多版教材中“時(shí)間與位移”內(nèi)容比較和教學(xué)優(yōu)化

(江蘇省張家港市樂(lè)余高級(jí)中學(xué)，江蘇 張家港 215621)

1 問(wèn)題的提出

高中物理教材中的“時(shí)間和位移”一節(jié)內(nèi)容是在初中“長(zhǎng)度與時(shí)間的測(cè)量”內(nèi)容上的延伸與拓展。

其中“位移”概念是學(xué)生進(jìn)入高中接觸到的第一個(gè)矢量，有別于初中的路程概念。運(yùn)動(dòng)學(xué)研究的一個(gè)教學(xué)難點(diǎn)就是“合理、熟練地進(jìn)行矢量處理”，從多年的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)看，高一學(xué)生對(duì)矢量概念的掌握情況并不好。

正確區(qū)分“時(shí)間間隔”和“時(shí)刻”，這也是本節(jié)教學(xué)的目標(biāo)之一，而初中教材中的“時(shí)間測(cè)量”主要涉及一段時(shí)間。

基于以上分析，對(duì)比國(guó)內(nèi)現(xiàn)有部分版本教材(本文比較的版本是人教版、滬科教版、教科版和粵教版)的內(nèi)容設(shè)置，體悟編寫專家的意圖，充分汲取各版教材的優(yōu)點(diǎn)，并對(duì)其進(jìn)行有效整合，將有助于本節(jié)教學(xué)的順利開(kāi)展。

2 教材比較和評(píng)析

2.1 教材結(jié)構(gòu)與知識(shí)邏輯

教材知識(shí)的呈現(xiàn)順序、邏輯和編排結(jié)構(gòu)體現(xiàn)了編寫專家對(duì)教材體系的認(rèn)知和對(duì)課堂教學(xué)的引導(dǎo)思路。從教材的結(jié)構(gòu)和知識(shí)邏輯順序等維度分析和對(duì)比教材，有助于教師理解編者的意圖。四版教材中“時(shí)間和位移”的知識(shí)邏輯順序如表1所示，從表1可見(jiàn)，四個(gè)版本的編排有較大的差異，這一差異具體表現(xiàn)在教材內(nèi)容的選取上。

表1

2.2 教材“路程與位移”的內(nèi)容設(shè)置

人教版在“路程與位移”的內(nèi)容設(shè)置上，著墨不多。該版教材以“北京到重慶”的交通圖為例，引發(fā)學(xué)生思考，得出位移與路程的相關(guān)概念。其后，通過(guò)具體的事例探討了標(biāo)量的運(yùn)算法則，然后以“位移”為例，讓學(xué)生初次感知矢量的運(yùn)算特點(diǎn)。由于矢量概念對(duì)于剛進(jìn)入高中的學(xué)生來(lái)說(shuō)是“新事物”，理解上有一定的難度，編者的意圖應(yīng)該是采用逐漸滲透的方式來(lái)幫助學(xué)生理解和應(yīng)用。課后的“問(wèn)題與練習(xí)”欄目中，設(shè)計(jì)了三道涉及“路程與位移”的習(xí)題，其中“問(wèn)題4”通過(guò)表格的方式，討論了“在不同坐標(biāo)原點(diǎn)下，各位置的坐標(biāo)和高度差”和“不同過(guò)程下的位移”，讓學(xué)生第一次清晰感知“高度的相對(duì)性”和“高度差的絕對(duì)性”等。

滬科教版以一張“上海航空港的航線圖”，通過(guò)“航線”引入位置的變化，然后配以“上海到烏魯木齊的位移與路程”圖片，對(duì)比了位置變化和軌跡特點(diǎn)，引出了位移與路程的概念，并強(qiáng)調(diào)了位移具有“方向”這一特點(diǎn)。通過(guò)“討論與思考”欄目，設(shè)置了兩個(gè)具體的情境，意圖通過(guò)學(xué)生的思考，讓學(xué)生能夠回答“位移與路程的區(qū)別”和“何種情況下，位移的大小等于路程”這兩個(gè)問(wèn)題。最后以一個(gè)具體的事例，引出“用坐標(biāo)表示位置和位移”，并從一維情況向二維、三維拓展。在課后的“家庭作業(yè)與活動(dòng)”欄目中，設(shè)置了4個(gè)問(wèn)題，涉及生活中的交通工具、體育運(yùn)動(dòng)等情境。在整個(gè)教材內(nèi)容的設(shè)計(jì)中，該版本主要特點(diǎn)是通過(guò)情景創(chuàng)設(shè)，以問(wèn)題來(lái)呈現(xiàn)相關(guān)內(nèi)容，教材圖文并茂。

