中印高中物理教材“摩擦力”的比较及启示

王晓晓，王 伟

扬州大学物理科学与技术学院，江苏 扬州 225009

1概述

教材是教学的中介，是教师教学的主要依据，也是学生学习的主要资源[1]。因此，我们有必要对教材进行比较，寻找其他教材的闪光点，来为我国的教材编写提供一些启示。目前，对于教材的比较研究大多集中于欧美、日韩一些发达国家，诚然对发达国家的教材与我国教材进行比较有很大的意义及价值，但值得注意的是，我国与欧美、日韩等发达国家的国情及历史文化背景相差较大，容易在借鉴的同时产生各种各样的 “反应”。选取与中国国情相似、均有悠久文化历史以及人口大国的印度来做比较，以期得到对我国教材编写和使用的一些启示。

研究对象选取的分别是：当前我国高中普遍使用的人教版教科书(2010版）[2]和由印度国家教育与培训委员会（National Council of Educational Research and Training）编写的教材 （2009版）[3]（下文简称人教版教材和印度NCERT版教材）。我国的《普通高中物理课程标准（2017年版）》[4]（下文简称《课程标准》）对“摩擦力”部分的要求是认识摩擦力，通过实验了解胡克定律，知道滑动摩擦和静摩擦现象，能用动摩擦因数计算滑动摩擦力的大小；制作一个简易弹簧测力计，用胡克定律解释其原理；调查生产、生活中利用或尽量避免摩擦的实例。印度在遵循《国家课程框架（2005）》[5]的基础上，针对物理学科提出来的《高等中学阶段物理课程大纲》（《Syllabus for Secondary and Higher Secondary Levels》）中对静摩擦和动摩擦、摩擦定律、滚动摩擦、润滑等知识作出要求，要求研究极限摩擦力与正常反力的关系，求出物体与水平表面的摩擦系数[6]。

2 两版教材编排形式的比较

印度NCERT版教材“摩擦力”部分的编排形式如：活动—摩擦力及相关概念—例题—知识拓展—习题。印度NCERT版教材通过对桌面上的物体进行受力分析来逐步介绍摩擦力、静摩擦力、滑动摩擦力，在介绍滑动摩擦力之后配以例题讲解以帮助学生理解静摩擦力和滑动摩擦力，最后利用生活中的工具来介绍滚动摩擦，同时还说明了摩擦力存在的利弊，介绍了减少摩擦力的方法。

人教版教材“摩擦力”部分的内容编排形式如：摩擦力概念—活动、实验—相关概念—例题—知识拓展—习题。在人教版高中物理必修1摩擦力的编排中，由于学生在初中已经对摩擦力有了一定的了解，因此首先带领学生回顾摩擦力这一概念。然后，通过人推物体（物体没动）这一活动，一步一步地向学生介绍静摩擦力、滑动摩擦力，紧接着辅以例题来帮助学生加深对滑动摩擦力的理解。最后，以生活现象人踩在沙子上易滑倒来引出滚动摩擦，另外补充了知识点流体中的阻力来增加学生的知识面。

在对两个版本的教材在编排形式上进行比较之后发现：（1）从中印两版教材的编排形式中，可以清楚地看到相较于印度NCERT版教材，人教版教材更详尽、细致。（2）在新课引入环节，人教版教材利用学生已有的关于摩擦力的前概念来引入课题，印度NCERT版教材则是直接设置情境，然后进行受力分析，简明易懂。（3）在知识拓展环节中，印度NCERT版教材在介绍了滚动摩擦之后还介绍了摩擦的利弊，从物理又回归了生活，使物理知识与实际生活密切联系；而人教版则是又介绍了流体的阻力，着重于对学生物理学习兴趣的培养。

