高中物理教材比較研究與教學建模

【摘 要】教材是最基本、最重要的教學資源。教材的版本層出不窮，合理用好教材，顯得至關重要。如何根據實際教學的需要，靈活地和有創造性地整合教材資源，對教材內容、編排順序、教學方法、圖像系統等方面進行適當的取舍或調整。

【關鍵詞】平拋運動;教學建模;高中物理

【中圖分類號】G633.7 【文獻標識碼】A 【文章編號】1005-6009（2015）06-0033-03

【作者簡介】孟擁軍，江蘇省高淳高級中學（江蘇高淳，211300）教師。

“平拋運動”是高中物理教學內容中最基本、最重要的曲線運動，承上“體現了運動的合成和分解的應用”，啟下“奠定了斜拋運動、帶電粒子在電場中運動的學習基礎”。筆者認為，細品各版教材，精選多樣資源是備課研究“平拋運動”的基礎。

一、各版教材中“編寫方式”比較

普通高中物理課程標準指出：“倡導不受某一種教科書的束縛，吸收和利用各種有利于學生發展的課程資源。教師應根據本校特點和學生的需求，精選課程資源，充實物理課程的教學內容。”[1]不同教材的編者對課程標準的多元認識與理解以及多樣的編寫方式，為教師備課與執教提供了豐富的資源和較大的空間，為教師深讀教材、用活教材提供了研究的“觸點”。人教版、魯科版、粵教版、教科版高中物理教材在“平拋運動”的內容線索、活動過程、圖像資源、習題安排等方面各有側重和特點。

1.內容線索。

人教版采用從平拋運動的定義、速度、位移、軌跡方程到一般的拋體運動的線索展開。魯科版和粵教版教材線索則從平拋運動的定義、分解、規律到規律應用。而教科版在本節內容的最后部分增加了“學生實驗研究平拋運動”，人教版則將“實驗探究平拋運動規律”的內容在第三節中單獨呈現。

2.活動過程。

（1）人教版的活動過程是：先直接給出定義，通過投擲鉛球、噴出的水柱感受平拋運動及軌跡，從運動和力的角度推出平拋運動的速度、位移的分解方法。以“做一做”欄目的演示實驗進一步驗證平拋運動在豎直方向可分解為自由落體運動，借助例題類比得到平拋運動的軌跡方程。并通過“說一說”欄目要求學生嘗試拓展推導斜拋運動規律及軌跡方程。

（2）魯科版的活動過程是：先直接給出定義，用桌面上水平飛出的小球運動的圖片感受平拋運動及軌跡，通過“實驗與探究”驗證平拋運動在豎直方向與自由落體方向上的運動關系，得到x、y與t的關系式，并通過不同時刻的x、y計算和描點得到運動軌跡。在“討論與交流”欄中給出“同一位置以不同的初速度先后拋出3個小球后的情景”加深對規律的理解，通過例題感受分解方法的運用。

（3）粵教版的活動過程是：先直接給出定義并呈現“扔出的石子、桌面上水平飛出的小球”圖片獲得感性認識，在“討論交流”欄中要求學生填寫平拋運動的現象和特點，通過引言陳述和質疑，從“演示實驗、精確實驗研究、理論論證”三個角度歸納出平拋運動的分解方法，然后推導平拋運動規律，即x、y、vx、vy與時間的關系式及方向。最后在“討論與交流”欄中給出兩個有關平拋運動的問題以加深理解。

（4）教科版的活動過程是：在“觀察思考”欄中給出“用滑翔機給朋友投擲禮物卻沒有落到好友的住處”這一情景，要求學生解釋原因、分析軌跡后給出定義。通過“討論交流”和“實驗與探究”欄目引入演示實驗與頻閃照片引導學生思考。并借助“理論探究”欄進一步探究平拋運動的分解方法、分析推導平拋運動規律。最后學生利用實驗研究平拋運動并在“討論交流”中提出問題，目的是在交流后能說出實驗的注意事項及原理。

二、多版教材“編寫方式”的分析

由于教材在編寫過程中很難得到呼應，資源的呈現也有較大的局限性。從教學“重過程”的角度來看，教科書的陳述與學生經歷的過程不是一回事，這就要求教師在設計教學過程時進行優化與再創造。教師要善于結合實際教學需要，靈活地和有創造性地整合教材資源。

1.課堂引入分析。

課堂引入是教學過程的第一步，好的引入可激發學生的學習欲望，明確學習目標。人教版、魯科版、粵教版教材均直接給出平拋運動的定義，教科版教材通過“坐滑翔機給朋友投擲禮物”的觀察，以提出問題“禮物為什么沒有落到好友的住處”作為引入，其目的是激發學生的學習動機，體現了“物理教學要重視學生發現問題、提出問題的過程”這一課標理念。但這個引入也有缺陷，看似源于生活，卻遠離學生的實際感受。受這一引入方式的啟發，本節可采用電腦游戲作為引入，如圖1所示的“飛機投彈炸海盜船”，學生參與游戲時，“炸彈一會超前一會落后”引起學生認知沖突，激發其質疑。

