重视教材二次开发 促进学生有效学习

黎就图

[摘 要]高中物理课程标准倡导学生自主学习、乐于探究、勤于思考，以促进学生对物理的有效学习。通过对新课内容的二次开发，让学生观察、体验发现物理概念、规律的过程，体会相应的研究方法，帮助学生对物理概念、规律、方法、技巧进行认知和建构。文章从四个方面探讨《力的分解》新课内容的二次开发，以促进学生的有效学习。

[关键词]高中物理;有效学习;二次开发;力的分解

[中图分类号]    G633.7        [文献标识码]    A        [文章编号]    1674-6058（2021）29-0052-03

在高中物理课程标准中，对物理的教和学提出了新的要求，倡导学生自主学习，让学生积极参与、乐于探究、勇于实验、勤于思考，通过多样化的教学方式，帮助学生学习物理知识与技巧，培养学生的科学探究能力，使其逐步形成科学态度与科学精神。[1]但在当前的高中物理教学中，教学大多是从教师如何“教”的层面进行研究，对学生如何有效“学”的研究较少。有部分教师照本宣科，搞题海战术，让学生自主学习、感悟知识的机会过少。有学者提出：今后有效教学的研究重点应从“教”转向“学”。[2]如何开展以有效学习为中心的教学，本文将结合《力的分解》新课内容的二次开发，从四个方面进行探讨，以促进学生的有效学习。

我们先阅读人教版普通高中教科书物理《力的合成与分解》一节中力的分解内容，如图1所示。教材中对力的分解的文字描述非常简练，给教与学留出了很大的空间，为教师和学生留下很多的开发、拓展和延伸的空间。现从以下四方面研究。

一、利用“实验对教材中一个已知力究竟怎样分解，要根据实际问题来确定”进行开发

一个已知力究竟怎样分解，要根据实际问题来确定。这样一句话，对教师和学生来说应该是存在困惑的。如何根据实际问题找到这个已知力的两个分力并建构出力的平行四边形模型，我们可开发如下的实验和例子来解决困惑。

如图2（a）所示，静止在斜面上的物体受到的重力G怎样分解？这一实际问题，我们可转换为重力G产生的实际效果来确定重力G的分解。可进行如图2（b）的实验，先让学生伸直手掌，放一重物，体验重物对手有垂直手面挤压的力作用;然后慢慢倾斜，这时手感觉到重物不仅有挤压的力，同时也有向下滑的趋势，说明重力还有沿斜面向下的趋势。接着我们演示如图2（c）所示实验，让学生观察、体验在倾斜的长木板上放置一重物的实物模型，把长木板压弯，感知重力产生了垂直压斜面的实际效果，让学生的学习有源头可寻、有现实生活依据。从以上的实验中明确了重力G产生的两个实际效果，建立直角坐标系，可以把重力G分解为沿平行于斜面的分力[F1]和垂直于斜面的分力[F2]，如图2（d）所示，进一步理解重力G分解为沿平行于斜面的分力[F1]和垂直于斜面的分力[F2]进行分解的现实物理意义。

二、让学生体验一个已知力的两个分力方向的确定

让学生积极参与、勇于实验、在体验中探究思考，是解开困惑的钥匙，是物理基本概念和基本规律和基本方法形成的有效过程。

为了让学生有效理解斜向右上方拉重物的拉力F[如圖3（a）所示]以及拖拉机斜向左上方拉犁耙的拉力F[如图4（a）所示]，两者的两个分力的方向为什么分解为水平向前的方向和竖直向上的方向。可以通过类比实验，让学生亲身体验这一过程。让学生坐在椅子上，斜向上伸出右（左）手，让同伴施加斜向右上方拉力（类比斜向上的拉重物的拉力F），如图3（b），学生自己会强烈地感到有水平向前的作用和竖直向上的作用，理解斜向上的拉力会产生水平向前的作用和竖直向上的作用两个实际效果，进而掌握斜向上的拉力按照实际产生的效果分解为水平向前方向的力和竖直向上方向的力，确定了斜向右上方拉重物的拉力F的两个分力的方向，如图3（c）所示。同理，同伴互换施加斜向左上方拉力（类比拖拉机斜向上拉犁耙的拉力F）确定了拖拉机斜向左上拉犁耙的拉力F分解为水平向前方向和竖直向上方向的两个分力，如图4（b）所示。

