高中物理教材插圖資源的開發(fā)與利用探究

李雙艷 吳 偉

(南京師范大學(xué)教師教育學(xué)院 江蘇 南京 210000)(收稿日期：2016-05-03)

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高中物理教材插圖資源的開發(fā)與利用探究

李雙艷 吳 偉

(南京師范大學(xué)教師教育學(xué)院 江蘇 南京 210000)(收稿日期：2016-05-03)

物理教材中所配置的插圖蘊(yùn)含著大量的物理學(xué)知識(shí)，教師在教學(xué)過程中若對(duì)教材中插圖資源進(jìn)行開發(fā)并合理地利用探究，不僅豐富課程資源而且培養(yǎng)學(xué)生多方面的能力．對(duì)物理教材中所配插圖資源進(jìn)行開發(fā)利用探究，并在教學(xué)中對(duì)物理教材插圖資源的開發(fā)利用提出建議．

物理教材 教材插圖 物理教學(xué)

1 物理教材插圖概括及意義

物理教材是學(xué)生從中獲取知識(shí)和能力，培養(yǎng)正確的情感、態(tài)度、價(jià)值觀的重要媒介，一本優(yōu)秀的物理教材包含有設(shè)計(jì)良好的插圖，插圖是教材的重要組成部分，物理教材要完整地呈現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容給學(xué)生，插圖是必不可少的．本文對(duì)人教版高中物理教材必修1和必修2中所配置的插圖進(jìn)行分類和統(tǒng)計(jì)，基于教材由物理概念及原理、與生活相關(guān)的物理現(xiàn)象、科學(xué)史、實(shí)驗(yàn)等組成，可將教材中插圖分為生活相關(guān)圖、原理模擬圖、模型示意圖、實(shí)驗(yàn)圖、知識(shí)數(shù)據(jù)表格、科學(xué)史圖、漫畫等，其中一個(gè)圖標(biāo)多幅插圖則按一幅算，具體如表1所示．

表1 高中物理教材必修部分插圖類型

物理學(xué)是由物理思想、物理知識(shí)和物理方法組合而成的學(xué)科，它與現(xiàn)實(shí)生活緊密聯(lián)系．統(tǒng)計(jì)得出的數(shù)據(jù)中也有體現(xiàn)，表明物理教材特點(diǎn)和理念，即重視物理知識(shí)與生活實(shí)際的聯(lián)系以及對(duì)中學(xué)生物理思維方式的培養(yǎng)．

2 物理教材插圖特征功能及開發(fā)利用

Duchaste和Levin等人基于教材插圖功能的研究，提出教材的插圖具有認(rèn)知和非認(rèn)知兩個(gè)方面的功能．在非認(rèn)知方面，教科書插圖的注意功能能夠吸引學(xué)生對(duì)文字的注意力，幫助學(xué)生理解文字材料，發(fā)揮著導(dǎo)向作用；其次導(dǎo)向功能能夠吸引學(xué)生的注意力在某一個(gè)物理對(duì)象上面；最后教材插圖的影響功能可影響學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣以及情感態(tài)度．在認(rèn)知功能方面,插圖能夠提供難以用言語(yǔ)說清楚的物理內(nèi)容，以非語(yǔ)言的形式處理知識(shí)，化抽象為形象，同時(shí)也可表征不斷變化的信息．教材插圖在日常教學(xué)中地位日益趨增，有人稱“讀圖時(shí)代”已到，現(xiàn)代社會(huì)需要學(xué)生有一定的“讀圖”能力，因此教師在教學(xué)過程中帶領(lǐng)學(xué)生學(xué)會(huì)“讀圖”，培養(yǎng)學(xué)生的“讀圖”能力．

2.1 基于學(xué)生認(rèn)知心理將物理教材插圖進(jìn)行多維度開發(fā)

每個(gè)學(xué)習(xí)者都有視覺信息處理系統(tǒng)和文字信息處理系統(tǒng)，但存在個(gè)體差異，例如認(rèn)知途徑和處理視覺、文字信息以及對(duì)問題建構(gòu)的心理表征等．教師對(duì)教材插圖進(jìn)行開發(fā)利用過程中要充分考慮到學(xué)生個(gè)體差異．人教版必修1圖2.2-6是一幅與生活實(shí)際緊密聯(lián)系的插圖，描繪的是一輛行駛的火車通過橋梁，配有文字說明：火車通過橋梁要提前減速．教師在充分了解學(xué)習(xí)者認(rèn)知心理的基礎(chǔ)上，對(duì)插圖進(jìn)行多維度開發(fā)，對(duì)于不善于處理文字信息的學(xué)習(xí)者，給出采集生活中不同形狀橋梁的課題，以“物理攝影展”的形式進(jìn)行展示．善于處理文字信息的可對(duì)不同形狀橋梁的設(shè)計(jì)原理、建橋的材料及其性能進(jìn)行分析，以小論文的形式進(jìn)行考核；對(duì)于善于動(dòng)手操作的學(xué)習(xí)者，開展以“筑夢(mèng)”為主題的橋梁模型制作大賽，小組合作共同搭建不同類型的橋梁，各組之間進(jìn)行比賽，增加活動(dòng)的趣味性．將物理教學(xué)“游戲化”，讓每個(gè)學(xué)生都能參與到物理學(xué)習(xí)中，成為教學(xué)活動(dòng)的主體，同時(shí)潛移默化地實(shí)施因材施教．

