□蔣天林

（江蘇省六合高級(jí)中學(xué)，江蘇南京 211500）

基于物理教材開(kāi)發(fā)的案例分析

□蔣天林

（江蘇省六合高級(jí)中學(xué)，江蘇南京 211500）

物理教材開(kāi)發(fā)是指教師在教學(xué)過(guò)程中根據(jù)教學(xué)的需要，對(duì)物理教材進(jìn)行適當(dāng)加工、處理、增刪、更換等.教師對(duì)教材進(jìn)行適當(dāng)?shù)拈_(kāi)發(fā)，靈活處理教材，合理取舍，本著最優(yōu)化的方案，實(shí)現(xiàn)從教材內(nèi)容到教學(xué)內(nèi)容的構(gòu)建.教材開(kāi)發(fā)要遵循：以普通高中物理課標(biāo)要求為依據(jù)的原則、以學(xué)生認(rèn)知水平等教學(xué)實(shí)際為主體的原則、以促進(jìn)學(xué)生發(fā)展、提升物理核心素養(yǎng)為目標(biāo)的原則等.

教材開(kāi)發(fā)；教學(xué)設(shè)計(jì)；案例

一、問(wèn)題的提出

教學(xué)是一門(mén)科學(xué)，是一門(mén)藝術(shù)，更是一門(mén)技術(shù).課堂教學(xué)的有效性在很大程度上取決于教師的教學(xué)設(shè)計(jì).我們教學(xué)后常做這樣的反思：我們的教學(xué)是否順應(yīng)知識(shí)體系和學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律？能否設(shè)計(jì)出更優(yōu)化的教學(xué)程序？

二、理論的探究

美國(guó)著名的教學(xué)設(shè)計(jì)研究專(zhuān)家馬杰（R.Mager）指出：教學(xué)設(shè)計(jì)依次由三個(gè)基本問(wèn)題組成.首先是“我去哪里”，即教學(xué)目標(biāo)的制訂；接著是“我如何去那里”，包括學(xué)習(xí)者起始狀態(tài)的分析、教學(xué)內(nèi)容的分析與組織、教學(xué)方法與教學(xué)媒介的選擇；最后是“我怎么判斷我已到達(dá)了那里”，即教學(xué)的評(píng)價(jià).“如何去那里”即我們老師常說(shuō)的如何教，這是我們教學(xué)設(shè)計(jì)中的重中之重.物理教材的開(kāi)發(fā)是指教師在教學(xué)過(guò)程中根據(jù)教學(xué)的需要，對(duì)物理教材進(jìn)行加工、處理、增刪、更換等.合適的教學(xué)內(nèi)容建立在對(duì)課程標(biāo)準(zhǔn)和教材的正確理解、對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)狀態(tài)準(zhǔn)確把握的基礎(chǔ)上，蘊(yùn)含著教師用教材教的理念.

建構(gòu)主義理論提出，學(xué)習(xí)者是以自己的經(jīng)驗(yàn)為基礎(chǔ)來(lái)建構(gòu)現(xiàn)實(shí)，來(lái)理解和建構(gòu)新的知識(shí)和信息.教學(xué)不能無(wú)視學(xué)生的已有知識(shí)經(jīng)驗(yàn)，簡(jiǎn)單強(qiáng)硬地從外部對(duì)學(xué)生實(shí)施知識(shí)的“填灌”，而是應(yīng)當(dāng)把學(xué)生原有的知識(shí)經(jīng)驗(yàn)作為新知識(shí)的生長(zhǎng)點(diǎn)，引導(dǎo)學(xué)生從原有的知識(shí)經(jīng)驗(yàn)中生長(zhǎng)新的知識(shí)經(jīng)驗(yàn).教材向教師和學(xué)生提供了需要學(xué)習(xí)的知識(shí)，同時(shí)也提供了教學(xué)素材與物理思想、方法，但教學(xué)內(nèi)容不能完全等同于教材內(nèi)容，教學(xué)不能照本宣科.教師要根據(jù)教學(xué)的需要對(duì)教材進(jìn)行適當(dāng)?shù)拈_(kāi)發(fā)，從而準(zhǔn)確把握課標(biāo)要求，明確教材編寫(xiě)意圖及使用方法，靈活處理教材，合理取舍，本著最優(yōu)化的方案，實(shí)現(xiàn)從教材內(nèi)容到教學(xué)內(nèi)容的構(gòu)建.使教材作為課程資源為教學(xué)服務(wù)，真正做到創(chuàng)造性用教材，而不是教教材，從而提升教師統(tǒng)領(lǐng)物理學(xué)科全局的意識(shí)和駕馭教材的能力.教材開(kāi)發(fā)要遵循：以普通高中物理課標(biāo)要求為依據(jù)的原則、以學(xué)生認(rèn)知水平等教學(xué)實(shí)際為主體的原則、以促進(jìn)學(xué)生發(fā)展和提升物理核心素養(yǎng)為目標(biāo)的原則等.

