物理概念教学中教材资源的融合与应用

    郭伯承

    

    

    

    摘? ?要：物理教材是教师教学的重要资源，是学生学习物理课程的重要载体。教师在物理概念新授课教学中应充分开发和应用教材资源，注重物理概念的建构过程，促进物理核心素养的培养。

    关键词：教材资源;概念教学;知识建构

    中图分类号：G633.7 文献标识码：A ? ? 文章编号：1003-6148（2021）3-0065-3

    教材是教师教学的重要资源，是学生学习课程的重要载体，是实施教学过程的要素之一。高中物理教材的内容是编者根据《普通高中物理课程标准》的要求，精心挑选素材，按照一定的逻辑顺序，精心编排设计而成，其中包含着丰富的教学资源与严谨的知识建构逻辑。当今高中使用的物理教材有多个版本，这彰显了新课程改革中注重教育教学方式的多样化，强调教师在教学过程中应注重课程资源的融合与应用。然而，部分教师在概念新授课中，完全摒弃了教材资源，只注重知识讲授，不重视概念建立的认识过程，这不仅造成了教学资源的浪费，而且也违背了学生认知事物的规律。笔者以两位教师对山东科学技术出版社出版的高中物理教材（以下简称“鲁科版”）必修第一册第二章第一节“速度变化规律”[1]的教学过程为例，探讨物理概念教学中教材资源的融合与应用的重要性。

    1? ? 案例A

    教学过程：

    教师A通过复习加速度的概念导入新课，运用讲授法引导学生辨析加速度與速度、速度变化量与速度变化率的区别与联系。

    在新课教学中，教师A先直接给出了匀变速直线运动的定义，通过教师讲授，让学生理解匀变速直线运动的特征：匀变速直线运动是一种加速度a恒定的直线运动;匀变速直线运动是一种变速直线运动;在相等的时间内，速度的变化量相同。

    然后，教师A引导学生思考匀变速直线运动的分类。师生交流得出：匀变速直线运动可分为匀加速直线运动和匀减速直线运动。

    接下来，教师A引导学生将所学的加速度定义式a =■=■进行公式变形，得到匀变速直线运动的速度公式vt=v0+at。教师强调应用公式的注意事项：若规定初速度方向为正方向，则匀加速直线运动a的代入数值为正，而匀减速直线运动a的代入数值为负，负号表示加速度与初速度方向相反。

    在v-t图像的教学中，教师在黑板上直接画出三个匀变速直线运动的图像，引导学生从图像的截距、交点、斜率和面积获取相关的信息。最后，在课堂练习环节，要求学生完成教材第39页的“节练习”第1题。

    点评：教师A在本节课的概念教学中，以讲授法为主，向学生讲授了匀变速直线运动的定义、特征、速度规律公式和v-t图像等。本节课的教学方式比较单一，在概念建立的过程中没有为学生提供匀变速直线运动的实际情境，导致学生对匀变速直线运动的学习缺乏感性认识的基础。在v-t图像的教学中，教师要求学生较为机械地记忆图像信息获取的方法，导致学生学习这部分内容的难度较大。

    在教学过程中，教师A对教学内容的设计几乎脱离了教材，只在最后的随堂训练中采用了教材“节练习”的部分习题。通过分析教师A的教学过程可以发现，该教师追求知识的传授，课堂容量大（根据v-t图像获取位移信息是鲁科版教材必修第一册第二章第二节的内容），缺少物理概念的建构过程和研究方法的点拨。脱离教材素材的教学，让师生之间的互动缺少了概念建构的感性材料，结果是欲速则不达，学生对概念和图像信息的理解都不透彻。

    2? ? 案例B

    教学片段1——匀变速直线运动的特点

    教师B以复习加速度的定义、物理意义和计算公式导入新课。

    教师B：投影教材第36页表2-1的数据（见表1），引导学生观察并思考汽车速度变化的情况。

    生：汽车速度越来越大，汽车在做加速直线运动。

    教师B：同学们能否求出汽车在任意两个时刻所对应的加速度大小？

    学生通过计算汽车任意两个时刻所对应的加速度大小，比较发现汽车的加速度不变。

    教师B：物理学中，将物体的加速度保持不变的直线运动称为匀变速直线运动。同学们刚求出的加速度指的是平均加速度还是瞬时加速度？

    生：瞬时加速度。

    教师B：那刚才同学们求出来的汽车加速度是瞬时值还是平均值？

    师生通过讨论得出，刚才求的汽车加速度是平均值。如果时间取得足够短，平均加速度的数值可以近似等于瞬时加速度的大小。

    教师B：现实生活中，汽车在加速过程中时刻保持加速度不变的情况常见吗？

    师生讨论交流发现，匀变速直线运动在自然界中比较少见，是物理学家为了研究问题方便，将某些物体的运动（或其中一段运动）近似看作匀变速直线运动，是一种物理理想模型。

    教师B：如果让同学们对匀变速直线运动进行分类，同学们会怎么分？

    生：匀加速直线运动和匀减速直线运动。

    点评：教师B在教学中以课本的素材为载体，创设问题探究的情境，在学生对匀加速直线运动有了一定感性认识的基础上，引导学生抽象得出匀变速直线运动的定义，并了解匀变速直线运动是一种理想化的物理模型。

