高中物理教材一致性偏差的教學(xué)困惑及重構(gòu)策略

摘 要 梳理高中物理教材中常見的一致性偏差導(dǎo)致的矛盾，并在此基礎(chǔ)上分析可能導(dǎo)致的教學(xué)困惑：教師教學(xué)設(shè)計依據(jù)混亂，教材前后矛盾導(dǎo)致學(xué)生認(rèn)知混亂，教材權(quán)威性消減導(dǎo)致教學(xué)設(shè)計時對教材依賴降低。繼而針對教材不一致性偏差導(dǎo)致的教學(xué)困惑提出了教學(xué)重構(gòu)策略：挖掘教材矛盾的教學(xué)價值培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)，因人制宜更換案例，借鑒其他版本選用合理資源，多參考大學(xué)物理教材的表述等。

關(guān) 鍵 詞 高中物理教材;教材一致性偏差;教學(xué)困惑;教學(xué)重構(gòu)

引用格式 晏廷飛.高中物理教材一致性偏差的教學(xué)困惑及重構(gòu)策略[J].教學(xué)與管理，2024（25）：46-49.

高中物理教材雖然經(jīng)過嚴(yán)格審查，經(jīng)過專家們反復(fù)打磨、修改，但也難免有不足之處，出現(xiàn)教材內(nèi)容呈現(xiàn)一致性偏差的情況，從而導(dǎo)致教師設(shè)計教學(xué)時產(chǎn)生困惑，同時給學(xué)生自主學(xué)習(xí)帶來障礙。梳理教材中一致性偏差，認(rèn)識到其可能帶來的教學(xué)困惑，有利于教師更好地把握教學(xué)，避免教學(xué)過程中因為教材存在瑕疵而產(chǎn)生不必要的“內(nèi)耗”。

一、教材前后一致性偏差導(dǎo)致的矛盾

1.習(xí)題數(shù)據(jù)前后矛盾

教材習(xí)題是教材中重要的教學(xué)資源，數(shù)據(jù)設(shè)置需要反復(fù)斟酌，一方面要符合實際，不能出現(xiàn)背離生活實際的情況;另一方面數(shù)據(jù)前后要自洽，不能自相矛盾。數(shù)據(jù)出現(xiàn)矛盾會導(dǎo)致情境失真，會出現(xiàn)學(xué)生利用不同方法得到不同的結(jié)果。

例如2019新編粵教版物理共同必修1第二章第4節(jié)“自由落體運動”的課后練習(xí)第4題：“在蘇州園林中，有不少亭臺的設(shè)計非常巧妙，下雨時可以清晰地聽到雨滴下落的滴答聲。某同學(xué)據(jù)此借助高速攝像機設(shè)計了一個探究實驗：雨滴自檐邊由靜止滴下，每隔0.2s滴下一滴，第1滴落地時第6滴恰欲滴下，此時測得第1、第2、第3、第4滴之間的距離依次為1.62m，1.26m，0.90m。假定落下的雨滴的運動情況完全相同，則此時第2滴雨滴下落的速度為多少？（不考慮雨滴受到的空氣阻力） ”[1]

本題是在2004年粵教版物理教材必修1第二章第2節(jié)課后練習(xí)第5題的基礎(chǔ)上改編而來。改編后習(xí)題中增加蘇州園林這一凸顯中國元素的背景，在習(xí)題中滲透了中華傳統(tǒng)文化，并將習(xí)題創(chuàng)設(shè)為學(xué)習(xí)

探索情境，可以滲透實踐意識的培養(yǎng)，且用語更準(zhǔn)確、精煉，而遺憾的是本題中不自洽的數(shù)據(jù)沒有改變。學(xué)生利用兩種解法得到不一樣的結(jié)果，且差異較大。依據(jù)自由落體運動的公式得出第二滴雨滴速度為v=gt=7.84m/s，而由勻變速直線運動規(guī)律“勻變速直線運動中間時刻的瞬時速度等于這段時間的平均速度”則得出v==7.20m/s。這會讓學(xué)生莫衷一是。

2.實驗裝置不一致導(dǎo)致的矛盾

實驗是物理教學(xué)的重要內(nèi)容，也是破解疑難問題的重要教學(xué)手段。發(fā)揮實驗教學(xué)價值可以給學(xué)生理解物理知識提供更形象的情境，化解學(xué)生學(xué)習(xí)的難點。實驗要能更好地發(fā)揮教學(xué)價值，需要精心設(shè)計實驗，也需要精心選用實驗器材，提升學(xué)生的體驗。優(yōu)化實驗裝置的使用有利于實驗教學(xué)價值最大化，而教材中出現(xiàn)實驗器材使用前后矛盾，導(dǎo)致學(xué)生認(rèn)知混亂。

