中新教材高中“摩擦力”概念編寫方式的比較研究

楊金鐸 李茂菲

摘 ? 要：從課標(biāo)要求、概念描述、概念引入、概念傳遞四個(gè)方面對新加坡高中物理教材“Physics Matters”和國內(nèi)新課標(biāo)高中人教版教材的“摩擦力”概念編寫方式進(jìn)行了比較研究。

關(guān)鍵詞：概念描述;概念傳遞;概念引入;摩擦力;教材比較

中圖分類號：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A ? ?文章編號：1003-6148（2019）5-0067-3

高中物理新課程改革已經(jīng)進(jìn)行了近十年，如今全國高中已經(jīng)全面進(jìn)入了課程改革。更新課程內(nèi)容作為改革的重要任務(wù)，開發(fā)符合教學(xué)需要的高質(zhì)量教材就成為了我們追求的目標(biāo)。新加坡在短短二十年時(shí)間里從一個(gè)經(jīng)濟(jì)落后的小國成為舉世公認(rèn)的亞洲“四小龍”之一，并進(jìn)入發(fā)達(dá)國家行列。其教育發(fā)展同樣取得了令世人矚目的成績，新加坡模式已發(fā)展成為世界典型教育模式，因此新加坡的教材編寫也必有其獨(dú)到之處值得我們?nèi)W(xué)習(xí)和借鑒。

新加坡的科學(xué)教育實(shí)行“一綱多本”，即國家統(tǒng)一頒布教學(xué)綱要，各個(gè)學(xué)校可以選用不同版本的教材。本文選擇的教材是1995年由新加坡Marshal Cavendish Education出版，Dr Charles Chew，Chow Siew Foong 主編的《PHYSICS MATTERS》（2008年修訂版）（以下簡稱PM教材）。本文將以“摩擦力”為例，對PM教材和人教版教材進(jìn)行對比，吸取新加坡物理教材的建設(shè)經(jīng)驗(yàn)。

1 ? ?課標(biāo)要求

《摩擦力》這一章，我國物理課程標(biāo)準(zhǔn)表述為：1.通過實(shí)驗(yàn)認(rèn)識滑動(dòng)摩擦、靜摩擦的規(guī)律，能用動(dòng)摩擦因數(shù)計(jì)算摩擦力。

新加坡物理課程綱要（2013）表述為：1.說明摩擦力對物體運(yùn)動(dòng)的影響;2.討論摩擦力對運(yùn)動(dòng)車輛在考慮輪胎表面、道路條件（包括滑移）、制動(dòng)力、制動(dòng)距離、反應(yīng)時(shí)間和制動(dòng)距離條件下的影響。

對于“摩擦力”這一概念，中國課程標(biāo)準(zhǔn)要求學(xué)生能夠用動(dòng)摩擦因數(shù)計(jì)算摩擦力，它不僅要求學(xué)生理解什么是摩擦力，在此基礎(chǔ)上還要求學(xué)生能夠定量計(jì)算，對學(xué)生的計(jì)算能力要求較高。強(qiáng)調(diào)理論化，重視計(jì)算，一直是我國教材的編寫習(xí)慣。新加坡則要求學(xué)生能夠說明摩擦力對運(yùn)動(dòng)的影響，并討論摩擦力在環(huán)境因素條件下對車輛運(yùn)動(dòng)的影響。這就要求學(xué)生認(rèn)真觀察生活現(xiàn)象，并具備將具體情境轉(zhuǎn)換成物理模型并分析的能力，雖對計(jì)算無要求，但對理解程度的要求較高。可見，新加坡更注重物理同生活的結(jié)合，強(qiáng)調(diào)從生活中發(fā)現(xiàn)物理，讓物理回歸生活。國外中學(xué)生的理論水平也許沒有我們國家的高，但動(dòng)手能力、創(chuàng)新能力是值得我們學(xué)習(xí)的。這和我們重模型、重體系、強(qiáng)理論、強(qiáng)定量的教育思想有關(guān)，而以新加坡為代表的國外物理教學(xué)思想則更看重從生活中發(fā)現(xiàn)物理元素，習(xí)慣用理論指導(dǎo)實(shí)踐。他們的知識似乎碎片化，我們則更傾向于將內(nèi)容編制成題目，以解題訓(xùn)練代替動(dòng)手操作。