3 知识内容以及栏目的比较

3.1 知识内容

知识内容，是教师在课堂教学过程中需要重点讲解、学生需要重点学习的部分。二者关于客观规律的公式表述一致，均表述为F=μFN。在概念上，二者都涉及了摩擦力、静摩擦力、滑动摩擦力、滚动摩擦力这四个知识点。在概念表述上二者各有特点，印度NCERT版教材在对活动进行分析的基础上，同时给出图形帮助学生理解摩擦力、静摩擦力、滑动摩擦力，对于三个力在物体运动过程中的情况作出了具体的说明，易于学生对摩擦力的理解，使学生能在今后的学习中更好地处理关于摩擦力的知识，但是并未给出相关概念的具体定义。人教版教材则是在具体活动体验的基础上，对物体进行受力分析后，给出了具体的定义。

人教版教材给出了具体的相关概念的定义，能帮助学生更好地运用物理术语来表述物理概念，但易使思维僵化，不利于学生思维能力的培养。印度NCERT版教材没有给出具体的概念界定，通过对物体的受力分析详细地向学生介绍摩擦力、静摩擦力、滑动摩擦力和滚动摩擦力，使学生在受力分析的过程中自然而然地学习到知识，深刻地了解、感受相关概念的内涵。人教版教材语言表述精练，有利于培养学生的表达能力，而印度NCERT版教材在结合学生日常经验的基础上，有利于学生的理解，使学生能了解相关概念的本质，锻炼学生的思维。

3.2 栏目

在讲述物理知识的同时，人教版教材还设置了丰富多彩的栏目，合理的栏目内容及设置能帮助具有不同爱好的学生进行自主探究，激发其学习物理的兴趣，发展他们的潜能。相较于人教版丰富的栏目加持，印度NCERT版教材中没有相关的栏目来辅助正文，多以文字进行说明，还有待改进。

人教版教材中设置了多个栏目，具体分别是：“思考与讨论”“演示”“说一说”“做一做” “科学漫步”。不同的栏目有着不同的使命，如“思考与讨论”栏目设在该节的开始，能帮助学生更好地参与课堂；而“演示”这一环节则通过教师的演示以及师生在这一过程中的互动来帮助学生更好地理解静摩擦力；“说一说”栏目设置在“演示”之后，通过介绍生活中的静摩擦力，让学生说出一些日常生活和生产中利用静摩擦力的事例，从物理走向生活，让学生在学完相关知识后，将所学知识与日常生活联系起来，联系实际；“做一做”栏目设置在介绍完滚动摩擦力之后，向学生介绍滚动摩擦力在生活中的应用之一（自行车的滚动轴承），要求学生能拆卸自行车的滚动轴承，观察具体结构，并且自己尝试着进行组装，培养学生的观察和动手能力；“科学漫步”栏目设置在本节的最后，让学生在了解固体间的摩擦力之后，向学生介绍流体的阻力，拓展学生的视野，丰富学生的知识面。

4 图表、实验的比较

本小节中人教版教材共有11幅图，而印度NCERT版教材在本节安排了5幅图。图片的类型主要有：简笔漫画、实物照片、示意图、表格，人教版教材中几类图形均有涉及，但是在印度NCERT版教材中涉及的类型较少，仅有实物照片和示意图。具体图表类型及数目统计如图1。在图表的使用中，人教版教材所用到的数量和类型均多于印度NCERT版教材，能有效地增加物理内容的趣味性，同时还能帮助学生了解某些知识点。此外，人教版教材中实物照片占很大的比重，能很好地将物理知识与生活实际相联系。

虽然在《课程标准》（或《教学大纲》）中都对实验做了一定的要求，但只有人教版在教材中设置了一个关于静摩擦力的演示实验，印度NCERT版教材并未设置实验来辅助学生学习物理。学生虽然在初中已经对摩擦力有了一定的了解，但是，初中的知识中对静摩擦力讲解是放在“读一读”部分作简单介绍，并没有具体分析受力情况，因此，人教版教材的这一演示实验设置得比较好，衔接了初中部分的知识。相对来说，印度NCERT版教材在本部分并未设置实验，针对静摩擦力仅是结合图片加以文字讲解，不利于学生的理解。

