淺談教材的二次開發與教學生成

張惠鈺

（江蘇省蘇州第十中學，江蘇 蘇州 215006）

在某次教研活動中，筆者有幸與上海、浙江等地的物理教師一起開設了人教版必修1“力的分解”同課異構教學研討課.通過具體的教學實踐及交流，結合另外3位教師對同一教學內容的不同處理方式，對教材的二次開發與教學生成有了進一步的認識.

1 對教材中概念、規律的引入方式與學生實際情況相結合進行教材二次開發與教學生成

在備課時，教師需要對教材提供的研究案例作深入的研究與思考，并對研究案例進行取舍，選擇生活中常見的學生感到熟悉和親切的例子開展研究.

案例1.在引入力的分解時，對教材提供的拖拉機拉耙的例子的處理.

對于城市的學生來講，這是很難得見到的場景.因此，在教學設計時，選擇生活中常見的拉斜桿箱的模型，通過分析用斜向上的繩拉重物的例子，并巧妙地運用電子秤分四步幫助學生理解斜向上的拉力在兩個方向上的作用效果，取得了較好的教學效果.

教學片段1.

教師分步引導學生思考并解答：第一步，將一重物放在水平的電子秤上，不施加力時觀察秤上的讀數為1kg；第二步，用豎直向上的拉力拉物體，請學生觀察電子秤示數的變化（讀數減小了，說明物體受到向上的拉力之后，物體對電子秤的壓力減小了，向上的拉力使物體有一個向上的趨勢）；第三步，用水平向右的拉力拉物體，使物體有水平向右運動的效果；第四步，用斜向右上方的力拉物體，請學生觀察這個力的作用效果.（拉的過程中，電子秤的讀數變小了，說明這個力使物體有向上的趨勢，即這個力有把物體向上拉的效果；物體在水平方向上被拉動了，說明這個力還有一個水平拉物體的效果.）

簡要評價：高一的學生在思維上還是傾向于形象思維，通過將斜向上的拉力的兩個效果顯性化、可視化，學生可以相對容易地理解和接受拉力分解的方法.但在具體實驗時，盡管電子秤的讀數對前排學生來講觀察很清晰，可是對于后排學生來講，示數還是過小，因此，如果在實驗時用攝像頭將電子秤的示數投影到大屏幕上，會更便于全體學生觀察清楚.同時，反應力的分解的兩個分力的效果的實驗有很多，這些現象的展示都可以通過上述方式進行放大觀察以提高演示實驗的可視性.

2 用好教材所提供的典型研究案例并拓展它的思維空間，培養學生運用所學知識去解決生活中的實際問題

案例2.教材上第二個研究案例：對靜止在斜面上的物體所受到的重力的教學處理.

教材對這一研究案例采用了給學生示范如何在重力的兩個方向上進行分解，并用三角函數的方法來求解這兩個分力的大小，之后結合引橋的例子來說明這一研究案例在生活中的應用.因此，教材對這一部分內容的呈現方式是用陳述的方式將力的分解這一程序性知識的具體應用作一示范提供學生學習與參考.教師在處理這一內容時，可以將其改造成為一個研究性學習的案例，以問題鏈和實驗演示等方式提高本案例的思維空間.

教學片段2.

師：放在斜面上的物體所受重力的效果根據我們的生活經驗可以想到.那么物體對斜面有往下壓的效果，隨著斜面傾角的變化，這個有壓斜面效果的分力大小如何變化？

生思考，不能說出肯定的答案.

師用電子秤做實驗：首先請同學們觀察水平放置的電子秤上的重物，秤上讀數為0.2kg.請同學們觀察隨著電子秤傾角的變化，秤上的讀數如何變化？

學生觀察到隨著電子秤傾角的變大，電子秤讀數變小，說明物體對斜面的壓力效果變小了.

師：請同學們按力產生的效果對斜面上物體受到的重力進行分解，求出這兩個分力的大小，并說出這一現象的理論依據.

簡要評價：通過實驗幫助學生具體體會物體對斜面有壓的效果，且這個壓力的效果比物體的重力小.同時，通過動態問題的設置，激發學生理論探究的興趣.

教學片段3.

師：通過對兩個分力的計算式的分析，我們可以解釋隨著電子秤傾角的增大，秤上的讀數變小.那么，變化的情況是否確實遵循這兩個關系式呢？我們來做一個驗證實驗.

現在假設斜面的傾角為30°，我們首先從理論上來計算一下重力的這兩個分力的大小.

生：沿斜面向下的分力大小為F1＝Gsinθ，垂直于斜面向下的分力的大小為F2＝Gcosθ.

師：那么哪個分力比較容易測量呢？電子秤可以間接測出哪一個分力的大小呢？

生：電子秤的讀數可以反映壓的效果，所以借助電子秤，我們可以測物體對斜面有壓的效果的那個分力.

實驗檢驗，將電子秤放在一個傾角為30°的斜面上，然后將一個200g的砝碼放在斜面上，可觀察到電子秤的讀數為170g.請學生將物體對斜面有壓的效果的分力的理論值求出，然后跟其實際值相對比.通過運算、討論發現，在誤差允許的范圍，我們可以認為理論值和實際值是吻合的.

簡要評價：通過設問及部分驗證，學生理解了力的分解確實遵守平行四行定則，并將抽象的公式化為具體的運算與感性的認識，提高了知識和方法的運用能力.而在部分驗證實驗的設計方面，立足于培養學生生活化物理的意識，電子秤不失為一個好的器材；而立足于培養學生現代化信息化物理的意識，用兩個力傳感器來間接測量重力的兩個分力的大小則是一個更好的器材.

教學片段4.

