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浅议人教版高中物理新教材知识观的两个特点

发布日期:2008/9/25 19:59:08 来源:本站原创 作者:佚名 点击:331

当前,教育界正进行着一场规模浩大的基础课程改革,相继山东、广东、海南、宁夏自治区、江苏等,今年江西也加入了高中课程改革的实验。笔者有幸参加了江西省普通高中新课程实验教材骨干教师的省级培训,对新教材的知识体系有了一个初步的认识,在这里以人教版高中物理新教材必修一和必修二为例,简单谈谈新教材知识观的两个突出特点,和各位同行共同解析、分享。

 

  “知识”是一个很宽泛的词语,所谓物理知识主要指物理概念、物理规律和定律及物理思想和研究方法等。在新理念的指导下,相对传统教材,新教材的知识观呈现出哪些特点呢?

 

  一、更加注重知识体系的系统性、开放性,关注学生的终身发展

 

  相比传统教材,新教材更加注重了知识体系的系统性和开放性。例如必修一的第三章,研究的是物体间的相互作用,即静力学。在传统的教材中,这章从力的概念入手,继而介绍了三种常见的力:重力、弹力、摩擦力,以及力的合成与分解。学生在学完这三种常见的力后,在必修二中又会接触到万有引力,接下来的教材中还会学到分子力、电场力、磁场力等等。这样一路下来,学生的知识建构就会变的很被动,不知道学完一个力为什么还要学其它力,也不知道这些力之间有什么关系,更不知道下一个又会碰到什么力,只能跟着教材的安排及老师的引导被动接受。在新教材的编排中,就注意到了这点。新教材的内容安排中,在刚开始接触力的概念时,就明确指出了:自然界中有四种基本的相互作用“万有引力、电磁相互作用、强相互作用、弱相互作用”。这样就为学生学习力学建立了一个很好的框架,他就能意识到,原来力学的大厦是由这四根柱子支撑的,以后的力学学习就是不断丰富和完善这个框架,为它添砖加瓦。比如学到弹力、摩擦力,就可以了解到它们本质上都是电磁力,进而思考什么叫电磁力?怎么产生的?有什么特点?当他到了高二学到电磁力的时候,又可以联系到高一学过的弹力、摩擦力,明确它们本质上是同一种力,具有相同的产生机理。在必修二中学到万有引力的时候,就会告诉自己:我又要学自然界中另外一种重要的力了!当听到或学到其他名称的力时,他就会自觉或不自觉的去思考:这种力本质上是属于哪一种相互作用呢?怎么产生的?有什么特点?等等。他的知识体系自然也就随之逐渐完善起来。

 

  当学生知道掩藏在纷繁复杂的自然界后面的原来是四种基本的相互作用时,可能就会觉得物理学家是多么的了不起,物理学的大厦是多么的宏伟,有这种想法的学生是不可取的。新课程的一个重要目标是:“发展好奇心与求知欲,发展科学探索兴趣,有坚持真理、勇于创新、实事求是的科学态度与科学精神,有振兴中华,将科学服务于人类的社会责任感。”学生在面对物理学的成就时千万不能止步,要有继续进行科学探索的兴趣。新教材在这方面也注重了引导,主要体现在教材的开放性上:“四种基本相互作用的特点已被科学所认识,但为什么是这四种呢?它们之间有什么相互联系吗?本质相同吗?……”教材做了这样的引导,就会让学生对力学的知识体系有了一个非常完整、明晰而又客观的认识和评价,学生就会认识到,原来力学的大厦并没有盖完,还有很多未解之谜,那将是“我们”的责任和义务,是时代和历史赋予朝气蓬勃的同学们的使用。这样,他们的社会责任感也就油然而生了。当然,这里面也离不开老师的正确引导。

 

  教材对学生知识系统性的注重,还有很多地方,必修二第六章“经典力学的局限性”就是一个非常典型的例子。在传统的教材中,这个问题是在学完牛顿运动定律之后,以“牛顿运动定律的适用范围”为题进行讲解的。但在新教材中,却安排到了必修二的第六章“万有引力与航天”中,为什么做这样的调整呢?笔者认为这也是新教材更加注重知识的系统性和开放性的原因,具体分析如下:

 

  1、所谓经典力学,主要指的牛顿力学。因此,传统教材把经典力学的局限性放在了牛顿运动定律这章中。这样安排的话,学生因为刚接触牛顿运动定律,理解还不是很深刻,甚至牛顿运动定律的应用还没了解多少,这个时候又学到它的局限性,就会容易混淆,甚至头脑混乱。况且,牛顿运动定律的局限性中提到的微观、高速运动的物体在后面的学习中很长一段时间内也没出现,学生就会慢慢淡化这个知识点。但实际上,万有引力这章的教材内容是牛顿运动定律对曲线运动应用的继续。从知识结构上来说,牛顿运动定律和万有引力定律构成了牛顿力学的核心内容,在学完万有引力这章时,学生对以牛顿力学为代表的经典力学就有了一个系统的、全面的认识和了解。从学生的学情来说,在通过学习牛顿发现万有引力定律,海王星、冥王星的发现,一直到宇宙航行、全球定位系统、太空育种等万有引力定律的成就后,学生对牛顿力学的敬仰和崇拜之情油然而生,甚至会把牛顿神化。在这个时候就要对学生介绍经典力学的局限性,除了开阔视野之外,重要的是帮助他们正确认识和评价经典力学的地位及适用范围。这样学生的头脑中就会有一个清晰的思路:如下图。

 

 

