高中物理教材比較研究與教學(xué)建模

【摘 要】教材是最基本、最重要的教學(xué)資源。教材的版本層出不窮，合理用好教材，顯得至關(guān)重要。如何根據(jù)實(shí)際教學(xué)的需要，靈活地和有創(chuàng)造性地整合教材資源，對(duì)教材內(nèi)容、編排順序、教學(xué)方法、圖像系統(tǒng)等方面進(jìn)行適當(dāng)?shù)娜∩峄蛘{(diào)整。

【關(guān)鍵詞】平拋運(yùn)動(dòng);教學(xué)建模;高中物理

【中圖分類號(hào)】G633.7 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】1005-6009（2015）06-0033-03

【作者簡(jiǎn)介】孟擁軍，江蘇省高淳高級(jí)中學(xué)（江蘇高淳，211300）教師。

“平拋運(yùn)動(dòng)”是高中物理教學(xué)內(nèi)容中最基本、最重要的曲線運(yùn)動(dòng)，承上“體現(xiàn)了運(yùn)動(dòng)的合成和分解的應(yīng)用”，啟下“奠定了斜拋運(yùn)動(dòng)、帶電粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)”。筆者認(rèn)為，細(xì)品各版教材，精選多樣資源是備課研究“平拋運(yùn)動(dòng)”的基礎(chǔ)。

一、各版教材中“編寫(xiě)方式”比較

普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)指出：“倡導(dǎo)不受某一種教科書(shū)的束縛，吸收和利用各種有利于學(xué)生發(fā)展的課程資源。教師應(yīng)根據(jù)本校特點(diǎn)和學(xué)生的需求，精選課程資源，充實(shí)物理課程的教學(xué)內(nèi)容?！盵1]不同教材的編者對(duì)課程標(biāo)準(zhǔn)的多元認(rèn)識(shí)與理解以及多樣的編寫(xiě)方式，為教師備課與執(zhí)教提供了豐富的資源和較大的空間，為教師深讀教材、用活教材提供了研究的“觸點(diǎn)”。人教版、魯科版、粵教版、教科版高中物理教材在“平拋運(yùn)動(dòng)”的內(nèi)容線索、活動(dòng)過(guò)程、圖像資源、習(xí)題安排等方面各有側(cè)重和特點(diǎn)。

1.內(nèi)容線索。

人教版采用從平拋運(yùn)動(dòng)的定義、速度、位移、軌跡方程到一般的拋體運(yùn)動(dòng)的線索展開(kāi)。魯科版和粵教版教材線索則從平拋運(yùn)動(dòng)的定義、分解、規(guī)律到規(guī)律應(yīng)用。而教科版在本節(jié)內(nèi)容的最后部分增加了“學(xué)生實(shí)驗(yàn)研究平拋運(yùn)動(dòng)”，人教版則將“實(shí)驗(yàn)探究平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律”的內(nèi)容在第三節(jié)中單獨(dú)呈現(xiàn)。

2.活動(dòng)過(guò)程。

（1）人教版的活動(dòng)過(guò)程是：先直接給出定義，通過(guò)投擲鉛球、噴出的水柱感受平拋運(yùn)動(dòng)及軌跡，從運(yùn)動(dòng)和力的角度推出平拋運(yùn)動(dòng)的速度、位移的分解方法。以“做一做”欄目的演示實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步驗(yàn)證平拋運(yùn)動(dòng)在豎直方向可分解為自由落體運(yùn)動(dòng)，借助例題類比得到平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡方程。并通過(guò)“說(shuō)一說(shuō)”欄目要求學(xué)生嘗試拓展推導(dǎo)斜拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律及軌跡方程。

（2）魯科版的活動(dòng)過(guò)程是：先直接給出定義，用桌面上水平飛出的小球運(yùn)動(dòng)的圖片感受平拋運(yùn)動(dòng)及軌跡，通過(guò)“實(shí)驗(yàn)與探究”驗(yàn)證平拋運(yùn)動(dòng)在豎直方向與自由落體方向上的運(yùn)動(dòng)關(guān)系，得到x、y與t的關(guān)系式，并通過(guò)不同時(shí)刻的x、y計(jì)算和描點(diǎn)得到運(yùn)動(dòng)軌跡。在“討論與交流”欄中給出“同一位置以不同的初速度先后拋出3個(gè)小球后的情景”加深對(duì)規(guī)律的理解，通過(guò)例題感受分解方法的運(yùn)用。

