物理教材的個性化演繹

張忠一

摘 要：本文從學(xué)科知識的邏輯順序、教材欄目結(jié)構(gòu)的設(shè)置、教材編排的材料內(nèi)容等角度討論教材是如何根據(jù)課程標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行個性化演繹的；繼而，又從認(rèn)知誤區(qū)掃描排查、化簡為繁發(fā)現(xiàn)規(guī)律、活動體驗化解難點、科學(xué)探究提升素養(yǎng)、開放實驗培養(yǎng)思維等角度討論如何基于課堂教學(xué)更好的開發(fā)教材。

關(guān)鍵詞：課程標(biāo)準(zhǔn)；物理教材；課堂教學(xué)

中圖分類號：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1003-6148（2014）10（S）-0028-4

教師的教學(xué)行為是圍繞教學(xué)目標(biāo)，組織學(xué)生依據(jù)教材等教學(xué)資源，進(jìn)行有目的、有計劃的學(xué)習(xí)過程。教材是編者根據(jù)中華人民共和國教育部制定的課程標(biāo)準(zhǔn)的基本要求，在深刻理解課程標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)涵和科學(xué)方法的基礎(chǔ)上，個性化組織材料，形成教學(xué)藍(lán)本。教材是課程標(biāo)準(zhǔn)的演繹，教師的課堂教學(xué)是教材的演繹。教師只有正確理解課程標(biāo)準(zhǔn)的理念，領(lǐng)悟教材的編寫思想，才能不囿于教材給定的材料，個性化的設(shè)計課堂教學(xué)的內(nèi)容和方法，科學(xué)地組織教學(xué)活動。

1 基于課程標(biāo)準(zhǔn)的個性化教材演繹

課程標(biāo)準(zhǔn)是國家規(guī)定某一學(xué)科的課程性質(zhì)、課程目標(biāo)、內(nèi)容目標(biāo)、實施建議的教學(xué)指導(dǎo)性文件，是面向全體學(xué)生的學(xué)習(xí)基本要求。義務(wù)教育物理課程內(nèi)容由“科學(xué)探究”和“科學(xué)內(nèi)容”兩部分組成，其中科學(xué)內(nèi)容包括物質(zhì)、運(yùn)動和相互作用、能量三個部分。科學(xué)探究既是學(xué)生的學(xué)習(xí)目標(biāo)，又是重要的教學(xué)方式。將科學(xué)探究列人“課程內(nèi)容”，旨在讓學(xué)生經(jīng)歷與科學(xué)工作者進(jìn)行的相似的探究過程，主動獲取物理知識，領(lǐng)悟科學(xué)探究方法，發(fā)展科學(xué)探究能力，體驗科學(xué)探究的樂趣，養(yǎng)成實事求是的科學(xué)態(tài)度和勇于創(chuàng)新的科學(xué)精神。

教材的編寫要全面落實物理課程目標(biāo)，為科學(xué)探究創(chuàng)設(shè)條件和情境，每種教材都有自己的特色，具體體現(xiàn)在內(nèi)容的選擇、結(jié)構(gòu)、呈現(xiàn)方式等方面。教材的編寫是一個再創(chuàng)造的過程，體現(xiàn)了編者對課程標(biāo)準(zhǔn)的理解。下面通過對人民教育出版社（以下簡稱“人教版”）和江蘇科學(xué)技術(shù)出版社（以下簡稱“蘇科版”）編寫的教材的對比分析，了解編者對課程標(biāo)準(zhǔn)的不同演繹。

1.1 學(xué)科知識的邏輯順序

從學(xué)科知識的邏輯順序上來看，對“力和運(yùn)動”部分的編寫則不同。

人教版教材的知識邏輯體系：①多彩的物質(zhì)世界（微觀粒子的相互作用、質(zhì)量和密度）；②運(yùn)動和力（運(yùn)動描述、時間和長度、力的作用效果、慣性）；③力和機(jī)械（重力、彈力、摩擦力、簡單機(jī)械）；④壓強(qiáng)和浮力（壓強(qiáng)概念、液體壓強(qiáng)、大氣壓強(qiáng)、氣體壓強(qiáng)與流速、浮力）。共分四個版塊，層次分明，結(jié)構(gòu)嚴(yán)謹(jǐn)，符合學(xué)生的認(rèn)知發(fā)展規(guī)律。

