物理教材錯(cuò)誤插圖教學(xué)價(jià)值的挖掘策略

姜瑜

摘 要：插圖在教材中有著十分重要的作用和地位，降低學(xué)生理解物理知識的難度，使得學(xué)生更容易理解物理知識。然而，教材中一些插圖存在瑕疵，這會給學(xué)生的學(xué)習(xí)帶來困惑，也不利于組織教學(xué)。為了能更好地服務(wù)廣大師生，教材插圖應(yīng)追求精益求精。教材中不科學(xué)的插圖，教師如果能夠好好挖掘利用，開發(fā)成教學(xué)資源，有很高的教育價(jià)值。

關(guān)鍵詞：物理教材；錯(cuò)誤插圖；教育價(jià)值；挖掘

中圖分類號：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1003-6148（2016）6-0042-3

插圖是教材的重要語言之一，插圖生動(dòng)形象，使物理教材要表述的理性問題感性化，抽象問題具體化，深?yuàn)W問題簡單化，降低學(xué)生思維的階梯，使得學(xué)生在學(xué)習(xí)過程更容易理解物理知識。物理教材插圖應(yīng)具有鮮明的特色和學(xué)科特點(diǎn)，可以稀釋概念、闡明原理，可以介紹最新科技進(jìn)步、介紹日常生活中的物理現(xiàn)象，也可以為科學(xué)探究作鋪墊。插圖在教材中有十分重要的作用和地位。然而，教材中一些插圖存在瑕疵，這會給學(xué)生的學(xué)習(xí)帶來困惑，不利于組織教學(xué)。雖然教材只是呈現(xiàn)教學(xué)素材的一個(gè)載體，不可能完美無瑕，但為了能更好地服務(wù)廣大師生，教材應(yīng)符合客觀事實(shí)、符合物理科學(xué)規(guī)律、符合中學(xué)生的認(rèn)知特點(diǎn)，做到精益求精。教材中不科學(xué)的插圖，教師如果能夠好好挖掘利用，開發(fā)成教學(xué)資源，可讓學(xué)生在討論插圖錯(cuò)誤中掌握實(shí)驗(yàn)操作的細(xì)節(jié)、實(shí)驗(yàn)器材的選取和規(guī)范使用，習(xí)得物理知識，在糾正錯(cuò)誤中培養(yǎng)學(xué)生的思維能力和質(zhì)疑能力。

1 實(shí)驗(yàn)中體驗(yàn)文本與插圖優(yōu)劣，掌握實(shí)驗(yàn)細(xì)節(jié)

插圖作為文本的補(bǔ)充，需要與文本保持高度一致才能較好地體現(xiàn)出其作為知識載體形象直觀的價(jià)值，從而更好地為文本服務(wù)。然而，有些教材的插圖與文本表述卻不一致。這會在一定程度上造成學(xué)習(xí)者的混亂，給學(xué)生的學(xué)習(xí)帶來不必要的障礙。然而，如果很好地利用教材插圖的不足之處，給學(xué)生實(shí)驗(yàn)器材，讓學(xué)生親自動(dòng)手體驗(yàn)插圖和文本的異同、優(yōu)劣，在比較中學(xué)生可以掌握知識，掌握實(shí)驗(yàn)的細(xì)節(jié)。

案例1：人教版必修1第二章第5節(jié)《自由落體運(yùn)動(dòng)》中，實(shí)驗(yàn)部分文本表示如下：“如圖2.5-1（本文圖1），打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在鐵架臺上，紙帶一端系著重物，......”[2]然而，教材給出的圖2.5-1（如圖1所示），從圖上看，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器不是固定在鐵架臺上的，而是固定在木板上的。

策略：給學(xué)生提供實(shí)驗(yàn)器材讓學(xué)生自己動(dòng)手，體驗(yàn)把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在鐵架臺上和固定在木板上各有什么優(yōu)劣。通過實(shí)踐學(xué)生發(fā)現(xiàn)，把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在鐵架臺上，其優(yōu)點(diǎn)是：重物下落過程中阻力?。ㄖ挥锌諝庾枇图垘c限位孔的阻力）；實(shí)驗(yàn)中操作方便。不足之處是：打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在鐵架臺上由于其自身重力的作用，對夾子的要求較高，很難控制其與水平地面垂直。把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在木板上的優(yōu)點(diǎn)是：比較容易固定；方便調(diào)整其與水平面垂直；不足之處是：實(shí)驗(yàn)中需要有人扶住木板，操作不方便；實(shí)驗(yàn)室所配重錘會與木板接觸，從而產(chǎn)生摩擦增加阻力，帶來較大的實(shí)驗(yàn)誤差。

