姚祺

摘 要：對(duì)人教版、粵教版和滬科版等三版教材中“分子動(dòng)理論”的第一部分內(nèi)容“物體是由大量分子組成的”從“空間編排順序”“內(nèi)容呈現(xiàn)”“習(xí)題設(shè)置”等角度進(jìn)行比對(duì)，擇取各版本的特點(diǎn)，優(yōu)化該部分的教學(xué)設(shè)計(jì)，培養(yǎng)和發(fā)展學(xué)生的物理學(xué)科核心素養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：物體組成；教材對(duì)比；教學(xué)設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-6148（2018）7-0026-2

1 教材行文比較

1.1 空間編排位置

人教版中，該內(nèi)容位于本章的第一節(jié)，從本節(jié)的正文部分到課后習(xí)題，共占據(jù)3個(gè)頁(yè)面；粵教版中，該內(nèi)容分解成兩節(jié)——《物體是由大量分子組成的》和《測(cè)量分子的大小》，兩節(jié)內(nèi)容共占據(jù)4.5個(gè)頁(yè)面；滬科版中，本章節(jié)先行介紹了熱學(xué)中的研究方法——統(tǒng)計(jì)規(guī)律，然后逐一展開(kāi)討論，本內(nèi)容位于教材的第二節(jié)。

1.2 內(nèi)容呈現(xiàn)

人教版在教材內(nèi)容的呈現(xiàn)順序上為“實(shí)驗(yàn)估算—分子模型構(gòu)建—阿伏伽德羅常數(shù)”。具體的設(shè)計(jì)為：①教材通過(guò)一個(gè)比較（一個(gè)水珠內(nèi)分子的個(gè)數(shù)與地球上總?cè)丝诘谋容^），讓學(xué)生想想分子“何其小”和“何其多”；②設(shè)置了一個(gè)演示實(shí)驗(yàn)，通過(guò)3個(gè)問(wèn)題的設(shè)計(jì)，分解了實(shí)驗(yàn)的難點(diǎn)，同時(shí)讓學(xué)生感知了本實(shí)驗(yàn)的思想方法——放大法和理想化模型構(gòu)建；③引入了“掃描隧道顯微鏡下的實(shí)際分子”圖片，再次論證了分子“何其小”；④最后通過(guò)一個(gè)“思考與討論”，以水為例，對(duì)微量的估算進(jìn)行了“導(dǎo)向”，并對(duì)阿伏伽德羅常數(shù)的意義作了簡(jiǎn)單討論；⑤整個(gè)教材篇幅中，設(shè)置了四張圖片，對(duì)“用油酸估測(cè)分子大小”實(shí)驗(yàn)和“分子情景”進(jìn)行了形象化處理；⑥教材在頁(yè)腳處標(biāo)有三個(gè)注釋，對(duì)本節(jié)教材中的實(shí)驗(yàn)和掃描隧道顯微鏡作相關(guān)介紹。

滬科版教材內(nèi)容分兩部分呈現(xiàn)——“分子何其小”和“分子何其多”，具體設(shè)計(jì)為：①在本節(jié)教材開(kāi)頭，教材設(shè)計(jì)了兩張顯微鏡下的分子形態(tài)圖，讓學(xué)生對(duì)分子的形態(tài)和大小有一個(gè)較為形象的感知；②通過(guò)實(shí)驗(yàn)估測(cè)分子的直徑，并配有一張“掃描隧道顯微鏡下的銅原子排列的量子圍欄”圖；③以水為例，對(duì)微量的估算進(jìn)行了探討，在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了一個(gè)“討論與思考”，引導(dǎo)學(xué)生推導(dǎo)金屬分子直徑表達(dá)式；④正文末，教材設(shè)計(jì)了一個(gè)研究氣體分子的“案例”，并設(shè)計(jì)了兩種方案，要求學(xué)生作出判斷和評(píng)價(jià)，該案例的設(shè)計(jì)，與前面的“水”“金屬”形成對(duì)比，通過(guò)比較，能夠較好地讓學(xué)生掌握不同物態(tài)下應(yīng)如何構(gòu)建更合適的模型；⑤教材設(shè)計(jì)了三個(gè)“旁白”，對(duì)“模型”“掃描隧道顯微鏡相關(guān)的物理學(xué)史”和“宏觀、微觀量”作相關(guān)補(bǔ)充說(shuō)明；⑥文末，教材設(shè)置了“信息瀏覽”欄目，介紹了“分子概念”的建立、論證、新發(fā)現(xiàn)等物理學(xué)史，并對(duì)分子的未來(lái)發(fā)現(xiàn)進(jìn)行了展望，該部分內(nèi)容對(duì)拓展學(xué)生視野有較好的作用。

