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关键词：同课异构;教材对比;核心素养：人文精神
2020年12月，广东省普通高中新课程新教材国家级示范校开展教研活动，其间多位老师对“牛顿第一定律”一节课进行同课异构。笔者学习后，结合自己与刘老师的同课异构课进行思考，并从教材研析、教学设计、课堂导人、教学内容剖析、史实资料挖掘、实验素材开发等方面对上述课例进行对比，以探讨高中物理教学中的艺术性。
1对比不同版本教材，探讨教材理念变化
学生初中已学牛顿第一定律，对比初、高中教材有助于了解学情。依据新课程标准编写的新教材已经出版，对比新、旧版本的教材，有利于理解新课程标准理念与要求的落实，不同版本教材中“牛顿第一定律”内容框架如表1所示。
新课程標准对牛顿第一定律的要求：“理解牛顿运动定律，能用牛顿运动定律解释生产生活中的有关现象、解决有关问题。”牛顿第一定律是建立“运动与相互作用观念”的基础，它与学生的生活经验联系紧密，可引导学生理论联系实际解决实际问题。牛顿第一定律是不同时代的科学家共同探究的结果，是后续物理课程学习的基础，所以在教材中有重要地位和作用。
高中物理教材作为直接的课程资源应发挥重要作用。对比初、高中教材可知，初中学生以形象思维为主，因此初中教材注重分析物体在水平面上摩擦力逐渐减小的运动实验，注重惯性实验的演示与分析;高中生抽象思维能力更强，因此高中教材注重科学史的发展历程及相关科学家的贡献，注重对理想实验的科学思维层面分析。对比人教版新、旧教材可知，总体内容变化不大，但以旁白的形式凸显了对科学方法的说明。对比粤教版新、旧教材可知，新版教材凸显了对亚里士多德的历史评价，增加了分析科学家对运动原因分析的历史贡献。新版的人教版与粤教版教材相比，主体内容编排基本相同。人教版教材更注重初、高中教材的联系，拓展了惯性参考系：粤教版教材强调伽利略针和单摆实验及其意义。教师教学过程中应该是用教材而不是教教材，应该在深入对比不同版本教材的基础上，结合课程标准，针对学生的实际情况，合理整合教学素材。
2对比教学设计，体会不同教师的教学特点
教学设计反映了教师的教学理念与教学行为的选择，对比同课异构中的教学设计，可以体会不同教师的教学风格与思想，如表2所示。
对比三位教师的教学设计，其共同之处在于：（1）重视规律形成过程的教学。三位教师均能通过“事实依据，提出猜想，设计实验和论证推理，得出结论”展开该定律的教学，在规律形成过程中，培养学生的科学思维。（2）重视牛顿第一定律的相关史实，体现粤教版教材科学史观的渗透，特别是能站在历史的角度肯定亚里士多德的贡献。（3）教学手段与素材与时俱进。三位教师均将课堂教学与信息技术有效结合，体现在视频快慢播放、手机加速度传感器的恰当应用等。三位教师还将教学与生活时事联系起来，例如能将嫦娥五号的发射、世界冰壶比赛中国获胜、货车卸竹子等时事或生活素材融入教学过程之中。
本节讨论了三位教师教学设计的主要思路，接下来再从课堂导人、教学内容剖析、史实挖掘、实验素材开发等角度，结合更多案例，进一步分析。
3对比课堂导入，赏析不同导入的魅力
在课堂导人环节，李老师用无人机拍摄的美丽景色，引入力与运动的关系：蔡老师用不断轻拍火柴盒，夹在其中的硬币逐渐上升的小魔术引入：梁老师用撕开剪成三截的纸片的分组活动引入：刘老师以运动与力的关系思考引入：笔者用汽车模拟碰撞实验中不系安全带的假人飞出视频引入。