下面以人教版物理八年級(jí)（下）第十一章第一節(jié)“功”、人教版高中物理選修3-1第三章第四節(jié)“通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中受到的力”中安培力的方向?yàn)槔f(shuō)明在教學(xué)中如何進(jìn)行教材開(kāi)發(fā)的.

三、具體的案例

物理學(xué)是一門(mén)以觀察和實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，物理概念的形成、規(guī)律的建立都與生活、生產(chǎn)實(shí)際密不可分，都要借助觀察和實(shí)驗(yàn)手段得以落實(shí)和深化.正如諾貝爾獎(jiǎng)得主德國(guó)科學(xué)家玻恩所言：“與其說(shuō)是因?yàn)槲野l(fā)表的工作里包含了一個(gè)自然現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)，倒不如說(shuō)因?yàn)槟抢锇艘粋€(gè)關(guān)于自然現(xiàn)象的科學(xué)思想方法基礎(chǔ).”

案例一 初中“功”的概念引入

人教版物理八年級(jí)（下）第十一章第一節(jié)“功”

教材中情景引入：用叉車(chē)搬運(yùn)貨物時(shí)，叉車(chē)把貨物從地面提升到一定的高度.叉車(chē)用力托起貨物，使貨物在這個(gè)力的方向上發(fā)生了位置的移動(dòng)，我們看到了叉車(chē)的工作成效.

在物理教學(xué)中，我們不僅僅是要求學(xué)生理解物理概念、規(guī)律，更重要的是要讓他們知道物理學(xué)上為什么要引入這個(gè)物理量以及規(guī)律的來(lái)龍去脈.教材中“用叉車(chē)搬運(yùn)貨物時(shí)，叉車(chē)把貨物從地面提升到一定的高度.叉車(chē)用力托起貨物，使貨物在這個(gè)力的方向上發(fā)生了位置的移動(dòng).我們看到了叉車(chē)的工作成效”引入物理量“功”.筆者近期觀摩了初二物理“功”的公開(kāi)課、優(yōu)質(zhì)課，發(fā)現(xiàn)好多教師并沒(méi)有理解教材中的“工作成效”的物理含義，自然也就沒(méi)有講清為什么要引入“功”的概念，功為什么等于力與物體在力的方向上移動(dòng)的距離的乘積？

筆者認(rèn)為本節(jié)課的重點(diǎn)首先是要讓學(xué)生知道為什么要引入“功”的概念，功為什么等于力與物體在力的方向上移動(dòng)的距離的乘積；其次才是掌握功的相關(guān)知識(shí).也就是如何理解教材中的“工作成效”的物理含義？因此，筆者設(shè)計(jì)了如下的問(wèn)題.

目標(biāo)：把12袋相同的裝修材料搬運(yùn)到6米高的樓上，現(xiàn)分別采用A、B、C、D四種方式搬運(yùn)：

A：每次將3袋裝修材料搬運(yùn)到2米高的樓上；B：每次將1袋裝修材料搬運(yùn)到3米高的樓上；C：每次將4袋裝修材料搬運(yùn)到1米高的樓上；D：每次沿水平面將2袋裝修材料搬運(yùn)2米.

問(wèn)題1：各自需要搬運(yùn)幾次才能完成任務(wù)？

學(xué)生：

A：每次將3袋裝修材料搬運(yùn)到2米高的樓上，需要12次完成任務(wù)；B：每次將1袋裝修材料搬運(yùn)到3米高的樓上，需要24次完成任務(wù)；C：每次將4袋裝修材料搬運(yùn)到1米高的樓上，需要18次完成任務(wù)；D：每次沿水平面將2袋裝修材料搬運(yùn)2米，無(wú)法完成任務(wù).

問(wèn)題2：哪種搬運(yùn)方式成效最大？

學(xué)生：A搬運(yùn)的次數(shù)最少，所以A的成效最大.

問(wèn)題3：成效與哪些因素有關(guān)？什么關(guān)系？運(yùn)用什么方法尋找？

學(xué)生：運(yùn)用控制變量法尋找成效與哪些因素有關(guān)；成效與每次搬運(yùn)的袋子數(shù)（即搬運(yùn)裝修材料用的力）和高度（物體運(yùn)動(dòng)的距離）這兩個(gè)因素有關(guān)；成效與每次搬運(yùn)的袋子數(shù)（即搬運(yùn)裝修材料用的力）和高度（物體運(yùn)動(dòng)的距離）的積有關(guān).

設(shè)計(jì)意圖 通過(guò)上面的教學(xué)設(shè)計(jì)，幫助學(xué)生理解了“工作成效”，即我們?yōu)槭裁匆搿肮Α钡母拍?，功為什么等于力與物體在力的方向上移動(dòng)的距離的乘積，接著的講授自然就顯得水到渠成.

