物理概念教學中教材資源的融合與應(yīng)用

郭伯承

摘? ?要：物理教材是教師教學的重要資源，是學生學習物理課程的重要載體。教師在物理概念新授課教學中應(yīng)充分開發(fā)和應(yīng)用教材資源，注重物理概念的建構(gòu)過程，促進物理核心素養(yǎng)的培養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：教材資源;概念教學;知識建構(gòu)

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：A ? ? 文章編號：1003-6148（2021）3-0065-3

教材是教師教學的重要資源，是學生學習課程的重要載體，是實施教學過程的要素之一。高中物理教材的內(nèi)容是編者根據(jù)《普通高中物理課程標準》的要求，精心挑選素材，按照一定的邏輯順序，精心編排設(shè)計而成，其中包含著豐富的教學資源與嚴謹?shù)闹R建構(gòu)邏輯。當今高中使用的物理教材有多個版本，這彰顯了新課程改革中注重教育教學方式的多樣化，強調(diào)教師在教學過程中應(yīng)注重課程資源的融合與應(yīng)用。然而，部分教師在概念新授課中，完全摒棄了教材資源，只注重知識講授，不重視概念建立的認識過程，這不僅造成了教學資源的浪費，而且也違背了學生認知事物的規(guī)律。筆者以兩位教師對山東科學技術(shù)出版社出版的高中物理教材（以下簡稱“魯科版”）必修第一冊第二章第一節(jié)“速度變化規(guī)律”[1]的教學過程為例，探討物理概念教學中教材資源的融合與應(yīng)用的重要性。

1? ? 案例A

教學過程：

教師A通過復習加速度的概念導入新課，運用講授法引導學生辨析加速度與速度、速度變化量與速度變化率的區(qū)別與聯(lián)系。

在新課教學中，教師A先直接給出了勻變速直線運動的定義，通過教師講授，讓學生理解勻變速直線運動的特征：勻變速直線運動是一種加速度a恒定的直線運動;勻變速直線運動是一種變速直線運動;在相等的時間內(nèi)，速度的變化量相同。

然后，教師A引導學生思考勻變速直線運動的分類。師生交流得出：勻變速直線運動可分為勻加速直線運動和勻減速直線運動。

接下來，教師A引導學生將所學的加速度定義式a =■=■進行公式變形，得到勻變速直線運動的速度公式vt=v0+at。教師強調(diào)應(yīng)用公式的注意事項：若規(guī)定初速度方向為正方向，則勻加速直線運動a的代入數(shù)值為正，而勻減速直線運動a的代入數(shù)值為負，負號表示加速度與初速度方向相反。

在v-t圖像的教學中，教師在黑板上直接畫出三個勻變速直線運動的圖像，引導學生從圖像的截距、交點、斜率和面積獲取相關(guān)的信息。最后，在課堂練習環(huán)節(jié)，要求學生完成教材第39頁的“節(jié)練習”第1題。

點評：教師A在本節(jié)課的概念教學中，以講授法為主，向?qū)W生講授了勻變速直線運動的定義、特征、速度規(guī)律公式和v-t圖像等。本節(jié)課的教學方式比較單一，在概念建立的過程中沒有為學生提供勻變速直線運動的實際情境，導致學生對勻變速直線運動的學習缺乏感性認識的基礎(chǔ)。在v-t圖像的教學中，教師要求學生較為機械地記憶圖像信息獲取的方法，導致學生學習這部分內(nèi)容的難度較大。

在教學過程中，教師A對教學內(nèi)容的設(shè)計幾乎脫離了教材，只在最后的隨堂訓練中采用了教材“節(jié)練習”的部分習題。通過分析教師A的教學過程可以發(fā)現(xiàn)，該教師追求知識的傳授，課堂容量大（根據(jù)v-t圖像獲取位移信息是魯科版教材必修第一冊第二章第二節(jié)的內(nèi)容），缺少物理概念的建構(gòu)過程和研究方法的點撥。脫離教材素材的教學，讓師生之間的互動缺少了概念建構(gòu)的感性材料，結(jié)果是欲速則不達，學生對概念和圖像信息的理解都不透徹。

2? ? 案例B

教學片段1——勻變速直線運動的特點

教師B以復習加速度的定義、物理意義和計算公式導入新課。

教師B：投影教材第36頁表2-1的數(shù)據(jù)（見表1），引導學生觀察并思考汽車速度變化的情況。

生：汽車速度越來越大，汽車在做加速直線運動。

教師B：同學們能否求出汽車在任意兩個時刻所對應(yīng)的加速度大??？

學生通過計算汽車任意兩個時刻所對應(yīng)的加速度大小，比較發(fā)現(xiàn)汽車的加速度不變。

教師B：物理學中，將物體的加速度保持不變的直線運動稱為勻變速直線運動。同學們剛求出的加速度指的是平均加速度還是瞬時加速度？

生：瞬時加速度。

教師B：那剛才同學們求出來的汽車加速度是瞬時值還是平均值？

師生通過討論得出，剛才求的汽車加速度是平均值。如果時間取得足夠短，平均加速度的數(shù)值可以近似等于瞬時加速度的大小。

教師B：現(xiàn)實生活中，汽車在加速過程中時刻保持加速度不變的情況常見嗎？

師生討論交流發(fā)現(xiàn)，勻變速直線運動在自然界中比較少見，是物理學家為了研究問題方便，將某些物體的運動（或其中一段運動）近似看作勻變速直線運動，是一種物理理想模型。

教師B：如果讓同學們對勻變速直線運動進行分類，同學們會怎么分？

生：勻加速直線運動和勻減速直線運動。

點評：教師B在教學中以課本的素材為載體，創(chuàng)設(shè)問題探究的情境，在學生對勻加速直線運動有了一定感性認識的基礎(chǔ)上，引導學生抽象得出勻變速直線運動的定義，并了解勻變速直線運動是一種理想化的物理模型。