師：那么對這個案例是否僅僅為研究而研究呢？我們可以來看，生活當中有很多斜面的情景，比如滑滑梯、橋等.下面我們來討論一下滑梯的設計、橋梁的引橋的設計，討論這些斜面情景傾斜的程度.

師：我們首先從理論上來探究.隨著傾角的增大，沿斜面向下的重力的分力如何變化，對你的設計有沒有啟發.請同學們先思考，然后再交流想法.

師請學生交流設計的想法.

生1：滑梯的傾角應該小一點.

師用斜面來模擬，這么小的傾角的滑梯，小孩能滑得下來嗎？

生2：滑梯的傾角應該大一點.

師模擬傾角大的滑梯，問：這樣對小孩來講他玩得是刺激了，但這樣的設計對那么柔弱的小孩來講是否安全？

生1：那可以這樣設計，上面的傾角可以大一些，然后接近地面的部分平緩一些.

師：這樣就能使小孩玩得既刺激，又能安全地著陸.有了這樣一個設計思想，我們再來看兒童樂園里的滑梯，你是否有更深的體會了.

師：我們再來討論引橋的傾斜問題.對上橋和下橋的車輛來講，哪一個分力對車輛上下坡的影響大？

生：是重力的一個沿斜面向下的分力對車輛的上下坡影響較大.

師：那么，這個分力對上橋的車輛有什么影響，對下坡的車輛有什么影響？

生：這個分力對上橋的車輛有阻礙的效果，對下橋的車輛有加速的效果.

師：有了這樣的效果，引橋的設計是陡一點好呢，還是平緩一點好呢？為什么？

生：平緩一點好.這樣使重力沿斜面向下的分力小一點，讓上橋的車輛受到的阻礙的效果小一點；下橋時，可以使這個分力小一點，加速小一點，讓車輛能安全地下橋.

簡要評價：通過創設生活中的情景，可以提高學生運用知識和方法解決實際問題的能力.然而剛進入高一年級的學生在思維的深度與廣度上還有待提高.因此，通過問題鏈的方式可以促進學生思維的發展.

在滑梯的教學預設中，本來是配合滑梯設計的問題展示滑梯的圖片.在教學過程中，偶然的“失誤”忘記點擊PPT這一畫面，在學生設計并交流后再展示出這一圖片來輔證，這一意外使預設的滑梯圖片沒有限制與束縛學生思維.通過分析和討論設計中存在的考慮不周之處，可以培養學生縱深思考的意識.

在此基礎上，為提高學生知識與方法運用的熟練程度，還設置如塔吊等三角形支架所受到的向下的拉力的分解研究案例等讓學生體驗、討論與交流分解方案及其應用.

3 讓教材上靜態的內容動起來，用形象的動畫或視頻等幫助學生構建處理問題的方法

案例3.矢量運算法則的動態建構.

如教材中所涉及的三角形定則，可在以上研究案例求解兩個分力的大小時滲透此方法，并用PPT的動畫功能或用flash動畫將其中一個分力動態地平移到平行四邊形的另一邊，在此基礎上提出三角形定則及矢量的概念.這樣可以有效地利用案例形象地總結和提煉方法，有利于學生的學習建構.

通過本堂課的同課異構，在對教學素材的取舍上也有了進一步的體會.由于課堂時間的限制，不可能將所有精彩的素材一一呈現并研究到位.所以，需要對教學素材進行優中選優.

如筆者在本課中對三角形支架處向下的拉力的分解的體驗設計，用了兩個體驗性實驗.一個是兩位學生配合一起完成的其中一位學生手臂撐腰構成的三角形支架、另一位學生在其肘部向下壓的親身體驗實驗；另一個是用一根一次性筷子，一頭削尖抵住手心，另一頭用繩與手指配合構成一個掛鉤碼的三角形支架的親身體驗實驗.通過教學實踐，筆者感覺其中的一種體驗就可以幫助學生體會這個向下的拉力的兩個分力的效果，而不一定需要兩種體驗都進行，這樣可以提高課堂時間的利用率.

教學片段5.

本堂課結尾時，以逆風行船的例子，提供《科技與奧運——帆船》的網址以便學生在家觀看及思考，在課上展示剪輯的42s的視頻作為研究的背景.

視頻解說文字內容：這便是奧運會上賞心悅目的水上項目——帆船比賽.參賽帆船繞標航行，整個賽程下來，帆船要經過360°方向的變化，這便向選手提出了“八面來風”的挑戰.順風航行的道理淺顯易懂，但帆船能頂風行駛，通常令人困惑不解，其中的奧妙何在？

教師可用氣墊導軌上的滑塊來模擬帆船，用吹風機來模擬風，并用粘在吹風機邊上的能飄起的紅線表示逆風的風向，然后通過調節模擬帆的不同方向，讓學生體會順風很簡單；接著使帆船在逆風中前行，讓學生驚奇地看到模擬的帆船真的逆著風前進了.最后請學生們結合今天的所學課后思考其中的奧秘.

簡要評價：一堂課不可能解決所有的問題，在課堂引入或結尾時留一些問題、留一些懸念，讓學生能在課后繼續開展研究，也不失為一個好的開頭或結尾.

總之，在教學中我們需要立足于教材，又不拘泥于教材.要結合學生生活中熟悉的場景、學生的親身體驗、現代科技的滲透等，選擇適合學生學習與思考的研究案例，力爭教學素材的最優化組合.通過小組合作、討論、交流等方式，提高實驗的參與度與可視度.這樣學生學習的知識與方法變得生動、形象而立體；同時，在教學過程中要結合學生的學情隨時調整學習節奏，動態生成學習活動，從而有效地提高學生思維的結構與品質.