导人实验可在短时间里为学生营造真实的物理情境，激发学生的求知欲，培养学生的观察能力，使学生获得明显的感性认识，为学生开展积极的思维活动提供良好的条件。实验的设计过程体现了教师的创造性思维，巧妙的导人实验可成为物理课堂闪亮的一笔。蔡老师设计的小魔术引入最能吸引学生的注意、启发学生思考，如果把火柴盒换成大且透明的有机玻璃盒，或者换成刘老师课堂中的透明羽毛球筒，通过拍打使中间放置的羽毛球逐步从上端移出，实验效果应该会更好。
课堂导人有多种方法，有故事导人、复习导人等。不同教师的导入选择，背后都有其不同的出发点。李老师从无人机拍摄的画面引入，应该有培养学生美育的思考：笔者设计的汽车模拟碰撞实验视频，目的在于引导学生回顾初中所学的牛顿第一定律内容并解释问题，着力于初、高中衔接：梁老师用学生分组活动完成指定的撕纸实验，为的是让学生在实验活动中探索知识。专家点评环节有老师提出，本节内容还可以利用新粤教版教材引言部分——从思考与前面章节内容的关系角度导人。物理教学的导人，应能激起学生的好奇，同时应明确指向本节所学内容，梁老师所用的学生分组撕纸导人，若能放到得出惯性与质量有关之后，作为规律的应用素材，可能会更好。
4对比教学内容的剖析，思考科学思维的培养
本节主要内容是理想斜面实验和牛顿第一定律。对比同课异构中教学的处理，可以看到各白的精彩纷呈，体现教育的艺术性。现从两个方面进行分析：
4.1理想斜面实验的剖析与拓展
同课异构中，老师们都很好地分析了伽利略的理想实验，并引导学生分析哪些部分是事实，哪些部分是推理，为什么说这是理想实验等。这个过程有利于培养学生的科学思维。
老师们都利用导轨模拟了理想实验，但不同老师对模拟实验的处理重点不同。梁老师为了向学生展示小球从一斜面滚下后能到达另一斜面的等高处，设置了摄像头，通过电脑播放中的慢镜，可清晰看到小球基本能到达同一高度，此为信息技术应用于物理课堂教学的一大亮点。刘老师为推理出光滑时小球能上到同一高度，设计了在导轨上铺设毛巾、棉布和只有轨道三种情况进行对比，通过记录小球最高点的位置，说明导轨越光滑，小球越接近相同的高度。此设计融合了初中教材的实验思路，能较好地培养学生的科学推理能力。笔者认为，导轨完全光滑不可能达到，可以通过记录不同倾角时小球的停止位置，来验证倾角越小小球走过的距离越长的实验结论。 同课异构中，老师们课堂上都演示了新粤教版教材中的伽利略针和单摆实验，但不同教师的侧重点不同。李老师先在黑板上演示伽利略针和单摆实验，并用粉笔记录不同半径时的小球轨迹，再改用导轨模拟实验，学生不难观察到小球的运动与前面的轨迹基本相同。此处理较好地将针和单摆实验与理想斜面实验关联起来，也启发学生理解两者的关系。实际教学中，笔者在分析完理想实验后，引导学生思考：伽利略是如何想到的？再结合针和单摆实验的史实资料，提出伟大的成就来自于平时的积累与升华，并鼓励学生现在的认真学习，也是为将来的某个成就做铺垫。科学态度与责任的培养与知识的传授不同，应更多的是渗透在教师课堂中的情感与态度中。
4.2对牛顿第一定律内容的分析与解读
对牛顿第一定律具体内容的剖析上，不同的教师有不同的处理。蔡老师对该内容没做过多的处理，应该是源于他对其学生的学习与理解能力有很强的把握有关。其他老师均从“一切”“总”“或”三个关健词去解读牛顿第一定律。笔者还让学生对比初中与高中牛顿第一定律的内容，突出对“直到有外力迫使它改变这种状态”的理解，既明确了力的作用效果，也为后续学习牛顿第二定律做了铺垫。
