研讀高中物理教材的思考

董玉紅，胡均宇，武淑清

（1.石家莊市第42中學，河北 石家莊 050062；2.唐山市教育局教研室，河北 唐山 063000；3.河北省教育科學研究院，河北 石家莊 050061）

一、教材是什么

物理教材是課程標準的具體化，是根據學科知識、教育目的、學生的認知特點研制和編寫的文本。對教師而言，教材是教師對學科內容進行思考、分析的依據。即教師要在理解教材的基礎上，分析學生在面對教材內容時可能會遇見的困難，然后根據需要合理整合教材，科學使用教材，如此可使教學內容源于教材又高于教材。對學生而言，教材是其認知的核心文本，學生應對教材內容從邏輯到形式進行深入思考，并不斷提出問題，然后通過探索、解釋與交流揭開思維上的謎團。

二、讀出教材文本背后的思想方法

物理概念和規律是物理學習的基礎，也是教材內容的重要組成部分，只有深入理解教材中的物理概念和規律，才能形成科學的思維方法，而科學的思維方法又是教材文本背后的核心。就概念的形成而言，其所涉及到的科學思維方法在教材中均有所體現。物理概念的定義法有多種類型：一種是科學抽象與概括，力的概念就是通過這種方法總結出來的；除此之外教材還多次用已有物理量之比來定義新物理量，即比值定義法，速度、加速度、電場強度、磁感應強度等很多物理量都是由此法來定義的。極限思想在教材中也有所體現，曲線運動速度的方向就是通過對位移取極限確定的，瞬時速度是通過對時間取極限確定的；等效思維方法在教材中也有所體現，包括力的等效、運動的等效以及場的等效，例如力的合成與分解和運動的合成與分解都應用到了等效思想；理想模型包括實物理想模型和過程理想模型，質點、點電荷等為實物理想模型，而自由落體運動、平拋運動等為過程理想模型；類比思維方法具有聯想、啟發、假設、模擬等功能，教材在介紹靜電力做功的特點時應用了類比的方法；控制變量法是研究多變量物理規律的基本方法，教材對其進行了重點分析；守恒思想在教材中也多次出現，比如動量守恒、能量守恒以及電荷量守恒等。

具體到各章節的內容，教材體現出循序漸進的邏輯關系，并在其中滲透了相關物理學的思想方法。在同一節內容中往往會涉及到多種思想方法，比如高中物理必修三第十二章第二節“閉合電路歐姆定律”，其中電動勢概念的確定應用了比值定義法，即用非靜電力做功與移動電荷量的比值來定義電動勢。閉合電路歐姆定律的理論推導過程是能量守恒思想的具體應用，同時利用實驗方法驗證電動勢等于電源內部電勢降落與外部電勢降落之和同樣應用了守恒的思想。理想化電源應用了構建理想化模型的方法。在“思考與討論”中研究斷路與短路運用了極限思想。在“拓展學習”中研究路端電壓與外電阻的變化關系應用了科學抽象與概括的方法。我們看到該節涉及到多種思維方法的綜合應用，因此在教學過程中教師應注意多讓學生體驗與感悟，如此可提高學生的學習質量。

三、讀教材是與編者的靈魂溝通

（一）認真體會教材的編排體例

我們在研讀教材時發現，高中物理教材第一章第一節是“質點 參考系”，第二節是“時間位移”。為什么這樣安排呢？這兩節的位置可以互換嗎？答案一定是不能，因為這是按照學生的認知規律設置的。即教材首先利用理想模型法定義了質點這個概念，告訴我們高中階段物理學習的研究對象一般為質點，而被研究的物體是運動還是靜止都是相對于參考系而言的，然后在參考系中建立坐標系，以界定物體的位置，有了物體的位置就可以得到物體位置的變化——位移。而時間是物質存在的另一種形式，是物理觀念的重要表述方式即物理過程。所以這個教材編排順序不能改變。

物理觀念的形成不是一蹴而就的，而是需要在物理概念和規律的學習過程中逐步鞏固和拓展的。比如牛頓第三定律的內容在新教材中被前置的問題，舊教材是在學習了牛頓第二定律以后學習牛頓第三定律的，而新教材卻將牛頓第三定律前置到摩擦力之后學習，這是因為此時學生雖已認識到力是物體對物體的作用，且研究了重力、彈力、摩擦力，但這些力與相互關聯的力大小關系如何？矢量性如何？舊教材都沒有明確說明。而將牛頓第三定律前置學習可以解決以上問題，同時還可以加深學生對力相互性的理解，即物體間的相互作用不能離開施力和受力物體獨立存在，只有一個物體不會有力的作用，由此可強化學生對“力”概念的理解。

（二）提出問題，內涵深刻

編者在教材的每一節都會提出承上啟下、便于學生思考的問題，這有利于學生科學思維的養成和學習內容的拓展。例如在學習“閉合電路歐姆定律”之前教材提出了“用兩節相同的干電池給一個小燈泡和多個相同的并聯小燈泡供電”的問題，然后引導學生思考哪個電路上的小燈泡更亮一些？原因是什么？學生根據之前所學的知識進行分析會得出一樣亮的結論，但實驗結果卻是并聯的小燈泡更亮一些，這就造成了學生思維上的矛盾沖突，由此可促使學生深入思考。小燈泡完全相同但亮度卻不同，這說明小燈泡兩端的電壓不同，那么是什么原因造成小燈泡兩端的電壓不同呢？由此引導學生帶著問題進入本節核心內容的學習。經過學習學生最后可應用閉合電路歐姆定律解釋小燈泡亮度不同的原因，首尾呼應，即以一個實驗問題貫穿整節內容。此實驗電路簡單，易于理解和操作，現象明顯，便于觀察和分析，可以很順暢地將學生的思維聚焦到電源和電路問題上。教材中給定的問題雖然都很小，但仔細思考這些問題卻會發現其都有特定的深層含義，可以使學生的學習更加生動具體。

四、尋找并選擇教與學的最佳切入點

教師的教與學生的學是密不可分的，而教材則是教與學之間的一根紅線，能使教師和學生建立思維共鳴，進而將教與學緊密聯系起來。例如“電勢能和電勢”一節，其從學生熟悉的恒定靜電力做功入手，分析帶電粒子在靜電力的作用下沿直線運動的做功情況。若進一步提出問題：“帶電粒子沿曲線運動時，恒定靜電力怎樣做功呢？”師生就會出現思想火花的碰撞，進而可引發學生深入思考。教材引導學生應用微分的思想，化曲為直，然后再通過積分的方式得出恒定靜電力的做功情況，由此可發現恒定靜電力做功與路徑無關。隨后教材中的深層拓展提示：“這個結論雖然是從勻強電場中推導出來的，但是可以證明對非勻強電場也適用?！贝颂崾靖嬖V我們可以再次應用微分和積分的思想方法，得到靜電力變化且粒子運動軌跡為曲線時靜電力的做功情況，并得出結論——靜電力做功與路徑無關，只與電荷在電場中的始、末位置有關。隨后將其類比重力做功的特點，并由重力勢能推證電勢能存在，由重力勢能的變化與重力做功的關系推證電勢能的變化與靜電力做功的關系，如此可以更好地幫助學生理解靜電力做功及電勢能。認真研讀教材去發現教師與學生思維的交匯點，進而找到教學過程的最佳切入點，如此可使教與學都達到事半功倍的效果。

認真研讀教材總能發現教材的精妙之處，使我們的教學研究能力和認知水平得到明顯提升。這是我們在研讀教材過程中的點滴體會，希望能夠拋磚引玉，給各位同仁一些幫助和提示。