(江蘇省張家港市樂余高級中學(xué),江蘇 張家港 215621)
高中物理教材中的“時間和位移”一節(jié)內(nèi)容是在初中“長度與時間的測量”內(nèi)容上的延伸與拓展。
其中“位移”概念是學(xué)生進(jìn)入高中接觸到的第一個矢量,有別于初中的路程概念。運動學(xué)研究的一個教學(xué)難點就是“合理、熟練地進(jìn)行矢量處理”,從多年的教學(xué)經(jīng)驗看,高一學(xué)生對矢量概念的掌握情況并不好。
正確區(qū)分“時間間隔”和“時刻”,這也是本節(jié)教學(xué)的目標(biāo)之一,而初中教材中的“時間測量”主要涉及一段時間。
基于以上分析,對比國內(nèi)現(xiàn)有部分版本教材(本文比較的版本是人教版、滬科教版、教科版和粵教版)的內(nèi)容設(shè)置,體悟編寫專家的意圖,充分汲取各版教材的優(yōu)點,并對其進(jìn)行有效整合,將有助于本節(jié)教學(xué)的順利開展。
教材知識的呈現(xiàn)順序、邏輯和編排結(jié)構(gòu)體現(xiàn)了編寫專家對教材體系的認(rèn)知和對課堂教學(xué)的引導(dǎo)思路。從教材的結(jié)構(gòu)和知識邏輯順序等維度分析和對比教材,有助于教師理解編者的意圖。四版教材中“時間和位移”的知識邏輯順序如表1所示,從表1可見,四個版本的編排有較大的差異,這一差異具體表現(xiàn)在教材內(nèi)容的選取上。
表1
人教版在“路程與位移”的內(nèi)容設(shè)置上,著墨不多。該版教材以“北京到重慶”的交通圖為例,引發(fā)學(xué)生思考,得出位移與路程的相關(guān)概念。其后,通過具體的事例探討了標(biāo)量的運算法則,然后以“位移”為例,讓學(xué)生初次感知矢量的運算特點。由于矢量概念對于剛進(jìn)入高中的學(xué)生來說是“新事物”,理解上有一定的難度,編者的意圖應(yīng)該是采用逐漸滲透的方式來幫助學(xué)生理解和應(yīng)用。課后的“問題與練習(xí)”欄目中,設(shè)計了三道涉及“路程與位移”的習(xí)題,其中“問題4”通過表格的方式,討論了“在不同坐標(biāo)原點下,各位置的坐標(biāo)和高度差”和“不同過程下的位移”,讓學(xué)生第一次清晰感知“高度的相對性”和“高度差的絕對性”等。
滬科教版以一張“上海航空港的航線圖”,通過“航線”引入位置的變化,然后配以“上海到烏魯木齊的位移與路程”圖片,對比了位置變化和軌跡特點,引出了位移與路程的概念,并強調(diào)了位移具有“方向”這一特點。通過“討論與思考”欄目,設(shè)置了兩個具體的情境,意圖通過學(xué)生的思考,讓學(xué)生能夠回答“位移與路程的區(qū)別”和“何種情況下,位移的大小等于路程”這兩個問題。最后以一個具體的事例,引出“用坐標(biāo)表示位置和位移”,并從一維情況向二維、三維拓展。在課后的“家庭作業(yè)與活動”欄目中,設(shè)置了4個問題,涉及生活中的交通工具、體育運動等情境。在整個教材內(nèi)容的設(shè)計中,該版本主要特點是通過情景創(chuàng)設(shè),以問題來呈現(xiàn)相關(guān)內(nèi)容,教材圖文并茂。
教科版中的“位移”單獨成節(jié),以“穿越沙漠”圖片為例,提出3個問題:“我在哪里?”“我要去的地方在哪里?”“選哪條路線最佳?”從而引出三個物理量“位置”“位移”“路程”。在“確定位置的方法”中,以海、陸、空三張圖片為例,引發(fā)學(xué)生思考:如何確定物體的位置?從而順利地引出一維和二維坐標(biāo)系問題。在“位移”這部分內(nèi)容中,教材以兩個運動實例引出位移概念,并通過一個例題加以強化。最后教材對“標(biāo)量和矢量”進(jìn)行了簡單討論。在教材的結(jié)尾處,設(shè)計了三個欄目:(1) “討論交流”欄目,通過具體的三個問題的設(shè)計,引導(dǎo)學(xué)生歸納總結(jié)“路程與位移”的區(qū)別;(2) “練習(xí)與評價”欄目設(shè)計了兩道課后習(xí)題,對本節(jié)進(jìn)一步強化;(3) “發(fā)展空間”欄目,對“全球定位系統(tǒng)”進(jìn)行介紹,既達(dá)到科普的目的、拓展學(xué)生的視野,又激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)的熱情,教材內(nèi)容比較詳實豐富。