蘇科版教材的知識邏輯體系：①物體的運(yùn)動（長度和時間、速度、運(yùn)動的相對性）；②物質(zhì)的物理屬性（質(zhì)量、密度）；③從粒子到宇宙（微觀粒子的相互作用、宇宙）；④力（力、彈力、重力、摩擦力）；⑤力與運(yùn)動（二力平衡、牛頓第一定律、力與運(yùn)動的關(guān)系）；⑥壓力和浮力（壓強(qiáng)、液體壓強(qiáng)、氣體壓強(qiáng)、浮力）；共分六個版塊，其中“簡單機(jī)械”歸入到后面的“能量”部分。從蘇科版教材的編寫可以看出，當(dāng)學(xué)科的邏輯順序與學(xué)生的心理發(fā)展規(guī)律相沖突時，教材調(diào)整了編排順序，重建符合學(xué)生心理發(fā)展規(guī)律的教材結(jié)構(gòu)，這樣的結(jié)構(gòu)符合學(xué)生認(rèn)識世界從現(xiàn)象到本質(zhì)的過程。

1.2 教材設(shè)置的欄目結(jié)構(gòu)

從教材欄目設(shè)置來看，人教版分為“科學(xué)世界”、“STS”、“演示”、“探究”、“想想議議”、“想想做做”、“動手動腦學(xué)物理”、“我還想知道”等欄目，符合學(xué)生對物質(zhì)世界從感性到理性的認(rèn)知規(guī)律。

蘇科版分為“活動”、“學(xué)生實驗”、“信息快遞”、“生活·物理·社會”、“方法與技巧”、“www（what，why，how）”、“小結(jié)與評價”、“信息庫”等欄目，注重物理方法的滲透，注重從生活走向物理，從物理走向社會。

1.3 教材編排的材料內(nèi)容

從教材編排的內(nèi)容上來看，亦是大相徑庭。以“壓強(qiáng)”為例，人教版教材中，首先通過閱讀“蟬可以把口器插入樹皮，吸允樹汁”，“駱駝具有寬大的腳掌，是沙漠之舟”這兩幅圖，提出壓強(qiáng)的概念。然后將不同寬度的細(xì)木條放在橡皮泥上，通過彈簧測力計使木條對橡皮泥產(chǎn)生壓力來探究壓力的作用效果跟什么因素有關(guān)。再通過一個例題計算書對桌面的壓強(qiáng)，熟悉壓強(qiáng)的公式。最后用三幅圖片：推土機(jī)具有寬大的履帶、斧頭具有很窄的刃、鐵軌鋪在一根根路枕上等來討論通過什么方法增大壓強(qiáng)和減小壓強(qiáng)。

蘇科版教材中，首先通過畫出鐵錘對釘子的作用力和運(yùn)動員對平衡木的作用力的示意圖，知道壓力的特點。然后通過活動探究壓力的作用效果：①提出問題：小明和小華都站在沼澤地上，小明為什么陷得深？②體驗猜想：左手平壓氣球，右手食指尖頂住氣球，氣球形變有何不同？用兩只手的食指分別壓住一端削尖的鉛筆的兩端，感覺有何不同？③實驗驗證：選擇合適的器材（釘子做腿的小桌、海綿、砝碼、木板、盛水的礦泉水瓶、裝有沙子的容器等）設(shè)計實驗，驗證你的猜想。④實驗結(jié)論。再通過一個例題計算坦克行駛時對地面的壓強(qiáng)，熟悉壓強(qiáng)的公式。最后用五幅圖片：載重汽車裝有許多車輪、壓路機(jī)上的碾子的質(zhì)量很大、冰鞋上裝有冰刀、房子建在承重面積更大的地基上、飛鏢的箭頭很尖等來討論通過什么方法增大壓強(qiáng)和減小壓強(qiáng)。

兩種版本的教材編排的材料內(nèi)容不同，但教學(xué)的組織形式、教學(xué)的重點和教學(xué)的目標(biāo)是一致的。人教版編排的亮點在于通過控制變量法定量研究壓力的作用效果與壓力的大小和受力面積的關(guān)系，蘇科版編排的亮點在于讓學(xué)生自行選擇實驗器材，設(shè)計實驗方案，通過控制變量法定性研究壓力的作用效果與壓力的大小和受力面積的關(guān)系。

2 基于課堂教學(xué)的個性化教材演繹

教材是根據(jù)課程標(biāo)準(zhǔn)理念編寫的，教師不能把教材只看成教學(xué)任務(wù)的安排表，而應(yīng)看作是學(xué)生學(xué)習(xí)資源的一部分，教師和學(xué)生根據(jù)教學(xué)需要，還可以自行收集用于教學(xué)使用的其他資源，個性化地進(jìn)行整合和演繹，科學(xué)地組織課堂教學(xué)，使學(xué)生在這些課堂學(xué)習(xí)活動中獲得知識、增強(qiáng)能力、體驗科學(xué)。