2.2 重視教材插圖的科學(xué)性和藝術(shù)性充分發(fā)揮插圖的導(dǎo)向和影響功能

教材插圖在選擇和色彩調(diào)和度上都散發(fā)著物理的藝術(shù)氣息，展示著物理世界的奧妙但又不乏科學(xué)性．插圖蘊(yùn)含的物理信息量多于文本，教師帶領(lǐng)學(xué)生“讀圖”時(shí)要充分發(fā)揮插圖的導(dǎo)向和影響功能，對(duì)教材插圖進(jìn)行全面的開發(fā)利用探究．以人教版必修1第47頁(yè)伽利略做銅球沿斜面運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)油畫圖為例，此圖文字信息只表達(dá)了伽利略做小球沿斜面運(yùn)動(dòng)的史實(shí)，糾正了歷史上綿延2 000多年的錯(cuò)誤，但細(xì)心的學(xué)生會(huì)發(fā)現(xiàn)伽利略在做實(shí)驗(yàn)時(shí)并不是一個(gè)人孤軍奮戰(zhàn)，是許多科學(xué)家相互合作.有的科學(xué)家在觀察小球沿斜面下落變化；有的科學(xué)家在記錄數(shù)據(jù)；有的則在相互討論等.這體現(xiàn)了科學(xué)合作的重要性，每一項(xiàng)科技成果均離不開合作，只有合作才能取得共贏．讓學(xué)生搜集哪些科學(xué)家參與了此次實(shí)驗(yàn)，物理學(xué)史的大廈是由每一位物理學(xué)家的畢生努力所鑄成的，每一位科學(xué)家的研究成果不管對(duì)社會(huì)發(fā)展貢獻(xiàn)大與小都值得我們?nèi)プ鹬兀處煾鶕?jù)不同視角全面開發(fā)插圖的教育價(jià)值，給出“認(rèn)識(shí)物理學(xué)家伽利略”或“閱讀伽利略傳”等拓展課題；以課題匯報(bào)或讀書報(bào)告的形式進(jìn)行展示．利用插圖的導(dǎo)向和影響功能將傳統(tǒng)的被動(dòng)學(xué)習(xí)模式轉(zhuǎn)變?yōu)閷W(xué)生群體主動(dòng)學(xué)習(xí)，潛移默化地在教學(xué)過程中實(shí)施德育，有助于提高學(xué)習(xí)者自身素質(zhì)和人文素養(yǎng)．

2.3 重視開發(fā)物理教材插圖的科學(xué)實(shí)驗(yàn)探究

物理學(xué)離不開實(shí)驗(yàn)，同時(shí)實(shí)驗(yàn)也推動(dòng)著物理學(xué)的發(fā)展．“引力波”的發(fā)現(xiàn)就是最有效的實(shí)例.愛因斯坦在1916年依據(jù)他的廣義相對(duì)論預(yù)言引力波的存在.由于引力波非常弱并且很難測(cè)量到，驗(yàn)證起來(lái)十分困難，但在后繼的100多年里，科學(xué)家們沒有停止過對(duì)引力波的探索，直到2016年2月16日美國(guó)LIGO實(shí)驗(yàn)組宣布探測(cè)到了引力波，物理學(xué)的發(fā)展從此進(jìn)入新紀(jì)元．教師重視開發(fā)物理教材插圖的科學(xué)實(shí)驗(yàn)探究是不可或缺的．以人教版必修2中第六章圖6.3-1卡文迪什實(shí)驗(yàn)室為例，坐落在英國(guó)劍橋大學(xué)著名的卡文迪什實(shí)驗(yàn)室，被譽(yù)為“諾貝爾獎(jiǎng)得主的搖籃”.物理學(xué)史上許多重大發(fā)現(xiàn)大都在此探索得到的，教師在教學(xué)過程中可以以該圖為切入點(diǎn)，引導(dǎo)學(xué)生建立一個(gè)“卡文迪什實(shí)驗(yàn)室科學(xué)實(shí)驗(yàn)庫(kù)”，查閱物理學(xué)史上哪些著名的實(shí)驗(yàn)是在卡文迪什實(shí)驗(yàn)室完成的，最終匯總展示，形成一個(gè)完整的“科學(xué)實(shí)驗(yàn)庫(kù)”，讓學(xué)生切身體會(huì)合作的重要性和帶來(lái)的成就感．