粵教版在該部分內(nèi)容的呈現(xiàn)順序與上面兩版正好相反，先“利用阿伏伽德羅常數(shù)估算分子大小”后“通過(guò)實(shí)驗(yàn)估算大小”：①在第一節(jié)內(nèi)容中，教材通過(guò)三張顯微鏡下的分子照片、兩次尺寸對(duì)比，讓學(xué)生感知分子大??；②以水為例，分析了其4個(gè)宏觀量與3個(gè)微觀量之間的聯(lián)系，這一部分內(nèi)容是3個(gè)版本中寫得最為詳細(xì)的；③文末設(shè)計(jì)了一個(gè)“討論與交流”對(duì)固體、液體分子模型構(gòu)建進(jìn)行了追問(wèn)；④在第二節(jié)實(shí)驗(yàn)部分，教材文本描述涉及了實(shí)驗(yàn)原理、器材、數(shù)據(jù)收集、分析論證等環(huán)節(jié)，內(nèi)容詳盡，圖文并茂。

1.3 習(xí)題選編

人教版“問(wèn)題與練習(xí)”板塊的5道習(xí)題，涉及了三態(tài)相關(guān)物理量的估算，并對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了梳理。這樣的設(shè)置，突出了本節(jié)的重點(diǎn)內(nèi)容，是對(duì)教材內(nèi)容的“反照”。習(xí)題中包含了油膜法下面積的估算和圖片，重點(diǎn)突出了估算方法，圖片的選用也讓學(xué)生的學(xué)習(xí)有一定的抓手。滬科版設(shè)計(jì)了4道習(xí)題，涉及氣體和液體的估算問(wèn)題，特別是第1道習(xí)題引入了原始問(wèn)題，拉近了物理與生活的距離。與上述兩版相比，粵教版的習(xí)題還涉及了“物態(tài)轉(zhuǎn)化”和“實(shí)驗(yàn)拓展”等內(nèi)容，是教材內(nèi)容的深化。

2 教學(xué)建議

在江蘇現(xiàn)行的高考模式下，選修3-3至3-5這三部分內(nèi)容是選考內(nèi)容（3選2），為了調(diào)控各部分內(nèi)容對(duì)應(yīng)的選考人數(shù)和試題的公平性，命題專家在命制試題時(shí)，3道試題難度基本相當(dāng)且控制在中等難度或以下。試題難度不大，并不意味著這部分內(nèi)容的教學(xué)可以走“短平快”的模式，相反的是應(yīng)更注重探究，在探究中培養(yǎng)學(xué)生模型構(gòu)建、分析推理、論證綜合等能力。綜合各個(gè)版本教材的優(yōu)點(diǎn)，合理設(shè)計(jì)教學(xué)，既可以較好地應(yīng)對(duì)高考，也可以提升學(xué)生的關(guān)鍵能力，培養(yǎng)其物理學(xué)科的核心素養(yǎng)。

2.1 體悟探究過(guò)程，形成物理觀念

三版教材均是圍繞分子的“小”和“多”兩個(gè)方面展開(kāi)，且行文順序?yàn)橄取靶　焙蟆岸唷保@也是本節(jié)課教學(xué)設(shè)計(jì)的一條主線。本文就兩個(gè)片段加以分析和設(shè)計(jì)。

片段1：創(chuàng)設(shè)情境，體驗(yàn)分子之“小”

分子極小，通常的手段無(wú)法觀測(cè)，如何讓學(xué)生感受其“小”？筆者認(rèn)為可以借助人教版的章首圖片“暮春時(shí)節(jié)的油菜花”，通過(guò)一組問(wèn)題來(lái)引入：①投影一張油菜花的遠(yuǎn)景圖，問(wèn)學(xué)生看到了什么？花海，整體。②投影一張油菜花的近景圖（相當(dāng)于放大），問(wèn)學(xué)生又看到了什么？一片片花瓣。顯然，一個(gè)個(gè)宏觀的物體都是由大量的微觀物體構(gòu)成。由此提出物體是由大量分子構(gòu)成的。③如何理解“大量”？“小”和“多”。視頻播放一個(gè)常見(jiàn)物體的圖片，逐步放大，讓學(xué)生觀察，直至幾億倍下的照片。④類比——“分子與乒乓球的對(duì)比”與“乒乓球與地球的對(duì)比”，一滴水珠中分子的個(gè)數(shù)與排列等。

