基于物理教與學背景下教材合理性的探討

吳結霞

摘要：本文以人教版八年級物理下冊為例，結合教學實踐和學生的認知水平，從規范性、嚴謹性、科學性和地區差異性對教材編寫的合理性進行探討，對教材提出切合實際的修改建議.

關鍵詞：合理性；教材；規范性；嚴謹性；科學性

教材是課堂教學的第一素材，是教師教學的行動指南，是學生自學的風向標.教材不僅界定教師教的任務，也界定學生學的任務，并給予學生正確的引導.教材是教師執教的依據，也是學生學習的依據.沒有教材或不依賴教材的課堂，教學就會失去內涵，失去方向，質量也就沒有了依據，沒有了根基.顯然，教材對教師的教與學生的學都具有重要的意義.因此，教材的編寫要講求規范性、嚴謹性和科學性，甚至要考慮地區的差異性.但是教學中發現教材或多或少有這樣那樣的不足.作為一線教師，我們要以教材為課堂教學的主要內容，但是有些教師過度依賴教材，過分相信教材的權威性，對教材缺乏研究和質疑，教學中缺乏懷疑意識，這樣對自己的教學是不利的，對學生能力的培養也是不夠的.本文對教學實踐中發現的問題和遇到的疑惑進行分析總結，提出個人的看法和修改建議，以便更好服務于教與學，不對之處懇請同行批評指正.

1第七章力

（1）教材第1節力P5最后一段中提到：在物理學中，物體由靜止開始運動或由運動變為靜止、物體運動的快慢或方向發生改變，這幾種情況都可能叫做“物體的運動狀態”發生了變化.這樣表達，從科學層面上欠嚴謹，從語言表達上令學生發生誤解.物體的運動狀態指物體運動的快慢和運動的方向兩個方面，而文中“物體由靜止開始運動或由運動變為靜止、物體運動快慢或方向發生改變”，頓號不合理，這幾種情況實質只有兩種情況，何來幾種呢？應改為“物體由靜止開始運動或由運動變為靜止表示物體的運動快慢發生變化，同時物體運動方向變化也表示物體的運動狀態發生變化.因此，物體運動的快慢和方向發生改變，統稱為物體的運動狀態發生了變化”.

（2）教材P5圖7.1-5中乙圖，讓一位同學穿著旱冰鞋撞墻，觀察發生的現象，如圖1所示.實驗的現象不能很好地總結物體間力的作用是相互的.人推墻后，雖然人受到墻給她力的作用而后退，說明力可以改變物體的運動狀態，而墻受到人的反作用力未能通過現象呈現出來.建議改為兩位同學穿上旱冰鞋后面對面推，觀察到的現象：兩人同時向相反方向運動，如圖2.也可以用兩個洗衣刷相互推，如圖3.這樣顯而易見地得出：“物體間力的作用是相互的”.

（3）教材第1節力“動手動腦學物理”中第4題：人坐在小船上，用力推另一艘小船，能夠把另一艘小船推開而自己坐的小船不動嗎？為什么？本題考查知識已超出本節教學內容的要求.編者在這節內容設計這道題目的在于加強“物體間力的作用是相互的”，但題目要解釋另一艘小船推開而自己坐的小船不動的原因.雖然兩艘船之間的作用力是一對相互作用力，大小相等，方向相反，但由于一艘小船坐人而另一艘小船沒有坐人，總質量不相等，同時水的阻力不相等等方面的影響，運動狀態不盡相同，人坐的小船的總質量大，慣性大，運動狀態難改變.這屬于有關慣性方面知識，應放到第八章慣性再學習更合理，此處若用此題考查力的相互性，應改為兩個人分別坐在小船上同時推，觀察發生的現象，并解釋其中的原因，這樣更合理.

