高中物理教科書插圖中的隱性知識研究

【摘 要】本文以2019年人教版高中《物理》（必修一）為例，從教科書插圖的概念、分類分析插圖所蘊含的隱性知識及其功能特點，以期對高中物理教師的教學(xué)以及學(xué)生的知識理解能力提升有所幫助。

【關(guān)鍵詞】高中物理;教科書插圖;隱性知識

【中圖分類號】G633.7? 【文獻標(biāo)識碼】A? 【文章編號】1671-8437（2020）34-0253-02

新課程改革以后，插圖在物理教科書中有了更多的呈現(xiàn)方式，越來越成為教師以及學(xué)生在教學(xué)過程中不可忽視的內(nèi)容。相較文字而言，插圖在給學(xué)生提供更加直觀的感受和明顯記憶點的同時，蘊藏了豐富的隱性知識，是對物理課本知識內(nèi)容的有效延伸[1]。在教師的引導(dǎo)與隱性知識學(xué)習(xí)的共同合作下，學(xué)生能充分掌握并學(xué)會運用知識。但是，不少物理教師只關(guān)注對教科書中文字的講解，忽略了對插圖中隱性知識的深度挖掘，導(dǎo)致學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中對知識的理解拘泥于文字。因此，研究物理教科書插圖中的隱性知識對提高教師的教科書分析能力及培養(yǎng)學(xué)生的知識理解能力和技能、情感都有重要意義。

1? ?教科書插圖及其隱性知識概述

教科書插圖指的是教科書中一些能夠表現(xiàn)現(xiàn)象和事物特性或者是根據(jù)相關(guān)理論統(tǒng)計出來的表格圖片。理科教科書和文科教科書的插圖都能夠給學(xué)生及教師直觀且生動的感受，但理科教科書不同于文科教科書之處在于它的很多插圖都是實驗裝置以及操作圖。物理本身就是一門以實驗為基礎(chǔ)、邏輯性強、知識較抽象、與生活技術(shù)聯(lián)系密切的學(xué)科，更需要一些插圖幫助學(xué)生快速熟悉并理解書中的內(nèi)容。

隱性知識是相對于顯性知識而言的，主要指隱含在材料或者經(jīng)驗中并沒有直接表征出來的知識內(nèi)容，是未經(jīng)系統(tǒng)整理的、往往隱含在人們的經(jīng)驗之中、容易忽略卻又深刻影響人們行為的知識。教科書插圖中的隱性知識是學(xué)生不易注意到且不善于分析的，是需要教師根據(jù)已有的經(jīng)驗和知識儲備指導(dǎo)學(xué)生對插圖內(nèi)容進行深層次挖掘才能得到的知識。

2? ?教科書插圖中的隱性知識及特點

筆者以教科書插圖的分類為基礎(chǔ)，從不同類型的插圖入手，研究并論述插圖中的隱性知識及其特點。

2.1? 章節(jié)引入圖

章節(jié)引入圖意在吸引學(xué)生，初步激發(fā)學(xué)生對知識的學(xué)習(xí)興趣。無論是從生活上還是從科學(xué)技術(shù)上引入，教師都可借助此類插圖打開學(xué)生的視野，引導(dǎo)學(xué)生關(guān)心當(dāng)前科技，關(guān)注本章重點知識內(nèi)容，提升自身素養(yǎng)。第二章章首圖為“磁懸浮列車”，磁懸浮列車是我國一項重大且令人驕傲的發(fā)明，它的運行給人們帶來了巨大便利，其行駛速度最高可達每小時603千米，遠遠快于汽車，但不能說其加速度永遠大于汽車，為什么呢？該插圖不僅給學(xué)生形象地展現(xiàn)了我國當(dāng)前磁懸浮列車的形態(tài)，還通過隱性知識為學(xué)生設(shè)下疑問，讓學(xué)生對本章重點知識產(chǎn)生學(xué)習(xí)興趣。教師也可借此向?qū)W生展示我國鐵路方面的發(fā)展和進步，在潛移默化間培養(yǎng)學(xué)生的愛國情懷。

