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人教版義務(wù)教育教科書(shū)物理的科學(xué)分析
2011年底教育部頒布了修訂后的《義務(wù)教育物理課程標準(2011年版)》(以下簡(jiǎn)稱(chēng)《課標》),根據新修訂的《課標》,人民教育出版社修訂了原《義務(wù)教育課程標準實(shí)驗教科書(shū)·物理》�，F將修訂中的一些考慮及修訂后教科書(shū)的主要變化向大家做一簡(jiǎn)要介紹。
一、教科書(shū)特點(diǎn)
(一)把科學(xué)探究的學(xué)習和科學(xué)內容的學(xué)習放到同等重要的地位
科學(xué)的本質(zhì)是對未知事物的探究。通過(guò)科學(xué)探究活動(dòng),學(xué)生不僅可以學(xué)到科學(xué)知識,還可以體驗科學(xué)的過(guò)程,了解科學(xué)方法,受到科學(xué)價(jià)值觀(guān)的熏陶。
基于這樣的認識,本著(zhù)循序漸進(jìn)的原則,新教科書(shū)加強了科學(xué)探究的設計。
教科書(shū)從序言“科學(xué)之旅”開(kāi)始,通過(guò)教師演示一些有趣的實(shí)驗及學(xué)生親自動(dòng)手做一些與生活聯(lián)系密切的實(shí)驗、活動(dòng),通過(guò)“伽利略對擺動(dòng)的研究”的學(xué)習,初步了解、體會(huì )探究的含義及探究的方法。當學(xué)生對探究過(guò)程有了較多的感性認識之后,再讓學(xué)生親自探究“固體熔化時(shí)溫度的變化規律”,將《課標》中所提到的探究七要素寫(xiě)出來(lái),并對學(xué)生提出要求。之后,為了避免重復和僵化,根據探究活動(dòng)的不同特點(diǎn),教科書(shū)只重點(diǎn)標出了幾個(gè)要素。我們希望,這種安排有利于學(xué)生對于科學(xué)探究的學(xué)習,并且不影響科學(xué)知識學(xué)習的連貫性。
學(xué)生學(xué)習中的探究活動(dòng),大多數不同于實(shí)際生活及科學(xué)研究中的探究,其本質(zhì)區別在于前者的結論是已知的,后者的結論是未知的。在做這兩種不同的探究時(shí),心理活動(dòng)不完全一樣,體驗也就有很大的差別。為了縮小這種差別,對有些規律的探究,書(shū)中不直接給出結論,而是讓學(xué)生通過(guò)探究活動(dòng),自己思考、總結出相應的結論。例如第五章《探究凸透鏡成像的規律》,教科書(shū)是作為教學(xué)重點(diǎn)處理的,但書(shū)中沒(méi)有直接給出結論,而是要求學(xué)生自己通過(guò)探究得出�？紤]到實(shí)際與可能,對于大部分的探究活動(dòng),教科書(shū)都給出了結論。但是,在文字處理上一般都淡化結論和探究過(guò)程的直接聯(lián)系,例如不出現“通過(guò)以上探究我們可以看到……”等字樣,而由教師在適當時(shí)機向學(xué)生介紹結論。這樣處理的目的同樣是縮小學(xué)習中的探究與真實(shí)探究的差距。
(二)激發(fā)和保持學(xué)生的學(xué)習興趣
興趣是一個(gè)人做好一件事的重要保證。調查發(fā)現,初中生在剛開(kāi)始學(xué)習物理時(shí)興趣都較高,但是隨著(zhù)時(shí)間的推移,越來(lái)越多的學(xué)生學(xué)習物理的興趣變低,甚至厭惡物理。究其原因,多數是因為教學(xué)中忽視了初中生學(xué)習物理的特點(diǎn),一味地灌輸知識,求解難題、偏題,學(xué)生活動(dòng)越來(lái)越少。為了激發(fā)和保持學(xué)生學(xué)習物理的積極性, 我們在教科書(shū)編寫(xiě)時(shí)做了多方面的努力。例如八年級剛開(kāi)始學(xué)習物理時(shí),遵循循序漸進(jìn)的原則,盡量安排“熱現象”“聲現象”“光現象”等相對簡(jiǎn)單的內容;注意對較難理解的內容,做好鋪墊、搭好臺階;結合所學(xué)內容盡可能地設計學(xué)生喜歡、有趣的活動(dòng),如“會(huì )跳的小人”“用牙齒聽(tīng)聲音”“小小音樂(lè )會(huì )” 等活動(dòng);注意聯(lián)系學(xué)生的生活實(shí)際,使他們感到親切、有趣;盡可能地安排一些與所學(xué)內容有關(guān)的有趣、有用的事例,如“蟈蟈是如何發(fā)聲的”“唱片是如何記錄聲音的”“因特網(wǎng)是怎么回事”等;每一章的開(kāi)始,都有一幅與本章內容相關(guān)并引人入勝的照片,照片旁或配有優(yōu)美的短文,或提出有趣的問(wèn)題,以使學(xué)生有想進(jìn)一步學(xué)下去的愿望。