教學片段2——速度-時間圖像（v-t圖）和公式

教師B：課本采用列表法來呈現(xiàn)和處理汽車速度隨時間變化的數(shù)據(jù)。除了列表法，我們還有其他處理數(shù)據(jù)的方法嗎？

學生：可以用圖像法。

教師B：那要畫什么圖像呢？

學生：……

教師引導學生運用圖像法來分析教材表2-1的數(shù)據(jù)，作出v-t圖像（如圖1），并強調(diào)作圖過程中的步驟和注意事項。

教師B：（投影教材第38頁的內(nèi)容）通過作出v-t圖像，同學們可以直觀地發(fā)現(xiàn)物體做勻加速直線運動的v-t圖像有什么特點呢？

生：v-t圖像為一條直線或線性函數(shù)圖像。

教師B：那同學們能否求出圖像的函數(shù)表達式呢？

生：v=2t。

教師B：這個比例系數(shù)（斜率）“2”有什么特殊的物理意義嗎？

教師通過引導學生分析，讓學生探究發(fā)現(xiàn)v-t圖像斜率的物理意義;通過加速度的定義公式得到更為一般的函數(shù)表達關(guān)系，即vt=v0+at，引導學生從圖像形狀、截距和斜率獲取物體的運動信息。

教師B：通過v-t圖像，大家可以直觀地獲取物體的運動信息，現(xiàn)在請同學們認真思考課本第39頁“物理聊吧”的物理問題。請同學們思考圖2中物體的運動特征，再次感受勻變速直線運動的特點。

點評：教師B在教學中調(diào)整了教材內(nèi)容呈現(xiàn)的順序和方式。教材是先出現(xiàn)速度-時間公式，再直接呈現(xiàn)圖像;教師B先讓學生思考處理數(shù)據(jù)的方法，然后通過作圖處理數(shù)據(jù)的實踐活動，讓學生將已學的數(shù)學知識和物理內(nèi)容產(chǎn)生聯(lián)系，解決了本節(jié)課教學的一個難點。教師引導學生推導得出圖像的函數(shù)表達式，再把推導結(jié)果與前面求得的加速度公式對比，學生就較容易發(fā)現(xiàn)v-t圖像斜率的物理意義。此過程讓學生經(jīng)歷了探究和思考的過程，而不是機械地灌輸概念和公式。最后，教師引導學生運用加速度公式推導得出勻變速直線運動的速度-時間公式，從特殊過渡到一般，由具體到抽象，更利于學生理解和掌握相關(guān)物理概念和公式。

教學片段3——勻變速直線運動加速或減速的條件

教師B：請同學們認真觀察下列v-t圖像（如圖3），請大家認真思考以下幾個問題：

（1）物體0～9 s內(nèi)加速度有沒有變化，如果沒有，加速度多大？

（2）物體0～9 s內(nèi)是否在做勻變速直線運動？

（3）物體0～9 s內(nèi)速度方向有沒有改變，如果有，什么時刻突變？

（4）物體在0～9 s內(nèi)都在做減速運動嗎？如果不是，物體是如何運動的？

（5）勻減速直線運動物體的加速度和速度方向有什么特點？

點評：教師B在前面教學的基礎(chǔ)上，進一步拓展，補充了一個典型例題，通過連續(xù)設(shè)問的方式，讓學生歸納得出物體做勻變速直線運動時，加速度與速度方向相反時，物體做減速運動;物體速度正負發(fā)生變化，加速度可以不變等信息。通過問題思考和知識遷移深化了學生對勻變速直線運動速度和加速度特征的認識。

教學片段4——知識遷移

教師B首先分析課本第37頁的例題，提升學生獲取解題策略和應(yīng)用公式的能力，并通過黑板板書，引導學生注意答題規(guī)范要求。然后，教師要求學生思考“遷移”欄目的思考題，并要求部分學生在黑板上演示計算過程。通過對比分析，讓學生明白處理物理問題應(yīng)該結(jié)合實際情境，在解答問題的過程中切身體會物理與數(shù)學計算的區(qū)別。最后，教師引導學生畫出汽車在0～6 s內(nèi)的v-t圖像，讓學生直觀地發(fā)現(xiàn)汽車在0～6 s內(nèi)并不是一直做勻變速直線運動，而是應(yīng)該分段處理。

3? ? 結(jié)? 論

通過對比發(fā)現(xiàn)，兩位教師運用教材的方式截然不同，教學成效也存在很大差異。在教學中，因為學生的具體情況存在差異，教學內(nèi)容的選取和教材的處理方式可以不同，但是人類認識自然規(guī)律的過程具有普遍的認知規(guī)律。物理概念是觀察、實驗和科學思維相結(jié)合的產(chǎn)物[2]，教師在教學過程中應(yīng)該創(chuàng)設(shè)物理學習的情境，為學生提供足夠的感性認識基礎(chǔ)，讓學生經(jīng)歷比較、分析、綜合、抽象、歸納和概括的思維發(fā)展過程，而不是簡單的填鴨式灌輸。因此，在常規(guī)教學的過程中，教師應(yīng)認真研讀課程標準和所使用的教材，認真領(lǐng)會編者的設(shè)計意圖，注重教材資源的融合與應(yīng)用，充分發(fā)揮教材在教育教學中的價值。

參考文獻：

[1]廖伯琴.普通高中教科書物理必修第一冊[M].濟南：山東科學技術(shù)出版社，2020：7.

[2]閻金鐸，田世昆.中學物理教學概論[M].北京：高等教育出版社，2008：12.

（欄目編輯? ? 邱曉燕）