在2019版高中物理教材“探究物體獲得的加速度與質(zhì)量、合外力關(guān)系”的實驗中，還存在利用在小車中增減砝碼來改變小車的質(zhì)量或改變小車受到的拉力，粵教版“通過在滑塊上增加或減少砝碼來改變滑塊的質(zhì)量”[2]，魯科版“保持重物不變，增加或減少小車上的砝碼以改變小車的質(zhì)量，重復(fù)實驗，將小車的質(zhì)量與相應(yīng)的加速度記錄下來”[3]，教科版“以小車（或滑塊）為研究對象，小車通過細(xì)繩跨過定滑輪與重物（托盤和砝碼）相連，在重物的牽引下做勻加速直線運動”[4]。

這和初中物理教材中砝碼的用途不一致。在初中質(zhì)量稱量實驗中，砝碼有非常嚴(yán)格的使用規(guī)范。在高中實驗中用來配重，對實驗操作技能不算很強的學(xué)生而言，會造成砝碼損傷，且與初中使用要求明顯不符。學(xué)生在初中花費了很大精力才掌握的規(guī)范使用要領(lǐng)，到了高中被顛覆，學(xué)生會不知所措，不知道砝碼該如何使用，更不知道學(xué)習(xí)它的目的是什么。

3.物理情境與實際不一致

教材中經(jīng)常需要構(gòu)建情境來幫助學(xué)生理解概念、規(guī)律等知識點，也需要以情境為依托設(shè)置物理問題考查學(xué)生學(xué)習(xí)情況，并通過物理問題的訓(xùn)練促進(jìn)學(xué)生知識內(nèi)化，認(rèn)知水平升華，思維品質(zhì)提升。教材創(chuàng)設(shè)的一些情境與實際脫節(jié)，對學(xué)生的學(xué)習(xí)不能起到正面促進(jìn)作用。

例如粵教版“共點力的平衡條件及其應(yīng)用”課后練習(xí)第4題：“如圖3-6-15（本文圖1）所示，兩根等長的輕繩將日光燈懸掛在天花板上。兩繩與豎直方向的夾角都為45°，日光燈保持水平，所受重力為G。試求出左、右兩繩的拉力的大小?！盵5]本題原本要取材于生活，但和實際背離，生活中不可能像圖1這樣掛燈管，因為穩(wěn)定性太差，有安全隱患。

4.預(yù)期教學(xué)價值與教學(xué)實際之間的矛盾

教材上會設(shè)置“思考與討論”這一類的欄目來引導(dǎo)學(xué)生思考問題，以鞏固本節(jié)所學(xué)的新知識和新方法。但有時教材中所給的素材、情境學(xué)生不需要用新知識、新方法也能夠解決，學(xué)生實際解決問題的知識與方法與教材預(yù)設(shè)不一致。這樣教材的素材就失去了應(yīng)有的價值。

例如人教版“力學(xué)單位”一節(jié)“思考與討論”所設(shè)置的教學(xué)情境：“小剛在課余制作中需要計算圓錐的體積，他從一本書中查得圓錐體積的計算公式為v=πRh。小紅說，從單位關(guān)系上看，這個公式肯定是錯誤的。她的根據(jù)是什么？”[6]學(xué)生對圓錐體積的公式比較熟悉，不需要利用物理上的量綱法就可以得出結(jié)論。所以，該問題情境期望學(xué)生通過分析量綱判斷該式子是否正確的教學(xué)預(yù)期不能實現(xiàn)。

5.各版本教材之間存在矛盾

對同一概念、規(guī)律的表述有時會出現(xiàn)不同版本教材表述不一致的矛盾。既有同一出版社不同時期出版教材表述不一致，也有同一時期不同出版社出版教材表述不一致的情況。人教版和粵教版2004和2019年出版的必修1物理教材關(guān)于“彈力”概念的表述就互相矛盾，如表1[7-10]所示。關(guān)于彈力產(chǎn)生的條件，粵教版2004年出版教材表述為“產(chǎn)生形變”，2019年出版的教材則表述為“發(fā)生彈性形變”;人教版2004年表述為“發(fā)生彈性形變”，2019年則表述為“發(fā)生形變”。