(三)理論聯(lián)系實(shí)際,擴大學(xué)生的知識面
理論聯(lián)系實(shí)際,是真正學(xué)好物理、培養學(xué)生實(shí)踐能力最有效的途徑。只有在學(xué)習中注意和生活實(shí)際相聯(lián)系,才能很好地建立概念、掌握規律、應用知識。我們在教科書(shū)編寫(xiě)中注意實(shí)驗及活動(dòng)的設計盡量與學(xué)生生活相聯(lián)系;概念和規律的學(xué)習盡量從學(xué)生熟悉的生活實(shí)際出發(fā);注意引導學(xué)生運用物理知識解釋物理現象,分析和解決各種實(shí)際問(wèn)題。
為了更好地貫徹“從生活走向物理,從物理走向社會(huì )”的理念,在聯(lián)系實(shí)際方面,教科書(shū)除在學(xué)過(guò)重要的物理規律后,注意聯(lián)系實(shí)際,講一些應用問(wèn)題外,還特別注意在學(xué)習物理概念、規律前,更多地從生活實(shí)際中引出問(wèn)題,使學(xué)生習慣于從生活中發(fā)現問(wèn)題,解決問(wèn)題,教科書(shū)在許多地方都貫徹了這樣的思路。例如在“探究凸透鏡成像規律”前,先通過(guò)觀(guān)察生活中有關(guān)透鏡的現象,做些相應的活動(dòng),從而引發(fā)學(xué)生“凸透鏡成像到底有什么樣的規律”的追問(wèn),還是先學(xué)習凸透鏡成像的規律,再講生活中的透鏡?教科書(shū)編寫(xiě)時(shí)就有兩種不同的意見(jiàn)。但是最后我們還是堅持先由生活中的照相機成縮小的實(shí)像、投影儀成放大的實(shí)像這些生活實(shí)例,引發(fā)出學(xué)生想探究凸透鏡成像規律的愿望。同時(shí),在學(xué)習凸透鏡成像規律之前,做做“模型照相機”和“放大鏡”的活動(dòng),演示投影儀成像現象,學(xué)習何為“實(shí)像”,何為 “虛像”,也為下一節“探究凸透鏡成像規律”做好了必要的鋪墊,化解了難點(diǎn)。又如學(xué)習電路時(shí),教科書(shū)先是提供給學(xué)生電源、導線(xiàn)、小燈泡,讓學(xué)生自己試著(zhù)連接電路,使小燈泡發(fā)光。然后再讓學(xué)生總結電路有幾種連法,進(jìn)而學(xué)習串、并聯(lián)電路;而不是先講串、并聯(lián)電路,再讓學(xué)生連接。
理論聯(lián)系實(shí)際不僅可以使學(xué)生深刻地理解物理規律,同時(shí)也可以激發(fā)起學(xué)生的興趣,擴大學(xué)生的知識面。為此,書(shū)中特意設計了“科學(xué)世界”欄目,用于介紹應用性的或細節性的知識。
(四)體現開(kāi)放性,培養實(shí)踐能力
我國傳統教學(xué)注重問(wèn)題的唯一性,沒(méi)有唯一答案的問(wèn)題不上課本,沒(méi)有固定答案的問(wèn)題教師不講。這樣久而久之不利于培養學(xué)生靈活的思維,而實(shí)際中的問(wèn)題往往是開(kāi)放性的,沒(méi)有唯一正確的答案。所以我們在教科書(shū)編寫(xiě)中特別注意了這方面的問(wèn)題。
教科書(shū)中開(kāi)放性問(wèn)題主要是讓學(xué)生自己查找資料,回答問(wèn)題。答案可能不是唯一的,學(xué)生可能會(huì )有不同的設計或解釋。例如八年級上25頁(yè)“動(dòng)手動(dòng)腦學(xué)物理”中第 4題“有一個(gè)量程為1 m的卷尺,請你設計一個(gè)簡(jiǎn)單的方法估測你家到學(xué)校的路程,寫(xiě)出具體的步驟”;八年級上102頁(yè)的第1題“根據眼睛的構造和成像原理,和同學(xué)討論:為了保護我們的視力,應該注意哪些用眼衛生,為什么?”
