基于教材對比的高中物理例題創新使用探討
——以高中物理必修第二冊為例

麥宜平 李德安

(華南師范大學物理與電信工程學院 廣東 廣州 510006)

1 引言

隨著《普通高中物理課程標準(2017年版)》的頒布,各個版本的教材也在其指導下進行了重新編寫,更加強調對學生物理學科核心素養的培養[1].其中,新課標提出通過問題解決促進物理學科核心素養的達成,而例題作為教材的重要組成部分,對學生掌握問題解決方法具有示范作用,是學生掌握物理知識、發展思維能力、提高核心素養的重要渠道[2].

自新課標頒布以來,關于高中物理教材的研究成果整體呈上升趨勢,但對于教材例題的研究主要聚焦于教材例題特征、新舊教材例題差異、不同版本教材例題的比較與概述,較少從新教材例題使用的角度出發進行探討.本文選取新人教版與新粵教版高中物理必修第二冊作為研究對象,基于二者例題編寫特點的對比分析得到使用啟示,并給出使用建議.

2 兩版教材例題對比

2.1 例題類型與題量對比

為了保證統計數據的嚴謹,在統計過程中出現多個小問的題目記為多題,其統計結果如表1所示.從題量上看,新粵教版教材的總例題量要多于新人教版,從題型上看,新人教版例題主要為計算題,而新粵教版例題題型包括計算題、分析題、探究題.

表1 兩版教材的例題類型與題量設置

對比兩版教材,新人教版例題主要為物理規律與物理公式應用的計算題,旨在培養學生運用物理知識解決問題的能力,進一步鞏固所學的物理概念與規律,對學生數理推理能力的培養有較高價值;而新粵教版例題更加豐富,不僅設置了定量計算題,還設置了定性分析題,旨在培養學生的分析探究能力,提高知識的綜合運用水平.

2.2 例題情境的對比

由統計可知,兩版教材都重視例題的情境性,注重物理知識與現實世界的聯系,但二者在構建情境時仍然存在區別,體現出價值導向的差異.新人教版設置的例題背景更貼近生活,與個人聯系緊密;新粵教版更關注學生綜合素質,與社會聯系緊密.

如“平拋運動”的例題中,新人教版與新粵教版都以無人機投物為題干背景,考查學生對平拋運動規律的掌握.新人教版創設的情境是“某同學利用無人機玩投彈游戲”,這一例題背景加強了題目與學生的聯系,有利于激發學生的探究興趣;新粵教版創設的情境是“災難發生時利用無人機運送物資”,這一例題背景體現了物理與社會的聯系,有利于增強學生的社會責任感.

2.3 例題插圖的對比

根據統計,新人教版與新粵教版的插圖主要可分為實體圖、模型圖、示意圖和數據圖.由表2可知,新人教版與新粵教版都重視例題插圖,以優化視覺效果,但新人教版示意圖居多,新粵教版則模型圖居多.

表2 兩版教材的例題插圖設置

對比兩版教材可發現,新人教版傾向于將題干的物理信息都展示在插圖中,清晰直觀展示題目描述的物理情境;新粵教版傾向于將題干中的復雜情境進行簡化,方便學生理解題干描述的物理情境,但仍需要學生繼續進行思維加工.如“機械能守恒定律”的例題,新人教版插圖直觀展示了題目中蘊含的物理要素,幫助學生快速把握解題關鍵點,厘清解題思路;新粵教版插圖形象展示了投擲鉛球的情境,幫助學生在頭腦中快速呈現題目情境,但同時又需要進一步提取題目信息,對模型圖進行思維加工.

2.4 例題結構的對比

新人教版與新粵教版例題都由分析與解答兩部分構成,先在分析部分對解題思路進行點撥,再在解答部分寫出解題過程以供參考,但二者在這兩部分內容中仍有細微差別.如“功”這一節的例題,兩版教材的例題情境都是用一斜向上的力拉動物體,都需要求得“總功”.在分析部分,新人教版用示意圖將題目中蘊含的物理信息轉換為物理模型,并示范了如何尋找已知物理量,如何挖掘出隱藏條件,最終得到求“總功”所需要求的物理量;新粵教版在分析部分則簡單點明解題運用的知識點,并直接點出求“總功”需要知道的物理量.在解答部分,由于新人教版已在分析部分進行了詳細分析,因此解答過程簡潔明了;新粵教版則是在解答部分對物體進行受力分析,文字說明也相對新人教版更多,且提供了兩種解題思路.

對比兩版教材可發現,新人教版的分析部分注重對學生解題思路的引導,解答部分注重對學生答題規范的指導;新粵教版的分析部分表達直接,因而是解答部分承擔著物理情境分析的內容,且其一題多解的模式體現對學生思維啟發的重視.兩版教材比較下,新人教版例題規范性更強,而新粵教版例題啟發性更強.

3 教學建議

筆者基于對兩版教材例題類型、情境、插圖、結構的比較與分析,對一線教師有效使用教材例題提出幾點建議.

3.1 豐富例題題型 引導學生思考

學生通過結構良好問題的訓練,可以快速提取題干關鍵信息,在已有圖式中快速選擇解決問題所需知識,可以在較短的時間內解決問題.但長此以往,學生可能出現解題思維固化,難以將習得知識遷移到新的情境中解決新的問題.因此教師在課堂例題講解時,既要注重學生解題思維的訓練,也要注重學生知識遷移能力的培養,適當選擇有利于學生發散思維的例題,穿插與真實世界相關的非常規性物理問題,培養學生真實情境的信息提取能力、規則選擇能力、知識運用能力,使學生在解決實際情境問題中活化物理知識,促進學生全面發展.