可見，人教版和粵教版關(guān)于彈力概念的表述存在不一致。2004年教材粵教版為“產(chǎn)生形變的物體”，人教版為“發(fā)生彈性形變的物體”，2019年粵教版和人教版與2004年剛好互換。同一出版社不同年代出版的教材表述不一致，同一年代不同出版社的表述存在明顯差異。這會導(dǎo)致教師在設(shè)計教學(xué)時產(chǎn)生困惑。

二、教材矛盾導(dǎo)致的教學(xué)困惑

1.教師教學(xué)設(shè)計依據(jù)混亂

教材是教學(xué)設(shè)計的重要依托，是教師在設(shè)計教學(xué)時最重要的參考。教材前后不一致，尤其是不同學(xué)段教材的矛盾、同一時間不同出版社之間不一致，會導(dǎo)致教師在設(shè)計教學(xué)時不知所措，不知究竟以哪一版本教材表述為準(zhǔn)，從而使認(rèn)知和設(shè)計思路都陷入混亂。例如，關(guān)于彈力概念的表述，同一出版社不同時期、同一時期不同出版社有較大出入，究竟是按照“形變”還是“彈性形變”設(shè)計教學(xué)會陷入迷茫。

2.教材前后矛盾導(dǎo)致學(xué)生認(rèn)知混亂

教材是學(xué)生學(xué)習(xí)最重要的資源，是學(xué)生復(fù)習(xí)、預(yù)習(xí)的重要關(guān)鍵性資源。高中階段倡導(dǎo)培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)的自主性、主動性，學(xué)生學(xué)習(xí)越主動、越積極，越有可能產(chǎn)生有意義的學(xué)習(xí)，越有可能發(fā)生深度學(xué)習(xí)，取得更好的學(xué)習(xí)效果。教材的前后一致性偏差，會給學(xué)生預(yù)習(xí)、復(fù)習(xí)帶來障礙。例如，初中、高中教材中對砝碼使用的要求不一致，會導(dǎo)致學(xué)生在學(xué)習(xí)實驗時對砝碼的使用規(guī)則陷入迷茫、不知所措。再如，2019年粵教版高中物理教材在勻變速直線運動與行車安全一節(jié)中，混淆剎車距離、停車距離、制動距離等物理概念。在教材正文中非常明確停車距離等于反應(yīng)距離加剎車距離，而在課后習(xí)題出現(xiàn)了教材中沒有出現(xiàn)的制動距離這一學(xué)生沒有接觸過的概念，按照字面意思學(xué)生容易將制動距離理解成剎車距離，而課后習(xí)題中制動距離意為停車距離，這會讓學(xué)生陷入認(rèn)知矛盾。

3.教材權(quán)威性消減導(dǎo)致對教材的信任度降低

在教師和學(xué)生心中教材是最權(quán)威的教學(xué)資源。雖然不能苛求教材沒有一點瑕疵，不能苛求教材能夠適應(yīng)所有師生的教學(xué)，但教材如果出現(xiàn)過多的前后不一致，教材在師生心目中的權(quán)威性必然大打折扣。教材權(quán)威在師生心目中的消減，會導(dǎo)致教師設(shè)計教學(xué)和學(xué)生自主學(xué)習(xí)時對教材的信任度下降，導(dǎo)致教材在教學(xué)中使用頻次減少，不能充分發(fā)揮教材在教學(xué)中應(yīng)有的地位，不能體現(xiàn)教材在立德樹人中的價值，不能充分發(fā)揮教材在學(xué)科育人中的價值。

三、針對教材矛盾采取的教學(xué)重構(gòu)策略

1.挖掘教材矛盾點的價值

（1）培養(yǎng)學(xué)生批判性思維

對教材習(xí)題“吹毛求疵”可以培養(yǎng)學(xué)生的批判思維，讓學(xué)生學(xué)會獨立思考，敢于質(zhì)疑，善于表達(dá)自己的觀點;培養(yǎng)學(xué)生敢于質(zhì)疑批判的勇氣，引導(dǎo)學(xué)生給教材找茬、挑錯，為學(xué)生樹立挑戰(zhàn)權(quán)威的榜樣，培養(yǎng)學(xué)生敢于質(zhì)疑權(quán)威的勇氣;教會學(xué)生批判質(zhì)疑的方法，分析習(xí)題的科學(xué)性，可以聯(lián)系生活實際分析習(xí)題情境的合理性，還可以分析題目的條件，看是否自洽。鼓勵學(xué)生敢于挑戰(zhàn)權(quán)威，給教材習(xí)題“找茬”，即使學(xué)生挑戰(zhàn)失敗，也要及時包容、鼓勵、表揚學(xué)生，形成有利于學(xué)生質(zhì)疑、批判精神養(yǎng)成的氛圍，用好教材習(xí)題錯誤培養(yǎng)學(xué)生批判、創(chuàng)造的科學(xué)思維和求真、求實的科學(xué)精神。