實(shí)踐類(lèi)的問(wèn)題多數是需要學(xué)生親自動(dòng)手或調查才能完成的。例如八年級上45頁(yè)中的第1題“調查一下校園里或者你家周?chē)惺裁丛肼�。應該采取什么控制措�?與班里的同學(xué)交流,看看誰(shuí)的調查更詳細,采取的措施更好。”八年級上102頁(yè)“科學(xué)世界”中的第1問(wèn)“看書(shū)上的字,測出你的近點(diǎn),和其他同學(xué)的近點(diǎn)比較一下。正常眼、近視眼、遠視眼的近點(diǎn)相同嗎?有什么規律?”八年級上99頁(yè)中的第3題“學(xué)習使用照相機,向有經(jīng)驗的人了解光圈、快門(mén)和調焦環(huán)的作用。‘傻瓜相機’有沒(méi)有光圈和快門(mén)?是不是需要‘調焦’?”這類(lèi)問(wèn)題主要是培養學(xué)生的動(dòng)手能力及實(shí)踐意識和能力,重在學(xué)生解決問(wèn)題的過(guò)程,教師可以提供線(xiàn)索,但絕對不能包辦替代。
(五)加強STS教育,注意人文精神的滲透
科學(xué)技術(shù)問(wèn)題都是直接或間接與社會(huì )相聯(lián)系的。強調科學(xué)技術(shù)的社會(huì )意義,是當前科學(xué)教育的一個(gè)重點(diǎn)。教科書(shū)特意安排了STS欄目,介紹、探討科學(xué)技術(shù)與社會(huì )之間相互關(guān)聯(lián)的問(wèn)題。這種科學(xué)、技術(shù)、社會(huì )相互聯(lián)系的觀(guān)點(diǎn)既可以使學(xué)生了解到科學(xué)、技術(shù)對社會(huì )的積極作用,還可以使學(xué)生了解科學(xué)對社會(huì )的不利影響,同時(shí)也可以了解科學(xué)、技術(shù)、社會(huì )是如何相互促進(jìn)和發(fā)展的,有利于培養學(xué)生用聯(lián)系、發(fā)展的觀(guān)點(diǎn)看待問(wèn)題。另外這種科學(xué)、技術(shù)、社會(huì )的問(wèn)題多數是學(xué)生日常生活中常遇到的問(wèn)題,只有廣泛地聯(lián)系這些問(wèn)題,才能使學(xué)生覺(jué)得物理是有用的,是活生生的。
這套教科書(shū)不僅單獨設置了STS欄目,在書(shū)中其他部分也盡可能滲透STS的思想和科技人文意識。
(六)形式生動(dòng)、活潑
此套教科書(shū)編寫(xiě)力求生動(dòng)活潑。編者嘗試以視覺(jué)形象向讀者傳遞更多的信息,為此使用了很多彩色照片和圖片。書(shū)中能夠用圖表達的意思就用圖片表達,不追求圖文必須一一對應,以適應當代少年的閱讀習慣。
插圖在注重科學(xué)性的同時(shí),注重人文性。例如《機械運動(dòng)》章首圖人與鳥(niǎo)“比翼齊飛”,在引導學(xué)生學(xué)習機械運動(dòng),啟發(fā)思考參照系問(wèn)題的同時(shí),也會(huì )引發(fā)學(xué)生體會(huì )人與動(dòng)物和諧相處的美好;《質(zhì)量和密度》章首圖展現了“苗山銀月”的舞蹈,用漂亮的苗銀飾物引出枯燥的密度問(wèn)題;《光現象》章首語(yǔ)用中國的神話(huà)故事和希臘的神話(huà)故事,引導學(xué)生思考對神秘彩虹的解釋,從神話(huà)步入科學(xué)。