2.1 認(rèn)知誤區(qū)掃描排查

蘇科版教材上初識凸透鏡和凹透鏡：通過凸透鏡和凹透鏡觀察書上的文字（透鏡距書較近），你會發(fā)現(xiàn)：通過凸透鏡所看到的物體的像是放大的，通過凹透鏡所看到的物體的像是縮小的。通過日常生活中的放大鏡觀察熊貓圖案的郵票，看到“正立、放大的像”。有些教師在上課時甚至追加一個問題：請同學(xué)們拿起你們課桌上的凸透鏡，看看老師是不是也變大了？然后就得出上述結(jié)論。這樣的教學(xué)過程就會讓學(xué)生形成一種思維定勢：物體通過凸透鏡所成的像是放大的，物體通過凹透鏡所成的像是縮小的。

在這部分內(nèi)容的教學(xué)中，教師一定要強(qiáng)調(diào)透鏡“靠近”物體，才會成放大的像，并且讓學(xué)生用透鏡觀察不同距離處的物體所成的像有何區(qū)別，從而讓學(xué)生知道物體通過日常生活中的放大鏡并不一定都成放大的像，稱凸透鏡為放大鏡并不科學(xué)，從而也為以后“凸透鏡成像規(guī)律”的教學(xué)埋下伏筆。

2.2 化繁為簡發(fā)現(xiàn)規(guī)律

蘇科版教材中有一道練習(xí)：一個盛滿水的圓柱形水杯后放置一個彩色小泥娃，改變水杯與泥娃的距離，描述你所看到的像的特點，并分析產(chǎn)生這一現(xiàn)象的原因。

根據(jù)凸透鏡成像規(guī)律，學(xué)生的答案一般為：泥娃放大、等大、縮小或看不見。在觀察過程中，學(xué)生會產(chǎn)生一個錯覺：泥娃整體都放大或縮小了。實際上，盛滿水的圓柱形玻璃杯左右看相當(dāng)于凸透鏡，而上下是相同的，不會起到放大或縮小的作用。產(chǎn)生錯覺的原因是泥娃是一個不規(guī)則的幾何體，難以發(fā)現(xiàn)局部的不同變化，若將泥娃改成如圖1所示的規(guī)則的三個幾何圖形，學(xué)生就會驚喜地發(fā)現(xiàn)：正方形會變成不同的長方形，圓形會變成不同的橢圓形，十字形的豎線會變粗或變細(xì)。圖像的橫向在不斷變化，而縱向不變。若是泥娃，它應(yīng)該變“胖”或變“瘦”，而身“高”不變。

圖1 三個規(guī)則的幾何圖形

2.3 活動體驗化解難點

平面鏡成像是學(xué)生熟知的生活現(xiàn)象，但平面鏡成像原理和所成的像為什么是虛像，學(xué)生難以理解。教師可以指導(dǎo)學(xué)生動手制作教具模擬光束遇到平面鏡后的反射現(xiàn)象，通過活動的內(nèi)化作用來認(rèn)識平面鏡成像的原理和虛像。在紅紙上畫出發(fā)光點S發(fā)出的一束光線，剪成如圖2（1）所示的圖案。光在傳播過程中遇到平面鏡會反射，這時在平面鏡位置將紙片的右半邊向左折回，如圖2（2）所示。人會認(rèn)為光線是從平面鏡后發(fā)出的，反向延長反射光線，交點S'不是實際光線的交點，所以是S的虛像，如圖2（3）所示。

（1）

（2）

（3）

圖2 平面鏡成像教具示意圖

2.4 科學(xué)探究提升素養(yǎng)

阿基米德原理是初中物理教學(xué)的一個難點，尤其是怎么讓學(xué)生想到浮力的大小就等于被物體排開的液體所受的重力。按現(xiàn)行人教版教材安排，學(xué)生驗證了一個事實，即F浮=G排，至于為什么想到這個方法、得到這個結(jié)論，學(xué)生全然不知，學(xué)生的思維沒有得到發(fā)展和提高。蘇科版中，通過將圓柱體浸入水中不同的位置和不同的液體中，得到浮力的大小與其排開液體的體積和液體的密度有關(guān)這一結(jié)論。事實上，學(xué)生根據(jù)生活經(jīng)驗，可能猜想物體所受浮力的大小與物體的密度、物體在液體中的深度等因素有關(guān)，如，重力相同的石塊和木塊放入水中，木塊浮在水面上，石塊沉入水底。

在這部分內(nèi)容的教學(xué)中，教師可以引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用控制變量法來探究影響浮力大小的因素：