三、引入生活中的物理， 让物理教与学回归生活，体现物理知识的价值

分析现实生活或教材中的物理情境，运用物理知识，提取有效信息，重温概念、规律，构建理论联系实际的物理模型。让物理概念、物理规律与实际生活联系起来，明白物理概念、物理规律的来龙去脉。深度挖掘概念、规律的内涵，有效建构物理模型，既回归了课本又联系了生活实际。

图5（a）呈现的是千年石拱桥。观察分析石拱桥的结构，从物理角度理解A石块重力的作用，明确重力及其产生的两个分力的作用，如图5（b）所示。重力G的两个分力[F1]、[F2]起到压紧、巩固石桥的作用。学生通过可见的物理情境，感悟劳动人民的智慧。

感知建筑工地的塔吊支架上悬挂重物拉力的作用效果，我们可以建立生活中的塔吊模型如图6所示，提出“重物对绳的拉力如何分解？”图6中塔吊模型可以理想化为图7（a）情境，重物悬挂在钢绳与水平横杆的交点B位置 ，此时问题变成了如何判断重物对B点拉力的作用效果？因此，我们可以利用如图7（b）所示的实验器材，引导学生设法构建塔吊模型。学生通过亲身体验，手指受到沿着绳斜向下的拉力和手掌受到杆的压力如图7（b）（c）所示，理解结点B受到竖直向下的拉力可分解为沿AB绳拉伸方向的拉力[FAB]和沿BC杆压缩方向压力[FBC]，按照力分解的步骤画出拉力的分力，建立力的平行四边形，如图7（d）所示。

四、开发生活中隐藏的物理和数学问题，构建数理模型，培育数理思维

物理的学习和研究，应具备一定的抽象思维能力，能够从现实生活中的情境抽象出一定的模型，这是至关重要的。《力的分解》中隐藏着众多生活中的物理和数学问题，合理地开发和解决这些数理问题，对学生的数理模型构建，培育数理思维尤为重要。

问题1.（2018天津）明朝谢肇淛的《五杂组》中记载：“明姑苏虎丘寺庙倾侧，议欲正之，非万缗不可。一游僧见之，曰：无烦也，我能正之。”游僧每天将木楔从塔身倾斜一侧的砖缝间敲进去，经月余扶正了塔身。假设所用的木楔为等腰三角形，木楔的顶角为[θ]，现在木楔背上加一力[F]，方向如图8所示，木楔两侧产生推力[FN]，则（）。

A.若F一定，θ大时[FN]大

B.若F一定，θ小时[FN]大

C.若θ一定，F大时[FN]大

D.若θ一定，F小时[FN]大

解答：根据力F产生的实际效果，作出力的平行四边形，如图9所示， 力F、推力[FN]及顶角θ三者的关系式为[FNsinθ2=F2]，从关系式可知选项B、C正确，A、D错误。

点评：此题是生活中常见的物理情景，根据力的分解，通过构建力的平行四边形，由数学知识可知四边形为菱形，把力的四边形和数学的菱形有效地结合起来，建立起数理模型，解决了数理难题。

综上所述，有效地对高中物理新课内容进行二次开发，让学生通过亲身体验、探索发现物理概念、规律的产生和发展过程、研究方法，对促进学生认知和构建物理概念、规律会起到事半功倍的效果。

[   参   考   文   献   ]

[1]  中华人民共和国教育部.普通高中物理课程标准（实验）[M].北京：人民教育出版社，2003.

[2]  余瑶.有效教学研究的现实反思与未来展望[J].教师教育论坛，2018（8）：50-51.

（责任编辑 易志毅）