本書(shū)的插圖人物以漫畫(huà)形式出現,有女孩、男孩和老爺爺三個(gè)固定的人物形象,有時(shí)更以滑稽的卡通方法表現嚴肅的科學(xué)內容。這些做法都是為了貼近初中學(xué)生的生活,適應初中學(xué)生的學(xué)習水平,也希望他們通過(guò)物理課的學(xué)習,逐漸形成熱愛(ài)科學(xué)的態(tài)度和樂(lè )觀(guān)向上的人格。
二、主要變化
(一)調整框架結構,滿(mǎn)足師生要求
根據幾年來(lái)實(shí)驗區老師們反饋的意見(jiàn),我們對教科書(shū)中一些主要內容的次序做了調整,以適應大多數老師和學(xué)生的需要。
原教科書(shū)將電學(xué)放在八年級,當時(shí)的考慮是,新課程學(xué)生自主探究的內容較多,電學(xué)活動(dòng)所用的儀器相對力學(xué)所用的儀器要少些,探究活動(dòng)較易安排,也容易提高學(xué)生的學(xué)習興趣。幾年實(shí)驗下來(lái),大部分教師也逐漸習慣這種安排。但是仍然有一部分地區的老師不習慣這樣的處理,而且反應比較強烈�？紤]到這些不適應地區教師的意見(jiàn),同時(shí)我們也征求一些較認同電學(xué)放在八年級學(xué)習的教師的意見(jiàn),他們認為如果將電學(xué)調到九年級學(xué)習也能夠接受。故此次修訂將電學(xué)內容調到九年級學(xué)習。
根據實(shí)驗區老師們的意見(jiàn),將原教科書(shū)九年級《機械運動(dòng)》調整到現在的第一章,先學(xué)習《速度》,為后面《聲速》《光速》的學(xué)習做好鋪墊。另外,有了第一章測量的知識,在學(xué)到后面的溫度計、天平、彈簧測力計等儀器時(shí),也有了讀數的基礎。
根據實(shí)驗區老師們的意見(jiàn),將《重力》《彈力》提前到《二力平衡》之前,以便學(xué)習二力平衡內容時(shí)所提及的例子是學(xué)生已經(jīng)學(xué)習過(guò)的重力和彈力的內容�？紤]到修訂后的課標增加了“測量摩擦力”的實(shí)驗,實(shí)驗中要用到二力平衡的知識,故將《摩擦力》調整到《二力平衡》后。
實(shí)驗中教師們反映,光學(xué)中的“凸透鏡成像規律”是教學(xué)中的難點(diǎn),新教科書(shū)將《物態(tài)變化》一章提到《光學(xué)》前,以延后難點(diǎn)的學(xué)習。
(二)加大文字量,增加可讀性
為了加強學(xué)習的探究性,課改以來(lái),教科書(shū)文字量較之前的人教版九年義務(wù)教育初中物理少了許多,很多問(wèn)題希望學(xué)生思考后自己來(lái)回答。幾年實(shí)驗下來(lái),大多數師生反映教科書(shū)文字量過(guò)少,不利于學(xué)生自學(xué)和復習。如何解決好這個(gè)矛盾,是個(gè)非常重要的問(wèn)題。教科書(shū)既要堅持學(xué)生帶著(zhù)問(wèn)題自主探究的原則,不包辦代替;同時(shí)也要注意適當的鋪墊,適量的案例分析、說(shuō)明,便于學(xué)生自學(xué)。經(jīng)過(guò)廣泛深入地調研,我們覺(jué)得原來(lái)的教科書(shū)文字量略少,應適當增加。