①將一個圓柱體的鋁塊（密度約為水的2.7倍，浮力的變化相對于鋁塊的重力較明顯）在高度上四等分，標(biāo)上刻度，用彈簧測力計測出重力。

②將鋁塊豎直放入水中，分別測出液面在 、 、 、剛好全部沒入和液面下一定深度處的浮力，記錄在設(shè)計好的表格中，根據(jù)所得的數(shù)據(jù)表明，物體所受浮力的大小跟物體在水中的體積成正比，跟物體浸沒水中的深度無關(guān)。

③將鋁塊分別浸沒在已知密度的酒精（0.8）、水（1.0）、濃鹽水（1.2）中，測出浮力的大小，記錄在設(shè)計好的表格中。根據(jù)所得的數(shù)據(jù)表明，物體所受浮力的大小跟物體所在液體的密度成正比。

④將形狀相同的塑料、鐵塊和鋁塊放入水中，水面在物體的 刻度處，測出它們所受的浮力相等，因此，物體所受浮力的大小跟物體的密度無關(guān)。

⑤如何測量圓柱體的體積呢？先將燒杯裝滿水，接著將圓柱體放入燒杯中，然后取出圓柱體，用量筒將燒杯中的水再加滿，量筒倒水前后的讀數(shù)差就是圓柱體的體積。學(xué)生在這一情景的暗示下也能想到“物體在液體中的體積”就等于“被物體排開的液體的體積”。

⑥將上述測量數(shù)據(jù)帶入F浮=kρ液V排液，從而計算出k≈g，所以F浮=G排。

2.5 開放實驗培養(yǎng)思維

有的實驗可以根據(jù)實驗原理的不同選用不同的器材，進(jìn)行不同的實驗設(shè)計，得到相同的實驗結(jié)論。例如測量大氣壓強(qiáng)的數(shù)值，常用的有三種方法：托里拆利實驗、注射器和彈簧測力計、吸盤和彈簧測力計。教師在引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計實驗方案時不要局限于某一教材上的一種方法，大膽地讓學(xué)生展開想象，培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)散思維。

人教版教材中是通過托里拆利實驗來測量大氣壓強(qiáng)的，實驗器材有長約1m一端封閉的玻璃管、水銀、水銀槽、直尺等。先在玻璃管中灌滿水銀，用手指將管口堵住。然后倒插在水銀槽中，測量大氣壓所能托起的水銀柱的高度h。把大氣壓轉(zhuǎn)換成等大的水銀柱產(chǎn)生的壓強(qiáng)，從而根據(jù)精確地測算出大氣壓的數(shù)值。

蘇科版教材是利用注射器和彈簧秤來測量大氣壓的。先把注射器的活塞推至底端，排盡筒內(nèi)空氣，用橡皮帽封住注射器的小孔。然后將細(xì)線的一端拴住注射器活塞的頸部，另一端與彈簧測力計的掛鉤相連，水平緩慢地拉動注射器筒。當(dāng)活塞開始滑動時，記錄彈簧測力計的示數(shù)F（近似等于大氣對活塞的壓力）。再用刻度尺測出注射器刻度部分的長度l，求得活塞的橫截面積S= 。最后由P= 計算此時大氣壓的數(shù)值。

很多教師在課前引入時提到家庭廚房和衛(wèi)生間瓷磚上掛鉤的吸盤，是利用大氣壓吸附在墻上懸掛物件的，根據(jù)這一情境，我們可以用帶塑料掛鉤的吸盤、彈簧測力計和光滑面板來測量大氣壓。先將蘸水的塑料掛鉤的吸盤緊壓在光滑面板上，擠盡里面的空氣，然后用彈簧測力計鉤著掛鉤緩慢往上拉，直到吸盤脫離面板，記錄剛脫離時彈簧測力計的示數(shù)F。再算出吸盤與面板的接觸面積S=π（ ）2，最后根據(jù)P= 計算此時大氣壓的大小。

在課堂教學(xué)中，教師應(yīng)深刻理解課程標(biāo)準(zhǔn)理念，深挖教材內(nèi)涵，根據(jù)教學(xué)目標(biāo)和教學(xué)內(nèi)容的要求， 采用探究式教學(xué)方法，靈活設(shè)計課堂教學(xué)方案，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維，提升學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。

參考文獻(xiàn)：

[1]中華人民共和國教育部.義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)[S].北京：北京師范大學(xué)出版集團(tuán)，2011.

[2]任歡菁.“三個環(huán)節(jié)”顯“神通”[J].中學(xué)物理教學(xué)參考，2012，（12）：61.

