基于教材對(duì)比的高中物理例題創(chuàng)新使用探討
——以高中物理必修第二冊(cè)為例

麥宜平 李德安

(華南師范大學(xué)物理與電信工程學(xué)院 廣東 廣州 510006)

1 引言

隨著《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)(2017年版)》的頒布,各個(gè)版本的教材也在其指導(dǎo)下進(jìn)行了重新編寫(xiě),更加強(qiáng)調(diào)對(duì)學(xué)生物理學(xué)科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)[1].其中,新課標(biāo)提出通過(guò)問(wèn)題解決促進(jìn)物理學(xué)科核心素養(yǎng)的達(dá)成,而例題作為教材的重要組成部分,對(duì)學(xué)生掌握問(wèn)題解決方法具有示范作用,是學(xué)生掌握物理知識(shí)、發(fā)展思維能力、提高核心素養(yǎng)的重要渠道[2].

自新課標(biāo)頒布以來(lái),關(guān)于高中物理教材的研究成果整體呈上升趨勢(shì),但對(duì)于教材例題的研究主要聚焦于教材例題特征、新舊教材例題差異、不同版本教材例題的比較與概述,較少?gòu)男陆滩睦}使用的角度出發(fā)進(jìn)行探討.本文選取新人教版與新粵教版高中物理必修第二冊(cè)作為研究對(duì)象,基于二者例題編寫(xiě)特點(diǎn)的對(duì)比分析得到使用啟示,并給出使用建議.

2 兩版教材例題對(duì)比

2.1 例題類(lèi)型與題量對(duì)比

為了保證統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的嚴(yán)謹(jǐn),在統(tǒng)計(jì)過(guò)程中出現(xiàn)多個(gè)小問(wèn)的題目記為多題,其統(tǒng)計(jì)結(jié)果如表1所示.從題量上看,新粵教版教材的總例題量要多于新人教版,從題型上看,新人教版例題主要為計(jì)算題,而新粵教版例題題型包括計(jì)算題、分析題、探究題.

表1 兩版教材的例題類(lèi)型與題量設(shè)置

對(duì)比兩版教材,新人教版例題主要為物理規(guī)律與物理公式應(yīng)用的計(jì)算題,旨在培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用物理知識(shí)解決問(wèn)題的能力,進(jìn)一步鞏固所學(xué)的物理概念與規(guī)律,對(duì)學(xué)生數(shù)理推理能力的培養(yǎng)有較高價(jià)值;而新粵教版例題更加豐富,不僅設(shè)置了定量計(jì)算題,還設(shè)置了定性分析題,旨在培養(yǎng)學(xué)生的分析探究能力,提高知識(shí)的綜合運(yùn)用水平.

2.2 例題情境的對(duì)比

由統(tǒng)計(jì)可知,兩版教材都重視例題的情境性,注重物理知識(shí)與現(xiàn)實(shí)世界的聯(lián)系,但二者在構(gòu)建情境時(shí)仍然存在區(qū)別,體現(xiàn)出價(jià)值導(dǎo)向的差異.新人教版設(shè)置的例題背景更貼近生活,與個(gè)人聯(lián)系緊密;新粵教版更關(guān)注學(xué)生綜合素質(zhì),與社會(huì)聯(lián)系緊密.

如“平拋運(yùn)動(dòng)”的例題中,新人教版與新粵教版都以無(wú)人機(jī)投物為題干背景,考查學(xué)生對(duì)平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律的掌握.新人教版創(chuàng)設(shè)的情境是“某同學(xué)利用無(wú)人機(jī)玩投彈游戲”,這一例題背景加強(qiáng)了題目與學(xué)生的聯(lián)系,有利于激發(fā)學(xué)生的探究興趣;新粵教版創(chuàng)設(shè)的情境是“災(zāi)難發(fā)生時(shí)利用無(wú)人機(jī)運(yùn)送物資”,這一例題背景體現(xiàn)了物理與社會(huì)的聯(lián)系,有利于增強(qiáng)學(xué)生的社會(huì)責(zé)任感.

2.3 例題插圖的對(duì)比

根據(jù)統(tǒng)計(jì),新人教版與新粵教版的插圖主要可分為實(shí)體圖、模型圖、示意圖和數(shù)據(jù)圖.由表2可知,新人教版與新粵教版都重視例題插圖,以優(yōu)化視覺(jué)效果,但新人教版示意圖居多,新粵教版則模型圖居多.

