重視教材二次開發 促進學生有效學習

黎就圖

[摘 要]高中物理課程標準倡導學生自主學習、樂于探究、勤于思考，以促進學生對物理的有效學習。通過對新課內容的二次開發，讓學生觀察、體驗發現物理概念、規律的過程，體會相應的研究方法，幫助學生對物理概念、規律、方法、技巧進行認知和建構。文章從四個方面探討《力的分解》新課內容的二次開發，以促進學生的有效學習。

[關鍵詞]高中物理;有效學習;二次開發;力的分解

[中圖分類號]? ? G633.7? ? ? ? [文獻標識碼]? ? A? ? ? ? [文章編號]? ? 1674-6058（2021）29-0052-03

在高中物理課程標準中，對物理的教和學提出了新的要求，倡導學生自主學習，讓學生積極參與、樂于探究、勇于實驗、勤于思考，通過多樣化的教學方式，幫助學生學習物理知識與技巧，培養學生的科學探究能力，使其逐步形成科學態度與科學精神。[1]但在當前的高中物理教學中，教學大多是從教師如何“教”的層面進行研究，對學生如何有效“學”的研究較少。有部分教師照本宣科，搞題海戰術，讓學生自主學習、感悟知識的機會過少。有學者提出：今后有效教學的研究重點應從“教”轉向“學”。[2]如何開展以有效學習為中心的教學，本文將結合《力的分解》新課內容的二次開發，從四個方面進行探討，以促進學生的有效學習。

我們先閱讀人教版普通高中教科書物理《力的合成與分解》一節中力的分解內容，如圖1所示。教材中對力的分解的文字描述非常簡練，給教與學留出了很大的空間，為教師和學生留下很多的開發、拓展和延伸的空間。現從以下四方面研究。

一、利用“實驗對教材中一個已知力究竟怎樣分解，要根據實際問題來確定”進行開發

一個已知力究竟怎樣分解，要根據實際問題來確定。這樣一句話，對教師和學生來說應該是存在困惑的。如何根據實際問題找到這個已知力的兩個分力并建構出力的平行四邊形模型，我們可開發如下的實驗和例子來解決困惑。

如圖2（a）所示，靜止在斜面上的物體受到的重力G怎樣分解？這一實際問題，我們可轉換為重力G產生的實際效果來確定重力G的分解。可進行如圖2（b）的實驗，先讓學生伸直手掌，放一重物，體驗重物對手有垂直手面擠壓的力作用;然后慢慢傾斜，這時手感覺到重物不僅有擠壓的力，同時也有向下滑的趨勢，說明重力還有沿斜面向下的趨勢。接著我們演示如圖2（c）所示實驗，讓學生觀察、體驗在傾斜的長木板上放置一重物的實物模型，把長木板壓彎，感知重力產生了垂直壓斜面的實際效果，讓學生的學習有源頭可尋、有現實生活依據。從以上的實驗中明確了重力G產生的兩個實際效果，建立直角坐標系，可以把重力G分解為沿平行于斜面的分力[F1]和垂直于斜面的分力[F2]，如圖2（d）所示，進一步理解重力G分解為沿平行于斜面的分力[F1]和垂直于斜面的分力[F2]進行分解的現實物理意義。

二、讓學生體驗一個已知力的兩個分力方向的確定

讓學生積極參與、勇于實驗、在體驗中探究思考，是解開困惑的鑰匙，是物理基本概念和基本規律和基本方法形成的有效過程。

為了讓學生有效理解斜向右上方拉重物的拉力F[如圖3（a）所示]以及拖拉機斜向左上方拉犁耙的拉力F[如圖4（a）所示]，兩者的兩個分力的方向為什么分解為水平向前的方向和豎直向上的方向?？梢酝ㄟ^類比實驗，讓學生親身體驗這一過程。讓學生坐在椅子上，斜向上伸出右（左）手，讓同伴施加斜向右上方拉力（類比斜向上的拉重物的拉力F），如圖3（b），學生自己會強烈地感到有水平向前的作用和豎直向上的作用，理解斜向上的拉力會產生水平向前的作用和豎直向上的作用兩個實際效果，進而掌握斜向上的拉力按照實際產生的效果分解為水平向前方向的力和豎直向上方向的力，確定了斜向右上方拉重物的拉力F的兩個分力的方向，如圖3（c）所示。同理，同伴互換施加斜向左上方拉力（類比拖拉機斜向上拉犁耙的拉力F）確定了拖拉機斜向左上拉犁耙的拉力F分解為水平向前方向和豎直向上方向的兩個分力，如圖4（b）所示。