例如新粵教版“離心現象及其應用”的例題作為典型的結構不良物理問題,以科技館圓管玩具為載體,要求學生運用離心運動相關知識尋找解決方案,其解決過程與方法多樣.在進行該例題教學時,教師首先可以要求學生通過討論交流、相互啟發尋找解決方案,啟發學生思維;其次,在學生討論結果的基礎上,通過教具演示或視頻播放展示利用離心現象將兩個小球置于圓管兩端的實驗,給予學生感性認識與思想沖擊;隨后,基于實驗現象分析其物理模型,將離心運動的知識與該實驗現象相聯系,使學生感受物理知識的價值;最后,以該實驗器材為載體,引導學生思考該器材的其他用途,培養學生發散思維.

3.2 注重聯系實際 體現價值培養

教材中大部分例題都依托現實情境,反映出教材注重學生問題解決能力的培養,關注學生價值觀的引導[3].但由于課堂時間有限,一些教師為了追求講題效率,忽視了對例題情境中隱含價值觀的挖掘,不利于學生核心素養的培養.而教材啟發我們,應從提高學生核心素養出發,結合學生實際情況合理選擇或補充題目背景,使學生認識到物理知識與個人或社會的聯系,體會到該物理知識在現實世界中的價值.

例如新粵教版必修第二冊第8頁小船過河這一例題,題干中只是簡單提及“小船擺渡曾是人們過河的主要方式”,但隨著時代發展,渡輪已逐漸替代傳統擺渡小船,這樣的例題背景會讓學生難以將其中蘊含的物理思想與現實世界聯系起來,因此在講解這道例題時教師可以適當進行補充.從個人取向出發,可以補充河中游泳的問題,用人代替題目中的小船,引導學生思考在河中朝著正前方游泳實際上會游到哪里,是什么原因導致的,通過運用物理知識分析,使學生意識到在河中游泳會存在的安全隱患,提高學生的安全意識;從社會取向出發,可以補充洪災發生時搜救艇救援的案例,將題目中小船過河模型與現實世界搶險救災相聯系,提高學生的社會責任感,潛移默化地進行價值教育.

3.3 重視模型建構 強調情景分析

物理模型構建是解決物理問題的重要工具之一,它能將題目信息轉換為直觀的物理模型,輔助解題者理解題意,因而兩版教材都重視利用插圖展示物理模型,關注學生物理模型的建構能力.但在實際使用過程中,物理模型的建構往往是由教師完成,導致學生在其中僅處于被動接收者而非主動建構者的位置,缺乏對學生模型建構能力的培養.而教材啟發我們要重視模型構建過程,因此教師要改變傳統觀念,引導學生主動將題干文字描述轉換為物理情景,即運用物理知識去分析題中物理對象和物理過程,在頭腦中形成清晰的物理模型,再引導學生進一步分析其運動情況或受力情況,找出其遵守的物理規律.

例如“平拋運動”這一節中關于無人機投物的例題,新人教版與新粵教版都有無人機的實體圖,教師首先可引導學生閱讀題干,將題干文字表述轉換為物理情境,即在頭腦中形成無人機拋物的平拋模型圖,再逐步引導學生提取物理信息,將模型圖轉換為包含物理信息的示意圖,通過一步步的引導使學生習得建立模型的方法.

3.4 重視思路點撥 增強答題規范

例題對初學者起著重要示范作用,初學者需要通過例題示范掌握分析物理情境的思路,認識規范答題的模式,把握例題涉及知識點.但部分教師在講解完教材例題后,就馬上進入下一道課堂習題練習,忽視了對答題思路的點撥與答題規范的強調.而教材啟發我們,一方面應關注對學生思路的點撥,使學生通過例題學會如何解決該類問題,另一方面應注意對規范答題的指導,明確規范答題的要求,促使學生養成良好答題習慣.

例如新人教版必修第二冊第15頁的例題要求平拋運動物體落地時的夾角,教師首先可以引導學生在頭腦中建立物理模型,明確已知物理量、解題所需物理量、解題所用物理知識,避免涉及過多與解題無關的知識,以免增加學生的認知負荷[4];其次解題過程中要對學生提出明確的規范要求,強調高中答題規范與初中的不同之處,糾正學生的一些初中答題習慣;最后,在完成例題講解后可對該題涉及知識點以及解題思路進行總結,幫助學生厘清解題思路,掌握該類平拋運動問題的解題方法.

3.5 選擇典型例題 活化物理知識

例題的選擇應具有典型性,以達到“少而精”的效果.但在實際教學過程中,為了使學生快速掌握該類物理問題的解題技巧,部分教師會選擇增加課堂例題數量,試圖通過增加訓練量來提高訓練效果,導致學生存在機械做題而不多加思考的問題.對此,教師在選擇課堂例題時,首先考慮該例題是否具有代表性,是否體現了本節課教學內容的重點,是否能夠有效鞏固所學知識,在此基礎上再考慮該題目對于學生思維的開闊作用.相比起采用多道例題,在一道例題上進行“一題多解”與“一題多變”更有利于訓練學生思維的靈活性.

如新粵教版萬有引力定律、機械能守恒及其定律中的例題,都有采用“一題多解”的模式,為學生解題提供了不同思路.又如新粵教版生活與生產中的拋體運動的例題,在例題原本平拋運動的物理情境的基礎上,引導學生思考若運動方式變成斜拋運動該如何解題,幫助學生進行知識遷移.因此教師在講解課堂例題時,可以基于例題原有題干進行變式訓練,做到“一題多變”,有效培養學生的思維能力.

4 結束語

教材中精心編寫的例題蘊含了豐富的育人素材,不同版本的教材例題雖然在編寫特點上各有特色,但歸根結底都以培養學生的物理學科核心素養為目的.因此,在教學中應當最大限度體現例題的示范作用,發揮例題的育人功能,促進學生物理學科核心素養的發展.