研讀高中物理教材的思考

董玉紅，胡均宇，武淑清

（1.石家莊市第42中學(xué)，河北 石家莊 050062；2.唐山市教育局教研室，河北 唐山 063000；3.河北省教育科學(xué)研究院，河北 石家莊 050061）

一、教材是什么

物理教材是課程標準的具體化，是根據(jù)學(xué)科知識、教育目的、學(xué)生的認知特點研制和編寫的文本。對教師而言，教材是教師對學(xué)科內(nèi)容進行思考、分析的依據(jù)。即教師要在理解教材的基礎(chǔ)上，分析學(xué)生在面對教材內(nèi)容時可能會遇見的困難，然后根據(jù)需要合理整合教材，科學(xué)使用教材，如此可使教學(xué)內(nèi)容源于教材又高于教材。對學(xué)生而言，教材是其認知的核心文本，學(xué)生應(yīng)對教材內(nèi)容從邏輯到形式進行深入思考，并不斷提出問題，然后通過探索、解釋與交流揭開思維上的謎團。

二、讀出教材文本背后的思想方法

物理概念和規(guī)律是物理學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)，也是教材內(nèi)容的重要組成部分，只有深入理解教材中的物理概念和規(guī)律，才能形成科學(xué)的思維方法，而科學(xué)的思維方法又是教材文本背后的核心。就概念的形成而言，其所涉及到的科學(xué)思維方法在教材中均有所體現(xiàn)。物理概念的定義法有多種類型：一種是科學(xué)抽象與概括，力的概念就是通過這種方法總結(jié)出來的；除此之外教材還多次用已有物理量之比來定義新物理量，即比值定義法，速度、加速度、電場強度、磁感應(yīng)強度等很多物理量都是由此法來定義的。極限思想在教材中也有所體現(xiàn)，曲線運動速度的方向就是通過對位移取極限確定的，瞬時速度是通過對時間取極限確定的；等效思維方法在教材中也有所體現(xiàn)，包括力的等效、運動的等效以及場的等效，例如力的合成與分解和運動的合成與分解都應(yīng)用到了等效思想；理想模型包括實物理想模型和過程理想模型，質(zhì)點、點電荷等為實物理想模型，而自由落體運動、平拋運動等為過程理想模型；類比思維方法具有聯(lián)想、啟發(fā)、假設(shè)、模擬等功能，教材在介紹靜電力做功的特點時應(yīng)用了類比的方法；控制變量法是研究多變量物理規(guī)律的基本方法，教材對其進行了重點分析；守恒思想在教材中也多次出現(xiàn)，比如動量守恒、能量守恒以及電荷量守恒等。

具體到各章節(jié)的內(nèi)容，教材體現(xiàn)出循序漸進的邏輯關(guān)系，并在其中滲透了相關(guān)物理學(xué)的思想方法。在同一節(jié)內(nèi)容中往往會涉及到多種思想方法，比如高中物理必修三第十二章第二節(jié)“閉合電路歐姆定律”，其中電動勢概念的確定應(yīng)用了比值定義法，即用非靜電力做功與移動電荷量的比值來定義電動勢。閉合電路歐姆定律的理論推導(dǎo)過程是能量守恒思想的具體應(yīng)用，同時利用實驗方法驗證電動勢等于電源內(nèi)部電勢降落與外部電勢降落之和同樣應(yīng)用了守恒的思想。理想化電源應(yīng)用了構(gòu)建理想化模型的方法。在“思考與討論”中研究斷路與短路運用了極限思想。在“拓展學(xué)習(xí)”中研究路端電壓與外電阻的變化關(guān)系應(yīng)用了科學(xué)抽象與概括的方法。我們看到該節(jié)涉及到多種思維方法的綜合應(yīng)用，因此在教學(xué)過程中教師應(yīng)注意多讓學(xué)生體驗與感悟，如此可提高學(xué)生的學(xué)習(xí)質(zhì)量。

三、讀教材是與編者的靈魂溝通

（一）認真體會教材的編排體例

我們在研讀教材時發(fā)現(xiàn)，高中物理教材第一章第一節(jié)是“質(zhì)點 參考系”，第二節(jié)是“時間位移”。為什么這樣安排呢？這兩節(jié)的位置可以互換嗎？答案一定是不能，因為這是按照學(xué)生的認知規(guī)律設(shè)置的。即教材首先利用理想模型法定義了質(zhì)點這個概念，告訴我們高中階段物理學(xué)習(xí)的研究對象一般為質(zhì)點，而被研究的物體是運動還是靜止都是相對于參考系而言的，然后在參考系中建立坐標系，以界定物體的位置，有了物體的位置就可以得到物體位置的變化——位移。而時間是物質(zhì)存在的另一種形式，是物理觀念的重要表述方式即物理過程。所以這個教材編排順序不能改變。

