中印高中物理教材“摩擦力”的比較及啟示

王曉曉，王 偉

揚州大學物理科學與技術學院，江蘇 揚州 225009

1概述

教材是教學的中介，是教師教學的主要依據(jù)，也是學生學習的主要資源[1]。因此，我們有必要對教材進行比較，尋找其他教材的閃光點，來為我國的教材編寫提供一些啟示。目前，對于教材的比較研究大多集中于歐美、日韓一些發(fā)達國家，誠然對發(fā)達國家的教材與我國教材進行比較有很大的意義及價值，但值得注意的是，我國與歐美、日韓等發(fā)達國家的國情及歷史文化背景相差較大，容易在借鑒的同時產(chǎn)生各種各樣的 “反應”。選取與中國國情相似、均有悠久文化歷史以及人口大國的印度來做比較，以期得到對我國教材編寫和使用的一些啟示。

研究對象選取的分別是：當前我國高中普遍使用的人教版教科書(2010版）[2]和由印度國家教育與培訓委員會（National Council of Educational Research and Training）編寫的教材 （2009版）[3]（下文簡稱人教版教材和印度NCERT版教材）。我國的《普通高中物理課程標準（2017年版）》[4]（下文簡稱《課程標準》）對“摩擦力”部分的要求是認識摩擦力，通過實驗了解胡克定律，知道滑動摩擦和靜摩擦現(xiàn)象，能用動摩擦因數(shù)計算滑動摩擦力的大?。恢谱饕粋€簡易彈簧測力計，用胡克定律解釋其原理；調(diào)查生產(chǎn)、生活中利用或盡量避免摩擦的實例。印度在遵循《國家課程框架（2005）》[5]的基礎上，針對物理學科提出來的《高等中學階段物理課程大綱》（《Syllabus for Secondary and Higher Secondary Levels》）中對靜摩擦和動摩擦、摩擦定律、滾動摩擦、潤滑等知識作出要求，要求研究極限摩擦力與正常反力的關系，求出物體與水平表面的摩擦系數(shù)[6]。

2 兩版教材編排形式的比較

印度NCERT版教材“摩擦力”部分的編排形式如：活動—摩擦力及相關概念—例題—知識拓展—習題。印度NCERT版教材通過對桌面上的物體進行受力分析來逐步介紹摩擦力、靜摩擦力、滑動摩擦力，在介紹滑動摩擦力之后配以例題講解以幫助學生理解靜摩擦力和滑動摩擦力，最后利用生活中的工具來介紹滾動摩擦，同時還說明了摩擦力存在的利弊，介紹了減少摩擦力的方法。

人教版教材“摩擦力”部分的內(nèi)容編排形式如：摩擦力概念—活動、實驗—相關概念—例題—知識拓展—習題。在人教版高中物理必修1摩擦力的編排中，由于學生在初中已經(jīng)對摩擦力有了一定的了解，因此首先帶領學生回顧摩擦力這一概念。然后，通過人推物體（物體沒動）這一活動，一步一步地向?qū)W生介紹靜摩擦力、滑動摩擦力，緊接著輔以例題來幫助學生加深對滑動摩擦力的理解。最后，以生活現(xiàn)象人踩在沙子上易滑倒來引出滾動摩擦，另外補充了知識點流體中的阻力來增加學生的知識面。

在對兩個版本的教材在編排形式上進行比較之后發(fā)現(xiàn)：（1）從中印兩版教材的編排形式中，可以清楚地看到相較于印度NCERT版教材，人教版教材更詳盡、細致。（2）在新課引入環(huán)節(jié)，人教版教材利用學生已有的關于摩擦力的前概念來引入課題，印度NCERT版教材則是直接設置情境，然后進行受力分析，簡明易懂。（3）在知識拓展環(huán)節(jié)中，印度NCERT版教材在介紹了滾動摩擦之后還介紹了摩擦的利弊，從物理又回歸了生活，使物理知識與實際生活密切聯(lián)系；而人教版則是又介紹了流體的阻力，著重于對學生物理學習興趣的培養(yǎng)。