三、引入生活中的物理， 讓物理教與學回歸生活，體現物理知識的價值

分析現實生活或教材中的物理情境，運用物理知識，提取有效信息，重溫概念、規律，構建理論聯系實際的物理模型。讓物理概念、物理規律與實際生活聯系起來，明白物理概念、物理規律的來龍去脈。深度挖掘概念、規律的內涵，有效建構物理模型，既回歸了課本又聯系了生活實際。

圖5（a）呈現的是千年石拱橋。觀察分析石拱橋的結構，從物理角度理解A石塊重力的作用，明確重力及其產生的兩個分力的作用，如圖5（b）所示。重力G的兩個分力[F1]、[F2]起到壓緊、鞏固石橋的作用。學生通過可見的物理情境，感悟勞動人民的智慧。

感知建筑工地的塔吊支架上懸掛重物拉力的作用效果，我們可以建立生活中的塔吊模型如圖6所示，提出“重物對繩的拉力如何分解？”圖6中塔吊模型可以理想化為圖7（a）情境，重物懸掛在鋼繩與水平橫桿的交點B位置 ，此時問題變成了如何判斷重物對B點拉力的作用效果？因此，我們可以利用如圖7（b）所示的實驗器材，引導學生設法構建塔吊模型。學生通過親身體驗，手指受到沿著繩斜向下的拉力和手掌受到桿的壓力如圖7（b）（c）所示，理解結點B受到豎直向下的拉力可分解為沿AB繩拉伸方向的拉力[FAB]和沿BC桿壓縮方向壓力[FBC]，按照力分解的步驟畫出拉力的分力，建立力的平行四邊形，如圖7（d）所示。

四、開發生活中隱藏的物理和數學問題，構建數理模型，培育數理思維

物理的學習和研究，應具備一定的抽象思維能力，能夠從現實生活中的情境抽象出一定的模型，這是至關重要的?！读Φ姆纸狻分须[藏著眾多生活中的物理和數學問題，合理地開發和解決這些數理問題，對學生的數理模型構建，培育數理思維尤為重要。

問題1.（2018天津）明朝謝肇淛的《五雜組》中記載：“明姑蘇虎丘寺廟傾側，議欲正之，非萬緡不可。一游僧見之，曰：無煩也，我能正之。”游僧每天將木楔從塔身傾斜一側的磚縫間敲進去，經月余扶正了塔身。假設所用的木楔為等腰三角形，木楔的頂角為[θ]，現在木楔背上加一力[F]，方向如圖8所示，木楔兩側產生推力[FN]，則（）。

A.若F一定，θ大時[FN]大

B.若F一定，θ小時[FN]大

C.若θ一定，F大時[FN]大

D.若θ一定，F小時[FN]大

解答：根據力F產生的實際效果，作出力的平行四邊形，如圖9所示， 力F、推力[FN]及頂角θ三者的關系式為[FNsinθ2=F2]，從關系式可知選項B、C正確，A、D錯誤。

點評：此題是生活中常見的物理情景，根據力的分解，通過構建力的平行四邊形，由數學知識可知四邊形為菱形，把力的四邊形和數學的菱形有效地結合起來，建立起數理模型，解決了數理難題。

綜上所述，有效地對高中物理新課內容進行二次開發，讓學生通過親身體驗、探索發現物理概念、規律的產生和發展過程、研究方法，對促進學生認知和構建物理概念、規律會起到事半功倍的效果。

[? ?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（實驗）[M].北京：人民教育出版社，2003.

[2]? 余瑤.有效教學研究的現實反思與未來展望[J].教師教育論壇，2018（8）：50-51.

（責任編輯 易志毅）