2 分析插圖錯(cuò)誤培養(yǎng)學(xué)生規(guī)范使用實(shí)驗(yàn)器材的習(xí)慣

教材中給實(shí)驗(yàn)所配的插圖，較好地輔助說明了實(shí)驗(yàn)的器材、實(shí)驗(yàn)方案、實(shí)驗(yàn)原理等。教材給實(shí)驗(yàn)所配的插圖含有豐富的信息，應(yīng)該精益求精。然而，有些實(shí)驗(yàn)插圖卻明顯違背實(shí)驗(yàn)器材的選取和使用規(guī)范，不利于減小試驗(yàn)誤差，會導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)不能順利完成，甚至損壞器材或存在安全隱患。

案例2：在探究牛頓第二定律的實(shí)驗(yàn)中人教版和滬科版都用到砝碼。人教版在托盤中加砝碼為小車提供動(dòng)力，使其做勻變速直線運(yùn)動(dòng)，如圖2所示[1]，滬科版在小車中加砝碼來改變小車的質(zhì)量[2]。在該實(shí)驗(yàn)中魯科版給出了圖3所示的實(shí)驗(yàn)示意圖[3]。從圖上可看出，細(xì)繩所掛重物其尺寸幾乎和小車相當(dāng)。

策略：引導(dǎo)學(xué)生分析插圖的不足之處。通過分析學(xué)生知道，砝碼是天平上作為質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的物體，有嚴(yán)格的使用要求。人教版插圖用砝碼提供動(dòng)力，滬科版插圖用砝碼配重，都會在小車與滑輪相碰撞的瞬間，造成砝碼與其他物體的碰撞，甚至造成砝碼脫落，造成砝碼的損傷，明顯選材不當(dāng)、使用不當(dāng)。如果所掛重物像魯科版教材所述“細(xì)繩的另一端跨過滑輪并掛一個(gè)質(zhì)量很小的重物”[3]，該重物質(zhì)量小，體積大，所受空氣阻力大，在運(yùn)動(dòng)過程中空氣阻力的影響不能被忽略。如果該物體密度大，質(zhì)量大，則不滿足“所掛重物質(zhì)量m遠(yuǎn)小于小車及車中物體質(zhì)量M ”，重物的重力不再近似等于細(xì)線對小車的拉力，不滿足實(shí)驗(yàn)條件。實(shí)驗(yàn)中所掛重物應(yīng)該選取密度大、體積小、質(zhì)量小的物體為妥。教學(xué)中引導(dǎo)學(xué)生分析上述插圖中的不足之處，可以很好地培養(yǎng)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中合理選擇實(shí)驗(yàn)器材，規(guī)范使用器材的習(xí)慣，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度。

3 討論插圖錯(cuò)誤培養(yǎng)學(xué)生的質(zhì)疑精神和能力

教材插圖是為了讓學(xué)生更形象地理解物理現(xiàn)象、物理規(guī)律等，所以教材插圖各部分的搭配必須非常精確。然而，在高中物理教材中存在各部分比例不當(dāng)、平面圖與實(shí)物圖混搭、虛實(shí)搭配錯(cuò)誤等問題，這些問題的存在增加了學(xué)生的理解難度，削弱了學(xué)生對物理知識的掌握。教材中的一些插圖各部分比例不當(dāng)，與實(shí)際存在較大差異。

案例3：在人教版選修3-5第65頁圖19.1-2（本文圖4），“三種射線在磁場中的運(yùn)動(dòng)軌跡不同（示意圖）”[4]，該圖乍一看沒什么問題，射線的偏轉(zhuǎn)方向也沒有問題，但是仔細(xì)推敲后圖中α射線和β射線偏轉(zhuǎn)半徑比例不當(dāng)。

