教學資源庫的開發與利用和教師專業發展探究

魏廷智　張巧玲

摘 要：新課程理念下，教育教學要求教師用足夠的知識儲備支撐課堂教學.《普通高中課程標準實驗教科書物理﹒教師教學用書》中的教學資源庫能夠對學生和教師提供哪些服務，值得認真思考和研究.

關鍵詞：教師教學用書;教學資源庫;開發與利用;探究

文章編號：1008-4134（2019）19-0025中圖分類號：G633.7文獻標識碼：B

《普通高中課程標準實驗教科書物理必修1教師教學用書》（以下簡稱教師教學用書）是眾多教育專家和一線教師教學實踐的結晶，是物理教師的教學資源庫.就內容而言，與實際教學緊密相關，為教學提供資源，是教材內容的拓展和延伸.教學資源庫內容主要包括“概念、規律和背景資料”“聯系生活、科技和社會資料”“實驗參考資料”三個部分，信息量非常大，涉及的內容十分廣泛. 既是開闊教師的視野、拓展教與學的渠道、激勵教師終身學習的寶貴資料之一，也是教師用豐富教學理論支撐課堂教學的重要知識儲備.

1 教學資源庫提供豐富的物理學史料

物理學在用概念和規律揭示諸多真理的同時，還發展了科學思想方法和研究方法.這不僅推動了科學的進步，還對人類的諸多活動產生了深遠的影響.物理學是人類文化的重要組成部分，是人類思想進步的偉大階梯.《物理》必修1教師教學用書的教學資源庫中， “概念、規律和背景資料”包括以下內容：第一章運動的描述的運動學與時空觀、用矢量語言描述物體的運動…….學習加速度困難的原因、怎樣才算是對質點的運動作了充分的描述;第二章勻變速直線運動的研究、亞里士多德的運動理論、伽利略和他的一生、伽利略的《兩種新科學的對話》、為什么要研究自由落體運動;第三章相互作用的力 重力 基本相互作用、彈性力的規律及其特點、關于摩擦現象及其本質;第四章牛頓運動定律的牛頓三大定律的建立、牛頓第一定律的表述、牛頓第二定律的表述及發展、講解牛頓第二定律的兩種方法、理想實驗在科學研究中的作用等十分重要的教學資源.

勻變速直線運動內容后，教材為什么還要研究自由落體運動？教學資源庫明確闡述了原因，也就是說伽利略探索方法和他的結論第一次向人們提供了條理清晰的關于運動的科學表述.這就是教材中詳細介紹伽利略對自由落體運動的研究工作的理由.認識到這一點，教學過程中，不再是將自由落體運動認為是勻變速直線運動的特例或者是應用的內容引導學生學習，而應該將物理科學思想方法和研究方法貫穿于教學過程之中.這樣才可以使課程教法在課程改革中得以凸顯.

摩擦力是高中物理教學的難點之一，如何在教學中突破這一難點知識，教學資源庫對摩擦現象及其本質、摩擦力究竟怎樣產生等進行了詳細的闡述和分析，呈現方式是：將摩擦分為干摩擦和濕摩擦，從理論和實驗兩個方面，就干摩擦中的靜摩擦力和滑動摩擦力分別進行了深刻的分析，特別提醒教師對靜摩擦力的理解需要注意的三個方面：在摩擦力究竟是怎樣產生的問題中，教學資源庫中介紹了歷史上曾為解釋摩擦而出現“凹凸說” 和“現代粘合說”兩種學說，直到20世紀出現了摩擦的分子說，并逐步形成關于摩擦機理的“現代粘合說”.摩擦現象的機理在分子尺度內才能說明，由分子力的電磁本性決定摩擦力是電磁相互作用引起的.這就否定了“表面越光滑，摩擦力越小”的說法.但是，教材中通常出現的“表面光滑”又該怎樣理解呢？實際上，通常所說的“粗糙”是指有摩擦的表面，“光滑”指無摩擦或摩擦因數等于零的表面，這自然是理想模型.因此，教學中約定“光滑表面”就是指“不計摩擦的表面”.只有對摩擦力產生的本質有了深刻理解，才能指導學生研究性學習摩擦力的相關知識，將課堂教學的效益凸顯提高.

