初中物理“浮力”一節(jié)插圖分析及教學建議

葛林林 錢長炎 鄭滿琴

摘 要： 本文根據(jù)教科書插圖有關理論和研究成果，對我國現(xiàn)行初中物理代表性教科書中“浮力”一節(jié)的插圖進行分析，揭示其中存在的主要問題，并深入探討其在教學中的應用，以期更為有效地發(fā)揮插圖的教育功能.

關鍵詞： “浮力”;插圖的分類;插圖的教育功能;教學建議

教科書中的插圖是教學內容的有機組成部分，尤其在義務教育階段，學生正處于由形象思維向抽象思維過渡階段，插圖對學生學習物理知識起著不可替代的作用.本文根據(jù)教科書插圖有關理論和研究成果，擬對我國現(xiàn)行初中物理代表性教科書中“浮力”的插圖進行較為全面、深入的分析，揭示其存在的主要問題，并對插圖在“浮力”一節(jié)教學中的應用作較為深入的探討，旨在促進初中物理教科書插圖設計，在教學中更為有效地發(fā)揮插圖的教育功能.

1 初中物理教科書中插圖的教育功能及選編原則

插圖是闡述科學知識、呈現(xiàn)科學情境的重要形式，是提高義務教育階段全體學生科學素養(yǎng)的重要載體.因此，我們有必要對初中物理教科書中插圖的教育功能進行分析，并規(guī)范其選編原則.

1.1 初中物理教科書中插圖的教育功能

每一幅插圖都承載著不同的教育功能，根據(jù)已有插圖相關理論及義務教育階段物理課程所學習的知識內容，可以將插圖分為六種類型，并對其教育功能進行梳理（見表1）.

1.2 初中物理教科書中插圖的選編原則

根據(jù)初中物理教科書中插圖的教育功能，以及《義務教育物理課程標準（2011年版）》（以下簡稱《課標》）中課程目標、課程內容的選擇要求等，再結合插圖本身特點，可歸納出義務教育階段插圖選擇和編制的基本原則.

首先，科學性原則.應根據(jù)插圖的教育功能、各章節(jié)具體教學目標科學地選擇相應插圖類別，并且，利用插圖表征具體知識時應該準確、全面.

其次，階段性原則.插圖應貼合初中生經驗型抽象邏輯思維特點，適量增加生產生活圖、實驗探究圖數(shù)量，培養(yǎng)科學探究能力. 并且精致逼真、簡潔明了，編排具有邏輯性，促進思維可視化.

最后，圖文互補性原則.圖文占比得當，內容相互關聯(lián)，避免大段枯燥的文字敘述.并且圖文位置盡量接近[1]，并結合教學實際給重難點圖以閱讀提示[2]，從而把有限的認知資源用于雙重編碼.

2 初中物理代表性教科書中“浮力”一節(jié)插圖分析及存在的問題

根據(jù)以上對初中物理教科書中插圖的教育功能及選編原則的分析，我們對人民教育出版社[3]、上?？茖W技術出版社[4]、江蘇鳳凰科學技術出版社[5]、教育科學出版社[6]和北京師范大學出版社[7]（下文分別用“人教版”“滬科版”“蘇科版”“教科版”和“北師大版”表示）五個版本教科書中“浮力”一節(jié)插圖進行分析，并指出其存在的問題.“浮力”一節(jié)是初中物理課程中的重難點內容之一，五個版本教科書在本節(jié)共編排了生產生活圖、實驗探究圖、原理模擬圖、裝飾圖四類插圖，下面對各類插圖做具體分析.

2.1 “浮力”一節(jié)生產生活圖分析及存在的問題

生產生活圖把浮力與日常生活經驗聯(lián)系起來，貼合初中生經驗型抽象邏輯思維特點.除北師大版外，各版本教科書均配有生產生活圖，并結合引導性文本，如“熱氣球為何能夠騰空？”使圖文關聯(lián)共同構成動態(tài)畫面.

但是，此類插圖選編仍存在以下問題.只有滬科版和蘇科版插圖同時關注了液體和氣體中都存在浮力的現(xiàn)象，保持了知識的完整性;只有教科版在學生學習 “浮力產生的原因”“浮力的測量”之后分別配置輪船和鯨魚圖（如圖1所示）、小魚的辯論圖（如圖2所示），使物理概念及時“回歸”生活，培養(yǎng)學生分析、歸納及運用知識的能力.并且各版本教科書均缺少對物體上下表面不存在壓力差情況的闡述;部分插圖不夠精致逼真，如圖3所示人教版“漂浮的冰山”不能激起初中生足夠的興趣.

2.2 “浮力”一節(jié)實驗探究圖分析及存在的問題

五個版本教科書中均配置實驗探究圖，且占比較高，既利于科學探究活動的開展，又呼應《課標》“通過實驗，認識浮力”的要求[8].其中一種實驗探究圖用于對浮力的大小進行測量，采用白色背景、簡化器材減輕學生認知負荷，促進了文本閱讀[9].并且除蘇科版外，均畫出彈簧秤操作示范，滬科版和北師大版還增加手掌托起石塊的動作進行對比，使知識更加形象易于理解.