例如，針對2019新編粵教版物理共同必修1第二章第4節(jié)課后練習(xí)第4題，可以如下開展教學(xué)，以培養(yǎng)學(xué)生的批判性思維。首先，利用兩種解法引發(fā)學(xué)生認(rèn)知沖突，激發(fā)學(xué)生探究欲望。本題安排在“自由落體”一節(jié)后面，可以引導(dǎo)學(xué)生依據(jù)自由落體運動的公式可得此時第二滴雨滴的速度為vt=gt=7.84m/s 。在此之前學(xué)生學(xué)習(xí)了一般的勻變速直線運動的規(guī)律，已經(jīng)知道“勻變速直線運動中間時刻的瞬時速度等于這段時間的平均速度”，據(jù)此可得v==7.20m/s。兩種方法得出的結(jié)果存在較大差異。其次，討論不同解法為何存在差異，樹立批判意識，培養(yǎng)批判質(zhì)疑的勇氣。兩種解法運用的物理規(guī)律、計算過程都沒有問題，分析得出差異產(chǎn)生源于教材習(xí)題所給條件不自洽，存在錯誤。利用△s=gT2帶入數(shù)據(jù)可得到雨滴下落的加速度為9.0m/s2，而題目中“忽略空氣阻力”可知加速度為9.8m/s2。蘇州和上海相距較近，兩地緯度和海拔基本一樣，重力加速度值參考教材中所給的上海的重力加速度應(yīng)為9.798m/s2，與一般計算中所取的9.8m/s2基本相同，但與依據(jù)題中數(shù)據(jù)計算出的加速度差異較大。最后，組織學(xué)生討論本題應(yīng)該如何修改才正確，才能激活學(xué)生的思維，培養(yǎng)學(xué)生思維的深刻性，實現(xiàn)對學(xué)生批判性思維的培養(yǎng)。試題的修改可以當(dāng)成課后作業(yè)，讓學(xué)生課后討論完成，并要求學(xué)生提供盡可能多的方案。學(xué)生方案主要有：第一，將第1、第2、第3、第4滴雨滴間距修改為1.764m、1.372m、0.980m;第二，將“每隔0.2秒滴下一滴”修改為“每隔相同時間滴下一滴”;第三，刪除“第6滴恰欲滴下，此時”;第四，刪除“此時測得第1、第2、第3、第4滴之間的距離依次為1.62m，1.26m，0.90m”;第五，刪除“（不考慮雨滴受到的空氣阻力）”。將學(xué)生提供的方案羅列后，可以總結(jié)出修改習(xí)題條件不自洽的方法：如果條件有多余，刪除多余條件;如果條件沒有多余，則修改其中的一個條件，使其和其余條件之間不產(chǎn)生矛盾。接著，讓學(xué)生比較上述方案，選出最優(yōu)方案。本題是“自由落體”課后習(xí)題，作為鞏固本節(jié)重點知識，第一和第四個方案較好。

（2）培養(yǎng)學(xué)生實踐意識

有些教材習(xí)題情境脫離生活實際，背離學(xué)生原有認(rèn)知，會導(dǎo)致學(xué)生認(rèn)知混亂。教師在教學(xué)中遇到這樣的習(xí)題，應(yīng)將其視為寶貴資源，其教育教學(xué)價值遠(yuǎn)比一個結(jié)構(gòu)良好、完美無瑕的習(xí)題高，它不僅可以實現(xiàn)知識內(nèi)化的目標(biāo)，更能起到培養(yǎng)學(xué)生實踐意識的重要作用。新課程標(biāo)準(zhǔn)要求“增強創(chuàng)新意識和實踐能力”“增強科學(xué)探究能力和解決實際問題的能力”[11]。具有實踐意識，才不會紙上談兵，才能夠?qū)嵤虑笫?，才能夠理論?lián)系實踐，在實踐中獲得靈感，創(chuàng)造性地解決問題。