李老师则对牛顿第一定律的具体内容做了较深入的剖析，并推理出亚里士多德的观点实质上是得出力与速度的关系，而牛顿则得出力与加速度的关系，为牛顿第二定律的得出提前做了铺垫，同时让学生清晰了亚里士多德的观点“错”在哪。这是同课异构中的另一大亮点。
5对比史实资料的挖掘，探索科学人文精神的渗透
对于牛顿第一定律的史实资料，老师们没有局限于教材的内容，而是通过网络与书籍的查找，挖掘出人文精神的素材，为课堂教学带来新的亮点。李老师介绍笛卡尔的观点，并让学生讨论其理论的突破点在哪，从而让学生体会人类探索真理的科学历程。笔者通过查阅资料，发现笛卡尔得出结论的方法是思辨与数学演绎，推理出在课堂上渗透实验研究、思辨与数学演绎是科学研究的两种主要途径。此外，笔者还在课堂上提出亚里士多德、伽利略、笛卡尔、牛顿处在不同时空、不同地域，但为了弄清事物的规律，进行跨时空的科学接力，这就是科学家身上的科学态度与责任。
有老师在点评中提出：可适当深入地介绍亚里士多德的“空穴”理论，让学生感受近一千多年的“错误”理论也是有科学逻辑和依据的。
陈老师结合新粤教版教材的编写过程，提出本节内容要注意体现物理学的育人功能：（1）教学过程要渗透科学观，要理清亚里士多德依据什么事实提出什么观点，伽利略受什么启发做了什么研究和提出了什么观点，笛卡尔做了什么补充、有什么价值，牛顿总结和概括的意义在哪？（2）要渗透历史观，对待历史问题要站在历史的角度去分析和看待问题，对亚里士多德的历史贡献要有足够的认识;（3）要渗透人文观，传递严谨、认真、负责、实事求是的态度，关注多元文化，尊重并吸收前人的研究成果。
对比同课异构，结合专家的点评可以看到，教师可通过对课程标准和教材的解读，通过对史实资料的挖掘和设计，在物理课堂教学中有意识地渗透人文精神。
6对比实验开发，赏析科学探究的实施
物理的理论与问题结论，可通过教师开发实验来研究与验证。在同课异构中，教师们在课堂上均创设了物理实验来说明和验证牛顿第一定律，成就了各白的精彩课堂。
蔡老师用大铁球在轨道上滚动，让学生观察大铁球在水平面上做近似的匀速直线运动。梁老师利用气垫导轨和光电门装置，通过观察滑块经过两个光电门的时间，得到在气垫导轨上滑块接近做匀速直线运动。李老师利用气垫导轨和手机的传感器APP，演示了滑块在水平轨道上的加速度大小，以及碰到导轨两端时的加速度变化，从而引导学生理解牛顿第一定律的含义。刘老师课堂上演示了拍打透明的羽毛球筒，从而使中间放置的羽毛球逐步从上端移出的实验。
物理课堂应体现时代性与创新性，物理教师应根据新的技术手段不断创新开发实验。梁老师利用气垫导轨和光电门装置，李老师利用气垫导轨和手机的传感器APP，都是利用新的技术手段开发实验的优秀案例。另外，物理教师可以挖掘生产生活中的具体现象，还可以结合多媒体的缩放、快慢进等功能，突破传统实验器材难以展示的限制。
总而言之，通过牛顿第一定律的新、旧教材对比，以及对比同课异构过程中的教学设计、课堂导人、教学内容剖析、史实资料挖掘、实验素材开发等方面，可以看到，在达成新课程标准的前提下，不同教師的课堂体现不同的风格、不同的亮点，从而体现教学的艺术性。课堂教学的艺术性源于不同教师的PCK不同。对比同课异构，有利于教师积累优秀教学案例。通过典型课例的PCK解析，有利于教师自身的PCK梳理和总结提升，从而促进教师的专业发展。