（欄目編輯 李富強(qiáng)）

2.1 認(rèn)知誤區(qū)掃描排查

蘇科版教材上初識凸透鏡和凹透鏡：通過凸透鏡和凹透鏡觀察書上的文字（透鏡距書較近），你會發(fā)現(xiàn)：通過凸透鏡所看到的物體的像是放大的，通過凹透鏡所看到的物體的像是縮小的。通過日常生活中的放大鏡觀察熊貓圖案的郵票，看到“正立、放大的像”。有些教師在上課時甚至追加一個問題：請同學(xué)們拿起你們課桌上的凸透鏡，看看老師是不是也變大了？然后就得出上述結(jié)論。這樣的教學(xué)過程就會讓學(xué)生形成一種思維定勢：物體通過凸透鏡所成的像是放大的，物體通過凹透鏡所成的像是縮小的。

在這部分內(nèi)容的教學(xué)中，教師一定要強(qiáng)調(diào)透鏡“靠近”物體，才會成放大的像，并且讓學(xué)生用透鏡觀察不同距離處的物體所成的像有何區(qū)別，從而讓學(xué)生知道物體通過日常生活中的放大鏡并不一定都成放大的像，稱凸透鏡為放大鏡并不科學(xué)，從而也為以后“凸透鏡成像規(guī)律”的教學(xué)埋下伏筆。

2.2 化繁為簡發(fā)現(xiàn)規(guī)律

蘇科版教材中有一道練習(xí)：一個盛滿水的圓柱形水杯后放置一個彩色小泥娃，改變水杯與泥娃的距離，描述你所看到的像的特點，并分析產(chǎn)生這一現(xiàn)象的原因。

根據(jù)凸透鏡成像規(guī)律，學(xué)生的答案一般為：泥娃放大、等大、縮小或看不見。在觀察過程中，學(xué)生會產(chǎn)生一個錯覺：泥娃整體都放大或縮小了。實際上，盛滿水的圓柱形玻璃杯左右看相當(dāng)于凸透鏡，而上下是相同的，不會起到放大或縮小的作用。產(chǎn)生錯覺的原因是泥娃是一個不規(guī)則的幾何體，難以發(fā)現(xiàn)局部的不同變化，若將泥娃改成如圖1所示的規(guī)則的三個幾何圖形，學(xué)生就會驚喜地發(fā)現(xiàn)：正方形會變成不同的長方形，圓形會變成不同的橢圓形，十字形的豎線會變粗或變細(xì)。圖像的橫向在不斷變化，而縱向不變。若是泥娃，它應(yīng)該變“胖”或變“瘦”，而身“高”不變。

圖1 三個規(guī)則的幾何圖形

2.3 活動體驗化解難點

平面鏡成像是學(xué)生熟知的生活現(xiàn)象，但平面鏡成像原理和所成的像為什么是虛像，學(xué)生難以理解。教師可以指導(dǎo)學(xué)生動手制作教具模擬光束遇到平面鏡后的反射現(xiàn)象，通過活動的內(nèi)化作用來認(rèn)識平面鏡成像的原理和虛像。在紅紙上畫出發(fā)光點S發(fā)出的一束光線，剪成如圖2（1）所示的圖案。光在傳播過程中遇到平面鏡會反射，這時在平面鏡位置將紙片的右半邊向左折回，如圖2（2）所示。人會認(rèn)為光線是從平面鏡后發(fā)出的，反向延長反射光線，交點S'不是實際光線的交點，所以是S的虛像，如圖2（3）所示。

（1）

（2）

（3）

圖2 平面鏡成像教具示意圖

2.4 科學(xué)探究提升素養(yǎng)

阿基米德原理是初中物理教學(xué)的一個難點，尤其是怎么讓學(xué)生想到浮力的大小就等于被物體排開的液體所受的重力。按現(xiàn)行人教版教材安排，學(xué)生驗證了一個事實，即F浮=G排，至于為什么想到這個方法、得到這個結(jié)論，學(xué)生全然不知，學(xué)生的思維沒有得到發(fā)展和提高。蘇科版中，通過將圓柱體浸入水中不同的位置和不同的液體中，得到浮力的大小與其排開液體的體積和液體的密度有關(guān)這一結(jié)論。事實上，學(xué)生根據(jù)生活經(jīng)驗，可能猜想物體所受浮力的大小與物體的密度、物體在液體中的深度等因素有關(guān)，如，重力相同的石塊和木塊放入水中，木塊浮在水面上，石塊沉入水底。

在這部分內(nèi)容的教學(xué)中，教師可以引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用控制變量法來探究影響浮力大小的因素：