2 教學資源庫使學生體會物理學在社會進步中的作用

在“從生活走向物理，從物理走向社會”的課程理念的引導下，物理教師在教學中應該引導學生從自然現象和生活現象中探索和認識物理規律，并能理論聯系實際，將這些知識和研究方法與生活、生產中的應用聯系起來，讓學生體會到物理學在社會進步中的作用.另外，隨著學生各方面水平的提高，教師應該引導學生在更深層次上關注自然現象和生活現象，以取得更加普遍、準確、深刻的認識，在日常生活中教師也應該引導學生關注高新科技，跟上科技與社會的發展步伐.

“科學·技術·社會（STS）”是世界科學教育中的一個潮流，它不僅僅是科學在技術中的應用，強調的是科學技術與社會的關系.《物理》必修1教師教學用書的教學資源庫中，“聯系生活、科技和社會資料” 包括內容十分廣泛和精辟，包括提供風力等級表、衛星全球導航定位系統、重物下落引發的問題、重力加速度及其應用、手提式袖珍彈簧秤等.

落體運動是司空見慣的，但人類對它的認識卻經歷了差不多兩千年的時間.愛因斯坦曾感慨地說：“有一個基本問題，幾千年來都因為它太復雜而含糊不清，這就是運動問題”.古希臘的學者亞里士多德認為，物體下落的快慢是由它們的重量決定的，物體越重，下落得越快.16世紀，意大利學者伽利略對亞里士多德的看法提出了質疑，并對自由落體運動進行了深入的研究，研究過程和方法大體可歸結為以下幾點：發現問題、提出假設、數學推理、實驗驗證、合理外推，得出自由落體運動是初速度為零的勻加速直線運動，且所有物體自由下落時的加速度都相同.月球上的落體運動又如何呢？教學資源庫中，“聯系生活、科技和社會資料” 呈現了1969年美國實現登月，這是人類首次登月成功，如圖1所示，美國宇航員阿姆斯特朗與奧爾德林走出“阿波羅”11號飛船，月球上第一次留下人類的足跡，宇航員David R.Scott在月球上證實了榔頭與羽毛下落一樣快.月球的引力加速度為1.67m/s2.

中國跳水隊是名副其實的“夢之隊”，2016年里約奧運會上贏得4枚金牌.如何確定10m跳臺跳水的水深，“聯系生活、科技和社會資料”從摘自《物理學原理在工程技術中的應用》借助微積分相關高等數學知識進行了詳細的分析推導，運動員從10m跳臺跳下，會深入到水中4.8～5.0m深，因此，國際跳水規則規定，10m高臺跳水前端下面的水深為4.50～5.00m，水太淺對運動員不安全，水太深運動員翻身后腳蹬不到池底，就不能借助池底對運動員的反作用力而很快上浮.

學生在初步學習了加速度知識后，能夠基本理解加速度的概念，并且能夠進行簡單的相關計算.明確加速度是描述物體速度變化快慢的物理量， 像速度是描述物體運動快慢的物理量一樣.加速度是否可以測量？有什么儀器測量.教學資源庫中闡述了加速度像速度一樣，可以測量，而且介紹了測量加速度的儀器——加速度儀和加速度計.兩種儀器涉及到壓電晶體的壓電效應和阻尼振蕩系統相關的知識，要想深刻了解，《中國大百科全書》（光盤）中有詳盡的分析.有了這部分內容的知識儲備，課堂教學中就顯得游刃有余.

3 教學資源庫與物理教材相配套

高中物理是一門以實驗為基礎的學科，實驗教學的質量從某種程度上決定了物理教學的成果.在當前教學改革的形式下，實驗教學的手段要求更加多樣化和現代化.《基礎教育課程改革綱要（試行） 》要求課程改革要注重信息技術的應用，要將信息技術普遍應用到教學中.在應用的過程中還要整合信息技術與學科課程，改進并增加物理實驗.但從全國范圍來看，由于發展并不平衡，不能一概而論.教育部的《普通高中課程方案和各學科課程標準（2017年版）》中指出：“重視將信息技術應用到物理實驗……諸如通過計算機實時測量、處理實驗數據、分析實驗結果等”.