    教学片段2——速度-时间图像（v-t图）和公式

    教师B：课本采用列表法来呈现和处理汽车速度随时间变化的数据。除了列表法，我们还有其他处理数据的方法吗？

    学生：可以用图像法。

    教师B：那要画什么图像呢？

    学生：……

    教师引导学生运用图像法来分析教材表2-1的数据，作出v-t图像（如图1），并强调作图过程中的步骤和注意事项。

    教师B：（投影教材第38页的内容）通过作出v-t图像，同学们可以直观地发现物体做匀加速直线运动的v-t图像有什么特点呢？

    生：v-t图像为一条直线或线性函数图像。

    教师B：那同学们能否求出图像的函数表达式呢？

    生：v=2t。

    教师B：这个比例系数（斜率）“2”有什么特殊的物理意义吗？

    教师通过引导学生分析，让学生探究发现v-t图像斜率的物理意义;通过加速度的定义公式得到更为一般的函数表达关系，即vt=v0+at，引导学生从图像形状、截距和斜率获取物体的运动信息。

    教师B：通过v-t图像，大家可以直观地获取物体的运动信息，现在请同学们认真思考课本第39页“物理聊吧”的物理问题。请同学们思考图2中物体的运动特征，再次感受匀变速直线运动的特点。

    点评：教师B在教学中调整了教材内容呈现的顺序和方式。教材是先出现速度-时间公式，再直接呈现图像;教师B先让学生思考处理数据的方法，然后通过作图处理数据的实践活动，让学生将已学的数学知识和物理内容产生联系，解决了本节課教学的一个难点。教师引导学生推导得出图像的函数表达式，再把推导结果与前面求得的加速度公式对比，学生就较容易发现v-t图像斜率的物理意义。此过程让学生经历了探究和思考的过程，而不是机械地灌输概念和公式。最后，教师引导学生运用加速度公式推导得出匀变速直线运动的速度-时间公式，从特殊过渡到一般，由具体到抽象，更利于学生理解和掌握相关物理概念和公式。

    教学片段3——匀变速直线运动加速或减速的条件

    教师B：请同学们认真观察下列v-t图像（如图3），请大家认真思考以下几个问题：

    （1）物体0～9 s内加速度有没有变化，如果没有，加速度多大？

    （2）物体0～9 s内是否在做匀变速直线运动？

    （3）物体0～9 s内速度方向有没有改变，如果有，什么时刻突变？

    （4）物体在0～9 s内都在做减速运动吗？如果不是，物体是如何运动的？

    （5）匀减速直线运动物体的加速度和速度方向有什么特点？

    点评：教师B在前面教学的基础上，进一步拓展，补充了一个典型例题，通过连续设问的方式，让学生归纳得出物体做匀变速直线运动时，加速度与速度方向相反时，物体做减速运动;物体速度正负发生变化，加速度可以不变等信息。通过问题思考和知识迁移深化了学生对匀变速直线运动速度和加速度特征的认识。

    教学片段4——知识迁移

    教师B首先分析课本第37页的例题，提升学生获取解题策略和应用公式的能力，并通过黑板板书，引导学生注意答题规范要求。然后，教师要求学生思考“迁移”栏目的思考题，并要求部分学生在黑板上演示计算过程。通过对比分析，让学生明白处理物理问题应该结合实际情境，在解答问题的过程中切身体会物理与数学计算的区别。最后，教师引导学生画出汽车在0～6 s内的v-t图像，让学生直观地发现汽车在0～6 s内并不是一直做匀变速直线运动，而是应该分段处理。

    3? ? 结? 论

    通过对比发现，两位教师运用教材的方式截然不同，教学成效也存在很大差异。在教学中，因为学生的具体情况存在差异，教学内容的选取和教材的处理方式可以不同，但是人类认识自然规律的过程具有普遍的认知规律。物理概念是观察、实验和科学思维相结合的产物[2]，教师在教学过程中应该创设物理学习的情境，为学生提供足够的感性认识基础，让学生经历比较、分析、综合、抽象、归纳和概括的思维发展过程，而不是简单的填鸭式灌输。因此，在常规教学的过程中，教师应认真研读课程标准和所使用的教材，认真领会编者的设计意图，注重教材资源的融合与应用，充分发挥教材在教育教学中的价值。

    参考文献：

    [1]廖伯琴.普通高中教科书物理必修第一册[M].济南：山东科学技术出版社，2020：7.

    [2]阎金铎，田世昆.中学物理教学概论[M].北京：高等教育出版社，2008：12.

    （栏目编辑? ? 邱晓燕）