基于物理教与学背景下教材合理性的探讨

吴结霞

摘要：本文以人教版八年级物理下册为例，结合教学实践和学生的认知水平，从规范性、严谨性、科学性和地区差异性对教材编写的合理性进行探讨，对教材提出切合实际的修改建议.

关键词：合理性；教材；规范性；严谨性；科学性

教材是课堂教学的第一素材，是教师教学的行动指南，是学生自学的风向标.教材不仅界定教师教的任务，也界定学生学的任务，并给予学生正确的引导.教材是教师执教的依据，也是学生学习的依据.没有教材或不依赖教材的课堂，教学就会失去内涵，失去方向，质量也就没有了依据，没有了根基.显然，教材对教师的教与学生的学都具有重要的意义.因此，教材的编写要讲求規范性、严谨性和科学性，甚至要考虑地区的差异性.但是教学中发现教材或多或少有这样那样的不足.作为一线教师，我们要以教材为课堂教学的主要内容，但是有些教师过度依赖教材，过分相信教材的权威性，对教材缺乏研究和质疑，教学中缺乏怀疑意识，这样对自己的教学是不利的，对学生能力的培养也是不够的.本文对教学实践中发现的问题和遇到的疑惑进行分析总结，提出个人的看法和修改建议，以便更好服务于教与学，不对之处恳请同行批评指正.

1第七章力

（1）教材第1节力P5最后一段中提到：在物理学中，物体由静止开始运动或由运动变为静止、物体运动的快慢或方向发生改变，这几种情况都可能叫做“物体的运动状态”发生了变化.这样表达，从科学层面上欠严谨，从语言表达上令学生发生误解.物体的运动状态指物体运动的快慢和运动的方向两个方面，而文中“物体由静止开始运动或由运动变为静止、物体运动快慢或方向发生改变”，顿号不合理，这几种情况实质只有两种情况，何来几种呢？应改为“物体由静止开始运动或由运动变为静止表示物体的运动快慢发生变化，同时物体运动方向变化也表示物体的运动状态发生变化.因此，物体运动的快慢和方向发生改变，统称为物体的运动状态发生了变化”.

（2）教材P5图7.1-5中乙图，让一位同学穿着旱冰鞋撞墙，观察发生的现象，如图1所示.实验的现象不能很好地总结物体间力的作用是相互的.人推墙后，虽然人受到墙给她力的作用而后退，说明力可以改变物体的运动状态，而墙受到人的反作用力未能通过现象呈现出来.建议改为两位同学穿上旱冰鞋后面对面推，观察到的现象：两人同时向相反方向运动，如图2.也可以用两个洗衣刷相互推，如图3.这样显而易见地得出：“物体间力的作用是相互的”.

（3）教材第1节力“动手动脑学物理”中第4题：人坐在小船上，用力推另一艘小船，能够把另一艘小船推开而自己坐的小船不动吗？为什么？本题考查知识已超出本节教学内容的要求.编者在这节内容设计这道题目的在于加强“物体间力的作用是相互的”，但题目要解释另一艘小船推开而自己坐的小船不动的原因.虽然两艘船之间的作用力是一对相互作用力，大小相等，方向相反，但由于一艘小船坐人而另一艘小船没有坐人，总质量不相等，同时水的阻力不相等等方面的影响，运动状态不尽相同，人坐的小船的总质量大，惯性大，运动状态难改变.这属于有关惯性方面知识，应放到第八章惯性再学习更合理，此处若用此题考查力的相互性，应改为两个人分别坐在小船上同时推，观察发生的现象，并解释其中的原因，这样更合理.