案例二 高中的“左手定則”規(guī)律的建立

人教版高中物理選修3-1第三章第四節(jié)“通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中受到的力”中安培力的方向

教材中的情景引入：把一段直導(dǎo)線懸掛在蹄形磁鐵兩極間，通電后導(dǎo)線會(huì)擺動(dòng)，引入安培力；方向判定：教材中直接給出左手定則.

筆者認(rèn)為該部分教材的處理存在不足：教材中直接給出了左手定則.教材中并沒(méi)有利用實(shí)驗(yàn)引導(dǎo)學(xué)生歸納出磁感應(yīng)強(qiáng)度方向、電流方向、安培力方向三者之間的關(guān)系，向?qū)W生清晰展示科學(xué)探究的過(guò)程.因而不能使學(xué)生領(lǐng)悟建立新理論的科學(xué)方法，不能很好地培養(yǎng)學(xué)生的猜想、探究意識(shí)、科學(xué)精神和探究能力，不利于提升學(xué)生的物理核心素養(yǎng).

筆者恰恰是對(duì)磁感應(yīng)強(qiáng)度方向、電流方向、安培力方向三者之間的關(guān)系通過(guò)實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生總結(jié)出來(lái)的，向?qū)W生清晰展示科學(xué)探究的過(guò)程.具體設(shè)計(jì)如下.

老師：如何通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究磁感應(yīng)強(qiáng)度方向、電流方向、安培力方向三者之間的關(guān)系？

學(xué)生：控制變量法

（1）保持磁場(chǎng)的方向不變，改變電流的方向，觀察導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)方向；

（2）保持電流的方向不變，改變磁場(chǎng)的方向，觀察導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)方向.

按照學(xué)生的設(shè)想，我們做下列四組實(shí)驗(yàn)，如表1.

表1

老師：請(qǐng)根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果總結(jié)：磁感應(yīng)強(qiáng)度方向、電流方向和安培力方向三者間的關(guān)系？

學(xué)生：安培力垂直于磁場(chǎng)的方向，安培力垂直于通電導(dǎo)線的電流方向.

老師：直線電流的磁場(chǎng)、通電螺線管的磁場(chǎng)是如何判定的？

學(xué)生：右手定則.

老師：我們能不能用類(lèi)似的方法進(jìn)行表達(dá)呢，請(qǐng)同學(xué)們思考一下.

學(xué)生：左手定則.

老師：如何表示？

讓我們?cè)倩氐綄?shí)驗(yàn)中，筆者利用自制（如圖1所示）的三維空間模型表示這三個(gè)方向（如：A表示磁感應(yīng)強(qiáng)度方向、B表示電流方向、C表示安培力方向），對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行歸納后發(fā)現(xiàn)：不管是實(shí)驗(yàn)中的何種情況，都可以用這個(gè)模型替代，來(lái)判別安培力方向.

圖1

請(qǐng)同學(xué)們翻開(kāi)書(shū)本91頁(yè)，共同朗讀：

伸開(kāi)左手，使大拇指跟其余四個(gè)手指垂直，并且都和手掌在一個(gè)平面內(nèi)，把手放入磁場(chǎng)中，讓磁感線垂直穿入手心，并使伸開(kāi)的四指指向電流的方向，那么，大拇指所指的方向就是通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中所受安培力的方向.

設(shè)計(jì)意圖利用自制的教具，將空間問(wèn)題轉(zhuǎn)化為平面問(wèn)題，將抽象問(wèn)題轉(zhuǎn)化為直觀問(wèn)題，更貼近學(xué)生已有認(rèn)知知識(shí)，學(xué)生更易接受；同時(shí)讓學(xué)生從實(shí)驗(yàn)結(jié)果中借助教師自制的三維空間模型總結(jié)出左手定則，這是本課的難點(diǎn).教學(xué)過(guò)程培養(yǎng)學(xué)生的探究能力、歸納能力，讓學(xué)生經(jīng)歷規(guī)律發(fā)現(xiàn)的過(guò)程，提升學(xué)生的物理核心素養(yǎng).

四、結(jié)束語(yǔ)

教材聯(lián)系著編者、教者、學(xué)生，如何實(shí)現(xiàn)從教材內(nèi)容到教學(xué)內(nèi)容的有效構(gòu)建，獲得最大化的教學(xué)效益，這是我們每個(gè)教師不懈追求的目標(biāo).教材內(nèi)容是固定的，但教學(xué)內(nèi)容是可選擇的.在教材內(nèi)容和教學(xué)內(nèi)容之間，實(shí)際上存在著許多需要重新整合、優(yōu)化的地方，這要求教師有創(chuàng)造性教學(xué)的意識(shí)和能力，物理教師應(yīng)依據(jù)教學(xué)目標(biāo)、學(xué)生認(rèn)知的水平、具體的教學(xué)情境以及自身對(duì)教學(xué)內(nèi)容的理解，對(duì)教材內(nèi)容重新進(jìn)行整合、優(yōu)化，合理組織教學(xué)內(nèi)容，真正做到“用教材教”，達(dá)到“教無(wú)定法”、“以學(xué)定教”的境界 .