高中物理教材插圖教學(xué)價值的挖掘

陸艷芳

摘 要：插圖是教材的重要組成部分，是編者智慧的結(jié)晶，物理教學(xué)重視插圖價值的挖掘，有利于提升對教材的研究，用活教材，提升教學(xué)效率。本文從利用插圖開發(fā)實驗激發(fā)學(xué)生興趣，利用插圖改編物理試題用活教材，給插圖挑錯培養(yǎng)學(xué)生的質(zhì)疑能力，利用插圖構(gòu)建物理模型有效突破難點，利用插圖構(gòu)建物理情景輔助解決物理問題等方面介紹了教材插圖的教學(xué)價值。

關(guān)鍵詞：物理教材；插圖；教學(xué)；價值

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：A 文章編號：1003-6148（2016）3-0019-4

插圖是教材的第二語言，插圖以其豐富多彩的表象形式為學(xué)生學(xué)習(xí)物理突破難點，跨越障礙起到了很好的輔助作用。例如，教材插圖可以稀釋物理概念、闡明原理、描述物理過程，也可以介紹物理與生活、科技前沿的緊密聯(lián)系。此外，教材可以表達用文字難以言狀的空間和具體細節(jié)?！安鍒D是物理教材的重要組成部分，設(shè)想如果沒有插圖或者較少插圖的物理教科書怎么反映物理概念與規(guī)律，怎么激起學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣，怎么使教師組織課堂教學(xué)。教材的插圖可提高學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)興趣、激發(fā)其學(xué)習(xí)動機，可以調(diào)動多種感覺器官參與學(xué)習(xí)活動，從而提高閱讀速度，促進整體記憶，提升學(xué)習(xí)效率。帶有插圖的教科書的教學(xué)效果要優(yōu)于純文字的教科書?！盵1]教材上的插圖是教材編者精挑細選的，有很高的教學(xué)價值。研究、挖掘教材插圖的教學(xué)價值，可以更好地利用教材，提升物理教學(xué)的質(zhì)量。

1 利用插圖開發(fā)實驗，激發(fā)學(xué)生興趣

實驗是物理的基礎(chǔ)，是物理的魅力，更是物理教學(xué)的基石。沒有實驗的物理教學(xué)將會枯燥、乏味?！巴ㄟ^實驗可以極大地促進學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣，讓學(xué)生保持學(xué)習(xí)物理的熱情。在實際教學(xué)中，物理教師除了要利用實驗室現(xiàn)成的器材為學(xué)生演示實驗，更要重視自己開發(fā)實驗器材并運用到教學(xué)中?！盵2]教材的插圖有些原本就是作為探究活動的補充說明，若這些插圖所述的實驗在教學(xué)中得到落實，定能有很好的教學(xué)效果。有些插圖雖然不是實驗，但是依然可以依據(jù)插圖的情景開發(fā)成演示實驗，甚至分組實驗。把教材插圖開發(fā)成實驗，實驗室沒有成套的裝備器材，但是取材容易，很多器材在學(xué)生身邊都可以找到，把這些插圖開發(fā)成小實驗，在課堂上落實，可以培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣，激發(fā)學(xué)習(xí)動力，為后續(xù)的學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。

例如，力的合成與分解是高中物理教學(xué)中非常重要的內(nèi)容，如果該內(nèi)容不過關(guān)，學(xué)生在后面的學(xué)習(xí)中會寸步難行。但是，在學(xué)習(xí)中很多學(xué)生對該部分的內(nèi)容掌握得并不是很好。當教學(xué)中遇到難點不好突破時，最有效的手段就是實驗。為此，可以借助魯科版必修1第84頁的圖5-16（本文圖1）和第87頁的圖5-25[3]（本文圖2）兩幅插圖，讓學(xué)生課前準備好器材：鉛筆、細線、帶把手的水杯、橡皮筋。課堂上教師給學(xué)生分發(fā)鉤碼，根據(jù)課堂設(shè)計需要，在課堂的適當環(huán)節(jié)，組織學(xué)生進行如下兩個實驗。

實驗1：如圖1所示，將細線一端拴在中指上，另外一端跨過鉛筆未削的一端，懸掛鉤碼，鉛筆已經(jīng)削出的鉛芯尖端置于掌心。注意細線的上段保持水平，下段保持豎直向下。通過本實驗可以達到如下目的：第一，調(diào)動課堂氛圍，增強學(xué)生學(xué)習(xí)的活力與興趣；第二，讓學(xué)生感受到力作用的效果，力的分解很多時候是按照力的作用效果來確定分力的方向的；第三，增強學(xué)生的動手能力。