2020年12月，广东省普通高中新课程新教材国家级示范校开展教研活动，其间多位老师对“牛顿第一定律”一节课进行同课异构。笔者学习后，结合自己与刘老师的同课异构课进行思考，并从教材研析、教学设计、课堂导人、教学内容剖析、史实资料挖掘、实验素材开发等方面对上述课例进行对比，以探讨高中物理教学中的艺术性。
1对比不同版本教材，探讨教材理念变化
学生初中已学牛顿第一定律，对比初、高中教材有助于了解学情。依据新课程标准编写的新教材已经出版，对比新、旧版本的教材，有利于理解新课程标准理念与要求的落实，不同版本教材中“牛顿第一定律”内容框架如表1所示。
新课程標准对牛顿第一定律的要求：“理解牛顿运动定律，能用牛顿运动定律解释生产生活中的有关现象、解决有关问题。”牛顿第一定律是建立“运动与相互作用观念”的基础，它与学生的生活经验联系紧密，可引导学生理论联系实际解决实际问题。牛顿第一定律是不同时代的科学家共同探究的结果，是后续物理课程学习的基础，所以在教材中有重要地位和作用。
高中物理教材作为直接的课程资源应发挥重要作用。对比初、高中教材可知，初中学生以形象思维为主，因此初中教材注重分析物体在水平面上摩擦力逐渐减小的运动实验，注重惯性实验的演示与分析;高中生抽象思维能力更强，因此高中教材注重科学史的发展历程及相关科学家的贡献，注重对理想实验的科学思维层面分析。对比人教版新、旧教材可知，总体内容变化不大，但以旁白的形式凸显了对科学方法的说明。对比粤教版新、旧教材可知，新版教材凸显了对亚里士多德的历史评价，增加了分析科学家对运动原因分析的历史贡献。新版的人教版与粤教版教材相比，主体内容编排基本相同。人教版教材更注重初、高中教材的联系，拓展了惯性参考系：粤教版教材强调伽利略针和单摆实验及其意义。教师教学过程中应该是用教材而不是教教材，应该在深入对比不同版本教材的基础上，结合课程标准，针对学生的实际情况，合理整合教学素材。
2对比教学设计，体会不同教师的教学特点
教学设计反映了教师的教学理念与教学行为的选择，对比同课异构中的教学设计，可以体会不同教师的教学风格与思想，如表2所示。
对比三位教师的教学设计，其共同之处在于：（1）重视规律形成过程的教学。三位教师均能通过“事实依据，提出猜想，设计实验和论证推理，得出结论”展开该定律的教学，在规律形成过程中，培养学生的科学思维。（2）重视牛顿第一定律的相关史实，体现粤教版教材科学史观的渗透，特别是能站在历史的角度肯定亚里士多德的贡献。（3）教学手段与素材与时俱进。三位教师均将课堂教学与信息技术有效结合，体现在视频快慢播放、手机加速度传感器的恰当应用等。三位教师还将教学与生活时事联系起来，例如能将嫦娥五号的发射、世界冰壶比赛中国获胜、货车卸竹子等时事或生活素材融入教学过程之中。
本节讨论了三位教师教学设计的主要思路，接下来再从课堂导人、教学内容剖析、史实挖掘、实验素材开发等角度，结合更多案例，进一步分析。
3对比课堂导入，赏析不同导入的魅力
在课堂导人环节，李老师用无人机拍摄的美丽景色，引入力与运动的关系：蔡老师用不断轻拍火柴盒，夹在其中的硬币逐渐上升的小魔术引入：梁老师用撕开剪成三截的纸片的分组活动引入：刘老师以运动与力的关系思考引入：笔者用汽车模拟碰撞实验中不系安全带的假人飞出视频引入。