（4）第3节在“探究重力的大小跟质量的关系”时，以图像方法研究两者关系不符合初二学生的认知水平.教材中用弹簧测力计测出已知质量的钩码所受重力大小，逐渐增挂钩码，测出多组重力数据，并以质量为横坐标，重力为纵坐标描点，连接这些点观察图像，发现物体所受的重力与它的质量之间的关系.显然，编者是通过数据描点画出图像，并找出重力与质量的特征关系.通过描点作图得到的是一条过原点的倾斜直线，是正比例图像.但此时初二数学课还没有学习正比例函数图像，因此用这种方法让学生认识重力与质量的关系不符合学生的认知能力，显然是不妥的.在误差范围内，每组数据中物体所受重力与其质量比值几乎相等.学生自然而然知道物体所受重力跟它的质量成正比，这符合学生的数学认知水平，未必一定用图像法分析，反而给人一种弄巧成拙的感觉.

2第八章运动和力

（1）关于“摩擦力”这节内容中表达不合理的分析.教材第3节标题为“摩擦力”，摩擦力本应分为动摩擦力和静摩擦力，而动摩擦力又分为滑动摩擦力和滚动摩擦力.而本节内容一开始就给滑动摩擦力下定义，而没有提及静摩擦力，这样会误导学生，滑动摩擦力就是摩擦力，本节内容的设计编者主要为了阐述滑动摩擦力的定义及其大小的影响因素，以摩擦的利用与防止作为实际应用，体现物理在实际生活中的广泛应用.而对静摩擦一个字都没有提及，对滚动摩擦只作为“科学世界”补充材料中了解，但滚动摩擦代替滑动摩擦是减少摩擦的一种常用方法.科学世界这部分内容应归为“摩擦的利用与防止”的实例列举中，同时教材P25最后一段第一句应改为“根据影响滑动摩擦力大小的因素，我们知道：可以通过改变压力或接触面的性质来改变摩擦力的大小.滑动摩擦力的大小与压力大小成正比，而静摩擦力大小与压力之间没有必然的关系”.教材中的表达缺乏严谨性.同时P25第一段实验结论“压力越大，摩擦力就越大.”这样的表达不利于学生对控制变量法的理解，不能反映实验操作的比较性.应改为“滑动摩擦力大小与压力大小、接触面粗糙程度有关.当接触面粗糙程度一定时，压力越大，滑动摩擦力越大；当压力一定时，接触面越粗糙，滑动摩擦力越大.”

（2）在“二力平衡”这节内容中，教材中主要通过实验方法总结二力平衡的条件，并对二力平衡的应用进行举例.但对于合力，同一直线上两个力的合力的求法没有提及，上一版教材还保留“两力同向，其合力大小等于两力之和；两力反向，其合力大小等于两力之差，且方向与大的那个力方向相同.”并指出处于平衡状态物体所受合力为零.而现用教材删去此内容，这对教师的教和学生的学都极不利.因为在后面学习中经常利用到这一知识点解决很多问题.例如，在学习浮力产生原因时就必须利用“两力方向相反，其合力等于两力之差”来理解.浮力的本质就是物体上下两个表面的压力差，在求浮力大小方法中的“称重法”，其实质就是三力作用下的平衡，同样“平衡法”求漂浮或悬浮状态下物体所受浮力和重力大小相等，方向相反，合力为零的静止状态.可见，为了后面的内容教与学顺利进行，现行教材应保留相关合力的求法这一知识点.endprint

3第九章压强

（1）教材P29第1节“压强”中

插图茫茫白雪中的两个人，一个穿着滑雪板，一人穿运动鞋，而穿运动鞋的人陷入雪中，如图4，这图片不考虑不同地区的差异性，且不论这种情况发生的可能性，这种情景对于南方的学生来说无法体验，它们连雪都没见过，更谈不上在冰天雪地滑雪.教材应符合学生的认知水平及特点，更要适合各地学生的共同特点，若更改为两人分别穿高跟鞋和运动鞋在沙地上行走观察留下鞋子的痕迹，这样对于普通的学生来说都能体会到在沙子上行走的情况.

（2）在第2节“液体的压强”中，例题的解题过程不够规范，例题如下：

有人说，“设想你在7km深的蛟龙号潜水器中把一只脚伸到外面的水里，海水对你脚背压力的大小相当于1500个人所受的重力！”海水压力真有这么大吗？请通过估算加以说明.

