高中物理教材插图教学价值的挖掘

陆艳芳

摘 要：插图是教材的重要组成部分，是编者智慧的结晶，物理教学重视插图价值的挖掘，有利于提升对教材的研究，用活教材，提升教学效率。本文从利用插图开发实验激发学生兴趣，利用插图改编物理试题用活教材，给插图挑错培养学生的质疑能力，利用插图构建物理模型有效突破难点，利用插图构建物理情景辅助解决物理问题等方面介绍了教材插图的教学价值。

关键词：物理教材；插图；教学；价值

中图分类号：G633.7 文献标识码：A 文章编号：1003-6148（2016）3-0019-4

插图是教材的第二语言，插图以其丰富多彩的表象形式为学生学习物理突破难点，跨越障碍起到了很好的辅助作用。例如，教材插图可以稀释物理概念、阐明原理、描述物理过程，也可以介绍物理与生活、科技前沿的紧密联系。此外，教材可以表达用文字难以言状的空间和具体细节。“插图是物理教材的重要组成部分，设想如果没有插图或者较少插图的物理教科书怎么反映物理概念与规律，怎么激起学生学习物理的兴趣，怎么使教师组织课堂教学。教材的插图可提高学习者的学习兴趣、激发其学习动机，可以调动多种感觉器官参与学习活动，从而提高阅读速度，促进整体记忆，提升学习效率。带有插图的教科书的教学效果要优于纯文字的教科书。”[1]教材上的插图是教材编者精挑细选的，有很高的教学价值。研究、挖掘教材插图的教学价值，可以更好地利用教材，提升物理教学的质量。

1 利用插图开发实验，激发学生兴趣

实验是物理的基础，是物理的魅力，更是物理教学的基石。没有实验的物理教学将会枯燥、乏味。“通过实验可以极大地促进学生学习物理的兴趣，让学生保持学习物理的热情。在实际教学中，物理教师除了要利用实验室现成的器材为学生演示实验，更要重视自己开发实验器材并运用到教学中。”[2]教材的插图有些原本就是作为探究活动的补充说明，若这些插图所述的实验在教学中得到落实，定能有很好的教学效果。有些插图虽然不是实验，但是依然可以依据插图的情景开发成演示实验，甚至分组实验。把教材插图开发成实验，实验室没有成套的装备器材，但是取材容易，很多器材在学生身边都可以找到，把这些插图开发成小实验，在课堂上落实，可以培养学生学习物理的兴趣，激发学习动力，为后续的学习打下基础。

例如，力的合成与分解是高中物理教学中非常重要的内容，如果该内容不过关，学生在后面的学习中会寸步难行。但是，在学习中很多学生对该部分的内容掌握得并不是很好。当教学中遇到难点不好突破时，最有效的手段就是实验。为此，可以借助鲁科版必修1第84页的图5-16（本文图1）和第87页的图5-25[3]（本文图2）两幅插图，让学生课前准备好器材：铅笔、细线、带把手的水杯、橡皮筋。课堂上教师给学生分发钩码，根据课堂设计需要，在课堂的适当环节，组织学生进行如下两个实验。

实验1：如图1所示，将细线一端拴在中指上，另外一端跨过铅笔未削的一端，悬挂钩码，铅笔已经削出的铅芯尖端置于掌心。注意细线的上段保持水平，下段保持竖直向下。通过本实验可以达到如下目的：第一，调动课堂氛围，增强学生学习的活力与兴趣；第二，让学生感受到力作用的效果，力的分解很多时候是按照力的作用效果来确定分力的方向的；第三，增强学生的动手能力。

实验2：如图2所示，将水杯放在水平桌面上，加上半杯水，将橡皮筋穿过把手，两手同时拉橡皮筋的两端，直到把杯子拉动。增大橡皮筋之间的夹角，同样要拉动杯子。让学生感觉两手的拉力变化？是变大还是变小？通过本实验可以让学生明显感受到合力不变的情况下，两分力大小与夹角的关系——夹角越大，分力越大。