教科版中的“位移”單獨(dú)成節(jié)，以“穿越沙漠”圖片為例，提出3個(gè)問(wèn)題：“我在哪里？”“我要去的地方在哪里？”“選哪條路線最佳？”從而引出三個(gè)物理量“位置”“位移”“路程”。在“確定位置的方法”中，以海、陸、空三張圖片為例，引發(fā)學(xué)生思考：如何確定物體的位置？從而順利地引出一維和二維坐標(biāo)系問(wèn)題。在“位移”這部分內(nèi)容中，教材以兩個(gè)運(yùn)動(dòng)實(shí)例引出位移概念，并通過(guò)一個(gè)例題加以強(qiáng)化。最后教材對(duì)“標(biāo)量和矢量”進(jìn)行了簡(jiǎn)單討論。在教材的結(jié)尾處，設(shè)計(jì)了三個(gè)欄目：(1) “討論交流”欄目，通過(guò)具體的三個(gè)問(wèn)題的設(shè)計(jì)，引導(dǎo)學(xué)生歸納總結(jié)“路程與位移”的區(qū)別；(2) “練習(xí)與評(píng)價(jià)”欄目設(shè)計(jì)了兩道課后習(xí)題，對(duì)本節(jié)進(jìn)一步強(qiáng)化；(3) “發(fā)展空間”欄目，對(duì)“全球定位系統(tǒng)”進(jìn)行介紹，既達(dá)到科普的目的、拓展學(xué)生的視野，又激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)的熱情，教材內(nèi)容比較詳實(shí)豐富。

粵教版在“路程與位移”的內(nèi)容設(shè)置上，較為簡(jiǎn)化。該版教材以告知的方式配以一張圖片，引出位移與路程兩個(gè)概念，設(shè)計(jì)了一道例題,通過(guò)解答強(qiáng)化學(xué)生對(duì)概念的理解。在“標(biāo)量和矢量”的內(nèi)容設(shè)計(jì)上，該版以旁白的方式告知。課后練習(xí)中共設(shè)計(jì)了2道習(xí)題。

2.3 教材“時(shí)間與時(shí)刻”的內(nèi)容設(shè)置

四版教材在“時(shí)間和時(shí)刻”的內(nèi)容設(shè)置上均較為簡(jiǎn)單：(1) 在欄目名稱的設(shè)計(jì)上，粵教版、教科版和滬科教版等三版的名稱均為“時(shí)間和時(shí)刻”，人教版的名稱為“時(shí)間間隔和時(shí)刻”。(2) 人教版、教科版和滬科教版均引入了時(shí)間軸從而區(qū)分“時(shí)刻”和“時(shí)間間隔”，該種方式能夠有效幫助學(xué)生區(qū)分兩個(gè)概念；粵教版則在“討論與交流”欄目設(shè)計(jì)了一張“列車時(shí)刻表”要求學(xué)生讀出時(shí)刻和時(shí)間間隔，該方式聯(lián)系生活實(shí)際，有效激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣。(3) 在習(xí)題的選編和課后拓展上，粵教版在教材尾頁(yè)處設(shè)計(jì)了一個(gè)“資料活頁(yè)”欄目，介紹了“時(shí)鐘的發(fā)展史”，拓展了學(xué)生的視野。