實驗一直是我國中學物理教學中的薄弱環節，充分利用教學資源庫，因地制宜，多渠道、多方式地開發新的課程資源，切實提高實驗教學效益.《物理》必修1教師教學用書的教學資源庫中，“實驗參考資料”包括了電磁打點計時器工作電壓為什么要從交流4V開始、數字計時器、位移傳感器、觀察自由落體運動的特點、測汽車平均速度、用數碼相機研究自由落體運動、光彈性材料簡介、彈力實驗、研究性實驗和活動資料、自制簡易加速度測量計等重要的知識.

教學資源庫與高中物理新教材相配套，書中所列的實驗，均能用簡易器材完成.寓學于樂，突出趣味，讓學生盡享學習物理的無窮樂趣.強化動手能力，注重體驗，為學生開展物理課題研究性實驗提供一條有效途徑.為了測量沙子間的動摩擦因數，讓沙子經漏斗下落形成沙堆，在這個過程中發現，剛開始細沙總是在地面上形成一個小圓錐體，然后細沙沿圓錐體表面下滑直至圓錐體的母線與底面夾角達到一定角度時，細沙不再下滑.如此周而復始，使圓錐體不斷增大，如圖2所示.由此，我們得出結論，沙堆的形成與沙粒之間的動摩擦因數有關.量出沙堆的高度H和沙堆的底面直徑D，便可算出沙與沙之間的動摩擦因數μ=2H/D.沙與沙之間的動摩擦因數的測量，把力學中的平衡知識應用到生活當中，這是高考的熱點.培養學生的自主探究能力，尊重學生的主體地位，激發學生的自主探究意識，強化學生的邏輯思維，提高學生的自主探究能力和創新能力.改善課堂教學效果，促進學生的全面發展.教學資源庫中對測量原理和方法做了詳盡的分析和說明，這些內容是對物理實驗探究的重要補充.為廣大教師提供了更多的選擇余地，保證了實驗教學的順利實施.

4 教學資源庫助力教師專業發展

中共中央、國務院印發的《關于全面深化新時代教師隊伍建設改革的意見》指出：教師教育是培養教師的關鍵環節，是教育事業的工作母機，是教師隊伍建設的源頭活水，是先導性、關鍵性、基礎性工作.大力振興教師教育，是提升教師專業素質能力的關鍵.《普通高中課程方案和各學科課程標準（2017年版）》要求教師用豐富的教學理論支撐教學思想，用足夠的知識儲備支撐教師優質高效課堂教學，需要教師進一步提高職業素質.教師必須盡早進入終身學習的軌道，要有較強的課程資源開發意識和能力，要有對各種信息資源進行采集、篩選和應用的能力.課程改革中的物理教學一路走來，我們都具體做了什么，現在正做著什么，將來我們走向何方？教師的專業成長需要豐厚的知識積累，教師多渠道、多途徑不斷提升科學文化素質修養和專業素質修養.知識積累的厚度和深度決定了教師專業發展的寬度和廣度，而專業閱讀是教師較為迅速地積累知識的重要途徑.

在日常教學中，時間緊任務重等諸多客觀原因導致很多教師不能靜心讀書.鑒于此，建議可以采取“鏈接式專業閱讀方式”，教師通過將教學實踐中的問題“鏈接”相關專業資料及參考文獻等，在閱讀中解決教學實踐中的“困惑點”.在眾多的專業資料及參考文獻中，教師教學用書中的教學資源庫應是物理教師“專業閱讀”的關注重點之一，教學資源庫圍繞教育教學的需要，提供了拓展性內容，為教師的專業素質發展提供了寶貴的線索.對教學資源庫中的內容可進行選擇性的精讀和整體瀏覽兩種方式，以便支撐物理課堂教學和了解物理教研最新的發展動態.

教材是課程的核心教學資源，它的使用陣地在課堂上，教師教學用書中的教學資源庫無疑是教材非常重要的補充和深化，《物理》必修1教師教學用書中教學資源庫的開發和利用，只是高中物理教學資源庫的部分內容.對于教師教學用書，除了要對教材的分析和教學建議以及教學重點、難點研讀外，還需要對教學資源庫的內容進行開發和整合，使課堂教學的內容圍繞課程標準貼近學生、貼近實際、貼近生活.這樣既有利于拓展學生的新知識，也有利于培養學生的核心素養.

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（收稿日期：2019-07-19）