粵教版在“路程與位移”的內(nèi)容設(shè)置上,較為簡化。該版教材以告知的方式配以一張圖片,引出位移與路程兩個概念,設(shè)計了一道例題,通過解答強化學(xué)生對概念的理解。在“標(biāo)量和矢量”的內(nèi)容設(shè)計上,該版以旁白的方式告知。課后練習(xí)中共設(shè)計了2道習(xí)題。
四版教材在“時間和時刻”的內(nèi)容設(shè)置上均較為簡單:(1) 在欄目名稱的設(shè)計上,粵教版、教科版和滬科教版等三版的名稱均為“時間和時刻”,人教版的名稱為“時間間隔和時刻”。(2) 人教版、教科版和滬科教版均引入了時間軸從而區(qū)分“時刻”和“時間間隔”,該種方式能夠有效幫助學(xué)生區(qū)分兩個概念;粵教版則在“討論與交流”欄目設(shè)計了一張“列車時刻表”要求學(xué)生讀出時刻和時間間隔,該方式聯(lián)系生活實際,有效激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣。(3) 在習(xí)題的選編和課后拓展上,粵教版在教材尾頁處設(shè)計了一個“資料活頁”欄目,介紹了“時鐘的發(fā)展史”,拓展了學(xué)生的視野。
從教學(xué)現(xiàn)場觀察發(fā)現(xiàn),部分教師在處理“時間與位移”知識點時,往往是節(jié)奏快、用時少,只關(guān)注把概念講清楚,不注重概念的生成過程。運用這種方式,學(xué)生只是被動的“知識接收者”,無法真正達(dá)到理解、貫通。筆者認(rèn)為,在概念的新授課中,應(yīng)關(guān)注學(xué)生已有的知識水平,在此基礎(chǔ)上創(chuàng)設(shè)恰當(dāng)?shù)那榫?,沿著學(xué)生的思維生長方向,顯化方法教育,提升關(guān)鍵能力。
本節(jié)教材涉及的幾個概念均具有對比性,教學(xué)中可以充分利用“比較”法,通過一定的情景創(chuàng)設(shè),在比較中明確差異,在比較中尋找特征,從而生成概念。
例如在“時間間隔和時刻”概念的引入中,教師可以投影教室里的“作息時間表”和粵教版中的“列車時刻表”,讓學(xué)生觀察兩表上對應(yīng)時間的內(nèi)涵,明確“時間間隔”和“時刻”的意義,學(xué)會區(qū)分。
又如在“位移”概念的引入中,可以出示人教版中的“北京到重慶的交通圖”,設(shè)計以下幾個問題“從北京到重慶,在交通工具上,你可以有哪些選擇?”“不同的選擇下,有何相同點和不同點?”。學(xué)生在這樣的問題引領(lǐng)下,去自主尋找、發(fā)現(xiàn)特征,在“求同存異”中發(fā)現(xiàn)相同點和不同點,從而真正理解為什么要建立“位移”和“路程”兩個概念,以及各自的特點。
物理來源于生活,又回歸于生活。在課堂教學(xué)中,教師有目的地引入一些生活化的實例或場景,讓學(xué)生在情境體驗中發(fā)現(xiàn)問題、研究問題和解決問題,在問題的解決中建立物理觀念、實現(xiàn)能力的提升和情感的升華,從而有效地培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)科核心素養(yǎng)。
例如“位移”概念的引入,除了可以借助教材上的事例,教師還可以設(shè)計一些生活化的場景,如“每天中午放學(xué)后,你從教室到食堂,有哪些可選的路徑?如何才能更快地到達(dá)食堂?”由于大部分高中學(xué)生都是在食堂用餐,這一事例與他們的生活密切相關(guān)。在實際的課堂教學(xué)中,這一問題拋出后,學(xué)生參與度非常高,各抒己見。教師順勢引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)相同點和不同點,從而正確地建構(gòu)概念。
再如“矢量”概念,學(xué)生初次接觸時,往往是通過記憶的方式去記住某些概念是不是矢量,時間一長,往往就會混淆。如何來正確區(qū)分標(biāo)量和矢量的特點?從運算法則入手是一種有益的嘗試。教學(xué)中可以設(shè)計一定的情景,如“每個蘋果0.25kg,兩個合起來多少?”和“一個物體先向東直線運動3m,再向南直線運動4m,請畫出運動示意圖,并計算(1) 每一個小過程的位移與路程;(2) 計算全過程的位移與路程”。通過以上問題的設(shè)計,讓學(xué)生明確感知“標(biāo)量的運算法則”,在嘗試中初次體悟“矢量的運算法則”,為以后矢量的運算打下基礎(chǔ)。