2.2? 人物肖像圖

人物肖像圖中蘊含著豐富的物理學(xué)史知識，學(xué)習(xí)人物肖像圖有利于學(xué)生研究物理學(xué)史。研究物理學(xué)史有助于讓學(xué)生了解物理學(xué)科發(fā)展規(guī)律，也有助于培養(yǎng)學(xué)生的歷史學(xué)精神。在教學(xué)中，挖掘人物肖像圖中的物理學(xué)史知識，既可以幫助學(xué)生了解物理概念與理論的發(fā)展進程，還能夠培養(yǎng)學(xué)生積極探究的良好科學(xué)態(tài)度。

教材圖2.4-5描繪的是伽利略在做銅球沿斜面運動的實驗，伽利略與許多人一起讓銅球沿著具有不同傾斜角度的斜面運動，以此來研究自由落體的運動規(guī)律。教師可通過講述其中相關(guān)的學(xué)史問題培養(yǎng)學(xué)生思考問題的意識，為學(xué)生樹立學(xué)習(xí)榜樣，以榜樣的力量指導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)與探究，以物理學(xué)家的精神感染學(xué)生，培養(yǎng)學(xué)生樂于探索、善于發(fā)現(xiàn)與解決問題的能力，以及積極向上、嚴謹認真的科學(xué)態(tài)度。

2.3? 生活物理圖

生活物理圖中插圖比較豐富且生活化，其中隱含的物理內(nèi)容與生活息息相關(guān)。生活處處有物理，物理時時應(yīng)用于生活，新課程標(biāo)準也提出了“從生活走向物理，從物理走向社會”的基本理念。而分析有關(guān)生產(chǎn)生活的物理插圖中的隱性知識，既可以鞏固課堂知識，又可以讓學(xué)生在實際生活中積極地運用物理知識來分析并解決問題。

教材圖1.1-3描繪了一幅“臥看滿天云不動，不知云與我俱東”的圖景，藝術(shù)性地折射了運動相對性的知識;教材圖1.4-3“相同時間曝光飛機起飛時”的照片形象地展示了加速度、速度以及變化率三者之間的關(guān)系和區(qū)別，能讓學(xué)生將生活與運動聯(lián)系起來，充分理解和掌握物理知識。

2.4? 實驗演示圖

實驗演示插圖向?qū)W生直觀地展示了實驗裝置的結(jié)構(gòu)、實驗原理、操作步驟等隱性知識。物理是以實驗為基礎(chǔ)的學(xué)科，學(xué)會觀察實驗、規(guī)范操作、勤于動手、樂于探究是物理學(xué)科對學(xué)生學(xué)習(xí)的基本要求與最終目標(biāo)[2]。

教材圖2.4-1為實驗演示圖，清晰地展示了實驗所需的實驗器材以及玻璃管擺放位置，學(xué)生雖做不了實驗，卻可以在教師的引導(dǎo)下聯(lián)想到基本的實驗步驟和現(xiàn)象。同時，還能培養(yǎng)學(xué)生對實驗探究的興趣，提高學(xué)生的觀察能力。教材圖2.4-10展示的是生活中的小實驗，圖中第一位學(xué)生捏住直尺0刻度，第二位學(xué)生捏住直尺頂端，反映了根據(jù)刻度尺長度來測量學(xué)生的反應(yīng)時間。該實驗貼近生活，學(xué)生在生活中就可操作觀察。教師可以借此類插圖引導(dǎo)學(xué)生使用生活中常見的事物設(shè)計并操作實驗，從而提高學(xué)生的動手能力與探索精神。