解：因为是估算，海水的密度可以取ρ=100×103kg/m3，g取10N/kg.

脚背宽度取8～10cm，脚背长度取12～15cm，则脚背面积为96～150cm2，近似取S=130cm2=1.3×10-2m2.

7km深处海水的压强为P=ρgh=100×103kg/m3×10N/kg×7×103m=7×107Pa.

脚背受的压力F=pS=7×107N/m2×13×10-2m2=9×105N.

一个成年人的质量约为60kg，所受的重力G=mg=60kg×10N/kg=600N.

假设脚背所受压力的大小相当于n个成年人所受的重力，则n=9×105N/6×102N=1500.

估计结果表明，在深7km的海底，水对脚背的压力确实相当于1500个人所受的重力.

在教学过程中，学生产生这样的疑问：为什么脚背的面积S取130cm2，应该用最小和最大面积求出脚背所受压力的范围.正确的解题过程如下：脚背所受最小压力FMIN=pSMIN=7×107N/m2×96×10-3m2=672×105N；最大压力Fmax=pSmax=7×107N/m2×15×10-2m2=105×106N；一个成年人质量约为60kg，其受到重力G=mg=60kg×10N/kg=600N，假设脚背所受压力的大小相当于n个成年人所受的重力，则nmin=672×105N/600N=1120，nmax=105×106N/600N=1750，由于1500在1120到1750范圍内，因此，在深7km的海底，水对脚背的压力确实相当于1500个人所受的重力.

（3）第2节“液体的压强”中P36指出：“连通器里装的是相同的液体，当液体不流动时，连通器各部分中的液面高度总是相同的.”教材中的表达欠科学，令学生费解.高度是相对参考平面而言的.而教材中并没有指明液面相对哪个面哪个位置，各部分液面的高度是相对连通器各部分的最低点还是相对地面而言？而初中生虽然学习了参照物，但对于参考平面则难以理解.笔者认为，若这样改动会更易于学生的理解.“连通器里装的是相同的液体，当液体不流动时，连通器各部分中的液面总是相平的.”这样更加直观、简洁、明了.

4第十一章功和机械能

在“机械能及其转化”这一节中，“蹦床运动员从高处落下，在与蹦床面将要接触时，具有一定的动能，与蹦床面接触后，床面发生弹性形变，运动员的动能转化成蹦床的弹性势能.”这样表达不够严谨，床面发生弹性形变过程中重力势能在减小，应更改为“运动员的动能和重力势能转化成蹦床的弹性势能.”

5第十二章简单机械

“滑轮”这节中指出使用滑轮组时拉力与物重的关系特征：“用滑轮组提起重物时，动滑轮上有几段绳子承担物重，提起物体的力就是物重的几分之一”.这样表达欠科学严谨，也使学生在利用二力平衡分析滑轮组问题时无所适从.应补充说明前提条件“若动滑轮重、绳子自重和摩擦忽略不计”才严谨合理.

由于受到书面形式等的限制，教材的编写总有一定的局限性，但必须注意规范、严谨、科学.教师不能停留在对教材表面的结论和说明的表述上，而要科学使用教材，深入研究挖掘教材，指导学生如何用好教材，真正理解教材编写意图，但又不拘泥于教材，及时改进教材中的问题，引导学生的思维深入到知识的发现和再发现中，目的在于更专注于深度教学，更有利于课堂教学，更有利学生创新能力的培养.

参考文献：

[1]义务教育教科书.物理.八年级下册[M].北京：人民教育出版社，2012.

[2]中华人民共和国教育部.义务教育物理课程标准（2011年）[M].北京： 北京师范大学出版社，2012.

[3]余文森.正确认识教材中的地位和作用[J].http//：www.fyeedu.net.

[4]义务教育教科书.物理.八年级下册[M].上海：上海科学技术出版社，2012.

[5]余文森.从有效教学走向卓越教学[M] .上海：华东师范大学出版社.2015.endprint