基于物理教材開發的案例分析

蔣天林

摘 要：物理教材開發是指教師在教學過程中根據教學的需要，對物理教材進行適當加工、處理、增刪、更換等.教師對教材進行適當的開發，靈活處理教材，合理取舍，本著最優化的方案，實現從教材內容到教學內容的構建.教材開發要遵循：以普通高中物理課標要求為依據的原則、以學生認知水平等教學實際為主體的原則、以促進學生發展、提升物理核心素養為目標的原則等.

關鍵詞：教材開發；教學設計；案例

一、問題的提出

教學是一門科學，是一門藝術，更是一門技術.課堂教學的有效性在很大程度上取決于教師的教學設計.我們教學后常做這樣的反思：我們的教學是否順應知識體系和學生的認知規律？能否設計出更優化的教學程序？

二、理論的探究

美國著名的教學設計研究專家馬杰（R.Mager）指出：教學設計依次由三個基本問題組成.首先是“我去哪里”，即教學目標的制訂；接著是“我如何去那里”，包括學習者起始狀態的分析、教學內容的分析與組織、教學方法與教學媒介的選擇；最后是“我怎么判斷我已到達了那里”，即教學的評價.“如何去那里”即我們老師常說的如何教，這是我們教學設計中的重中之重.物理教材的開發是指教師在教學過程中根據教學的需要，對物理教材進行加工、處理、增刪、更換等.合適的教學內容建立在對課程標準和教材的正確理解、對學生學習狀態準確把握的基礎上，蘊含著教師用教材教的理念.

建構主義理論提出，學習者是以自己的經驗為基礎來建構現實，來理解和建構新的知識和信息.教學不能無視學生的已有知識經驗，簡單強硬地從外部對學生實施知識的“填灌”，而是應當把學生原有的知識經驗作為新知識的生長點，引導學生從原有的知識經驗中生長新的知識經驗.教材向教師和學生提供了需要學習的知識，同時也提供了教學素材與物理思想、方法，但教學內容不能完全等同于教材內容，教學不能照本宣科.教師要根據教學的需要對教材進行適當的開發，從而準確把握課標要求，明確教材編寫意圖及使用方法，靈活處理教材，合理取舍，本著最優化的方案，實現從教材內容到教學內容的構建.使教材作為課程資源為教學服務，真正做到創造性用教材，而不是教教材，從而提升教師統領物理學科全局的意識和駕馭教材的能力.教材開發要遵循：以普通高中物理課標要求為依據的原則、以學生認知水平等教學實際為主體的原則、以促進學生發展和提升物理核心素養為目標的原則等.

下面以人教版物理八年級（下）第十一章第一節“功”、人教版高中物理選修3-1第三章第四節“通電導線在磁場中受到的力”中安培力的方向為例說明在教學中如何進行教材開發的.

三、具體的案例

物理學是一門以觀察和實驗為基礎的學科，物理概念的形成、規律的建立都與生活、生產實際密不可分，都要借助觀察和實驗手段得以落實和深化.正如諾貝爾獎得主德國科學家玻恩所言：“與其說是因為我發表的工作里包含了一個自然現象的發現，倒不如說因為那里包含了一個關于自然現象的科學思想方法基礎.”

案例一 初中“功”的概念引入

人教版物理八年級（下）第十一章第一節 “功”

教材中情景引入：用叉車搬運貨物時，叉車把貨物從地面提升到一定的高度.叉車用力托起貨物，使貨物在這個力的方向上發生了位置的移動，我們看到了叉車的工作成效.

在物理教學中，我們不僅僅是要求學生理解物理概念、規律，更重要的是要讓他們知道物理學上為什么要引入這個物理量以及規律的來龍去脈.教材中“用叉車搬運貨物時，叉車把貨物從地面提升到一定的高度.叉車用力托起貨物，使貨物在這個力的方向上發生了位置的移動.我們看到了叉車的工作成效”引入物理量“功”.筆者近期觀摩了初二物理“功”的公開課、優質課，發現好多教師并沒有理解教材中的“工作成效”的物理含義，自然也就沒有講清為什么要引入“功”的概念，功為什么等于力與物體在力的方向上移動的距離的乘積？

筆者認為本節課的重點首先是要讓學生知道為什么要引入“功”的概念，功為什么等于力與物體在力的方向上移動的距離的乘積；其次才是掌握功的相關知識.也就是如何理解教材中的“工作成效”的物理含義？因此，筆者設計了如下的問題.