通过实验探究活动，增强了学生的直接体验，积累感性经验，为后续学习物理知识要进行的理性思考奠定基础，使学生乐学、会学。

2 利用插图改编物理试题，用活教材

做题是学生学习物理的重要部分，通过做题可以让学生巩固知识、活化知识，最终达到活学活用的目标。所以，教学中教师都特别重视让学生练习典型物理习题，以期望达到精练精讲，提升教学效率。以教材上的插图为背景可以编创出一些典型的物理试题。有不少高考题就来源于教材的插图。例如，2014高考福建卷理综物理第30题的第（1）小题，就来源于粤教版选修3-5第四章第二节《放射性元素的衰变》中的图4-2-2[4]（本文图3）以及人教版选修3-5第十九章第一节《原子核的组成》中的图19.1-2[5]（本文图4）。

原题如下：如图5，放射性元素镭衰变过程中释放出α、β、γ三种射线，分别进入匀强电场和匀强磁场中，下列说法正确的是（ ）

A.①表示γ射线，③表示α射线

B.②表示β射线，③表示α射线

C.④表示α射线，⑤表示γ射线

D.⑤表示β射线，⑥表示α射线

A.FA一定小于G

B.FA与FB大小相等

C.FA与FB是一对平衡力

D.FA与FB大小之和等于G

问题3：增加水杯中水的重量，两橡皮筋夹角不变，猜想两手拉橡皮筋的力是变大还是变小？分析其中的道理。

在把插图改成习题的过程中，可以给学生呈现教师改编的习题，也可以呈现与教材插图情景相似的习题，更可以让学生根据插图，自己设计问题，自己尝试设计习题。通过插图改编习题，还可以让学生重视教材，认真阅读教材，在此过程中加深对物理知识的理解，从而用活教材。

3 给插图挑错，培养学生的质疑能力

现在社会提倡创新，创新能力是人最宝贵的能力，然而没有批判就没有创新，只有具有质疑能力的人才可能有创新的意识和能力。高中物理新课标要求培养学生“具有敢于坚持真理、勇于创新和实事求是的科学态度和科学精神，具有判断大众传媒有关信息是否科学的意识；有主动与他人合作的精神，有将自己的见解与他人交流的愿望，敢于坚持正确观点，勇于修正错误，具有团队精神。” 可见新课标也要求物理课程培养学生的质疑能力。虽然教材的插图是编者精挑细选的，但是百密一疏，难免有错漏之处。教学适当引导学生思考插图的科学性，可以很好地培养学生的质疑意识和判断能力。

例如，本文中的图3和图4都存在问题，两幅图中α射线、β射线分别在电场中和磁场中发生偏转，两种粒子在电场中偏转的侧位移和在磁场中偏转的半径比例都不对。可以给学生一定的提示，引导学生思考，让学生在推理计算中发现问题。

α、β粒子在同一匀强电场中的偏转：

在同一匀强磁场中α粒子匀速圆周运动的半径是β粒子的约371倍，所以，图4的半径比例存在问题。

通过这样的推理、验证，给权威的教材“找茬”，鼓励学生有理有据地质疑权威，很好地培养了学生的质疑意识和质疑能力。

4 利用插图构建物理模型，有效突破难点

物理教学要培养学生分析问题、构建物理模型的能力，学生只有具备构建物理模型的能力才能够有效突破物理学习中的难点，也才能够顺利解决物理问题。解决物理问题要明确物理过程，在头脑中建立一幅清晰的物理图景，就是要正确地还原和构建物理模型。根据物理问题的情景构建出物理模型是最关键的、也是较困难的环节。在物理模型构建过程中可以借用插图形象、直观的特点，化解模型建立的难度。

例如，学生在学习力与运动的知识后经常会遇到“加速度减小的加速运动”这一模型。很多学生对这一运动模型的构建存在难度，很难理解。教学中不妨通过讨论人教版必修1第二章第二节《匀变速直线运动的速度与时间的关系》中的图2.2-5[6]（本文图8）来帮助学生构建这一模型。