為此我們在原教科書(shū)的基礎上增加了文字。對有些較復雜的問(wèn)題,注意多講些分析思路,為學(xué)生搭好“腳手架”。例如在“探究凸透鏡成像規律”實(shí)驗中,如果讓學(xué)生隨意地改變物距,然后找出成像的情況與物距的關(guān)系,學(xué)生就會(huì )花很多時(shí)間,也很難找出正確的關(guān)系;如果告訴學(xué)生研究物距在二倍焦距以外、二倍焦距與一倍焦距之間、一倍焦距之內的情況,學(xué)生又會(huì )不認可這是個(gè)探究活動(dòng)。為了既體現探究的思路,又不至于浪費太多時(shí)間,教科書(shū)合乎情理地做了鋪墊、引導:“由于凸透鏡對光的偏折程度跟透鏡的焦距有關(guān),所以研究物距的變化時(shí),焦距可能是個(gè)應該注意的參照距離。比如,我們可以注意觀(guān)察物距等于、大于或小于一倍焦距、二倍焦距……物體成像的情況”。這樣學(xué)生在學(xué)習這個(gè)問(wèn)題時(shí),就既有自主的探究,又不至于漫無(wú)邊際地探究。
除了在分析上給學(xué)生搭好“腳手架”,修訂后的教科書(shū)還注意多增加實(shí)例,幫助學(xué)生更好地理解所學(xué)知識。例如在學(xué)習速度內容時(shí),增加學(xué)校百米賽跑的照片;在學(xué)習力與運動(dòng)的關(guān)系內容時(shí),增加男孩玩滑板車(chē)的照片;在學(xué)習沸點(diǎn)與壓強的關(guān)系內容時(shí),增加高原邊防哨所的戰士煮飯的照片。練習的設計也更加注重聯(lián)系實(shí)際。例如學(xué)習摩擦力時(shí)增加“冰壺運動(dòng)兩只鞋底材料不同”的分析題;學(xué)習連通器時(shí)增加“家庭地漏存水杯的功能”說(shuō)明題;學(xué)習機械能時(shí)結合我國運動(dòng)員在2011年蹦床世錦賽的杰出成績(jì)增加“蹦床運動(dòng)機械能轉化過(guò)程”的陳述題等。
(三)注意解決教學(xué)中的難點(diǎn)問(wèn)題
1.理順牛頓第一定律的思路
原教科書(shū)為了說(shuō)明阻力對物體運動(dòng)的影響,讓學(xué)生分別做小車(chē)從同一斜面滑下,通過(guò)表面為毛巾、棉布、木板的平面時(shí)滑動(dòng)的實(shí)驗。雖然實(shí)驗過(guò)后教師也能引導學(xué)生得出阻力越小,滑動(dòng)越遠,沒(méi)有阻力小車(chē)可能會(huì )不再停下的結論。但是由于此實(shí)驗多次改變摩擦面的材料,易將學(xué)生的注意力分散到阻力與什么因素有關(guān)的問(wèn)題上去。另外,此實(shí)驗與后面研究摩擦力與哪些因素有關(guān)的實(shí)驗極其相似。所以,此次修訂將此實(shí)驗改寫(xiě)成演示實(shí)驗,注意引導學(xué)生觀(guān)察阻力不同,小車(chē)的運動(dòng)情況會(huì )怎樣的問(wèn)題上去。這樣既抓住了問(wèn)題的本質(zhì),符合《標準》的要求,同時(shí)避免了兩處實(shí)驗的雷同。
2.為阿基米德原理的得出搭好臺階
浮力的產(chǎn)生及阿基米德原理的學(xué)習向來(lái)是初中物理教學(xué)的難點(diǎn)之一。為了在這部分給學(xué)生的學(xué)習做好鋪墊、搭好臺階,修訂后的教科書(shū)利用前面學(xué)過(guò)的液體內部深度不同,壓強不同的知識,分析了浮力產(chǎn)生的原因;另外,從浮力與排開(kāi)液體的體積有關(guān)、與液體的密度有關(guān),引導學(xué)生得出與排開(kāi)的液體所受的重力有關(guān)。這樣就較原教科書(shū)的設計梯度更小些,利于學(xué)生理解。不然學(xué)生在得出排開(kāi)的液體越多所受的浮力越大后,總是很難想到為什么要稱(chēng)排開(kāi)的液體所受的重力。