另外，教科版還配置如圖4所示實驗探究圖引導學生感受浮力、觀察浮力的方向，滬科版配置如圖5所示實驗探究圖對空氣中是否存在浮力進行探究，北師大版和教科版分別配置實驗探究圖呈現(xiàn)浮力產生的原因，既完善了知識內容又為探究活動的實施創(chuàng)造了機會和條件.

此類插圖設計仍有不足.如圖6所示，北師大版所配實驗探究圖過于粗糙，黑白色不夠鮮明，不能更好地滿足初中生視覺需求;如圖7所示，蘇科版生產生活圖和實驗探究圖混合在一組編排，邏輯混亂，給師生用圖造成障礙. 并且，滬科版在利用實驗探究圖對浮力大小進行測量時，出現(xiàn)了圖文分頁呈現(xiàn)的情況.

2.3 “浮力”一節(jié)原理模擬圖分析及存在的問題

原理模擬圖用于對浮力產生的原因進行解釋，初步培養(yǎng)初中生抽象邏輯思維，為高中階段打基礎.人教版、滬科版、教科版均配有原理模擬圖，但是圖文互補性差，文本表述不具有嚴密邏輯性;且未結合物理學科特點利用字母公式對圖中重點進行概括，導致文字堆疊[10].

2.4 “浮力”一節(jié)裝飾圖分析及存在的問題

裝飾圖不能表征知識內容，單純用來增加學習興趣，對學習的選擇、組織和加工過程沒有幫助.教科版、蘇科版、北師大版裝飾圖均數(shù)量過多，尤其是教科版裝飾圖多達23幅，占用了教科書版面，分散了學生對重要材料的注意力，不具有科學性.

3 初中物理“浮力”一節(jié)插圖在教學中的應用建議

通過以上分析，我們發(fā)現(xiàn)不同版本教科書插圖設計各有長短.因此，在教學中不能單純以某一版本教科書為依據(jù)，要結合不同版本教科書和相關資源組織教學設計，才能保證發(fā)揮插圖應有的作用，使初中物理學習更加輕松、有趣.

3.1 利用生產生活圖引入“浮力”概念

在教學中可利用常見生產生活現(xiàn)象，幫助學生在原有認知的基礎上建立“浮力”概念[11].讓學生觀看輪船在水中航行、氫氣球浮在空氣中等生產生活圖，再自己列舉身邊的浮力現(xiàn)象，成為課堂的小主人.再通過對比“死海不死”和孩童溺水插圖設趣激疑，使物理知識變得鮮活，從而激起學習欲望.

3.2 多圖并用促進“浮力”一節(jié)新課教學

“浮力”一節(jié)的內容主要包括“什么是浮力”、“浮力的測量”和“浮力產生的原因”，在新課教學中可綜合利用實驗探究圖、數(shù)據(jù)圖表圖和原理模擬圖幫助學生建立并完善“浮力”概念.

首先，借助實驗探究圖講解“什么是浮力”.如圖4所示教科版實驗探究圖，讓學生嘗試重現(xiàn)插圖現(xiàn)象，實際體驗浮力的存在、觀看浮力的方向，貼合其具有強烈操作興趣的心理發(fā)展特點.

其次，利用實驗探究圖和數(shù)據(jù)圖表圖幫助測量浮力.帶領學生觀察教科書有關浮力大小測量的實驗探究圖，并仔細閱讀文字說明、回答文中問題，鼓勵學生嘗試改進插圖所給實驗.引導學生思考為什么要增加用手托起物塊，觀察彈簧秤示數(shù)變化的插圖？物塊選用何種材質比較好？把物塊浸入鹽水或酒精等其他液體中也能測出浮力嗎？通過一系列引導性問題，培養(yǎng)學生提問能力、讀圖能力，徹底用活插圖，為進一步實驗探究打基礎. 另外，可補充數(shù)據(jù)圖表圖，幫助學生在實驗探究過程中記錄測量數(shù)據(jù)，親自分析得出浮力大小，在提高能力的同時獲得源源不斷的成就感.

最后，利用原理模擬圖、實驗探究圖對浮力產生的原因進行分析，實現(xiàn)“浮力”新概念的內部轉換[12].可利用如圖8原理模擬圖幫助學生分析正方體六個面所受液體壓強與壓力，從而總結出浮力是由于液體對物體向上和向下的壓力差產生的.并要求學生用公式F浮=F上-F下=P上S-P下S進行總結，由淺入深進行思維能力訓練.同時，補充講解如圖9所示實驗探究圖，幫助學習能力低的學生建立感性經驗[13].

3.3 利用生產生活圖鞏固加深“浮力”概念

在學習完浮力概念之后需要及時補充生產生活圖，使知識扎根于現(xiàn)實世界中，即“從物理走向社會”.可利用如圖1所示教科版“輪船和鯨魚受到的浮力”圖，帶領學生分析浮力概念的應用，鞏固所學內容.并且，補充如圖10所示“水中木樁”圖，引導學生分析液體對物體上下表明不存在壓力差的情況，加深對“浮力”概念的理解.

通過對初中代表性教科書“浮力”一節(jié)插圖的分析及在教學中如何發(fā)揮插圖教育功能的探討，我們發(fā)現(xiàn)插圖既是教科書內容不可缺少的組成部分，又能在教學中發(fā)揮重要作用.因此，要在初中物理教科書設計中精心選編插圖、在教學中合理利用插圖進行教學，充分發(fā)揮插圖應有的教育功能.

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