（4）第3節在“探究重力的大小跟質量的關系”時，以圖像方法研究兩者關系不符合初二學生的認知水平.教材中用彈簧測力計測出已知質量的鉤碼所受重力大小，逐漸增掛鉤碼，測出多組重力數據，并以質量為橫坐標，重力為縱坐標描點，連接這些點觀察圖像，發現物體所受的重力與它的質量之間的關系.顯然，編者是通過數據描點畫出圖像，并找出重力與質量的特征關系.通過描點作圖得到的是一條過原點的傾斜直線，是正比例圖像.但此時初二數學課還沒有學習正比例函數圖像，因此用這種方法讓學生認識重力與質量的關系不符合學生的認知能力，顯然是不妥的.在誤差范圍內，每組數據中物體所受重力與其質量比值幾乎相等.學生自然而然知道物體所受重力跟它的質量成正比，這符合學生的數學認知水平，未必一定用圖像法分析，反而給人一種弄巧成拙的感覺.

2第八章運動和力

（1）關于“摩擦力”這節內容中表達不合理的分析.教材第3節標題為“摩擦力”，摩擦力本應分為動摩擦力和靜摩擦力，而動摩擦力又分為滑動摩擦力和滾動摩擦力.而本節內容一開始就給滑動摩擦力下定義，而沒有提及靜摩擦力，這樣會誤導學生，滑動摩擦力就是摩擦力，本節內容的設計編者主要為了闡述滑動摩擦力的定義及其大小的影響因素，以摩擦的利用與防止作為實際應用，體現物理在實際生活中的廣泛應用.而對靜摩擦一個字都沒有提及，對滾動摩擦只作為“科學世界”補充材料中了解，但滾動摩擦代替滑動摩擦是減少摩擦的一種常用方法.科學世界這部分內容應歸為“摩擦的利用與防止”的實例列舉中，同時教材P25最后一段第一句應改為“根據影響滑動摩擦力大小的因素，我們知道：可以通過改變壓力或接觸面的性質來改變摩擦力的大小.滑動摩擦力的大小與壓力大小成正比，而靜摩擦力大小與壓力之間沒有必然的關系”.教材中的表達缺乏嚴謹性.同時P25第一段實驗結論“壓力越大，摩擦力就越大.”這樣的表達不利于學生對控制變量法的理解，不能反映實驗操作的比較性.應改為“滑動摩擦力大小與壓力大小、接觸面粗糙程度有關.當接觸面粗糙程度一定時，壓力越大，滑動摩擦力越大；當壓力一定時，接觸面越粗糙，滑動摩擦力越大.”

（2）在“二力平衡”這節內容中，教材中主要通過實驗方法總結二力平衡的條件，并對二力平衡的應用進行舉例.但對于合力，同一直線上兩個力的合力的求法沒有提及，上一版教材還保留“兩力同向，其合力大小等于兩力之和；兩力反向，其合力大小等于兩力之差，且方向與大的那個力方向相同.”并指出處于平衡狀態物體所受合力為零.而現用教材刪去此內容，這對教師的教和學生的學都極不利.因為在后面學習中經常利用到這一知識點解決很多問題.例如，在學習浮力產生原因時就必須利用“兩力方向相反，其合力等于兩力之差”來理解.浮力的本質就是物體上下兩個表面的壓力差，在求浮力大小方法中的“稱重法”，其實質就是三力作用下的平衡，同樣“平衡法”求漂浮或懸浮狀態下物體所受浮力和重力大小相等，方向相反，合力為零的靜止狀態.可見，為了后面的內容教與學順利進行，現行教材應保留相關合力的求法這一知識點.endprint

3第九章壓強

（1）教材P29第1節“壓強”中

插圖茫茫白雪中的兩個人，一個穿著滑雪板，一人穿運動鞋，而穿運動鞋的人陷入雪中，如圖4，這圖片不考慮不同地區的差異性，且不論這種情況發生的可能性，這種情景對于南方的學生來說無法體驗，它們連雪都沒見過，更談不上在冰天雪地滑雪.教材應符合學生的認知水平及特點，更要適合各地學生的共同特點，若更改為兩人分別穿高跟鞋和運動鞋在沙地上行走觀察留下鞋子的痕跡，這樣對于普通的學生來說都能體會到在沙子上行走的情況.