2 ? ?概念描述方式

人教版：兩個(gè)相互接觸的物體，當(dāng)它們發(fā)生相對運(yùn)動(dòng)或具有相對運(yùn)動(dòng)趨勢時(shí)，會(huì)在接觸面上產(chǎn)生阻礙相對運(yùn)動(dòng)或相對運(yùn)動(dòng)趨勢的力，這種力叫做摩擦力。人教版教材中描述“摩擦力”時(shí)，先給出前提條件，即“相接觸的兩物體發(fā)生相對運(yùn)動(dòng)或相對運(yùn)動(dòng)趨勢”，在前提條件下產(chǎn)生的阻礙運(yùn)動(dòng)的力是摩擦力。這樣的描述清楚地反映了摩擦力的基本特點(diǎn)和屬性，特別是“運(yùn)動(dòng)趨勢”這幾個(gè)字兼顧了可讀性和科學(xué)性，也做到了簡潔性。

PM教材：摩擦力總是阻礙兩接觸面的相對運(yùn)動(dòng)。PM教材中描述“摩擦力”的句式更為簡潔，把摩擦力的性質(zhì)表達(dá)了出來，然而并沒有定義摩擦力，只是用簡單的摩擦力的性質(zhì)來說明什么是摩擦力。雖然未將“運(yùn)動(dòng)趨勢”表達(dá)出來，但在概念的傳遞過程中，已經(jīng)將其整合到摩擦力的影響里學(xué)習(xí)。

我們似乎喜歡一步到位，給概念下一個(gè)精準(zhǔn)的定義，并對此定義進(jìn)行嚴(yán)謹(jǐn)?shù)恼撟C和考查。國外教學(xué)似乎并不太在乎定義的精準(zhǔn)，類似于“運(yùn)動(dòng)趨勢”等較為抽象的學(xué)科概念，新加坡教材采取了迂回處理模式，待到學(xué)生已經(jīng)自發(fā)明白了“運(yùn)動(dòng)趨勢”的意義和內(nèi)涵時(shí)，再反過來進(jìn)行理論的深化。人教版更注重概念的內(nèi)涵，要求字斟句酌，新加坡則更看重概念的外延，傾向于描述和研究由此引發(fā)的物理現(xiàn)象，對于過于抽象、隱晦的概念，主動(dòng)降低難度，待到學(xué)生思維能理解時(shí)再進(jìn)行注解。

3 ? ?概念引入方式

人教版采用了復(fù)習(xí)、思考與討論的引入方式。在人教版中，由于初中已經(jīng)學(xué)習(xí)了摩擦力，因此采用了復(fù)習(xí)什么是摩擦力的方式引入新課?！巴瑢W(xué)們在初中已經(jīng)知道，兩個(gè)相互接觸的物體，當(dāng)它們發(fā)生相對運(yùn)動(dòng)或具有相對運(yùn)動(dòng)的趨勢時(shí)，就會(huì)在接觸面上產(chǎn)生阻礙相對運(yùn)動(dòng)或相對運(yùn)動(dòng)趨勢的力，這種力叫做摩擦力?！比缓?，通過“思考與討論”欄目給出三幅小孩推箱子的圖畫，分別是沒有推、推不動(dòng)和推得動(dòng)三種情況，要求思考“相互接觸的物體相對靜止的時(shí)候，是不是也可能產(chǎn)生摩擦力？”

PM教材：分析實(shí)例引入。在PM教材中，在學(xué)習(xí)力的時(shí)候，就已經(jīng)提到了摩擦力。在《力和運(yùn)動(dòng)》這一節(jié)中，分析桌面上書本的運(yùn)動(dòng)時(shí)，已經(jīng)將摩擦力的影響加進(jìn)去討論它對運(yùn)動(dòng)的影響，由此引入了摩擦力。在《摩擦力》一節(jié)中，由書本運(yùn)動(dòng)的實(shí)例總結(jié)出摩擦力的屬性是摩擦力的方向與運(yùn)動(dòng)方向相反。