實驗2：如圖2所示，將水杯放在水平桌面上，加上半杯水，將橡皮筋穿過把手，兩手同時拉橡皮筋的兩端，直到把杯子拉動。增大橡皮筋之間的夾角，同樣要拉動杯子。讓學(xué)生感覺兩手的拉力變化？是變大還是變小？通過本實驗可以讓學(xué)生明顯感受到合力不變的情況下，兩分力大小與夾角的關(guān)系——夾角越大，分力越大。

通過實驗探究活動，增強了學(xué)生的直接體驗，積累感性經(jīng)驗，為后續(xù)學(xué)習(xí)物理知識要進行的理性思考奠定基礎(chǔ)，使學(xué)生樂學(xué)、會學(xué)。

2 利用插圖改編物理試題，用活教材

做題是學(xué)生學(xué)習(xí)物理的重要部分，通過做題可以讓學(xué)生鞏固知識、活化知識，最終達到活學(xué)活用的目標。所以，教學(xué)中教師都特別重視讓學(xué)生練習(xí)典型物理習(xí)題，以期望達到精練精講，提升教學(xué)效率。以教材上的插圖為背景可以編創(chuàng)出一些典型的物理試題。有不少高考題就來源于教材的插圖。例如，2014高考福建卷理綜物理第30題的第（1）小題，就來源于粵教版選修3-5第四章第二節(jié)《放射性元素的衰變》中的圖4-2-2[4]（本文圖3）以及人教版選修3-5第十九章第一節(jié)《原子核的組成》中的圖19.1-2[5]（本文圖4）。

原題如下：如圖5，放射性元素鐳衰變過程中釋放出α、β、γ三種射線，分別進入勻強電場和勻強磁場中，下列說法正確的是（ ）

A.①表示γ射線，③表示α射線

B.②表示β射線，③表示α射線

C.④表示α射線，⑤表示γ射線

D.⑤表示β射線，⑥表示α射線

A.FA一定小于G

B.FA與FB大小相等

C.FA與FB是一對平衡力

D.FA與FB大小之和等于G

問題3：增加水杯中水的重量，兩橡皮筋夾角不變，猜想兩手拉橡皮筋的力是變大還是變??？分析其中的道理。

在把插圖改成習(xí)題的過程中，可以給學(xué)生呈現(xiàn)教師改編的習(xí)題，也可以呈現(xiàn)與教材插圖情景相似的習(xí)題，更可以讓學(xué)生根據(jù)插圖，自己設(shè)計問題，自己嘗試設(shè)計習(xí)題。通過插圖改編習(xí)題，還可以讓學(xué)生重視教材，認真閱讀教材，在此過程中加深對物理知識的理解，從而用活教材。

3 給插圖挑錯，培養(yǎng)學(xué)生的質(zhì)疑能力

現(xiàn)在社會提倡創(chuàng)新，創(chuàng)新能力是人最寶貴的能力，然而沒有批判就沒有創(chuàng)新，只有具有質(zhì)疑能力的人才可能有創(chuàng)新的意識和能力。高中物理新課標要求培養(yǎng)學(xué)生“具有敢于堅持真理、勇于創(chuàng)新和實事求是的科學(xué)態(tài)度和科學(xué)精神，具有判斷大眾傳媒有關(guān)信息是否科學(xué)的意識；有主動與他人合作的精神，有將自己的見解與他人交流的愿望，敢于堅持正確觀點，勇于修正錯誤，具有團隊精神?！?可見新課標也要求物理課程培養(yǎng)學(xué)生的質(zhì)疑能力。雖然教材的插圖是編者精挑細選的，但是百密一疏，難免有錯漏之處。教學(xué)適當引導(dǎo)學(xué)生思考插圖的科學(xué)性，可以很好地培養(yǎng)學(xué)生的質(zhì)疑意識和判斷能力。

例如，本文中的圖3和圖4都存在問題，兩幅圖中α射線、β射線分別在電場中和磁場中發(fā)生偏轉(zhuǎn)，兩種粒子在電場中偏轉(zhuǎn)的側(cè)位移和在磁場中偏轉(zhuǎn)的半徑比例都不對?？梢越o學(xué)生一定的提示，引導(dǎo)學(xué)生思考，讓學(xué)生在推理計算中發(fā)現(xiàn)問題。

α、β粒子在同一勻強電場中的偏轉(zhuǎn)：

在同一勻強磁場中α粒子勻速圓周運動的半徑是β粒子的約371倍，所以，圖4的半徑比例存在問題。

通過這樣的推理、驗證，給權(quán)威的教材“找茬”，鼓勵學(xué)生有理有據(jù)地質(zhì)疑權(quán)威，很好地培養(yǎng)了學(xué)生的質(zhì)疑意識和質(zhì)疑能力。