（3）粵教版的活動(dòng)過(guò)程是：先直接給出定義并呈現(xiàn)“扔出的石子、桌面上水平飛出的小球”圖片獲得感性認(rèn)識(shí)，在“討論交流”欄中要求學(xué)生填寫(xiě)平拋運(yùn)動(dòng)的現(xiàn)象和特點(diǎn)，通過(guò)引言陳述和質(zhì)疑，從“演示實(shí)驗(yàn)、精確實(shí)驗(yàn)研究、理論論證”三個(gè)角度歸納出平拋運(yùn)動(dòng)的分解方法，然后推導(dǎo)平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律，即x、y、vx、vy與時(shí)間的關(guān)系式及方向。最后在“討論與交流”欄中給出兩個(gè)有關(guān)平拋運(yùn)動(dòng)的問(wèn)題以加深理解。

（4）教科版的活動(dòng)過(guò)程是：在“觀察思考”欄中給出“用滑翔機(jī)給朋友投擲禮物卻沒(méi)有落到好友的住處”這一情景，要求學(xué)生解釋原因、分析軌跡后給出定義。通過(guò)“討論交流”和“實(shí)驗(yàn)與探究”欄目引入演示實(shí)驗(yàn)與頻閃照片引導(dǎo)學(xué)生思考。并借助“理論探究”欄進(jìn)一步探究平拋運(yùn)動(dòng)的分解方法、分析推導(dǎo)平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律。最后學(xué)生利用實(shí)驗(yàn)研究平拋運(yùn)動(dòng)并在“討論交流”中提出問(wèn)題，目的是在交流后能說(shuō)出實(shí)驗(yàn)的注意事項(xiàng)及原理。

二、多版教材“編寫(xiě)方式”的分析

由于教材在編寫(xiě)過(guò)程中很難得到呼應(yīng)，資源的呈現(xiàn)也有較大的局限性。從教學(xué)“重過(guò)程”的角度來(lái)看，教科書(shū)的陳述與學(xué)生經(jīng)歷的過(guò)程不是一回事，這就要求教師在設(shè)計(jì)教學(xué)過(guò)程時(shí)進(jìn)行優(yōu)化與再創(chuàng)造。教師要善于結(jié)合實(shí)際教學(xué)需要，靈活地和有創(chuàng)造性地整合教材資源。

1.課堂引入分析。

課堂引入是教學(xué)過(guò)程的第一步，好的引入可激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)欲望，明確學(xué)習(xí)目標(biāo)。人教版、魯科版、粵教版教材均直接給出平拋運(yùn)動(dòng)的定義，教科版教材通過(guò)“坐滑翔機(jī)給朋友投擲禮物”的觀察，以提出問(wèn)題“禮物為什么沒(méi)有落到好友的住處”作為引入，其目的是激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)，體現(xiàn)了“物理教學(xué)要重視學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、提出問(wèn)題的過(guò)程”這一課標(biāo)理念。但這個(gè)引入也有缺陷，看似源于生活，卻遠(yuǎn)離學(xué)生的實(shí)際感受。受這一引入方式的啟發(fā)，本節(jié)可采用電腦游戲作為引入，如圖1所示的“飛機(jī)投彈炸海盜船”，學(xué)生參與游戲時(shí)，“炸彈一會(huì)超前一會(huì)落后”引起學(xué)生認(rèn)知沖突，激發(fā)其質(zhì)疑。