3 教學(xué)策略的兩點(diǎn)優(yōu)化

從教學(xué)現(xiàn)場(chǎng)觀察發(fā)現(xiàn)，部分教師在處理“時(shí)間與位移”知識(shí)點(diǎn)時(shí)，往往是節(jié)奏快、用時(shí)少，只關(guān)注把概念講清楚，不注重概念的生成過(guò)程。運(yùn)用這種方式，學(xué)生只是被動(dòng)的“知識(shí)接收者”，無(wú)法真正達(dá)到理解、貫通。筆者認(rèn)為，在概念的新授課中，應(yīng)關(guān)注學(xué)生已有的知識(shí)水平，在此基礎(chǔ)上創(chuàng)設(shè)恰當(dāng)?shù)那榫?，沿著學(xué)生的思維生長(zhǎng)方向，顯化方法教育，提升關(guān)鍵能力。

3.1 在“比較”中生成

本節(jié)教材涉及的幾個(gè)概念均具有對(duì)比性，教學(xué)中可以充分利用“比較”法，通過(guò)一定的情景創(chuàng)設(shè)，在比較中明確差異，在比較中尋找特征，從而生成概念。

例如在“時(shí)間間隔和時(shí)刻”概念的引入中，教師可以投影教室里的“作息時(shí)間表”和粵教版中的“列車時(shí)刻表”，讓學(xué)生觀察兩表上對(duì)應(yīng)時(shí)間的內(nèi)涵，明確“時(shí)間間隔”和“時(shí)刻”的意義，學(xué)會(huì)區(qū)分。

又如在“位移”概念的引入中，可以出示人教版中的“北京到重慶的交通圖”，設(shè)計(jì)以下幾個(gè)問(wèn)題“從北京到重慶，在交通工具上，你可以有哪些選擇？”“不同的選擇下，有何相同點(diǎn)和不同點(diǎn)？”。學(xué)生在這樣的問(wèn)題引領(lǐng)下，去自主尋找、發(fā)現(xiàn)特征，在“求同存異”中發(fā)現(xiàn)相同點(diǎn)和不同點(diǎn)，從而真正理解為什么要建立“位移”和“路程”兩個(gè)概念，以及各自的特點(diǎn)。

3.2 在生活化場(chǎng)景中生成

物理來(lái)源于生活，又回歸于生活。在課堂教學(xué)中，教師有目的地引入一些生活化的實(shí)例或場(chǎng)景，讓學(xué)生在情境體驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、研究問(wèn)題和解決問(wèn)題，在問(wèn)題的解決中建立物理觀念、實(shí)現(xiàn)能力的提升和情感的升華，從而有效地培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)科核心素養(yǎng)。

例如“位移”概念的引入，除了可以借助教材上的事例，教師還可以設(shè)計(jì)一些生活化的場(chǎng)景，如“每天中午放學(xué)后，你從教室到食堂，有哪些可選的路徑？如何才能更快地到達(dá)食堂？”由于大部分高中學(xué)生都是在食堂用餐，這一事例與他們的生活密切相關(guān)。在實(shí)際的課堂教學(xué)中，這一問(wèn)題拋出后，學(xué)生參與度非常高，各抒己見(jiàn)。教師順勢(shì)引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)相同點(diǎn)和不同點(diǎn)，從而正確地建構(gòu)概念。

再如“矢量”概念，學(xué)生初次接觸時(shí)，往往是通過(guò)記憶的方式去記住某些概念是不是矢量，時(shí)間一長(zhǎng)，往往就會(huì)混淆。如何來(lái)正確區(qū)分標(biāo)量和矢量的特點(diǎn)？從運(yùn)算法則入手是一種有益的嘗試。教學(xué)中可以設(shè)計(jì)一定的情景，如“每個(gè)蘋果0.25kg，兩個(gè)合起來(lái)多少？”和“一個(gè)物體先向東直線運(yùn)動(dòng)3m，再向南直線運(yùn)動(dòng)4m，請(qǐng)畫出運(yùn)動(dòng)示意圖，并計(jì)算(1) 每一個(gè)小過(guò)程的位移與路程；(2) 計(jì)算全過(guò)程的位移與路程”。通過(guò)以上問(wèn)題的設(shè)計(jì)，讓學(xué)生明確感知“標(biāo)量的運(yùn)算法則”，在嘗試中初次體悟“矢量的運(yùn)算法則”，為以后矢量的運(yùn)算打下基礎(chǔ)。