3 知識內(nèi)容以及欄目的比較

3.1 知識內(nèi)容

知識內(nèi)容，是教師在課堂教學過程中需要重點講解、學生需要重點學習的部分。二者關于客觀規(guī)律的公式表述一致，均表述為F=μFN。在概念上，二者都涉及了摩擦力、靜摩擦力、滑動摩擦力、滾動摩擦力這四個知識點。在概念表述上二者各有特點，印度NCERT版教材在對活動進行分析的基礎上，同時給出圖形幫助學生理解摩擦力、靜摩擦力、滑動摩擦力，對于三個力在物體運動過程中的情況作出了具體的說明，易于學生對摩擦力的理解，使學生能在今后的學習中更好地處理關于摩擦力的知識，但是并未給出相關概念的具體定義。人教版教材則是在具體活動體驗的基礎上，對物體進行受力分析后，給出了具體的定義。

人教版教材給出了具體的相關概念的定義，能幫助學生更好地運用物理術語來表述物理概念，但易使思維僵化，不利于學生思維能力的培養(yǎng)。印度NCERT版教材沒有給出具體的概念界定，通過對物體的受力分析詳細地向?qū)W生介紹摩擦力、靜摩擦力、滑動摩擦力和滾動摩擦力，使學生在受力分析的過程中自然而然地學習到知識，深刻地了解、感受相關概念的內(nèi)涵。人教版教材語言表述精練，有利于培養(yǎng)學生的表達能力，而印度NCERT版教材在結(jié)合學生日常經(jīng)驗的基礎上，有利于學生的理解，使學生能了解相關概念的本質(zhì)，鍛煉學生的思維。

3.2 欄目

在講述物理知識的同時，人教版教材還設置了豐富多彩的欄目，合理的欄目內(nèi)容及設置能幫助具有不同愛好的學生進行自主探究，激發(fā)其學習物理的興趣，發(fā)展他們的潛能。相較于人教版豐富的欄目加持，印度NCERT版教材中沒有相關的欄目來輔助正文，多以文字進行說明，還有待改進。

人教版教材中設置了多個欄目，具體分別是：“思考與討論”“演示”“說一說”“做一做” “科學漫步”。不同的欄目有著不同的使命，如“思考與討論”欄目設在該節(jié)的開始，能幫助學生更好地參與課堂；而“演示”這一環(huán)節(jié)則通過教師的演示以及師生在這一過程中的互動來幫助學生更好地理解靜摩擦力；“說一說”欄目設置在“演示”之后，通過介紹生活中的靜摩擦力，讓學生說出一些日常生活和生產(chǎn)中利用靜摩擦力的事例，從物理走向生活，讓學生在學完相關知識后，將所學知識與日常生活聯(lián)系起來，聯(lián)系實際；“做一做”欄目設置在介紹完滾動摩擦力之后，向?qū)W生介紹滾動摩擦力在生活中的應用之一（自行車的滾動軸承），要求學生能拆卸自行車的滾動軸承，觀察具體結(jié)構，并且自己嘗試著進行組裝，培養(yǎng)學生的觀察和動手能力；“科學漫步”欄目設置在本節(jié)的最后，讓學生在了解固體間的摩擦力之后，向?qū)W生介紹流體的阻力，拓展學生的視野，豐富學生的知識面。

4 圖表、實驗的比較

本小節(jié)中人教版教材共有11幅圖，而印度NCERT版教材在本節(jié)安排了5幅圖。圖片的類型主要有：簡筆漫畫、實物照片、示意圖、表格，人教版教材中幾類圖形均有涉及，但是在印度NCERT版教材中涉及的類型較少，僅有實物照片和示意圖。具體圖表類型及數(shù)目統(tǒng)計如圖1。在圖表的使用中，人教版教材所用到的數(shù)量和類型均多于印度NCERT版教材，能有效地增加物理內(nèi)容的趣味性，同時還能幫助學生了解某些知識點。此外，人教版教材中實物照片占很大的比重，能很好地將物理知識與生活實際相聯(lián)系。

雖然在《課程標準》（或《教學大綱》）中都對實驗做了一定的要求，但只有人教版在教材中設置了一個關于靜摩擦力的演示實驗，印度NCERT版教材并未設置實驗來輔助學生學習物理。學生雖然在初中已經(jīng)對摩擦力有了一定的了解，但是，初中的知識中對靜摩擦力講解是放在“讀一讀”部分作簡單介紹，并沒有具體分析受力情況，因此，人教版教材的這一演示實驗設置得比較好，銜接了初中部分的知識。相對來說，印度NCERT版教材在本部分并未設置實驗，針對靜摩擦力僅是結(jié)合圖片加以文字講解，不利于學生的理解。