2.活動(dòng)過(guò)程分析。

課程標(biāo)準(zhǔn)對(duì)“平拋運(yùn)動(dòng)”的要求是“會(huì)用運(yùn)動(dòng)合成與分解的方法分析拋體運(yùn)動(dòng)”，其中的“用……方法”與“分析”體現(xiàn)了“過(guò)程與方法”的要求。四套教材均圍繞這一標(biāo)準(zhǔn)來(lái)呈現(xiàn)教材內(nèi)容，但活動(dòng)的編寫(xiě)思路各有不同。其中教科版教材的活動(dòng)設(shè)計(jì)緊貼課標(biāo)理念，啟發(fā)教師要讓學(xué)生經(jīng)歷在問(wèn)題情境下發(fā)現(xiàn)某一現(xiàn)象或事實(shí)的過(guò)程，引導(dǎo)學(xué)生對(duì)生活現(xiàn)象質(zhì)疑形成疑問(wèn)，讓學(xué)生自主思考或提出問(wèn)題并解決問(wèn)題。受教科版教材的活動(dòng)過(guò)程的啟發(fā)，筆者認(rèn)為，平拋運(yùn)動(dòng)的活動(dòng)過(guò)程可表述為圖2所示的過(guò)程。

3.圖像資源分析。

課本插圖越接近真實(shí)生活，越能吸引學(xué)生的興趣和激勵(lì)學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)。教材中的插圖為學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題和提出問(wèn)題提供了“催化劑”。人教版教材投擲鉛球圖片、魯科版的打排球圖片，展現(xiàn)了平拋運(yùn)動(dòng)是生活中的常見(jiàn)現(xiàn)象。人教版用“水柱顯示平拋與斜拋運(yùn)動(dòng)的軌跡”更為學(xué)生建構(gòu)拋體運(yùn)動(dòng)的軌跡做了很好的鋪墊。粵教版、魯科版、教科版的特色是讓學(xué)生經(jīng)歷了演示實(shí)驗(yàn)觀察后，再給出頻閃照片，不僅滲透了精確研究平拋運(yùn)動(dòng)的方法，更是在學(xué)生面對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象“心求通而未得其意”之時(shí)，用照片“開(kāi)其意”，使學(xué)生能夠更透徹地理解所看到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及物理內(nèi)涵，學(xué)生觀察和分析照片后會(huì)感到釋然和滿足。

4.實(shí)驗(yàn)過(guò)程分析。

實(shí)驗(yàn)是物理學(xué)的基石，也是直觀教學(xué)的手段。四套教材中，人教版、魯科版、教科版均采用如圖3所示的裝置演示，粵教版采用如圖4雙軌平拋儀演示。

魯科版和粵教版教材對(duì)學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)時(shí)提出的要求很有特色，教材演示實(shí)驗(yàn)中提出問(wèn)題：“實(shí)驗(yàn)?zāi)苡^察到什么、能說(shuō)明什么，改變高度后能觀察到什么、能說(shuō)明什么？”（2014年江蘇高考）這一設(shè)計(jì)引領(lǐng)物理教學(xué)應(yīng)該重視學(xué)生對(duì)物理實(shí)驗(yàn)的理解，在觀察演示實(shí)驗(yàn)時(shí)，學(xué)生不僅要關(guān)注所觀察的現(xiàn)象，同時(shí)要理解實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是用來(lái)說(shuō)明什么問(wèn)題和怎樣說(shuō)明問(wèn)題的。粵教版教材的雙軌平拋儀的豎落裝置可以在水平方向調(diào)節(jié)而得到不同高度的平拋小球與落體小球相撞，也能充分說(shuō)明問(wèn)題。教科版和粵教版教材均安排了讓學(xué)生對(duì)演示實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的收集、分析與論證并要求填空，增強(qiáng)了互動(dòng)性，對(duì)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)有很好的示范作用。

此外，對(duì)于“平拋運(yùn)動(dòng)的在水平方向上可視為勻速直線運(yùn)動(dòng)”的教材處理上，各版本教材均是一帶而過(guò)，應(yīng)該是一個(gè)缺陷。為了加深學(xué)生對(duì)水平方向上的等效運(yùn)動(dòng)的認(rèn)識(shí)，本節(jié)教學(xué)可以增補(bǔ)如圖5所示的情景，讓學(xué)生思考能說(shuō)明什么問(wèn)題，為什么會(huì)出現(xiàn)這種現(xiàn)象。然后再用雙軌平拋儀的三球同時(shí)運(yùn)動(dòng)并相碰，這一現(xiàn)象會(huì)給學(xué)生留下深刻的印象。