表2 兩版教材的例題插圖設(shè)置

對(duì)比兩版教材可發(fā)現(xiàn),新人教版傾向于將題干的物理信息都展示在插圖中,清晰直觀展示題目描述的物理情境;新粵教版傾向于將題干中的復(fù)雜情境進(jìn)行簡(jiǎn)化,方便學(xué)生理解題干描述的物理情境,但仍需要學(xué)生繼續(xù)進(jìn)行思維加工.如“機(jī)械能守恒定律”的例題,新人教版插圖直觀展示了題目中蘊(yùn)含的物理要素,幫助學(xué)生快速把握解題關(guān)鍵點(diǎn),厘清解題思路;新粵教版插圖形象展示了投擲鉛球的情境,幫助學(xué)生在頭腦中快速呈現(xiàn)題目情境,但同時(shí)又需要進(jìn)一步提取題目信息,對(duì)模型圖進(jìn)行思維加工.

2.4 例題結(jié)構(gòu)的對(duì)比

新人教版與新粵教版例題都由分析與解答兩部分構(gòu)成,先在分析部分對(duì)解題思路進(jìn)行點(diǎn)撥,再在解答部分寫(xiě)出解題過(guò)程以供參考,但二者在這兩部分內(nèi)容中仍有細(xì)微差別.如“功”這一節(jié)的例題,兩版教材的例題情境都是用一斜向上的力拉動(dòng)物體,都需要求得“總功”.在分析部分,新人教版用示意圖將題目中蘊(yùn)含的物理信息轉(zhuǎn)換為物理模型,并示范了如何尋找已知物理量,如何挖掘出隱藏條件,最終得到求“總功”所需要求的物理量;新粵教版在分析部分則簡(jiǎn)單點(diǎn)明解題運(yùn)用的知識(shí)點(diǎn),并直接點(diǎn)出求“總功”需要知道的物理量.在解答部分,由于新人教版已在分析部分進(jìn)行了詳細(xì)分析,因此解答過(guò)程簡(jiǎn)潔明了;新粵教版則是在解答部分對(duì)物體進(jìn)行受力分析,文字說(shuō)明也相對(duì)新人教版更多,且提供了兩種解題思路.

對(duì)比兩版教材可發(fā)現(xiàn),新人教版的分析部分注重對(duì)學(xué)生解題思路的引導(dǎo),解答部分注重對(duì)學(xué)生答題規(guī)范的指導(dǎo);新粵教版的分析部分表達(dá)直接,因而是解答部分承擔(dān)著物理情境分析的內(nèi)容,且其一題多解的模式體現(xiàn)對(duì)學(xué)生思維啟發(fā)的重視.兩版教材比較下,新人教版例題規(guī)范性更強(qiáng),而新粵教版例題啟發(fā)性更強(qiáng).

3 教學(xué)建議

筆者基于對(duì)兩版教材例題類(lèi)型、情境、插圖、結(jié)構(gòu)的比較與分析,對(duì)一線教師有效使用教材例題提出幾點(diǎn)建議.

3.1 豐富例題題型 引導(dǎo)學(xué)生思考

學(xué)生通過(guò)結(jié)構(gòu)良好問(wèn)題的訓(xùn)練,可以快速提取題干關(guān)鍵信息,在已有圖式中快速選擇解決問(wèn)題所需知識(shí),可以在較短的時(shí)間內(nèi)解決問(wèn)題.但長(zhǎng)此以往,學(xué)生可能出現(xiàn)解題思維固化,難以將習(xí)得知識(shí)遷移到新的情境中解決新的問(wèn)題.因此教師在課堂例題講解時(shí),既要注重學(xué)生解題思維的訓(xùn)練,也要注重學(xué)生知識(shí)遷移能力的培養(yǎng),適當(dāng)選擇有利于學(xué)生發(fā)散思維的例題,穿插與真實(shí)世界相關(guān)的非常規(guī)性物理問(wèn)題,培養(yǎng)學(xué)生真實(shí)情境的信息提取能力、規(guī)則選擇能力、知識(shí)運(yùn)用能力,使學(xué)生在解決實(shí)際情境問(wèn)題中活化物理知識(shí),促進(jìn)學(xué)生全面發(fā)展.