2.5? 數(shù)據(jù)分析圖

數(shù)據(jù)分析圖包括數(shù)據(jù)表格和坐標(biāo)圖像兩種圖。表格與圖像是在物理實驗過程中分析和處理數(shù)據(jù)的一種常用方法，是直觀反映物理量之間的關(guān)系的重要途徑，善于挖掘并總結(jié)數(shù)據(jù)圖中的隱性知識是一項重要的實驗技能。

教材圖4.3-1是關(guān)于探究牛頓第二定律的表達式的兩幅圖片，直觀地呈現(xiàn)了在猜想與實際數(shù)據(jù)兩種情況下加速度a與合外力F的關(guān)系，教師可借此引導(dǎo)學(xué)生思考圖像的意義、圖像的差別以及原因，然后總結(jié)出牛頓第二定律的內(nèi)容和表達式。采用物理圖像的方法能使學(xué)生探究規(guī)律更簡便、直觀。教師還可以借助此類插圖培養(yǎng)學(xué)生通過讀取圖表、分析圖表獲取知識與技能的能力，增強學(xué)生的總結(jié)分析能力。通過對圖像的隱性知識的挖掘和講解，能培養(yǎng)學(xué)生對知識的嚴謹態(tài)度，讓學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)家的勇氣以及科學(xué)嚴謹?shù)膽B(tài)度。

2.6? 模型示意圖

模型法是揭示那些難以直接觀察到的事物的內(nèi)部構(gòu)造、事物變化以及物理實驗原理及規(guī)律的方法[3]。模型示意圖是在編寫教科書時，為利于學(xué)生理解，又不失物理原型的形態(tài)、特征與本質(zhì)而對其進行的簡潔刻畫。

教材圖1.4-1為加速度方向與速度方向的關(guān)系示意圖，清晰地展現(xiàn)了在速度增加與減小的兩種情況下加速度與速度方向的關(guān)系。學(xué)生從速度與加速度的箭頭走向中能直接得出結(jié)論，并聯(lián)系所學(xué)知識，加深對物理知識的理解與靈活運用。教師利用此類插圖可以將復(fù)雜的知識用簡潔的方式呈現(xiàn)給學(xué)生，幫助學(xué)生理解記憶、加深印象。

通過上述分析可知，物理教科書插圖中確實蘊含著豐富且有待挖掘的隱性知識，每一張插圖都在其所在章節(jié)的教學(xué)中發(fā)揮著重要作用。所以，在教學(xué)中，教師要充分發(fā)揮對學(xué)生的指導(dǎo)作用，讓學(xué)生不再拘泥于書面文字而忽略插圖中的隱性知識，在不斷探索、分析、整合中獲得插圖中的隱性知識。教師要針對不同類型的教科書插圖以及不同學(xué)生的知識水平方面采用恰當(dāng)?shù)慕虒W(xué)策略，使隱性知識充分顯性化，從而幫助學(xué)生掌握知識內(nèi)容。教師要在學(xué)生獲取隱性知識的過程中提高學(xué)生對物理知識的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生對生活中物理問題的觀察、分析與處理能力，增強其分析與處理實驗數(shù)據(jù)的能力以及構(gòu)建與理解物理模型的能力;要在知識與能力的基礎(chǔ)上，培養(yǎng)學(xué)生善于思考、勤于動手的探究精神以及嚴謹認真的科學(xué)態(tài)度。

【參考文獻】

[1]杜愛慧，盧美枝.中學(xué)物理教科書插圖中的隱性知識及其運用策略探討[J].教育理論與實踐，2014（34）.

[2]楊樂.中學(xué)物理教科書插圖中的隱性知識及其運用策略探討[J].教育現(xiàn)代化，2016（3）.

[3]侯新杰，阮舒雨.初中物理教科書插圖中的隱性知識和運用策略[J].教學(xué)與管理，2019（15）.

【作者簡介】

劉佳（1997～），女，漢族，吉林雙遼人，吉林師范大學(xué)學(xué)科教學(xué)（物理）專業(yè)2019級在讀研究生。研究方向：學(xué)科教學(xué)

（物理）。