（2）在第2節“液體的壓強”中，例題的解題過程不夠規范，例題如下：

有人說，“設想你在7km深的蛟龍號潛水器中把一只腳伸到外面的水里，海水對你腳背壓力的大小相當于1500個人所受的重力！”海水壓力真有這么大嗎？請通過估算加以說明.

解：因為是估算，海水的密度可以取ρ=100×103kg/m3，g取10N/kg.

腳背寬度取8～10cm，腳背長度取12～15cm，則腳背面積為96～150cm2，近似取S=130cm2=1.3×10-2m2.

7km深處海水的壓強為P=ρgh=100×103kg/m3×10N/kg×7×103m=7×107Pa.

腳背受的壓力F=pS=7×107N/m2×13×10-2m2=9×105N.

一個成年人的質量約為60kg，所受的重力G=mg=60kg×10N/kg=600N.

假設腳背所受壓力的大小相當于n個成年人所受的重力，則n=9×105N/6×102N=1500.

估計結果表明，在深7km的海底，水對腳背的壓力確實相當于1500個人所受的重力.

在教學過程中，學生產生這樣的疑問：為什么腳背的面積S取130cm2，應該用最小和最大面積求出腳背所受壓力的范圍.正確的解題過程如下：腳背所受最小壓力FMIN=pSMIN=7×107N/m2×96×10-3m2=672×105N；最大壓力Fmax=pSmax=7×107N/m2×15×10-2m2=105×106N；一個成年人質量約為60kg，其受到重力G=mg=60kg×10N/kg=600N，假設腳背所受壓力的大小相當于n個成年人所受的重力，則nmin=672×105N/600N=1120，nmax=105×106N/600N=1750，由于1500在1120到1750范圍內，因此，在深7km的海底，水對腳背的壓力確實相當于1500個人所受的重力.

（3）第2節“液體的壓強”中P36指出：“連通器里裝的是相同的液體，當液體不流動時，連通器各部分中的液面高度總是相同的.”教材中的表達欠科學，令學生費解.高度是相對參考平面而言的.而教材中并沒有指明液面相對哪個面哪個位置，各部分液面的高度是相對連通器各部分的最低點還是相對地面而言？而初中生雖然學習了參照物，但對于參考平面則難以理解.筆者認為，若這樣改動會更易于學生的理解.“連通器里裝的是相同的液體，當液體不流動時，連通器各部分中的液面總是相平的.”這樣更加直觀、簡潔、明了.

4第十一章功和機械能

在“機械能及其轉化”這一節中，“蹦床運動員從高處落下，在與蹦床面將要接觸時，具有一定的動能，與蹦床面接觸后，床面發生彈性形變，運動員的動能轉化成蹦床的彈性勢能.”這樣表達不夠嚴謹，床面發生彈性形變過程中重力勢能在減小，應更改為“運動員的動能和重力勢能轉化成蹦床的彈性勢能.”

5第十二章簡單機械

“滑輪”這節中指出使用滑輪組時拉力與物重的關系特征：“用滑輪組提起重物時，動滑輪上有幾段繩子承擔物重，提起物體的力就是物重的幾分之一”.這樣表達欠科學嚴謹，也使學生在利用二力平衡分析滑輪組問題時無所適從.應補充說明前提條件“若動滑輪重、繩子自重和摩擦忽略不計”才嚴謹合理.

由于受到書面形式等的限制，教材的編寫總有一定的局限性，但必須注意規范、嚴謹、科學.教師不能停留在對教材表面的結論和說明的表述上，而要科學使用教材，深入研究挖掘教材，指導學生如何用好教材，真正理解教材編寫意圖，但又不拘泥于教材，及時改進教材中的問題，引導學生的思維深入到知識的發現和再發現中，目的在于更專注于深度教學，更有利于課堂教學，更有利學生創新能力的培養.

參考文獻：

[1]義務教育教科書.物理.八年級下冊[M].北京：人民教育出版社，2012.

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[4]義務教育教科書.物理.八年級下冊[M].上海：上海科學技術出版社，2012.

[5]余文森.從有效教學走向卓越教學[M] .上海：華東師范大學出版社.2015.endprint