例如新粵教版“離心現(xiàn)象及其應(yīng)用”的例題作為典型的結(jié)構(gòu)不良物理問(wèn)題,以科技館圓管玩具為載體,要求學(xué)生運(yùn)用離心運(yùn)動(dòng)相關(guān)知識(shí)尋找解決方案,其解決過(guò)程與方法多樣.在進(jìn)行該例題教學(xué)時(shí),教師首先可以要求學(xué)生通過(guò)討論交流、相互啟發(fā)尋找解決方案,啟發(fā)學(xué)生思維;其次,在學(xué)生討論結(jié)果的基礎(chǔ)上,通過(guò)教具演示或視頻播放展示利用離心現(xiàn)象將兩個(gè)小球置于圓管兩端的實(shí)驗(yàn),給予學(xué)生感性認(rèn)識(shí)與思想沖擊;隨后,基于實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象分析其物理模型,將離心運(yùn)動(dòng)的知識(shí)與該實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象相聯(lián)系,使學(xué)生感受物理知識(shí)的價(jià)值;最后,以該實(shí)驗(yàn)器材為載體,引導(dǎo)學(xué)生思考該器材的其他用途,培養(yǎng)學(xué)生發(fā)散思維.

3.2 注重聯(lián)系實(shí)際 體現(xiàn)價(jià)值培養(yǎng)

教材中大部分例題都依托現(xiàn)實(shí)情境,反映出教材注重學(xué)生問(wèn)題解決能力的培養(yǎng),關(guān)注學(xué)生價(jià)值觀的引導(dǎo)[3].但由于課堂時(shí)間有限,一些教師為了追求講題效率,忽視了對(duì)例題情境中隱含價(jià)值觀的挖掘,不利于學(xué)生核心素養(yǎng)的培養(yǎng).而教材啟發(fā)我們,應(yīng)從提高學(xué)生核心素養(yǎng)出發(fā),結(jié)合學(xué)生實(shí)際情況合理選擇或補(bǔ)充題目背景,使學(xué)生認(rèn)識(shí)到物理知識(shí)與個(gè)人或社會(huì)的聯(lián)系,體會(huì)到該物理知識(shí)在現(xiàn)實(shí)世界中的價(jià)值.

例如新粵教版必修第二冊(cè)第8頁(yè)小船過(guò)河這一例題,題干中只是簡(jiǎn)單提及“小船擺渡曾是人們過(guò)河的主要方式”,但隨著時(shí)代發(fā)展,渡輪已逐漸替代傳統(tǒng)擺渡小船,這樣的例題背景會(huì)讓學(xué)生難以將其中蘊(yùn)含的物理思想與現(xiàn)實(shí)世界聯(lián)系起來(lái),因此在講解這道例題時(shí)教師可以適當(dāng)進(jìn)行補(bǔ)充.從個(gè)人取向出發(fā),可以補(bǔ)充河中游泳的問(wèn)題,用人代替題目中的小船,引導(dǎo)學(xué)生思考在河中朝著正前方游泳實(shí)際上會(huì)游到哪里,是什么原因?qū)е碌?通過(guò)運(yùn)用物理知識(shí)分析,使學(xué)生意識(shí)到在河中游泳會(huì)存在的安全隱患,提高學(xué)生的安全意識(shí);從社會(huì)取向出發(fā),可以補(bǔ)充洪災(zāi)發(fā)生時(shí)搜救艇救援的案例,將題目中小船過(guò)河模型與現(xiàn)實(shí)世界搶險(xiǎn)救災(zāi)相聯(lián)系,提高學(xué)生的社會(huì)責(zé)任感,潛移默化地進(jìn)行價(jià)值教育.

3.3 重視模型建構(gòu) 強(qiáng)調(diào)情景分析

物理模型構(gòu)建是解決物理問(wèn)題的重要工具之一,它能將題目信息轉(zhuǎn)換為直觀的物理模型,輔助解題者理解題意,因而兩版教材都重視利用插圖展示物理模型,關(guān)注學(xué)生物理模型的建構(gòu)能力.但在實(shí)際使用過(guò)程中,物理模型的建構(gòu)往往是由教師完成,導(dǎo)致學(xué)生在其中僅處于被動(dòng)接收者而非主動(dòng)建構(gòu)者的位置,缺乏對(duì)學(xué)生模型建構(gòu)能力的培養(yǎng).而教材啟發(fā)我們要重視模型構(gòu)建過(guò)程,因此教師要改變傳統(tǒng)觀念,引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)將題干文字描述轉(zhuǎn)換為物理情景,即運(yùn)用物理知識(shí)去分析題中物理對(duì)象和物理過(guò)程,在頭腦中形成清晰的物理模型,再引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)一步分析其運(yùn)動(dòng)情況或受力情況,找出其遵守的物理規(guī)律.

例如“平拋運(yùn)動(dòng)”這一節(jié)中關(guān)于無(wú)人機(jī)投物的例題,新人教版與新粵教版都有無(wú)人機(jī)的實(shí)體圖,教師首先可引導(dǎo)學(xué)生閱讀題干,將題干文字表述轉(zhuǎn)換為物理情境,即在頭腦中形成無(wú)人機(jī)拋物的平拋模型圖,再逐步引導(dǎo)學(xué)生提取物理信息,將模型圖轉(zhuǎn)換為包含物理信息的示意圖,通過(guò)一步步的引導(dǎo)使學(xué)生習(xí)得建立模型的方法.

