中新教材高中“摩擦力”概念編寫方式的比較研究

楊金鐸 李茂菲

摘 ? 要：從課標要求、概念描述、概念引入、概念傳遞四個方面對新加坡高中物理教材“Physics Matters”和國內新課標高中人教版教材的“摩擦力”概念編寫方式進行了比較研究。

關鍵詞：概念描述;概念傳遞;概念引入;摩擦力;教材比較

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：A ? ?文章編號：1003-6148（2019）5-0067-3

高中物理新課程改革已經進行了近十年，如今全國高中已經全面進入了課程改革。更新課程內容作為改革的重要任務，開發符合教學需要的高質量教材就成為了我們追求的目標。新加坡在短短二十年時間里從一個經濟落后的小國成為舉世公認的亞洲“四小龍”之一，并進入發達國家行列。其教育發展同樣取得了令世人矚目的成績，新加坡模式已發展成為世界典型教育模式，因此新加坡的教材編寫也必有其獨到之處值得我們去學習和借鑒。

新加坡的科學教育實行“一綱多本”，即國家統一頒布教學綱要，各個學校可以選用不同版本的教材。本文選擇的教材是1995年由新加坡Marshal Cavendish Education出版，Dr Charles Chew，Chow Siew Foong 主編的《PHYSICS MATTERS》（2008年修訂版）（以下簡稱PM教材）。本文將以“摩擦力”為例，對PM教材和人教版教材進行對比，吸取新加坡物理教材的建設經驗。

1 ? ?課標要求

《摩擦力》這一章，我國物理課程標準表述為：1.通過實驗認識滑動摩擦、靜摩擦的規律，能用動摩擦因數計算摩擦力。

新加坡物理課程綱要（2013）表述為：1.說明摩擦力對物體運動的影響;2.討論摩擦力對運動車輛在考慮輪胎表面、道路條件（包括滑移）、制動力、制動距離、反應時間和制動距離條件下的影響。

對于“摩擦力”這一概念，中國課程標準要求學生能夠用動摩擦因數計算摩擦力，它不僅要求學生理解什么是摩擦力，在此基礎上還要求學生能夠定量計算，對學生的計算能力要求較高。強調理論化，重視計算，一直是我國教材的編寫習慣。新加坡則要求學生能夠說明摩擦力對運動的影響，并討論摩擦力在環境因素條件下對車輛運動的影響。這就要求學生認真觀察生活現象，并具備將具體情境轉換成物理模型并分析的能力，雖對計算無要求，但對理解程度的要求較高?？梢?，新加坡更注重物理同生活的結合，強調從生活中發現物理，讓物理回歸生活。國外中學生的理論水平也許沒有我們國家的高，但動手能力、創新能力是值得我們學習的。這和我們重模型、重體系、強理論、強定量的教育思想有關，而以新加坡為代表的國外物理教學思想則更看重從生活中發現物理元素，習慣用理論指導實踐。他們的知識似乎碎片化，我們則更傾向于將內容編制成題目，以解題訓練代替動手操作。

2 ? ?概念描述方式

人教版：兩個相互接觸的物體，當它們發生相對運動或具有相對運動趨勢時，會在接觸面上產生阻礙相對運動或相對運動趨勢的力，這種力叫做摩擦力。人教版教材中描述“摩擦力”時，先給出前提條件，即“相接觸的兩物體發生相對運動或相對運動趨勢”，在前提條件下產生的阻礙運動的力是摩擦力。這樣的描述清楚地反映了摩擦力的基本特點和屬性，特別是“運動趨勢”這幾個字兼顧了可讀性和科學性，也做到了簡潔性。

PM教材：摩擦力總是阻礙兩接觸面的相對運動。PM教材中描述“摩擦力”的句式更為簡潔，把摩擦力的性質表達了出來，然而并沒有定義摩擦力，只是用簡單的摩擦力的性質來說明什么是摩擦力。雖然未將“運動趨勢”表達出來，但在概念的傳遞過程中，已經將其整合到摩擦力的影響里學習。

我們似乎喜歡一步到位，給概念下一個精準的定義，并對此定義進行嚴謹的論證和考查。國外教學似乎并不太在乎定義的精準，類似于“運動趨勢”等較為抽象的學科概念，新加坡教材采取了迂回處理模式，待到學生已經自發明白了“運動趨勢”的意義和內涵時，再反過來進行理論的深化。人教版更注重概念的內涵，要求字斟句酌，新加坡則更看重概念的外延，傾向于描述和研究由此引發的物理現象，對于過于抽象、隱晦的概念，主動降低難度，待到學生思維能理解時再進行注解。