①將一個圓柱體的鋁塊（密度約為水的2.7倍，浮力的變化相對于鋁塊的重力較明顯）在高度上四等分，標(biāo)上刻度，用彈簧測力計測出重力。

②將鋁塊豎直放入水中，分別測出液面在 、 、 、剛好全部沒入和液面下一定深度處的浮力，記錄在設(shè)計好的表格中，根據(jù)所得的數(shù)據(jù)表明，物體所受浮力的大小跟物體在水中的體積成正比，跟物體浸沒水中的深度無關(guān)。

③將鋁塊分別浸沒在已知密度的酒精（0.8）、水（1.0）、濃鹽水（1.2）中，測出浮力的大小，記錄在設(shè)計好的表格中。根據(jù)所得的數(shù)據(jù)表明，物體所受浮力的大小跟物體所在液體的密度成正比。

④將形狀相同的塑料、鐵塊和鋁塊放入水中，水面在物體的 刻度處，測出它們所受的浮力相等，因此，物體所受浮力的大小跟物體的密度無關(guān)。

⑤如何測量圓柱體的體積呢？先將燒杯裝滿水，接著將圓柱體放入燒杯中，然后取出圓柱體，用量筒將燒杯中的水再加滿，量筒倒水前后的讀數(shù)差就是圓柱體的體積。學(xué)生在這一情景的暗示下也能想到“物體在液體中的體積”就等于“被物體排開的液體的體積”。

⑥將上述測量數(shù)據(jù)帶入F浮=kρ液V排液，從而計算出k≈g，所以F浮=G排。

2.5 開放實驗培養(yǎng)思維

有的實驗可以根據(jù)實驗原理的不同選用不同的器材，進(jìn)行不同的實驗設(shè)計，得到相同的實驗結(jié)論。例如測量大氣壓強(qiáng)的數(shù)值，常用的有三種方法：托里拆利實驗、注射器和彈簧測力計、吸盤和彈簧測力計。教師在引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計實驗方案時不要局限于某一教材上的一種方法，大膽地讓學(xué)生展開想象，培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)散思維。

人教版教材中是通過托里拆利實驗來測量大氣壓強(qiáng)的，實驗器材有長約1m一端封閉的玻璃管、水銀、水銀槽、直尺等。先在玻璃管中灌滿水銀，用手指將管口堵住。然后倒插在水銀槽中，測量大氣壓所能托起的水銀柱的高度h。把大氣壓轉(zhuǎn)換成等大的水銀柱產(chǎn)生的壓強(qiáng)，從而根據(jù)精確地測算出大氣壓的數(shù)值。

蘇科版教材是利用注射器和彈簧秤來測量大氣壓的。先把注射器的活塞推至底端，排盡筒內(nèi)空氣，用橡皮帽封住注射器的小孔。然后將細(xì)線的一端拴住注射器活塞的頸部，另一端與彈簧測力計的掛鉤相連，水平緩慢地拉動注射器筒。當(dāng)活塞開始滑動時，記錄彈簧測力計的示數(shù)F（近似等于大氣對活塞的壓力）。再用刻度尺測出注射器刻度部分的長度l，求得活塞的橫截面積S= 。最后由P= 計算此時大氣壓的數(shù)值。

很多教師在課前引入時提到家庭廚房和衛(wèi)生間瓷磚上掛鉤的吸盤，是利用大氣壓吸附在墻上懸掛物件的，根據(jù)這一情境，我們可以用帶塑料掛鉤的吸盤、彈簧測力計和光滑面板來測量大氣壓。先將蘸水的塑料掛鉤的吸盤緊壓在光滑面板上，擠盡里面的空氣，然后用彈簧測力計鉤著掛鉤緩慢往上拉，直到吸盤脫離面板，記錄剛脫離時彈簧測力計的示數(shù)F。再算出吸盤與面板的接觸面積S=π（ ）2，最后根據(jù)P= 計算此時大氣壓的大小。

在課堂教學(xué)中，教師應(yīng)深刻理解課程標(biāo)準(zhǔn)理念，深挖教材內(nèi)涵，根據(jù)教學(xué)目標(biāo)和教學(xué)內(nèi)容的要求， 采用探究式教學(xué)方法，靈活設(shè)計課堂教學(xué)方案，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維，提升學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。

參考文獻(xiàn)：

[1]中華人民共和國教育部.義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)[S].北京：北京師范大學(xué)出版集團(tuán)，2011.

[2]任歡菁.“三個環(huán)節(jié)”顯“神通”[J].中學(xué)物理教學(xué)參考，2012，（12）：61.