3.加強功引入的必要性教學(xué)
“功”向來(lái)是比較抽象,較難理解的概念。原教科書(shū)在說(shuō)明力學(xué)中的“功”與生活中的“功勞”“成效”既有聯(lián)系,又不相同后,直接給出:“如果一個(gè)力作用在物體上,物體在這個(gè)力的方向移動(dòng)了一段距離,力學(xué)里就說(shuō)這個(gè)力做了功”,不免有生硬之嫌。修訂后的教科書(shū)在給出功之前,通過(guò)分析叉車(chē)舉起重物的實(shí)例,說(shuō)明在豎直方向上在托力的作用下,貨物被舉高,在豎直方向上移動(dòng)了一段距離,機械工作的成效就顯現出來(lái)了。隨后給出力學(xué)中“做功”的含義。
4.突出“能做功的物體具有能量”的思想
動(dòng)能的得出是通過(guò)運動(dòng)的鋼球能推動(dòng)另一物體移動(dòng)一段距離的實(shí)例,說(shuō)明運動(dòng)的物體能做功,得出運動(dòng)的物體具有動(dòng)能;重力勢能的得出也是通過(guò)分析打樁機打樁的實(shí)例,說(shuō)明高處的重錘落下時(shí),對樁做功,得出高處的物體具有重力勢能;同樣,彈性勢能的得出也是通過(guò)實(shí)例,說(shuō)明發(fā)生彈性形變的物體在恢復形變時(shí)能夠對物體做功,得出發(fā)生彈性形變的物體具有彈性勢能。這樣就便于學(xué)生從整個(gè)思路上理順做功和能量間的關(guān)系。
5.修改難做的習題
在征求意見(jiàn)中,老師們反映節后的習題有些不易做,為此我們專(zhuān)門(mén)成立了習題研究小組,刪去了一些不易操作的實(shí)踐類(lèi)問(wèn)題和一些較難的習題,替換了一些聯(lián)系生活實(shí)際且符合初中生認知水平的習題。例如原教科書(shū)中的習題:“查閱汽車(chē)、拖拉機的技術(shù)手冊,或向司機、維修人員詢(xún)問(wèn),了解各種汽車(chē)、拖拉機的耗油量、最大功率,結合當地燃油的價(jià)格及其他因素,對各種運輸工具的經(jīng)濟性做出評價(jià)。”該題要求太高,不適合作為新課后的學(xué)生練習題,因此刪去。又如原教科書(shū)在講過(guò)摩擦力后,安排了“科學(xué)作文: 沒(méi)有摩擦的世界”的練習題,該題的優(yōu)點(diǎn)是能發(fā)揮學(xué)生的想象力和創(chuàng )造力,但缺點(diǎn)是開(kāi)放度太大,學(xué)生完成此類(lèi)問(wèn)題的課業(yè)負擔較重。修訂時(shí),我們把此題改成“如果上課時(shí)教室內的摩擦力突然消失10 s,我們身邊的情境將會(huì )發(fā)生哪些變化?描述兩個(gè)可能出現的場(chǎng)景。”仍然保留了發(fā)揮學(xué)生想象力和創(chuàng )造力的功能,但題目的要求更貼近初中生的水平,且能大大減輕學(xué)生課外練習的負擔。
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