目標：把12袋相同的裝修材料搬運到6米高的樓上，現分別采用A、B、C、D四種方式搬運：

A：每次將3袋裝修材料搬運到2米高的樓上；B：每次將1袋裝修材料搬運到3米高的樓上；C：每次將4袋裝修材料搬運到1米高的樓上；D：每次沿水平面將2袋裝修材料搬運2米.

問題1：各自需要搬運幾次才能完成任務？

學生：

A：每次將3袋裝修材料搬運到2米高的樓上，需要12次完成任務；B：每次將1袋裝修材料搬運到3米高的樓上，需要24次完成任務；C：每次將4袋裝修材料搬運到1米高的樓上，需要18次完成任務；D：每次沿水平面將2袋裝修材料搬運2米，無法完成任務.

問題2：哪種搬運方式成效最大？

學生：A搬運的次數最少，所以A的成效最大.

問題3：成效與哪些因素有關？什么關系？運用什么方法尋找？

學生：運用控制變量法尋找成效與哪些因素有關；成效與每次搬運的袋子數（即搬運裝修材料用的力）和高度（物體運動的距離）這兩個因素有關；成效與每次搬運的袋子數（即搬運裝修材料用的力）和高度（物體運動的距離）的積有關.

設計意圖 通過上面的教學設計，幫助學生理解了“工作成效”，即我們為什么要引入“功”的概念，功為什么等于力與物體在力的方向上移動的距離的乘積，接著的講授自然就顯得水到渠成.

案例二 高中的“左手定則”規律的建立

人教版高中物理選修3-1第三章第四節 “通電導線在磁場中受到的力”中安培力的方向

教材中的情景引入：把一段直導線懸掛在蹄形磁鐵兩極間，通電后導線會擺動，引入安培力；方向判定：教材中直接給出左手定則.endprint

筆者認為該部分教材的處理存在不足：教材中直接給出了左手定則.教材中并沒有利用實驗引導學生歸納出磁感應強度方向、電流方向、安培力方向三者之間的關系，向學生清晰展示科學探究的過程.因而不能使學生領悟建立新理論的科學方法，不能很好地培養學生的猜想、探究意識、科學精神和探究能力，不利于提升學生的物理核心素養.

筆者恰恰是對磁感應強度方向、電流方向、安培力方向三者之間的關系通過實驗讓學生總結出來的，向學生清晰展示科學探究的過程.具體設計如下.

老師：如何通過實驗探究磁感應強度方向、電流方向、安培力方向三者之間的關系？

學生：控制變量法

（1）保持磁場的方向不變，改變電流的方向，觀察導體運動方向；

（2）保持電流的方向不變，改變磁場的方向，觀察導體運動方向.

按照學生的設想，我們做下列四組實驗，如表1.

老師：請根據實驗結果總結：磁感應強度方向、電流方向和安培力方向三者間的關系？

學生：安培力垂直于磁場的方向，安培力垂直于通電導線的電流方向.

老師：直線電流的磁場、通電螺線管的磁場是如何判定的？

學生：右手定則.

老師：我們能不能用類似的方法進行表達呢，請同學們思考一下.

學生：左手定則.

老師：如何表示？

讓我們再回到實驗中，筆者利用自制（如圖1所示）的三維空間模型表示這三個方向（如：A表示磁感應強度方向、B表示電流方向、C表示安培力方向），對實驗結果進行歸納后發現：不管是實驗中的何種情況，都可以用這個模型替代，來判別安培力方向.

請同學們翻開書本91頁，共同朗讀：

伸開左手，使大拇指跟其余四個手指垂直，并且都和手掌在一個平面內，把手放入磁場中，讓磁感線垂直穿入手心，并使伸開的四指指向電流的方向，那么，大拇指所指的方向就是通電導線在磁場中所受安培力的方向.

設計意圖 利用自制的教具，將空間問題轉化為平面問題，將抽象問題轉化為直觀問題，更貼近學生已有認知知識，學生更易接受；同時讓學生從實驗結果中借助教師自制的三維空間模型總結出左手定則，這是本課的難點.教學過程培養學生的探究能力、歸納能力，讓學生經歷規律發現的過程，提升學生的物理核心素養.

四、結束語

教材聯系著編者、教者、學生，如何實現從教材內容到教學內容的有效構建，獲得最大化的教學效益，這是我們每個教師不懈追求的目標.教材內容是固定的，但教學內容是可選擇的.在教材內容和教學內容之間，實際上存在著許多需要重新整合、優化的地方，這要求教師有創造性教學的意識和能力，物理教師應依據教學目標、學生認知的水平、具體的教學情境以及自身對教學內容的理解，對教材內容重新進行整合、優化，合理組織教學內容，真正做到“用教材教”，達到“教無定法”、“以學定教”的境界.[□][◢]endprint