由于摩擦力是學(xué)生熟知的概念，兩版本教材都采用的是將摩擦力融入到其他內(nèi)容學(xué)習(xí)，對摩擦力有一定的感性認(rèn)識之后，才提取其中的本質(zhì)內(nèi)容來學(xué)習(xí)。這種引入方式的好處是可以讓學(xué)生在不知不覺中已經(jīng)學(xué)會(huì)了知識，當(dāng)學(xué)習(xí)其本質(zhì)屬性的時(shí)候就很容易理解。但是，人教版的教材又彰顯了思考問題的系統(tǒng)論證型思維，而且可以看出明顯的環(huán)環(huán)相扣的思維痕跡，認(rèn)識螺旋式上升，由表及里，層層深入和推進(jìn)。而新加坡并不回避知識板塊之間的穿插，體現(xiàn)出用多維的角度看問題的思維模式。

4 ? ?概念傳遞方式

人教版：1.組織討論，誘導(dǎo)學(xué)生暴露其原有概念框架，讓學(xué)生發(fā)現(xiàn)原本概念框架的不完整性，從而引導(dǎo)學(xué)生嘗試建立或完善新的概念框架。例如，“思考與討論”欄目，讓學(xué)生思考并討論“相互接觸的物體相對靜止的時(shí)候，是不是也可能產(chǎn)生摩擦力？”2.通過學(xué)習(xí)從屬概念，從概念的定義出發(fā)，深入了解核心概念的內(nèi)涵。例如，先學(xué)習(xí)靜摩擦力和滑動(dòng)摩擦力這兩個(gè)從屬概念。3.通過實(shí)驗(yàn)的方法，化抽象為具體。例如，通過用彈簧測力計(jì)拉木塊的演示實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生親眼“看到”抽象的摩擦力。

PM教材：1.學(xué)習(xí)核心概念之前，將一般科學(xué)性概念的學(xué)習(xí)整合到其他內(nèi)容中學(xué)習(xí)，將學(xué)生的前概念和目前的學(xué)習(xí)現(xiàn)狀融合在一起。2.總結(jié)、歸納得出核心概念。之后穿插例子，從日常經(jīng)驗(yàn)以及前概念學(xué)習(xí)中總結(jié)、提煉得出摩擦力是發(fā)生在兩物體的接觸表面，并與運(yùn)動(dòng)方向相反的力。3.用生活現(xiàn)象鞏固對核心科學(xué)概念的理解。4.通過“讀圖”傳遞概念。然后給出示例，給出兩粗糙接觸面的局部放大圖，說明了摩擦力的產(chǎn)生是由于接觸面凹凸不平。

瑞士心理學(xué)家皮亞杰的認(rèn)知發(fā)展理論認(rèn)為，人的心理發(fā)展是通過其認(rèn)知結(jié)構(gòu)的發(fā)展而實(shí)現(xiàn)的。而認(rèn)知結(jié)構(gòu)的核心是對世界的知覺、理解和思考。豐富的事實(shí)性知識，可以強(qiáng)化學(xué)生對事物的知覺，刺激其思考。事實(shí)性知識的補(bǔ)充，是對科學(xué)知識大樓的完善，使學(xué)生建立完整的物理科學(xué)體系。當(dāng)采用事實(shí)性知識補(bǔ)充概念時(shí)，所采用的方式和選取的內(nèi)容非常重要。在呈現(xiàn)事實(shí)性知識時(shí)，應(yīng)當(dāng)對其加以適當(dāng)分析。這樣的編寫方式符合認(rèn)知發(fā)展理論的科學(xué)原理，也符合學(xué)生的邏輯思維發(fā)展規(guī)律，并且達(dá)到了整體地而非片段地學(xué)習(xí)科學(xué)概念的目的。

5 ? ?小 ?結(jié)

在概念描述方式方面，人教版教材更注重概念的內(nèi)涵，新加坡教材則更看重概念的外延。在概念的引入方面，兩版本教材都從學(xué)生對概念的認(rèn)知入手，從貼近生活的感性認(rèn)識步步深入引導(dǎo)并進(jìn)行理性思考，最終逐步形成概念。在概念的傳遞方面，兩版本教材在整體上都是采用概念性知識和事實(shí)性知識來補(bǔ)充、完善概念的方法來編寫的。

參考文獻(xiàn)：

[1]中華人民共和國教育部.普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)[S].北京：人民教育出版社，2003.

[2]人民教育出版社課程教材研究所，物理課程教材研究開發(fā)中心.普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書物理[M].北京：人民教育出版社，2010.

[3]Charles Chew，Chow Siew Foong. PHYSICS Matters[M].Singapore：Marshall Cavendish Education，2011.

（欄目編輯 ? ?張正嚴(yán)）