通过图片和实验辅助来增加文本的趣味性和学生的学习兴趣，在对图片和实验的讲解过程中，可以拓宽学生的知识面，培养学生的价值观。

5 例题、习题的比较

《课程标准》中指出，“应把物理课程中所形成的物理观念和科学思维用于分析、解决生产生活中的问题，在解决问题中进一步提高探究能力、增强实践意识、养成科学态度，促进物理学科核心素养的形成”[4]。

我们学习物理知识是为了能够应用于实际，培养多种多样的能力。在物理课堂中，习题是知识运用的主要方式，是物理学习过程中不可或缺的环节。针对两版教材的例题和习题统计后制作如图2所示的中印教材例题、习题统计图。人教版教材的唯一一道例题是关于滑动摩擦力的，没有涉及静摩擦力这一知识点。印度NCERT版教材中的例题不仅仅涉及滑动摩擦力，还涉及静摩擦力。此外，在三道例题中静摩擦力这一知识点占了两道，可以看出印度NCERT版教材对静摩擦力这一知识点的重视程度。

图2 中印教材例题、习题统计图

人教版教材在本节结束之后就设置三道基础的习题，有利于学生复习巩固刚学到的知识点，题量设置合理，且考虑到学生刚学完该知识点，难度也未设置过大。印度NCERT版教材并未在该节之后立刻给出习题，而是在章节最后设置的40道题目中给出了9道带有难度的关于摩擦力的题目，在学生对知识及相关知识有了一定的理解的基础上进行相关知识点的练习，可以加深学生对知识点的了解，锻炼学生的思维，提高学生看问题的角度。

比较两版本教材后发现，印度NCERT版教材例题涉及的知识点更全面。今后在习题设置中，可以考虑将二者设置习题的方式结合起来，这样既能在学完知识点之后及时巩固，还能将本章节知识联系起来，综合考虑物理问题。

6启示

教材编写的目的都是为了帮助学生学习，教材是学生学习的主要材料，因此教材的编写要符合学生的心理发展规律、认知规律、物理知识的发展顺序以及知识之间的逻辑顺序。通过对中印两国的两个版本教材进行比较分析后，得到关于教材编写和使用的以下几点启示：

（1）合理编排教学内容，使其符合学生的认知规律。教材的编写应当遵循学生的认知发展规律和学科逻辑，可以通过活动、实验引入课题，帮助学生进入物理学习情境，不断深入学习物理知识。在教学内容末尾可以适当地加入生活化的东西来吸引学生，使学生在深入学习物理知识后回到实际生活。

（2）教学内容的表述要尽可能的具体、科学，合理设置栏目。教学内容中对于物体力的分析应该尽可能的具体、详细，方便学生理解，但需要留给学生一定的思考空间。精选栏目内容，合理设置栏目位置，尽可能选一些该学段学生感兴趣的一些内容，版面的设计应尽可能简明。

（3）利用图片、实验，拓宽学生视野，激发学习兴趣。合理运用图片、实验，这将会使教材更具灵活性、趣味性，间接地向学生展示物理来源于生活。精选文本中的图片、实验，加强直观性，使每张图片都要尽可能地发挥其用处，使每个实验都能最大程度地培养学生的多种能力。

（4）精选例题、习题，帮助学生理解、巩固知识。书本例题大多给出了具体的解析和规范的解答，主要是用来帮助学生理解本节课的知识，在解题时理清思路，规范答题过程。要考虑到习题与教学内容、学生的认知发展程度等因素的关系，精选例题、习题。在习题设置上，将中印两种习题设置方式相结合，这更符合学生的思维发展，能有效帮助学生巩固知识。

（5）根据实际情况，合理编排教学内容。教材只是根据《课程标准》（或《教学大纲》）针对教学内容给出的大致教学框架。教师在教学过程中不能局限于教材，可以根据学生的学习情况和自身的教学经验作出一定的调整，合理地编排教学内容。