4 利用插圖構(gòu)建物理模型，有效突破難點

物理教學(xué)要培養(yǎng)學(xué)生分析問題、構(gòu)建物理模型的能力，學(xué)生只有具備構(gòu)建物理模型的能力才能夠有效突破物理學(xué)習(xí)中的難點，也才能夠順利解決物理問題。解決物理問題要明確物理過程，在頭腦中建立一幅清晰的物理圖景，就是要正確地還原和構(gòu)建物理模型。根據(jù)物理問題的情景構(gòu)建出物理模型是最關(guān)鍵的、也是較困難的環(huán)節(jié)。在物理模型構(gòu)建過程中可以借用插圖形象、直觀的特點，化解模型建立的難度。

例如，學(xué)生在學(xué)習(xí)力與運動的知識后經(jīng)常會遇到“加速度減小的加速運動”這一模型。很多學(xué)生對這一運動模型的構(gòu)建存在難度，很難理解。教學(xué)中不妨通過討論人教版必修1第二章第二節(jié)《勻變速直線運動的速度與時間的關(guān)系》中的圖2.2-5[6]（本文圖8）來幫助學(xué)生構(gòu)建這一模型。

首先，給學(xué)生呈現(xiàn)圖8，讓學(xué)生觀察圖片，思考：（1）物體的速度是增加還是減少？（2）隨著時間的推移圖像上各點切線的斜率是變大還是變??？（3）切線的斜率表示什么物理意義？（4）你能否得出物體加速度的變化情況？（5）綜上，你認為該物體做什么樣的運動？

第二，讓學(xué)生嘗試列舉一些加速度減小的加速運動的例子。

第三，讓學(xué)生思考生活中還有什么事物的變化是類似加速度減小的加速運動（變化率減小，數(shù)量卻在增加，如小孩身高的變化，增長越來越緩慢但一直在增高，再如銀行存款的利息不斷調(diào)低，但是存款的本息總和在增加，只是增加得越來越緩慢）。

最后，還可以讓學(xué)生嘗試畫出加速度增加的加速直線運動、加速度減小的減速直線運動、加速度增加的減速直線運動的速度-時間圖像。

通過對插圖的討論和延伸思考，學(xué)生對加速度減小的加速運動有了深刻的印象，對加速度增加的加速直線運動、加速度減小的減速直線運動、加速度增加的減速直線運動也會有深刻的認識，達到了舉一反三的目的，順利建立多個物理模型，更有效突破難點。為后續(xù)學(xué)習(xí)中探討彈簧類問題、兩類機車啟動問題等奠定了基礎(chǔ)。

5 利用插圖構(gòu)建物理情景，輔助解決物理問題

在解決物理問題的過程中，如果學(xué)生不能根據(jù)所給信息在頭腦中建立物理情景，就不能把文字轉(zhuǎn)化為物理語言，也不能把物理語言轉(zhuǎn)化為數(shù)學(xué)語言，是不可能解決問題的。物理情景的構(gòu)建有困難時，教師可以利用實驗、視頻、圖片等幫助學(xué)生順利構(gòu)建物理情景。自然，教材的插圖也就成為一個不錯的選擇。

例題 一架飛機水平勻速飛行。從飛機上每隔1 s釋放一個鐵球，先后共釋放4個，若不計空氣阻力，則4個鐵球（ ）

A.在空中任何時刻總是排成拋物線，它們的落地點是等間距的

B.在空中任何時刻總是排成拋物線，它們的落地點是不等間距的

C.在空中任何時刻總是在飛機正下方排成豎直的直線，它們的落地點是等間距的

D.在空中任何時刻總是在飛機正下方排成豎直的直線，它們的落地點是不等間距的

給學(xué)生解釋如下：不計空氣阻力時，從飛機上每隔1 s釋放下來的鐵球的運動都是水平方向上的勻速直線運動與豎直方向上的自由落體運動的合運動。由于鐵球在水平方向上勻速運動的速度跟飛機水平飛行的速度（v）相等，因此4個鐵球在空中的位置，總是處在飛機的正下方，分布在同一條豎直線上；4個鐵球先后落地的時間間隔（Δt=1 s）相等，落地點間的間距（Δx=vΔt）也相等。選項C正確。解釋之后還是有很多學(xué)生不明白。

但如果給學(xué)生呈現(xiàn)人教版必修1第一章第一節(jié)《質(zhì)點 參考系和坐標系》中的圖1.1-4[6]（本文圖9）之后再解釋，就會有更多的學(xué)生跨過障礙。該圖雖然是出現(xiàn)在參考系部分，但是把它借用在平拋運動的具體問題中，幫助更多的學(xué)生構(gòu)建物理情景可起到較好的效果，有利于學(xué)生順利解決物理問題。為了進一步加深學(xué)生的理解，可以讓學(xué)生畫出4個小球在落地前的軌跡，如圖10所示。

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（欄目編輯 劉 榮）