  2、在传统教材中,关于此问题,教材用了比较短的篇幅,较简单、笼统的介绍了牛顿运动定律的适用范围。因为是在教材的最后一节,篇幅小,考试又不太考,所以很难引起师生的关注。很多老师(包括笔者)学到这里就是让学生自学,然后当堂练习几道相关题目就完结了。在新教材中,关于此问题,教科书从低速到高速、宏观到微观、弱引力到强引力三个方面介绍了经典力学的局限性,不光有定性的描述,还有定量的表达。虽然本节三个方面的具体内容不要求学生掌握,但相信学生通过这节的学习,就会明白真理不是绝对的,追求真理的步伐是永不停息的,新的规律还等待着我们去发现。这个道理的明白,对于学生在校的学习也许看不出来有什么作用,但相信它对学生的终身发展会有深刻的影响。有的学生会因此改变他的人生观和价值观,有的学生会立志为科学献身,所以可以看得出来,新教材的编写不仅是重视学生的知识和能力,更关注他们的终身发展,为他们形成系统的物理知识体系、健全的人格等起着非常重要的作用。

 

  二、知识与方法并重,能力也是重要的教学目标

 

  传统教材中,学完牛顿定律后紧接着就是“超重和失重”的内容。在这节内容中,通过人和升降机一起共同运动的运动分析和受力分析,结合牛顿运动定律得出超重、失重的概念以及完全失重。“物体的平衡”份量就更重了,作为一章独立的内容被安排在牛顿运动定律之后。从这样的安排不难看出,这两个问题的重要性,但实质上它们都是牛顿运动定律的典型应用罢了。在新教材中,这两个问题不再作为知识呈现,而是被安排在“用牛顿运动定律解决问题(二)”这节中,且以例题的形式出现。

 

  教材这样安排又体现了什么样的知识观呢?笔者以为如此安排是视知识与方法并重,旨在提升学生用物理知识分析、解决实际问题的能力。在学完牛顿运动定律之后,新教材安排了两节用牛顿运动定律解决问题的内容。在“用牛顿运动定律解决问题(一)”中,教材通过两个简单的实例,示范了怎样用牛顿运动定律解决水平面上和斜面上的两类典型问题,即通过对研究对象的受力分析、运动分析后,然后用牛顿定律把二者联系起来进行求解。紧接着,在“用牛顿运动定律解决问题(二)”中,新教材呈现了三个例题:共点力的平衡、超重和失重、从动力学看自由落体运动。

 

  例题一是共点力的平衡,在这个问题上,教材直接从牛顿运动定律得出共点力作用下物体平衡的条件,然后再通过例题来具体说明如何应用:即受力分析、建立直角坐标系、分解力、列方程并求解。初中阶段学生对平衡问题有一点初步的了解,但仅限于二力平衡,而且没有给出明确的定义。所以,在学完牛顿运动定律后,研究物体在多个共点力作用下的平衡问题,还是要求比较高的,难度也是比较大的。

 

  例题二:人在电梯中随电梯共同运动,通过对人的受力分析、运动分析,并结合牛顿运动定律求出人对地板的压力从而得出超重和失重的概念。实际上,这是对用牛顿运动定律解决动力学问题的方法的进一步巩固。通过这样的安排,学生就会学到如何用牛顿运动定律去分析、解决生活实际中的问题,而不是头脑中只有几个概念:平衡、超重、失重。

 

  类似的问题在必修二的平抛运动的处理方式上也出现了。在传统教材中,关于平抛运动的规律,包括抛体的位置坐标、瞬时速度的大小和方向都是以知识的形式呈现的。这样一来,学生就会把这些规律当作重要知识来理解,理解不了就死记硬背。甚至在复习到这节的内容时,一看平抛的条件,二看平抛运动的公式,至于公式怎么来?用到了什么方法?这些问题恐怕早都抛到九霄云外了。在新教材中,首先讲述了如何根据抛体的运动建立二维坐标系,然后根据力学的知识对抛体的水平坐标、竖直坐标列出方程。为什么说做平抛运动的物体其运动轨迹是一条抛物线呢?传统教材中一笔带过。在新教材中,由抛体的水平坐标和竖直坐标找到它们之间的函数关系,再用数学知识分析判断出这是一个抛物线的方程。如此安排,不仅体现了物理学的严谨性,还让学生体会到了数学在物理中的重要作用,更重要的是培养了学生用所学知识和方法解决实际问题的能力。关于抛体运动的速度,教材沿用前面的方法,以平抛运动为例子,建立二维坐标系,列出水平方向和竖直方向的速度的表达式。如何求合速度呢?如何求合速度的方向呢?教材以例题的形式呈现。其实是运动的合成和分解方法的进一步应用。这是一种演绎思维的方法。相信学完新教材后,留在学生头脑中的不再只是几个概念和公式,更多的是这样用数学知识分析物理问题、用运动的合成与分解及牛顿运动定律解决实际问题的方法,同时他们的能力也在潜移默化中提高。

 

  此类问题在其他地方也有体现。比如传统教材中“运动的合成与分解”,在新教材中的标题是“质点在平面内的运动”。两者的写法上有很大不同,读者可以做个比较,就不难发现新教材将方法与知识放到了同样的位置,二者并重,学生能力的提高成为重要的教学目标。

 

  当然,新教材的知识观还有很多特点,比如说体现了知识的时代性,建构性等等。笔者由于水平有限,仅就以上两个方面做了自己的一点分析,望各位同行批评指正。在以后的教学工作中,笔者还将不断吸收人教版新教材的精华,与各位同行广泛交流、探讨、共享。

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