通過論證，學(xué)生發(fā)現(xiàn)教材插圖比例不對，在給教材插圖“挑刺”和論證中，發(fā)展了學(xué)生的思維能力，培養(yǎng)了學(xué)生的質(zhì)疑精神和質(zhì)疑能力。質(zhì)疑能力對學(xué)生的長遠(yuǎn)發(fā)展至關(guān)重要，只有質(zhì)疑精神和質(zhì)疑能力的學(xué)習(xí)才有可能具備創(chuàng)新的意識和創(chuàng)新的能力。

4 討論插圖和文本設(shè)問習(xí)得知識

教材插圖是對教材正文部分的補(bǔ)充，使學(xué)生更好地理解教材內(nèi)容。有時(shí)需要對教材插圖進(jìn)行描述，如對實(shí)驗(yàn)裝置中的插圖標(biāo)注實(shí)驗(yàn)器材，有時(shí)為了引導(dǎo)學(xué)生思考物理問題針對插圖設(shè)問。有些教材插圖的標(biāo)注或設(shè)問的表述不當(dāng)，容易給學(xué)生帶來困惑，甚至出現(xiàn)科學(xué)性錯(cuò)誤。利用好這些錯(cuò)誤可以讓學(xué)生習(xí)得物理知識，掌握分析問題的方法。

案例4：滬科版必修2第四章第2節(jié)《研究機(jī)械能守恒定律》中，在從實(shí)驗(yàn)和理論驗(yàn)證了機(jī)械能守恒定律之后，設(shè)計(jì)了幾個(gè)問題讓學(xué)生討論，其中第3個(gè)問題如下：“如圖4-13所示，先將彈簧豎直向下拉，然后放手，彈簧下掛著的鉤碼將上下振動(dòng)。鉤碼與彈簧系統(tǒng)在運(yùn)動(dòng)過程中機(jī)械能守恒嗎？”[5]圖4-13（如本文圖5所示），該圖下標(biāo)注“鉤碼的機(jī)械能守恒嗎”。

策略：引導(dǎo)學(xué)生討論文本與教材插圖設(shè)問，讓學(xué)生在討論中習(xí)得物理知識與分析問題的方法。本案例中文本與插圖的設(shè)問不一致，容易給人造成困惑，不清楚學(xué)習(xí)的目標(biāo)，究竟要學(xué)生討論的是鉤碼的機(jī)械能是否守恒，還是討論鉤碼與彈簧組成的系統(tǒng)機(jī)械能是否守恒？機(jī)械能守恒的判斷，特別是對鉤碼機(jī)械能守恒判斷是很多學(xué)生容易出錯(cuò)的，學(xué)生不能分辨研究對象為鉤碼與鉤碼彈簧一起的區(qū)別。教學(xué)中教師可以引導(dǎo)學(xué)生既討論“鉤碼的機(jī)械能是否守恒”，也討論“鉤碼與彈簧系統(tǒng)在運(yùn)動(dòng)過程中機(jī)械能守恒嗎？”討論后得出：鉤碼與彈簧系統(tǒng)在運(yùn)動(dòng)過程中機(jī)械能總是守恒的；而鉤碼的機(jī)械能是否守恒要看其具體的運(yùn)動(dòng)過程，上升過程中從最低點(diǎn)到彈簧原長的位置機(jī)械能增加，然后到最高點(diǎn)的過程中機(jī)械能減少，上升過程機(jī)械能整體是增加的，下降過程整體是減少的，上升下降的整個(gè)過程機(jī)械能守恒。通過分析這兩個(gè)問題，學(xué)生對機(jī)械能守恒的條件有了更加深刻的認(rèn)識，更重要的是可以總結(jié)分析問題的一般方法：（1）選取研究對象；（2）確定研究過程；（3）對研究對象受力分析，確定各力做功的情況；（4）判斷機(jī)械能是否守恒；（5）列方程求解。

參考文獻(xiàn)：

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[3]廖伯琴.普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書 物理1[M].濟(jì)南：山東科學(xué)技術(shù)出版社，2011：107.

[4]張大昌.普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書 物理選修3-5[M].北京：人民教育出版社，2011：65，67.

[5]束炳如，何潤東.普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書 物理2[M].上海：上?？萍冀逃霭嫔?，2011：4.

（欄目編輯 羅琬華）