5.習(xí)題資源分析。

“習(xí)題資源”可以從兩個(gè)維度進(jìn)行比較和分析。一是從“應(yīng)用”的維度進(jìn)行分析，包括物理知識(shí)在物理問(wèn)題中的應(yīng)用和物理知識(shí)在生活中的應(yīng)用兩個(gè)方面，確定其基本技能的“訓(xùn)練點(diǎn)”;粵教版、魯科版、教科版教材中習(xí)題側(cè)重于物理知識(shí)在物理問(wèn)題中的應(yīng)用，而人教版教材中的習(xí)題側(cè)重于物理知識(shí)在生活問(wèn)題中的應(yīng)用，比較符合課標(biāo)理念。二是從“水平”的維度進(jìn)行分析，如：粵教版、魯科版、教科版教材習(xí)題立足于“基礎(chǔ)練習(xí)”，適合基礎(chǔ)較薄弱的學(xué)生使用，但題型較單一。人教版教材習(xí)題側(cè)重于“提高練習(xí)”和“拓展練習(xí)”，有利用培養(yǎng)學(xué)生的建模能力和遷移能力，對(duì)學(xué)生提出了較高的要求。但深讀內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)也不無(wú)道理，“會(huì)用……方法分析”是“理解”水平的能力要求，課標(biāo)本身的要求就很高。考慮到循序漸進(jìn)的認(rèn)知規(guī)律，本節(jié)教學(xué)的評(píng)價(jià)設(shè)計(jì)應(yīng)該采用“低起點(diǎn)、高落點(diǎn)”原則，粵教版、魯科版、教科版教材中習(xí)題較適合于新課教學(xué)，人教版習(xí)題適合于發(fā)展性訓(xùn)練，所以習(xí)題的選擇可將四套教材結(jié)合起來(lái)安排。

三、教學(xué)模式的構(gòu)建

問(wèn)題情境是連接教師、學(xué)生和知識(shí)三者的紐帶，是課堂文化的載體，是學(xué)生認(rèn)知活動(dòng)的媒介。楊震云、史獻(xiàn)計(jì)在《高中物理建構(gòu)型教學(xué)模式的實(shí)踐、思考與感悟》一文中指出：“要想獲得有意義的知識(shí)，應(yīng)該讓學(xué)生置身問(wèn)題情境中對(duì)知識(shí)進(jìn)行主動(dòng)性建構(gòu)，揭示真實(shí)的生活情境在學(xué)習(xí)中的內(nèi)在意義，以促進(jìn)知識(shí)的遷移。”[2]

綜合這些理論和教材比較分析，可構(gòu)建本節(jié)教學(xué)模式為“情境搭臺(tái)→問(wèn)題引路→任務(wù)驅(qū)動(dòng)→技術(shù)輔助+實(shí)驗(yàn)演示→意義建構(gòu)”，教學(xué)流程如下面的框圖所示。

教材是最基本、最重要的教學(xué)資源，我們不能無(wú)視這些優(yōu)秀資源的存在，但也不能簡(jiǎn)單地疊加。只有“教學(xué)資源”成為構(gòu)成課堂的教師、學(xué)生、環(huán)境三元素相互作用過(guò)程中的積極因素時(shí)，滿足特定學(xué)習(xí)情景的需要和興趣時(shí)，才具有實(shí)質(zhì)性的意義，所以，比較教材，整合優(yōu)化資源是用活教材的手段，教師要根據(jù)實(shí)際教學(xué)的需要，靈活地、有創(chuàng)造性地“用教材教”，而不是“教教材”，教師要對(duì)教材內(nèi)容、編排順序、教學(xué)方法等方面進(jìn)行適當(dāng)?shù)娜∩峄蛘{(diào)整、增補(bǔ)，選擇適合于學(xué)生實(shí)際的資源，物理教學(xué)才能有趣、有效。

【參考文獻(xiàn)】

[1]普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)（實(shí)驗(yàn)稿）[S].北京：人民教育出版社，2012.

[2]楊震云，史獻(xiàn)計(jì).高中物理建構(gòu)型教學(xué)模式的實(shí)踐、思考與感悟[J].中學(xué)物理教學(xué)參考，2012（12）.

注：本文系江蘇省中小學(xué)教學(xué)研究2013年度第十期立項(xiàng)課題“基于新課程標(biāo)準(zhǔn)的高中物理深度備課行動(dòng)研究”（課題編號(hào)：2013JK10-L002）階段性成果之一。