导人实验可在短时间里为学生营造真实的物理情境，激发学生的求知欲，培养学生的观察能力，使学生获得明显的感性认识，为学生开展积极的思维活动提供良好的条件。实验的设计过程体现了教师的创造性思维，巧妙的导人实验可成为物理课堂闪亮的一笔。蔡老师设计的小魔术引入最能吸引学生的注意、启发学生思考，如果把火柴盒换成大且透明的有机玻璃盒，或者换成刘老师课堂中的透明羽毛球筒，通过拍打使中间放置的羽毛球逐步从上端移出，实验效果应该会更好。
课堂导人有多种方法，有故事导人、复习导人等。不同教师的导入选择，背后都有其不同的出发点。李老师从无人机拍摄的画面引入，应该有培养学生美育的思考：笔者设计的汽车模拟碰撞实验视频，目的在于引导学生回顾初中所学的牛顿第一定律内容并解释问题，着力于初、高中衔接：梁老师用学生分组活动完成指定的撕纸实验，为的是让学生在实验活动中探索知识。专家点评环节有老师提出，本节内容还可以利用新粤教版教材引言部分——从思考与前面章节内容的关系角度导人。物理教学的导人，应能激起学生的好奇，同时应明确指向本节所学内容，梁老师所用的学生分组撕纸导人，若能放到得出惯性与质量有关之后，作为规律的应用素材，可能会更好。
4对比教学内容的剖析，思考科学思维的培养
本节主要内容是理想斜面实验和牛顿第一定律。对比同课异构中教学的处理，可以看到各白的精彩纷呈，体现教育的艺术性。现从两个方面进行分析：
4.1理想斜面实验的剖析与拓展
同课异构中，老师们都很好地分析了伽利略的理想实验，并引导学生分析哪些部分是事实，哪些部分是推理，为什么说这是理想实验等。这个过程有利于培养学生的科学思维。
老师们都利用导轨模拟了理想实验，但不同老师对模拟实验的处理重点不同。梁老师为了向学生展示小球从一斜面滚下后能到达另一斜面的等高处，设置了摄像头，通过电脑播放中的慢镜，可清晰看到小球基本能到达同一高度，此为信息技术应用于物理课堂教学的一大亮点。刘老师为推理出光滑时小球能上到同一高度，设计了在导轨上铺设毛巾、棉布和只有轨道三种情况进行对比，通过记录小球最高点的位置，说明导轨越光滑，小球越接近相同的高度。此设计融合了初中教材的实验思路，能较好地培养学生的科学推理能力。笔者认为，导轨完全光滑不可能达到，可以通过记录不同倾角时小球的停止位置，来验证倾角越小小球走过的距离越长的实验结论。 同课异构中，老师们课堂上都演示了新粤教版教材中的伽利略针和单摆实验，但不同教师的侧重点不同。李老师先在黑板上演示伽利略针和单摆实验，并用粉笔记录不同半径时的小球轨迹，再改用导轨模拟实验，学生不难观察到小球的运动与前面的轨迹基本相同。此处理较好地将针和单摆实验与理想斜面实验关联起来，也启发学生理解两者的关系。实际教学中，笔者在分析完理想实验后，引导学生思考：伽利略是如何想到的？再结合针和单摆实验的史实资料，提出伟大的成就来自于平时的积累与升华，并鼓励学生现在的认真学习，也是为将来的某个成就做铺垫。科学态度与责任的培养与知识的传授不同，应更多的是渗透在教师课堂中的情感与态度中。
4.2对牛顿第一定律内容的分析与解读
对牛顿第一定律具体内容的剖析上，不同的教师有不同的处理。蔡老师对该内容没做过多的处理，应该是源于他对其学生的学习与理解能力有很强的把握有关。其他老师均从“一切”“总”“或”三个关健词去解读牛顿第一定律。笔者还让学生对比初中与高中牛顿第一定律的内容，突出对“直到有外力迫使它改变这种状态”的理解，既明确了力的作用效果，也为后续学习牛顿第二定律做了铺垫。