首先，给学生呈现图8，让学生观察图片，思考：（1）物体的速度是增加还是减少？（2）随着时间的推移图像上各点切线的斜率是变大还是变小？（3）切线的斜率表示什么物理意义？（4）你能否得出物体加速度的变化情况？（5）综上，你认为该物体做什么样的运动？

第二，让学生尝试列举一些加速度减小的加速运动的例子。

第三，让学生思考生活中还有什么事物的变化是类似加速度减小的加速运动（变化率减小，数量却在增加，如小孩身高的变化，增长越来越缓慢但一直在增高，再如银行存款的利息不断调低，但是存款的本息总和在增加，只是增加得越来越缓慢）。

最后，还可以让学生尝试画出加速度增加的加速直线运动、加速度减小的减速直线运动、加速度增加的减速直线运动的速度-时间图像。

通过对插图的讨论和延伸思考，学生对加速度减小的加速运动有了深刻的印象，对加速度增加的加速直线运动、加速度减小的减速直线运动、加速度增加的减速直线运动也会有深刻的认识，达到了举一反三的目的，顺利建立多个物理模型，更有效突破难点。为后续学习中探讨弹簧类问题、两类机车启动问题等奠定了基础。

5 利用插图构建物理情景，辅助解决物理问题

在解决物理问题的过程中，如果学生不能根据所给信息在头脑中建立物理情景，就不能把文字转化为物理语言，也不能把物理语言转化为数学语言，是不可能解决问题的。物理情景的构建有困难时，教师可以利用实验、视频、图片等帮助学生顺利构建物理情景。自然，教材的插图也就成为一个不错的选择。

例题 一架飞机水平匀速飞行。从飞机上每隔1 s释放一个铁球，先后共释放4个，若不计空气阻力，则4个铁球（ ）

A.在空中任何时刻总是排成抛物线，它们的落地点是等间距的

B.在空中任何时刻总是排成抛物线，它们的落地点是不等间距的

C.在空中任何时刻总是在飞机正下方排成竖直的直线，它们的落地点是等间距的

D.在空中任何时刻总是在飞机正下方排成竖直的直线，它们的落地点是不等间距的

给学生解释如下：不计空气阻力时，从飞机上每隔1 s释放下来的铁球的运动都是水平方向上的匀速直线运动与竖直方向上的自由落体运动的合运动。由于铁球在水平方向上匀速运动的速度跟飞机水平飞行的速度（v）相等，因此4个铁球在空中的位置，总是处在飞机的正下方，分布在同一条竖直线上；4个铁球先后落地的时间间隔（Δt=1 s）相等，落地点间的间距（Δx=vΔt）也相等。选项C正确。解释之后还是有很多学生不明白。

但如果给学生呈现人教版必修1第一章第一节《质点 参考系和坐标系》中的图1.1-4[6]（本文图9）之后再解释，就会有更多的学生跨过障碍。该图虽然是出现在参考系部分，但是把它借用在平抛运动的具体问题中，帮助更多的学生构建物理情景可起到较好的效果，有利于学生顺利解决物理问题。为了进一步加深学生的理解，可以让学生画出4个小球在落地前的轨迹，如图10所示。

参考文献：

[1]祁映宏.中美物理教材插图的比较研究[J].长春师范学院学报（自然科学版），2007，26（4）：145—146.

[2]黄晶.利用教材习题开发物理实验，提升教学效率[J].物理教师，2015，36（1）：18.

[3]廖伯琴.普通高中课程标准实验教科书物理1[M].济南：山东科学技术出版社，2011.

[4]保宗悌.普通高中课程标准实验教科书物理选修3-5[M].广州：广东教育出版社，2011.

[5]张大昌.普通高中课程标准实验教科书物理选修3-5[M].北京：人民教育出版社，2011.

[6]张大昌.普通高中课程标准实验教科书物理1[M].北京：人民教育出版社，2011.

（栏目编辑 刘 荣）