2.活動過程分析。

課程標準對“平拋運動”的要求是“會用運動合成與分解的方法分析拋體運動”，其中的“用……方法”與“分析”體現了“過程與方法”的要求。四套教材均圍繞這一標準來呈現教材內容，但活動的編寫思路各有不同。其中教科版教材的活動設計緊貼課標理念，啟發教師要讓學生經歷在問題情境下發現某一現象或事實的過程，引導學生對生活現象質疑形成疑問，讓學生自主思考或提出問題并解決問題。受教科版教材的活動過程的啟發，筆者認為，平拋運動的活動過程可表述為圖2所示的過程。

3.圖像資源分析。

課本插圖越接近真實生活，越能吸引學生的興趣和激勵學生的學習動機。教材中的插圖為學生發現問題和提出問題提供了“催化劑”。人教版教材投擲鉛球圖片、魯科版的打排球圖片，展現了平拋運動是生活中的常見現象。人教版用“水柱顯示平拋與斜拋運動的軌跡”更為學生建構拋體運動的軌跡做了很好的鋪墊。粵教版、魯科版、教科版的特色是讓學生經歷了演示實驗觀察后，再給出頻閃照片，不僅滲透了精確研究平拋運動的方法，更是在學生面對實驗現象“心求通而未得其意”之時，用照片“開其意”，使學生能夠更透徹地理解所看到的實驗現象及物理內涵，學生觀察和分析照片后會感到釋然和滿足。

4.實驗過程分析。

實驗是物理學的基石，也是直觀教學的手段。四套教材中，人教版、魯科版、教科版均采用如圖3所示的裝置演示，粵教版采用如圖4雙軌平拋儀演示。

魯科版和粵教版教材對學生觀察實驗時提出的要求很有特色，教材演示實驗中提出問題：“實驗能觀察到什么、能說明什么，改變高度后能觀察到什么、能說明什么？”（2014年江蘇高考）這一設計引領物理教學應該重視學生對物理實驗的理解，在觀察演示實驗時，學生不僅要關注所觀察的現象，同時要理解實驗現象是用來說明什么問題和怎樣說明問題的。粵教版教材的雙軌平拋儀的豎落裝置可以在水平方向調節而得到不同高度的平拋小球與落體小球相撞，也能充分說明問題。教科版和粵教版教材均安排了讓學生對演示實驗現象的收集、分析與論證并要求填空，增強了互動性，對物理實驗教學有很好的示范作用。

此外，對于“平拋運動的在水平方向上可視為勻速直線運動”的教材處理上，各版本教材均是一帶而過，應該是一個缺陷。為了加深學生對水平方向上的等效運動的認識，本節教學可以增補如圖5所示的情景，讓學生思考能說明什么問題，為什么會出現這種現象。然后再用雙軌平拋儀的三球同時運動并相碰，這一現象會給學生留下深刻的印象。

5.習題資源分析。

“習題資源”可以從兩個維度進行比較和分析。一是從“應用”的維度進行分析，包括物理知識在物理問題中的應用和物理知識在生活中的應用兩個方面，確定其基本技能的“訓練點”;粵教版、魯科版、教科版教材中習題側重于物理知識在物理問題中的應用，而人教版教材中的習題側重于物理知識在生活問題中的應用，比較符合課標理念。二是從“水平”的維度進行分析，如：粵教版、魯科版、教科版教材習題立足于“基礎練習”，適合基礎較薄弱的學生使用，但題型較單一。人教版教材習題側重于“提高練習”和“拓展練習”，有利用培養學生的建模能力和遷移能力，對學生提出了較高的要求。但深讀內容標準也不無道理，“會用……方法分析”是“理解”水平的能力要求，課標本身的要求就很高。考慮到循序漸進的認知規律，本節教學的評價設計應該采用“低起點、高落點”原則，粵教版、魯科版、教科版教材中習題較適合于新課教學，人教版習題適合于發展性訓練，所以習題的選擇可將四套教材結合起來安排。

三、教學模式的構建

問題情境是連接教師、學生和知識三者的紐帶，是課堂文化的載體，是學生認知活動的媒介。楊震云、史獻計在《高中物理建構型教學模式的實踐、思考與感悟》一文中指出：“要想獲得有意義的知識，應該讓學生置身問題情境中對知識進行主動性建構，揭示真實的生活情境在學習中的內在意義，以促進知識的遷移。”[2]

綜合這些理論和教材比較分析，可構建本節教學模式為“情境搭臺→問題引路→任務驅動→技術輔助+實驗演示→意義建構”，教學流程如下面的框圖所示。

教材是最基本、最重要的教學資源，我們不能無視這些優秀資源的存在，但也不能簡單地疊加。只有“教學資源”成為構成課堂的教師、學生、環境三元素相互作用過程中的積極因素時，滿足特定學習情景的需要和興趣時，才具有實質性的意義，所以，比較教材，整合優化資源是用活教材的手段，教師要根據實際教學的需要，靈活地、有創造性地“用教材教”，而不是“教教材”，教師要對教材內容、編排順序、教學方法等方面進行適當的取舍或調整、增補，選擇適合于學生實際的資源，物理教學才能有趣、有效。

【參考文獻】

[1]普通高中物理課程標準（實驗稿）[S].北京：人民教育出版社，2012.

[2]楊震云，史獻計.高中物理建構型教學模式的實踐、思考與感悟[J].中學物理教學參考，2012（12）.

注：本文系江蘇省中小學教學研究2013年度第十期立項課題“基于新課程標準的高中物理深度備課行動研究”（課題編號：2013JK10-L002）階段性成果之一。