（欄目編輯 李富強(qiáng)）

2.1 認(rèn)知誤區(qū)掃描排查

蘇科版教材上初識凸透鏡和凹透鏡：通過凸透鏡和凹透鏡觀察書上的文字（透鏡距書較近），你會發(fā)現(xiàn)：通過凸透鏡所看到的物體的像是放大的，通過凹透鏡所看到的物體的像是縮小的。通過日常生活中的放大鏡觀察熊貓圖案的郵票，看到“正立、放大的像”。有些教師在上課時甚至追加一個問題：請同學(xué)們拿起你們課桌上的凸透鏡，看看老師是不是也變大了？然后就得出上述結(jié)論。這樣的教學(xué)過程就會讓學(xué)生形成一種思維定勢：物體通過凸透鏡所成的像是放大的，物體通過凹透鏡所成的像是縮小的。

在這部分內(nèi)容的教學(xué)中，教師一定要強(qiáng)調(diào)透鏡“靠近”物體，才會成放大的像，并且讓學(xué)生用透鏡觀察不同距離處的物體所成的像有何區(qū)別，從而讓學(xué)生知道物體通過日常生活中的放大鏡并不一定都成放大的像，稱凸透鏡為放大鏡并不科學(xué)，從而也為以后“凸透鏡成像規(guī)律”的教學(xué)埋下伏筆。

2.2 化繁為簡發(fā)現(xiàn)規(guī)律

蘇科版教材中有一道練習(xí)：一個盛滿水的圓柱形水杯后放置一個彩色小泥娃，改變水杯與泥娃的距離，描述你所看到的像的特點，并分析產(chǎn)生這一現(xiàn)象的原因。

根據(jù)凸透鏡成像規(guī)律，學(xué)生的答案一般為：泥娃放大、等大、縮小或看不見。在觀察過程中，學(xué)生會產(chǎn)生一個錯覺：泥娃整體都放大或縮小了。實際上，盛滿水的圓柱形玻璃杯左右看相當(dāng)于凸透鏡，而上下是相同的，不會起到放大或縮小的作用。產(chǎn)生錯覺的原因是泥娃是一個不規(guī)則的幾何體，難以發(fā)現(xiàn)局部的不同變化，若將泥娃改成如圖1所示的規(guī)則的三個幾何圖形，學(xué)生就會驚喜地發(fā)現(xiàn)：正方形會變成不同的長方形，圓形會變成不同的橢圓形，十字形的豎線會變粗或變細(xì)。圖像的橫向在不斷變化，而縱向不變。若是泥娃，它應(yīng)該變“胖”或變“瘦”，而身“高”不變。

圖1 三個規(guī)則的幾何圖形

2.3 活動體驗化解難點

平面鏡成像是學(xué)生熟知的生活現(xiàn)象，但平面鏡成像原理和所成的像為什么是虛像，學(xué)生難以理解。教師可以指導(dǎo)學(xué)生動手制作教具模擬光束遇到平面鏡后的反射現(xiàn)象，通過活動的內(nèi)化作用來認(rèn)識平面鏡成像的原理和虛像。在紅紙上畫出發(fā)光點S發(fā)出的一束光線，剪成如圖2（1）所示的圖案。光在傳播過程中遇到平面鏡會反射，這時在平面鏡位置將紙片的右半邊向左折回，如圖2（2）所示。人會認(rèn)為光線是從平面鏡后發(fā)出的，反向延長反射光線，交點S'不是實際光線的交點，所以是S的虛像，如圖2（3）所示。

（1）

（2）

（3）

圖2 平面鏡成像教具示意圖

2.4 科學(xué)探究提升素養(yǎng)

阿基米德原理是初中物理教學(xué)的一個難點，尤其是怎么讓學(xué)生想到浮力的大小就等于被物體排開的液體所受的重力。按現(xiàn)行人教版教材安排，學(xué)生驗證了一個事實，即F浮=G排，至于為什么想到這個方法、得到這個結(jié)論，學(xué)生全然不知，學(xué)生的思維沒有得到發(fā)展和提高。蘇科版中，通過將圓柱體浸入水中不同的位置和不同的液體中，得到浮力的大小與其排開液體的體積和液體的密度有關(guān)這一結(jié)論。事實上，學(xué)生根據(jù)生活經(jīng)驗，可能猜想物體所受浮力的大小與物體的密度、物體在液體中的深度等因素有關(guān)，如，重力相同的石塊和木塊放入水中，木塊浮在水面上，石塊沉入水底。

在這部分內(nèi)容的教學(xué)中，教師可以引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用控制變量法來探究影響浮力大小的因素：