上述的設(shè)計(jì)，讓學(xué)生感覺(jué)物理就在身邊，激發(fā)了他們的課堂參與度。多種方式的對(duì)比，給學(xué)生強(qiáng)烈的視覺(jué)刺激，在感官的體驗(yàn)下，加深對(duì)“分子之小”的認(rèn)同。

片段2：比較體驗(yàn)，明確探究方向

分子如此之“小”，如何測(cè)量或估算其質(zhì)量和尺寸？這是本節(jié)教材的核心問(wèn)題，整個(gè)教學(xué)設(shè)計(jì)應(yīng)圍繞其展開(kāi)。學(xué)生初次接觸這一問(wèn)題時(shí)，往往會(huì)覺(jué)得無(wú)從下手。此時(shí)，教師可適當(dāng)做些鋪墊。如課前先準(zhǔn)備一袋綠豆，設(shè)計(jì)三個(gè)問(wèn)題：如何估測(cè)一顆綠豆的質(zhì)量？如何估測(cè)一顆綠豆的體積？把每顆綠豆看成一個(gè)小球，如何估測(cè)其直徑？第一小問(wèn)，研究質(zhì)量，學(xué)生較容易想到“單個(gè)難稱量，可以先稱量多個(gè)綠豆，除以個(gè)數(shù)即可”，這為第二小問(wèn)指明了方向，即可以用量筒量取多個(gè)綠豆的總體積，再除以個(gè)數(shù)即可。第三小問(wèn)的解決有兩個(gè)方法：（1）在第二問(wèn)的基礎(chǔ)上，利用球體積公式計(jì)算直徑，著眼點(diǎn)在單個(gè)物體；（2）將綠豆鋪在盤子中，鋪成一層，厚度即直徑，著眼點(diǎn)在整體。

三個(gè)問(wèn)題僅僅圍繞教材的研究方法而展開(kāi)，但通過(guò)學(xué)生常見(jiàn)的“綠豆”設(shè)計(jì)問(wèn)題，引導(dǎo)學(xué)生思考，為后續(xù)的“實(shí)驗(yàn)探究”和“利用阿伏伽德羅常數(shù)估算”等問(wèn)題的探討，搭建了思維上的“腳手架”，在降低思維起點(diǎn)的同時(shí)，逐步引導(dǎo)學(xué)生的思維向縱深處延伸。

2.2 滲透科學(xué)方法，培養(yǎng)關(guān)鍵能力

本節(jié)教材蘊(yùn)含了多種物理思想和方法。因此，方法教學(xué)是本節(jié)課的一個(gè)重要的目標(biāo)任務(wù)。本節(jié)教材和上述的教學(xué)設(shè)計(jì)中，較多地運(yùn)用了“類比法”：如“綠豆”問(wèn)題與實(shí)驗(yàn)的比較，這種“求同”類比，將“不可見(jiàn)”問(wèn)題可視化，有效地突破了教學(xué)難點(diǎn)、降低了思維起點(diǎn)，讓更多的學(xué)生能夠參與到課堂中來(lái)；又如，在感知分子之“小”時(shí)，將“分子與乒乓球”與“乒乓球與地球”類比，這種顯著“沖突”強(qiáng)化了學(xué)生的認(rèn)識(shí)；再如，固體、液體與氣體的“求異”類比，對(duì)學(xué)生掌握兩類模型有較好的幫助。可以說(shuō)，這一系列的“求同類比”和“求異類比”串接起了整個(gè)課堂。本節(jié)課中，還涉及了“放大法”“理想模型構(gòu)建法”“聚散成整”合成思想。因此，在教學(xué)中，有意地引導(dǎo)學(xué)生思索、發(fā)現(xiàn)、理解和運(yùn)用這些物理方法，有助于培養(yǎng)學(xué)生的物理核心素養(yǎng)，為其后續(xù)的學(xué)習(xí)和發(fā)展奠定關(guān)鍵能力。

參考文獻(xiàn)：

[1]王柏甫.兩種版本物理教材對(duì)比分析及教學(xué)啟示[J].物理教學(xué)探討，2013，31（4）：71-73.

（欄目編輯 劉 榮）