物理觀念的形成不是一蹴而就的，而是需要在物理概念和規(guī)律的學(xué)習(xí)過程中逐步鞏固和拓展的。比如牛頓第三定律的內(nèi)容在新教材中被前置的問題，舊教材是在學(xué)習(xí)了牛頓第二定律以后學(xué)習(xí)牛頓第三定律的，而新教材卻將牛頓第三定律前置到摩擦力之后學(xué)習(xí)，這是因為此時學(xué)生雖已認識到力是物體對物體的作用，且研究了重力、彈力、摩擦力，但這些力與相互關(guān)聯(lián)的力大小關(guān)系如何？矢量性如何？舊教材都沒有明確說明。而將牛頓第三定律前置學(xué)習(xí)可以解決以上問題，同時還可以加深學(xué)生對力相互性的理解，即物體間的相互作用不能離開施力和受力物體獨立存在，只有一個物體不會有力的作用，由此可強化學(xué)生對“力”概念的理解。

（二）提出問題，內(nèi)涵深刻

編者在教材的每一節(jié)都會提出承上啟下、便于學(xué)生思考的問題，這有利于學(xué)生科學(xué)思維的養(yǎng)成和學(xué)習(xí)內(nèi)容的拓展。例如在學(xué)習(xí)“閉合電路歐姆定律”之前教材提出了“用兩節(jié)相同的干電池給一個小燈泡和多個相同的并聯(lián)小燈泡供電”的問題，然后引導(dǎo)學(xué)生思考哪個電路上的小燈泡更亮一些？原因是什么？學(xué)生根據(jù)之前所學(xué)的知識進行分析會得出一樣亮的結(jié)論，但實驗結(jié)果卻是并聯(lián)的小燈泡更亮一些，這就造成了學(xué)生思維上的矛盾沖突，由此可促使學(xué)生深入思考。小燈泡完全相同但亮度卻不同，這說明小燈泡兩端的電壓不同，那么是什么原因造成小燈泡兩端的電壓不同呢？由此引導(dǎo)學(xué)生帶著問題進入本節(jié)核心內(nèi)容的學(xué)習(xí)。經(jīng)過學(xué)習(xí)學(xué)生最后可應(yīng)用閉合電路歐姆定律解釋小燈泡亮度不同的原因，首尾呼應(yīng)，即以一個實驗問題貫穿整節(jié)內(nèi)容。此實驗電路簡單，易于理解和操作，現(xiàn)象明顯，便于觀察和分析，可以很順暢地將學(xué)生的思維聚焦到電源和電路問題上。教材中給定的問題雖然都很小，但仔細思考這些問題卻會發(fā)現(xiàn)其都有特定的深層含義，可以使學(xué)生的學(xué)習(xí)更加生動具體。

四、尋找并選擇教與學(xué)的最佳切入點

教師的教與學(xué)生的學(xué)是密不可分的，而教材則是教與學(xué)之間的一根紅線，能使教師和學(xué)生建立思維共鳴，進而將教與學(xué)緊密聯(lián)系起來。例如“電勢能和電勢”一節(jié)，其從學(xué)生熟悉的恒定靜電力做功入手，分析帶電粒子在靜電力的作用下沿直線運動的做功情況。若進一步提出問題：“帶電粒子沿曲線運動時，恒定靜電力怎樣做功呢？”師生就會出現(xiàn)思想火花的碰撞，進而可引發(fā)學(xué)生深入思考。教材引導(dǎo)學(xué)生應(yīng)用微分的思想，化曲為直，然后再通過積分的方式得出恒定靜電力的做功情況，由此可發(fā)現(xiàn)恒定靜電力做功與路徑無關(guān)。隨后教材中的深層拓展提示：“這個結(jié)論雖然是從勻強電場中推導(dǎo)出來的，但是可以證明對非勻強電場也適用?！贝颂崾靖嬖V我們可以再次應(yīng)用微分和積分的思想方法，得到靜電力變化且粒子運動軌跡為曲線時靜電力的做功情況，并得出結(jié)論——靜電力做功與路徑無關(guān)，只與電荷在電場中的始、末位置有關(guān)。隨后將其類比重力做功的特點，并由重力勢能推證電勢能存在，由重力勢能的變化與重力做功的關(guān)系推證電勢能的變化與靜電力做功的關(guān)系，如此可以更好地幫助學(xué)生理解靜電力做功及電勢能。認真研讀教材去發(fā)現(xiàn)教師與學(xué)生思維的交匯點，進而找到教學(xué)過程的最佳切入點，如此可使教與學(xué)都達到事半功倍的效果。

認真研讀教材總能發(fā)現(xiàn)教材的精妙之處，使我們的教學(xué)研究能力和認知水平得到明顯提升。這是我們在研讀教材過程中的點滴體會，希望能夠拋磚引玉，給各位同仁一些幫助和提示。