3 ? ?概念引入方式

人教版采用了復習、思考與討論的引入方式。在人教版中，由于初中已經學習了摩擦力，因此采用了復習什么是摩擦力的方式引入新課?！巴瑢W們在初中已經知道，兩個相互接觸的物體，當它們發生相對運動或具有相對運動的趨勢時，就會在接觸面上產生阻礙相對運動或相對運動趨勢的力，這種力叫做摩擦力?！比缓?，通過“思考與討論”欄目給出三幅小孩推箱子的圖畫，分別是沒有推、推不動和推得動三種情況，要求思考“相互接觸的物體相對靜止的時候，是不是也可能產生摩擦力？”

PM教材：分析實例引入。在PM教材中，在學習力的時候，就已經提到了摩擦力。在《力和運動》這一節中，分析桌面上書本的運動時，已經將摩擦力的影響加進去討論它對運動的影響，由此引入了摩擦力。在《摩擦力》一節中，由書本運動的實例總結出摩擦力的屬性是摩擦力的方向與運動方向相反。

由于摩擦力是學生熟知的概念，兩版本教材都采用的是將摩擦力融入到其他內容學習，對摩擦力有一定的感性認識之后，才提取其中的本質內容來學習。這種引入方式的好處是可以讓學生在不知不覺中已經學會了知識，當學習其本質屬性的時候就很容易理解。但是，人教版的教材又彰顯了思考問題的系統論證型思維，而且可以看出明顯的環環相扣的思維痕跡，認識螺旋式上升，由表及里，層層深入和推進。而新加坡并不回避知識板塊之間的穿插，體現出用多維的角度看問題的思維模式。

4 ? ?概念傳遞方式

人教版：1.組織討論，誘導學生暴露其原有概念框架，讓學生發現原本概念框架的不完整性，從而引導學生嘗試建立或完善新的概念框架。例如，“思考與討論”欄目，讓學生思考并討論“相互接觸的物體相對靜止的時候，是不是也可能產生摩擦力？”2.通過學習從屬概念，從概念的定義出發，深入了解核心概念的內涵。例如，先學習靜摩擦力和滑動摩擦力這兩個從屬概念。3.通過實驗的方法，化抽象為具體。例如，通過用彈簧測力計拉木塊的演示實驗，讓學生親眼“看到”抽象的摩擦力。

PM教材：1.學習核心概念之前，將一般科學性概念的學習整合到其他內容中學習，將學生的前概念和目前的學習現狀融合在一起。2.總結、歸納得出核心概念。之后穿插例子，從日常經驗以及前概念學習中總結、提煉得出摩擦力是發生在兩物體的接觸表面，并與運動方向相反的力。3.用生活現象鞏固對核心科學概念的理解。4.通過“讀圖”傳遞概念。然后給出示例，給出兩粗糙接觸面的局部放大圖，說明了摩擦力的產生是由于接觸面凹凸不平。

瑞士心理學家皮亞杰的認知發展理論認為，人的心理發展是通過其認知結構的發展而實現的。而認知結構的核心是對世界的知覺、理解和思考。豐富的事實性知識，可以強化學生對事物的知覺，刺激其思考。事實性知識的補充，是對科學知識大樓的完善，使學生建立完整的物理科學體系。當采用事實性知識補充概念時，所采用的方式和選取的內容非常重要。在呈現事實性知識時，應當對其加以適當分析。這樣的編寫方式符合認知發展理論的科學原理，也符合學生的邏輯思維發展規律，并且達到了整體地而非片段地學習科學概念的目的。

5 ? ?小 ?結

在概念描述方式方面，人教版教材更注重概念的內涵，新加坡教材則更看重概念的外延。在概念的引入方面，兩版本教材都從學生對概念的認知入手，從貼近生活的感性認識步步深入引導并進行理性思考，最終逐步形成概念。在概念的傳遞方面，兩版本教材在整體上都是采用概念性知識和事實性知識來補充、完善概念的方法來編寫的。

參考文獻：

[1]中華人民共和國教育部.普通高中物理課程標準[S].北京：人民教育出版社，2003.

[2]人民教育出版社課程教材研究所，物理課程教材研究開發中心.普通高中課程標準實驗教科書物理[M].北京：人民教育出版社，2010.

[3]Charles Chew，Chow Siew Foong. PHYSICS Matters[M].Singapore：Marshall Cavendish Education，2011.

（欄目編輯 ? ?張正嚴）