通過圖片和實驗輔助來增加文本的趣味性和學生的學習興趣，在對圖片和實驗的講解過程中，可以拓寬學生的知識面，培養(yǎng)學生的價值觀。

5 例題、習題的比較

《課程標準》中指出，“應把物理課程中所形成的物理觀念和科學思維用于分析、解決生產(chǎn)生活中的問題，在解決問題中進一步提高探究能力、增強實踐意識、養(yǎng)成科學態(tài)度，促進物理學科核心素養(yǎng)的形成”[4]。

我們學習物理知識是為了能夠應用于實際，培養(yǎng)多種多樣的能力。在物理課堂中，習題是知識運用的主要方式，是物理學習過程中不可或缺的環(huán)節(jié)。針對兩版教材的例題和習題統(tǒng)計后制作如圖2所示的中印教材例題、習題統(tǒng)計圖。人教版教材的唯一一道例題是關于滑動摩擦力的，沒有涉及靜摩擦力這一知識點。印度NCERT版教材中的例題不僅僅涉及滑動摩擦力，還涉及靜摩擦力。此外，在三道例題中靜摩擦力這一知識點占了兩道，可以看出印度NCERT版教材對靜摩擦力這一知識點的重視程度。

圖2 中印教材例題、習題統(tǒng)計圖

人教版教材在本節(jié)結(jié)束之后就設置三道基礎的習題，有利于學生復習鞏固剛學到的知識點，題量設置合理，且考慮到學生剛學完該知識點，難度也未設置過大。印度NCERT版教材并未在該節(jié)之后立刻給出習題，而是在章節(jié)最后設置的40道題目中給出了9道帶有難度的關于摩擦力的題目，在學生對知識及相關知識有了一定的理解的基礎上進行相關知識點的練習，可以加深學生對知識點的了解，鍛煉學生的思維，提高學生看問題的角度。

比較兩版本教材后發(fā)現(xiàn)，印度NCERT版教材例題涉及的知識點更全面。今后在習題設置中，可以考慮將二者設置習題的方式結(jié)合起來，這樣既能在學完知識點之后及時鞏固，還能將本章節(jié)知識聯(lián)系起來，綜合考慮物理問題。

6啟示

教材編寫的目的都是為了幫助學生學習，教材是學生學習的主要材料，因此教材的編寫要符合學生的心理發(fā)展規(guī)律、認知規(guī)律、物理知識的發(fā)展順序以及知識之間的邏輯順序。通過對中印兩國的兩個版本教材進行比較分析后，得到關于教材編寫和使用的以下幾點啟示：

（1）合理編排教學內(nèi)容，使其符合學生的認知規(guī)律。教材的編寫應當遵循學生的認知發(fā)展規(guī)律和學科邏輯，可以通過活動、實驗引入課題，幫助學生進入物理學習情境，不斷深入學習物理知識。在教學內(nèi)容末尾可以適當?shù)丶尤肷罨臇|西來吸引學生，使學生在深入學習物理知識后回到實際生活。

（2）教學內(nèi)容的表述要盡可能的具體、科學，合理設置欄目。教學內(nèi)容中對于物體力的分析應該盡可能的具體、詳細，方便學生理解，但需要留給學生一定的思考空間。精選欄目內(nèi)容，合理設置欄目位置，盡可能選一些該學段學生感興趣的一些內(nèi)容，版面的設計應盡可能簡明。

（3）利用圖片、實驗，拓寬學生視野，激發(fā)學習興趣。合理運用圖片、實驗，這將會使教材更具靈活性、趣味性，間接地向?qū)W生展示物理來源于生活。精選文本中的圖片、實驗，加強直觀性，使每張圖片都要盡可能地發(fā)揮其用處，使每個實驗都能最大程度地培養(yǎng)學生的多種能力。

（4）精選例題、習題，幫助學生理解、鞏固知識。書本例題大多給出了具體的解析和規(guī)范的解答，主要是用來幫助學生理解本節(jié)課的知識，在解題時理清思路，規(guī)范答題過程。要考慮到習題與教學內(nèi)容、學生的認知發(fā)展程度等因素的關系，精選例題、習題。在習題設置上，將中印兩種習題設置方式相結(jié)合，這更符合學生的思維發(fā)展，能有效幫助學生鞏固知識。

（5）根據(jù)實際情況，合理編排教學內(nèi)容。教材只是根據(jù)《課程標準》（或《教學大綱》）針對教學內(nèi)容給出的大致教學框架。教師在教學過程中不能局限于教材，可以根據(jù)學生的學習情況和自身的教學經(jīng)驗作出一定的調(diào)整，合理地編排教學內(nèi)容。