓展学习中会更加合适[ 3 ]。
此外，旧版教材中多出一个科学足迹，内容是“密立根实验—电子电荷量的测定”，新教材中予以删除，目的也是为了确保核心知识点完整的同时，精简教材内容。
7 “静电现象的应用”的逻辑结构变化对比
7.1 逻辑结构变化
由表7可知，新旧版教材“静电现象的应用”一节其位置和标题名称发生显著变化。
7.2 逻辑结构变化分析
旧版教材标题名称为“静电现象的应用”，新版教材标题名称为“静电的防止与利用”。从标题的名称变化来看，新版教材的标题名称更加贴近内容，因为对于静电，有时它对我们有利，可以加以利用，例如避雷针;但有时它对我们有害，要防止，例如医院手术台上，静电火花有可能引起麻醉剂爆炸。因此，新版教材标题名称为“静电的防止与利用”，从标题上就能看出静电的两面性，可以培养学生具体问题具体分析的科学思维。
从逻辑结构调整方面来看，旧版教材将其放在“电势差与电场强度的关系”之后，新版教材将其放在“电场 电场强度”之后。在课程标准中，课程标准要求学生了解静电屏蔽和静电平衡，不要求掌握，因此，新教材将其放在“电场 电场强度”之后，在降低了学生学习难度的同时，也使教师更容易区分教学重点，体现出由核心理论到拓展知识的教材设计理念。
8 结束语
通过以上分析可以看出，新版教材相较于旧版教材有着更为优质的教学设计和更为科学的知识体系，主要体现在以下两个方面：
（1）从逻辑结构调整方面来看，新版教材对于知识的分类更加的清晰和明确，有层次感，知识体系的衔接更加符合学生的心理发展特点。知识点从原来的的杂糅交错的状态剥离开来，使得单一的知识点更容易被学生理解和接受。而且知识点由浅入深，循序渐进，更富有逻辑性，更有利于学生建构科学的学习理念和培养缜密的逻辑思维。
（2）从实验的调整方面来看，新版教材以提出问题的形式让学生自主的提出问题，充分调动学生的主观能动性。尝试引导学生运用理想化模型的方法研究物理问题，培养学生科学探究的能力，从提出问题到解决问题都让学生充分参与，调动学生的积极性，而不是被动的接受知识的灌输，体现出更优质的教育方法和教育理念。同时，学生带着疑问去学习，有助于师生的交互，对于加强师生交流，提高教学品质有着重要的促进作用。
总之，新版教材更加注重培养学生的物理核心素养，对于教师来说，新版教材更加有利于教学质量的提升，有利于教师在设计教学的过程中做好教学设计并处理好教学细节。通过以上对教材细节的对比分析和研究，从教材调整的角度给出一些优化教学方法的思路，以期为各位教师更好的研究教材提供帮助。
参考文献：
[1]胡卫雄. 核心素养导向下的进阶式复习课教学设计——以“电势差与电场强度的关系”为例[J]. 中学物理教学参考， 2020（10）：26-30.
[2] 普通高中物理课程标准修订组.普通高中物理课程标准（2017年版）解读[M]. 北京：高等教育出版社，2018：80-81.
[3] 贺婷玉， 孔红艳. 从核心素养视角对比人教版高中物理新旧教材的栏目设置[J]. 物理教学探讨， 2020（7）：23-27.
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