李老师则对牛顿第一定律的具体内容做了较深入的剖析，并推理出亚里士多德的观点实质上是得出力与速度的关系，而牛顿则得出力与加速度的关系，为牛顿第二定律的得出提前做了铺垫，同时让学生清晰了亚里士多德的观点“错”在哪。这是同课异构中的另一大亮点。
5对比史实资料的挖掘，探索科学人文精神的渗透
对于牛顿第一定律的史实资料，老师们没有局限于教材的内容，而是通过网络与书籍的查找，挖掘出人文精神的素材，为课堂教学带来新的亮点。李老师介绍笛卡尔的观点，并让学生讨论其理论的突破点在哪，从而让学生体会人类探索真理的科学历程。笔者通过查阅资料，发现笛卡尔得出结论的方法是思辨与数学演绎，推理出在课堂上渗透实验研究、思辨与数学演绎是科学研究的两种主要途径。此外，笔者还在课堂上提出亚里士多德、伽利略、笛卡尔、牛顿处在不同时空、不同地域，但为了弄清事物的规律，进行跨时空的科学接力，这就是科学家身上的科学态度与责任。
有老师在点评中提出：可适当深入地介绍亚里士多德的“空穴”理论，让学生感受近一千多年的“错误”理论也是有科学逻辑和依据的。
陈老师结合新粤教版教材的编写过程，提出本节内容要注意体现物理学的育人功能：（1）教学过程要渗透科学观，要理清亚里士多德依据什么事实提出什么观点，伽利略受什么启发做了什么研究和提出了什么观点，笛卡尔做了什么补充、有什么价值，牛顿总结和概括的意义在哪？（2）要渗透历史观，对待历史问题要站在历史的角度去分析和看待问题，对亚里士多德的历史贡献要有足够的认识;（3）要渗透人文观，传递严谨、认真、负责、实事求是的态度，关注多元文化，尊重并吸收前人的研究成果。
对比同课异构，结合专家的点评可以看到，教师可通过对课程标准和教材的解读，通过对史实资料的挖掘和设计，在物理课堂教学中有意识地渗透人文精神。
6对比实验开发，赏析科学探究的实施
物理的理论与问题结论，可通过教师开发实验来研究与验证。在同课异构中，教师们在课堂上均创设了物理实验来说明和验证牛顿第一定律，成就了各白的精彩课堂。
蔡老师用大铁球在轨道上滚动，让学生观察大铁球在水平面上做近似的匀速直线运动。梁老师利用气垫导轨和光电门装置，通过观察滑块经过两个光电门的时间，得到在气垫导轨上滑块接近做匀速直线运动。李老师利用气垫导轨和手机的传感器APP，演示了滑块在水平轨道上的加速度大小，以及碰到导轨两端时的加速度变化，从而引导学生理解牛顿第一定律的含义。刘老师课堂上演示了拍打透明的羽毛球筒，从而使中间放置的羽毛球逐步从上端移出的实验。
物理课堂应体现时代性与创新性，物理教师应根据新的技术手段不断创新开发实验。梁老师利用气垫导轨和光电门装置，李老师利用气垫导轨和手机的传感器APP，都是利用新的技术手段开发实验的优秀案例。另外，物理教师可以挖掘生产生活中的具体现象，还可以结合多媒体的缩放、快慢进等功能，突破传统实验器材难以展示的限制。
总而言之，通过牛顿第一定律的新、旧教材对比，以及对比同课异构过程中的教学设计、课堂导人、教学内容剖析、史实资料挖掘、实验素材开发等方面，可以看到，在达成新课程标准的前提下，不同教師的课堂体现不同的风格、不同的亮点，从而体现教学的艺术性。课堂教学的艺术性源于不同教师的PCK不同。对比同课异构，有利于教师积累优秀教学案例。通过典型课例的PCK解析，有利于教师自身的PCK梳理和总结提升，从而促进教师的专业发展。