3.4 重視思路點(diǎn)撥 增強(qiáng)答題規(guī)范

例題對(duì)初學(xué)者起著重要示范作用,初學(xué)者需要通過(guò)例題示范掌握分析物理情境的思路,認(rèn)識(shí)規(guī)范答題的模式,把握例題涉及知識(shí)點(diǎn).但部分教師在講解完教材例題后,就馬上進(jìn)入下一道課堂習(xí)題練習(xí),忽視了對(duì)答題思路的點(diǎn)撥與答題規(guī)范的強(qiáng)調(diào).而教材啟發(fā)我們,一方面應(yīng)關(guān)注對(duì)學(xué)生思路的點(diǎn)撥,使學(xué)生通過(guò)例題學(xué)會(huì)如何解決該類(lèi)問(wèn)題,另一方面應(yīng)注意對(duì)規(guī)范答題的指導(dǎo),明確規(guī)范答題的要求,促使學(xué)生養(yǎng)成良好答題習(xí)慣.

例如新人教版必修第二冊(cè)第15頁(yè)的例題要求平拋運(yùn)動(dòng)物體落地時(shí)的夾角,教師首先可以引導(dǎo)學(xué)生在頭腦中建立物理模型,明確已知物理量、解題所需物理量、解題所用物理知識(shí),避免涉及過(guò)多與解題無(wú)關(guān)的知識(shí),以免增加學(xué)生的認(rèn)知負(fù)荷[4];其次解題過(guò)程中要對(duì)學(xué)生提出明確的規(guī)范要求,強(qiáng)調(diào)高中答題規(guī)范與初中的不同之處,糾正學(xué)生的一些初中答題習(xí)慣;最后,在完成例題講解后可對(duì)該題涉及知識(shí)點(diǎn)以及解題思路進(jìn)行總結(jié),幫助學(xué)生厘清解題思路,掌握該類(lèi)平拋運(yùn)動(dòng)問(wèn)題的解題方法.

3.5 選擇典型例題 活化物理知識(shí)

例題的選擇應(yīng)具有典型性,以達(dá)到“少而精”的效果.但在實(shí)際教學(xué)過(guò)程中,為了使學(xué)生快速掌握該類(lèi)物理問(wèn)題的解題技巧,部分教師會(huì)選擇增加課堂例題數(shù)量,試圖通過(guò)增加訓(xùn)練量來(lái)提高訓(xùn)練效果,導(dǎo)致學(xué)生存在機(jī)械做題而不多加思考的問(wèn)題.對(duì)此,教師在選擇課堂例題時(shí),首先考慮該例題是否具有代表性,是否體現(xiàn)了本節(jié)課教學(xué)內(nèi)容的重點(diǎn),是否能夠有效鞏固所學(xué)知識(shí),在此基礎(chǔ)上再考慮該題目對(duì)于學(xué)生思維的開(kāi)闊作用.相比起采用多道例題,在一道例題上進(jìn)行“一題多解”與“一題多變”更有利于訓(xùn)練學(xué)生思維的靈活性.

如新粵教版萬(wàn)有引力定律、機(jī)械能守恒及其定律中的例題,都有采用“一題多解”的模式,為學(xué)生解題提供了不同思路.又如新粵教版生活與生產(chǎn)中的拋體運(yùn)動(dòng)的例題,在例題原本平拋運(yùn)動(dòng)的物理情境的基礎(chǔ)上,引導(dǎo)學(xué)生思考若運(yùn)動(dòng)方式變成斜拋運(yùn)動(dòng)該如何解題,幫助學(xué)生進(jìn)行知識(shí)遷移.因此教師在講解課堂例題時(shí),可以基于例題原有題干進(jìn)行變式訓(xùn)練,做到“一題多變”,有效培養(yǎng)學(xué)生的思維能力.

4 結(jié)束語(yǔ)

教材中精心編寫(xiě)的例題蘊(yùn)含了豐富的育人素材,不同版本的教材例題雖然在編寫(xiě)特點(diǎn)上各有特色,但歸根結(jié)底都以培養(yǎng)學(xué)生的物理學(xué)科核心素養(yǎng)為目的.因此,在教學(xué)中應(yīng)當(dāng)最大限度體現(xiàn)例題的示范作用,發(fā)揮例題的育人功能,促進(jìn)學(xué)生物理學(xué)科核心素養(yǎng)的發(fā)展.