浅谈教材的二次开发与教学生成

张惠钰

（江苏省苏州第十中学，江苏 苏州 215006）

在某次教研活动中，笔者有幸与上海、浙江等地的物理教师一起开设了人教版必修1“力的分解”同课异构教学研讨课.通过具体的教学实践及交流，结合另外3位教师对同一教学内容的不同处理方式，对教材的二次开发与教学生成有了进一步的认识.

1 对教材中概念、规律的引入方式与学生实际情况相结合进行教材二次开发与教学生成

在备课时，教师需要对教材提供的研究案例作深入的研究与思考，并对研究案例进行取舍，选择生活中常见的学生感到熟悉和亲切的例子开展研究.

案例1.在引入力的分解时，对教材提供的拖拉机拉耙的例子的处理.

对于城市的学生来讲，这是很难得见到的场景.因此，在教学设计时，选择生活中常见的拉斜杆箱的模型，通过分析用斜向上的绳拉重物的例子，并巧妙地运用电子秤分四步帮助学生理解斜向上的拉力在两个方向上的作用效果，取得了较好的教学效果.

教学片段1.

教师分步引导学生思考并解答：第一步，将一重物放在水平的电子秤上，不施加力时观察秤上的读数为1kg；第二步，用竖直向上的拉力拉物体，请学生观察电子秤示数的变化（读数减小了，说明物体受到向上的拉力之后，物体对电子秤的压力减小了，向上的拉力使物体有一个向上的趋势）；第三步，用水平向右的拉力拉物体，使物体有水平向右运动的效果；第四步，用斜向右上方的力拉物体，请学生观察这个力的作用效果.（拉的过程中，电子秤的读数变小了，说明这个力使物体有向上的趋势，即这个力有把物体向上拉的效果；物体在水平方向上被拉动了，说明这个力还有一个水平拉物体的效果.）

简要评价：高一的学生在思维上还是倾向于形象思维，通过将斜向上的拉力的两个效果显性化、可视化，学生可以相对容易地理解和接受拉力分解的方法.但在具体实验时，尽管电子秤的读数对前排学生来讲观察很清晰，可是对于后排学生来讲，示数还是过小，因此，如果在实验时用摄像头将电子秤的示数投影到大屏幕上，会更便于全体学生观察清楚.同时，反应力的分解的两个分力的效果的实验有很多，这些现象的展示都可以通过上述方式进行放大观察以提高演示实验的可视性.

2 用好教材所提供的典型研究案例并拓展它的思维空间，培养学生运用所学知识去解决生活中的实际问题

案例2.教材上第二个研究案例：对静止在斜面上的物体所受到的重力的教学处理.

教材对这一研究案例采用了给学生示范如何在重力的两个方向上进行分解，并用三角函数的方法来求解这两个分力的大小，之后结合引桥的例子来说明这一研究案例在生活中的应用.因此，教材对这一部分内容的呈现方式是用陈述的方式将力的分解这一程序性知识的具体应用作一示范提供学生学习与参考.教师在处理这一内容时，可以将其改造成为一个研究性学习的案例，以问题链和实验演示等方式提高本案例的思维空间.

教学片段2.

师：放在斜面上的物体所受重力的效果根据我们的生活经验可以想到.那么物体对斜面有往下压的效果，随着斜面倾角的变化，这个有压斜面效果的分力大小如何变化？

生思考，不能说出肯定的答案.

师用电子秤做实验：首先请同学们观察水平放置的电子秤上的重物，秤上读数为0.2kg.请同学们观察随着电子秤倾角的变化，秤上的读数如何变化？

学生观察到随着电子秤倾角的变大，电子秤读数变小，说明物体对斜面的压力效果变小了.

师：请同学们按力产生的效果对斜面上物体受到的重力进行分解，求出这两个分力的大小，并说出这一现象的理论依据.

简要评价：通过实验帮助学生具体体会物体对斜面有压的效果，且这个压力的效果比物体的重力小.同时，通过动态问题的设置，激发学生理论探究的兴趣.

教学片段3.

师：通过对两个分力的计算式的分析，我们可以解释随着电子秤倾角的增大，秤上的读数变小.那么，变化的情况是否确实遵循这两个关系式呢？我们来做一个验证实验.

现在假设斜面的倾角为30°，我们首先从理论上来计算一下重力的这两个分力的大小.

生：沿斜面向下的分力大小为F1＝Gsinθ，垂直于斜面向下的分力的大小为F2＝Gcosθ.

师：那么哪个分力比较容易测量呢？电子秤可以间接测出哪一个分力的大小呢？

生：电子秤的读数可以反映压的效果，所以借助电子秤，我们可以测物体对斜面有压的效果的那个分力.

实验检验，将电子秤放在一个倾角为30°的斜面上，然后将一个200g的砝码放在斜面上，可观察到电子秤的读数为170g.请学生将物体对斜面有压的效果的分力的理论值求出，然后跟其实际值相对比.通过运算、讨论发现，在误差允许的范围，我们可以认为理论值和实际值是吻合的.

简要评价：通过设问及部分验证，学生理解了力的分解确实遵守平行四行定则，并将抽象的公式化为具体的运算与感性的认识，提高了知识和方法的运用能力.而在部分验证实验的设计方面，立足于培养学生生活化物理的意识，电子秤不失为一个好的器材；而立足于培养学生现代化信息化物理的意识，用两个力传感器来间接测量重力的两个分力的大小则是一个更好的器材.

教学片段4.