①將一個圓柱體的鋁塊（密度約為水的2.7倍，浮力的變化相對于鋁塊的重力較明顯）在高度上四等分，標(biāo)上刻度，用彈簧測力計測出重力。

②將鋁塊豎直放入水中，分別測出液面在 、 、 、剛好全部沒入和液面下一定深度處的浮力，記錄在設(shè)計好的表格中，根據(jù)所得的數(shù)據(jù)表明，物體所受浮力的大小跟物體在水中的體積成正比，跟物體浸沒水中的深度無關(guān)。

③將鋁塊分別浸沒在已知密度的酒精（0.8）、水（1.0）、濃鹽水（1.2）中，測出浮力的大小，記錄在設(shè)計好的表格中。根據(jù)所得的數(shù)據(jù)表明，物體所受浮力的大小跟物體所在液體的密度成正比。

④將形狀相同的塑料、鐵塊和鋁塊放入水中，水面在物體的 刻度處，測出它們所受的浮力相等，因此，物體所受浮力的大小跟物體的密度無關(guān)。

⑤如何測量圓柱體的體積呢？先將燒杯裝滿水，接著將圓柱體放入燒杯中，然后取出圓柱體，用量筒將燒杯中的水再加滿，量筒倒水前后的讀數(shù)差就是圓柱體的體積。學(xué)生在這一情景的暗示下也能想到“物體在液體中的體積”就等于“被物體排開的液體的體積”。

⑥將上述測量數(shù)據(jù)帶入F浮=kρ液V排液，從而計算出k≈g，所以F浮=G排。

2.5 開放實驗培養(yǎng)思維

有的實驗可以根據(jù)實驗原理的不同選用不同的器材，進(jìn)行不同的實驗設(shè)計，得到相同的實驗結(jié)論。例如測量大氣壓強(qiáng)的數(shù)值，常用的有三種方法：托里拆利實驗、注射器和彈簧測力計、吸盤和彈簧測力計。教師在引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計實驗方案時不要局限于某一教材上的一種方法，大膽地讓學(xué)生展開想象，培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)散思維。

人教版教材中是通過托里拆利實驗來測量大氣壓強(qiáng)的，實驗器材有長約1m一端封閉的玻璃管、水銀、水銀槽、直尺等。先在玻璃管中灌滿水銀，用手指將管口堵住。然后倒插在水銀槽中，測量大氣壓所能托起的水銀柱的高度h。把大氣壓轉(zhuǎn)換成等大的水銀柱產(chǎn)生的壓強(qiáng)，從而根據(jù)精確地測算出大氣壓的數(shù)值。

蘇科版教材是利用注射器和彈簧秤來測量大氣壓的。先把注射器的活塞推至底端，排盡筒內(nèi)空氣，用橡皮帽封住注射器的小孔。然后將細(xì)線的一端拴住注射器活塞的頸部，另一端與彈簧測力計的掛鉤相連，水平緩慢地拉動注射器筒。當(dāng)活塞開始滑動時，記錄彈簧測力計的示數(shù)F（近似等于大氣對活塞的壓力）。再用刻度尺測出注射器刻度部分的長度l，求得活塞的橫截面積S= 。最后由P= 計算此時大氣壓的數(shù)值。

很多教師在課前引入時提到家庭廚房和衛(wèi)生間瓷磚上掛鉤的吸盤，是利用大氣壓吸附在墻上懸掛物件的，根據(jù)這一情境，我們可以用帶塑料掛鉤的吸盤、彈簧測力計和光滑面板來測量大氣壓。先將蘸水的塑料掛鉤的吸盤緊壓在光滑面板上，擠盡里面的空氣，然后用彈簧測力計鉤著掛鉤緩慢往上拉，直到吸盤脫離面板，記錄剛脫離時彈簧測力計的示數(shù)F。再算出吸盤與面板的接觸面積S=π（ ）2，最后根據(jù)P= 計算此時大氣壓的大小。

在課堂教學(xué)中，教師應(yīng)深刻理解課程標(biāo)準(zhǔn)理念，深挖教材內(nèi)涵，根據(jù)教學(xué)目標(biāo)和教學(xué)內(nèi)容的要求， 采用探究式教學(xué)方法，靈活設(shè)計課堂教學(xué)方案，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維，提升學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。

參考文獻(xiàn)：

[1]中華人民共和國教育部.義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)[S].北京：北京師范大學(xué)出版集團(tuán)，2011.

[2]任歡菁.“三個環(huán)節(jié)”顯“神通”[J].中學(xué)物理教學(xué)參考，2012，（12）：61.

（欄目編輯 李富強(qiáng)）