3 教材插圖資源開發(fā)利用建議

3.1 對(duì)教材插圖進(jìn)行篩選合理創(chuàng)設(shè)情境激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣

教師對(duì)物理教材中插圖資源開發(fā)利用前要對(duì)插圖進(jìn)行篩選，課本中并不是所有的插圖都值得去深入開發(fā)．有些插圖的功能僅僅只是配合文字信息，增強(qiáng)物理信息表達(dá)效果，對(duì)其進(jìn)行深入開發(fā)，并沒有太多的意義．對(duì)教材中插圖進(jìn)行篩選后，合理創(chuàng)設(shè)情境，引發(fā)學(xué)生思考；能夠讓學(xué)生從插圖中自主獲取物理信息，并進(jìn)行分析，最后得出結(jié)論．教師在對(duì)卡文迪什實(shí)驗(yàn)室的插圖進(jìn)行探究利用時(shí)，讓學(xué)生查閱資料得出歷史上哪些著名的實(shí)驗(yàn)是在卡文迪什實(shí)驗(yàn)室成功，讓學(xué)生進(jìn)行角色扮演，嘗試著做科學(xué)家做過的實(shí)驗(yàn)，學(xué)生親身體會(huì)科學(xué)實(shí)驗(yàn)的探究過程、體會(huì)科學(xué)方法，激發(fā)學(xué)生的物理探究思維．

3.2 對(duì)教材插圖進(jìn)行多維度開發(fā)激發(fā)學(xué)生思維提高學(xué)習(xí)能力

新課程理念下的STS教育倡導(dǎo)要從科學(xué)、技術(shù)、社會(huì)等方面多視角、全面地向?qū)W習(xí)者描繪科學(xué)世界的圖景，引導(dǎo)學(xué)習(xí)者更客觀、更全面地認(rèn)識(shí)現(xiàn)實(shí)世界．對(duì)教材插圖資源進(jìn)行多維度開發(fā)，加強(qiáng)學(xué)科之間的交融性能夠激發(fā)學(xué)生思維，提高學(xué)習(xí)能力．任何學(xué)科之間均有交互性，現(xiàn)代社會(huì)需要多技能人才．所以對(duì)教材插圖資源進(jìn)行多維度開發(fā)，給出不同的學(xué)習(xí)模式和引申話題，實(shí)施創(chuàng)新性教學(xué)模式.這樣能夠引導(dǎo)學(xué)生全面發(fā)展、健康成長(zhǎng)．不同學(xué)生選擇不同領(lǐng)域的引申話題，對(duì)其進(jìn)一步深入了解，有利于學(xué)生了解不同學(xué)科及行業(yè)，提早做好職業(yè)生涯規(guī)劃，為將來(lái)的發(fā)展奠定基礎(chǔ)．

3.3 對(duì)教材插圖進(jìn)行開發(fā)利用探究秉持以人為本的理念提高學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)

傳統(tǒng)的物理課堂主要以教師講授學(xué)生聽為主，學(xué)生接受知識(shí)的過程比較被動(dòng)，教條化的教學(xué)模式埋沒了學(xué)生活躍的思維和天賦，扼殺了學(xué)生對(duì)事物的好奇心．所以教師在對(duì)教材插圖資源進(jìn)行開發(fā)的同時(shí)更重要的是帶領(lǐng)學(xué)生“讀圖”，讓學(xué)生自己學(xué)會(huì)“讀圖”，起初教師可帶領(lǐng)學(xué)生深入分析挖掘教材插圖蘊(yùn)藏的信息，隨后將主動(dòng)權(quán)交給學(xué)生，讓學(xué)生自己對(duì)教材插圖進(jìn)行開發(fā)探究.這樣不僅提高學(xué)生的解題能力，也培養(yǎng)學(xué)生自主解決實(shí)際問題的意識(shí)與能力．教師要勇于創(chuàng)新，翻轉(zhuǎn)課堂，將課堂中心轉(zhuǎn)為以學(xué)生為主，大膽將課堂交給學(xué)生，讓學(xué)生在交流互動(dòng)中學(xué)習(xí)，體現(xiàn)現(xiàn)代教育的人文性，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神，從而提高學(xué)生自身的科學(xué)素養(yǎng)．

1 汪永華.淺說一幅插圖的利用.中學(xué)化學(xué)教學(xué)參考，2000(5)

2 王永勝.高中物理教材“二次開發(fā)”的五種策略.物理教師,2013,34(9):23～24

3 鐘文強(qiáng).高中物理教材呈現(xiàn)方式的研究：[學(xué)位論文].漳州：閩南師范大學(xué),2014

4 宋振韶.教科書插圖的認(rèn)知心理學(xué)研究.北京大學(xué)學(xué)報(bào)，2005(6)