师：那么对这个案例是否仅仅为研究而研究呢？我们可以来看，生活当中有很多斜面的情景，比如滑滑梯、桥等.下面我们来讨论一下滑梯的设计、桥梁的引桥的设计，讨论这些斜面情景倾斜的程度.

师：我们首先从理论上来探究.随着倾角的增大，沿斜面向下的重力的分力如何变化，对你的设计有没有启发.请同学们先思考，然后再交流想法.

师请学生交流设计的想法.

生1：滑梯的倾角应该小一点.

师用斜面来模拟，这么小的倾角的滑梯，小孩能滑得下来吗？

生2：滑梯的倾角应该大一点.

师模拟倾角大的滑梯，问：这样对小孩来讲他玩得是刺激了，但这样的设计对那么柔弱的小孩来讲是否安全？

生1：那可以这样设计，上面的倾角可以大一些，然后接近地面的部分平缓一些.

师：这样就能使小孩玩得既刺激，又能安全地着陆.有了这样一个设计思想，我们再来看儿童乐园里的滑梯，你是否有更深的体会了.

师：我们再来讨论引桥的倾斜问题.对上桥和下桥的车辆来讲，哪一个分力对车辆上下坡的影响大？

生：是重力的一个沿斜面向下的分力对车辆的上下坡影响较大.

师：那么，这个分力对上桥的车辆有什么影响，对下坡的车辆有什么影响？

生：这个分力对上桥的车辆有阻碍的效果，对下桥的车辆有加速的效果.

师：有了这样的效果，引桥的设计是陡一点好呢，还是平缓一点好呢？为什么？

生：平缓一点好.这样使重力沿斜面向下的分力小一点，让上桥的车辆受到的阻碍的效果小一点；下桥时，可以使这个分力小一点，加速小一点，让车辆能安全地下桥.

简要评价：通过创设生活中的情景，可以提高学生运用知识和方法解决实际问题的能力.然而刚进入高一年级的学生在思维的深度与广度上还有待提高.因此，通过问题链的方式可以促进学生思维的发展.

在滑梯的教学预设中，本来是配合滑梯设计的问题展示滑梯的图片.在教学过程中，偶然的“失误”忘记点击PPT这一画面，在学生设计并交流后再展示出这一图片来辅证，这一意外使预设的滑梯图片没有限制与束缚学生思维.通过分析和讨论设计中存在的考虑不周之处，可以培养学生纵深思考的意识.

在此基础上，为提高学生知识与方法运用的熟练程度，还设置如塔吊等三角形支架所受到的向下的拉力的分解研究案例等让学生体验、讨论与交流分解方案及其应用.

3 让教材上静态的内容动起来，用形象的动画或视频等帮助学生构建处理问题的方法

案例3.矢量运算法则的动态建构.

如教材中所涉及的三角形定则，可在以上研究案例求解两个分力的大小时渗透此方法，并用PPT的动画功能或用flash动画将其中一个分力动态地平移到平行四边形的另一边，在此基础上提出三角形定则及矢量的概念.这样可以有效地利用案例形象地总结和提炼方法，有利于学生的学习建构.

通过本堂课的同课异构，在对教学素材的取舍上也有了进一步的体会.由于课堂时间的限制，不可能将所有精彩的素材一一呈现并研究到位.所以，需要对教学素材进行优中选优.

如笔者在本课中对三角形支架处向下的拉力的分解的体验设计，用了两个体验性实验.一个是两位学生配合一起完成的其中一位学生手臂撑腰构成的三角形支架、另一位学生在其肘部向下压的亲身体验实验；另一个是用一根一次性筷子，一头削尖抵住手心，另一头用绳与手指配合构成一个挂钩码的三角形支架的亲身体验实验.通过教学实践，笔者感觉其中的一种体验就可以帮助学生体会这个向下的拉力的两个分力的效果，而不一定需要两种体验都进行，这样可以提高课堂时间的利用率.

教学片段5.

本堂课结尾时，以逆风行船的例子，提供《科技与奥运——帆船》的网址以便学生在家观看及思考，在课上展示剪辑的42s的视频作为研究的背景.

视频解说文字内容：这便是奥运会上赏心悦目的水上项目——帆船比赛.参赛帆船绕标航行，整个赛程下来，帆船要经过360°方向的变化，这便向选手提出了“八面来风”的挑战.顺风航行的道理浅显易懂，但帆船能顶风行驶，通常令人困惑不解，其中的奥妙何在？

教师可用气垫导轨上的滑块来模拟帆船，用吹风机来模拟风，并用粘在吹风机边上的能飘起的红线表示逆风的风向，然后通过调节模拟帆的不同方向，让学生体会顺风很简单；接着使帆船在逆风中前行，让学生惊奇地看到模拟的帆船真的逆着风前进了.最后请学生们结合今天的所学课后思考其中的奥秘.

简要评价：一堂课不可能解决所有的问题，在课堂引入或结尾时留一些问题、留一些悬念，让学生能在课后继续开展研究，也不失为一个好的开头或结尾.

总之，在教学中我们需要立足于教材，又不拘泥于教材.要结合学生生活中熟悉的场景、学生的亲身体验、现代科技的渗透等，选择适合学生学习与思考的研究案例，力争教学素材的最优化组合.通过小组合作、讨论、交流等方式，提高实验的参与度与可视度.这样学生学习的知识与方法变得生动、形象而立体；同时，在教学过程中要结合学生的学情随时调整学习节奏，动态生成学习活动，从而有效地提高学生思维的结构与品质.