例如本文前述的粵教版“共點力的平衡條件及其應(yīng)用”課后練習(xí)第4題，掛日光燈管的情境與實際生活不符，脫離實際。在教學(xué)中引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)這類脫離實際的情境，讓學(xué)生分析其不合理之處，并改進(jìn)這類習(xí)題的情境，使其與生活情境密切聯(lián)系，且符合實際。

2.因人制宜選擇教學(xué)案例

教學(xué)中案例的使用要符合學(xué)生的基礎(chǔ)知識，符合學(xué)生的認(rèn)知水平和思維能力，讓學(xué)生能夠基于已有基礎(chǔ)經(jīng)過努力認(rèn)知得到發(fā)展。即教師所選的案例不僅要滿足科學(xué)性，還應(yīng)該要符合學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律，緊扣所學(xué)核心知識，才能發(fā)揮最佳的育人效果。

例如，在“力學(xué)單位制”一節(jié)中，為了檢驗學(xué)生學(xué)習(xí)的效果，讓學(xué)生能夠利用量綱法分析物理問題，檢驗物理公式不僅要關(guān)注物理量之間的數(shù)量關(guān)系還應(yīng)關(guān)注物理量之間單位關(guān)系，教材選用了圓錐體積計算公式v=πRh讓學(xué)生判斷公式的正誤，這一公式過于簡單、學(xué)生過于熟悉，不能達(dá)到預(yù)期教學(xué)目標(biāo)，為此可以將其更換為物理上的其他公式，比如單擺周期公式T=2π，學(xué)生從未見過，且公式中物理量的單位學(xué)生都知道，可以讓學(xué)生判斷該公式是否正確，也可以將該公式故意寫錯為T=2π讓學(xué)生判斷，從而檢驗學(xué)生是否掌握量綱法。

3.借鑒其他版本教材

高中物理教材是“一標(biāo)多本”，主要有人教版、粵教版、教科版、魯科版、滬科版等5個版本的物理教材。教師除了要透徹研究使用版本教材，還應(yīng)該熟悉其余4個版本教材。在教學(xué)中如果出現(xiàn)不一致性矛盾時，應(yīng)該要認(rèn)真研究各版本教材，并在此基礎(chǔ)上借鑒其他版本教材的表述、素材，從而設(shè)計更好的教學(xué)。

例如，粵教版在共同必修一實驗中利用砝碼來配重，充當(dāng)懸掛重物提供拉力，這與初中物理砝碼使用要求不一致。教師可以借鑒2019新編人教版教材實驗的做法。人教版2004年出版的高中物理教材在力學(xué)實驗中也是利用砝碼配重、提供拉力，但2019新編物理教材將砝碼換成了槽碼。槽碼也有精確的質(zhì)量標(biāo)注，使用要求不像砝碼“苛刻”。借鑒人教版教材將砝碼換成槽碼問題便迎刃而解。

4.參考大學(xué)物理教材內(nèi)容

高中物理教師要能更好把握高中物理教學(xué)，不僅需要研究課標(biāo)，透徹研究高中物理各版本教材，還應(yīng)該研究大學(xué)物理教材。通過研究大學(xué)物理教材，教師更能高屋建瓴地把握教學(xué)，對高中物理教材中出現(xiàn)的不一致問題能夠更好地處理。避免出現(xiàn)科學(xué)性錯誤，同時避免學(xué)生產(chǎn)生認(rèn)知困惑，造成學(xué)生學(xué)習(xí)過程中的內(nèi)耗。

例如，本文前面所說的彈力的概念人教版和粵教版的2004版本和2019版本表述剛好互換，出現(xiàn)了不一致。參考大學(xué)物理教材的表述教師會更加胸有成竹。大學(xué)普通物理學(xué)中關(guān)于彈力的表示如下：“發(fā)生形變的物體，由于要恢復(fù)原狀，對與它接觸的物體會產(chǎn)生力的作用，這種力叫作彈力?！盵12]物體發(fā)生的形變，除了有能夠完全恢復(fù)原狀的彈性形變和完全不能恢復(fù)原狀的塑性形變，還有能夠恢復(fù)部分原狀的形變，這一形變也能產(chǎn)生彈力，故而表述為“發(fā)生形變的物體”更準(zhǔn)確，也更籠統(tǒng)從而避免過多糾纏。

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【責(zé)任編輯 孫曉雯】

*該文為廣東省教育科學(xué)規(guī)劃2022年度中小學(xué)教師教育科研能力提升項目“基于提升物理學(xué)科育人價值的學(xué)生說題活動研究”（2022YQJK558）的研究成果