新粤教版《物理》必修二“圆周运动”编写特点研究及教学建议

2020-02-10 03:02:41 中学物理·高中 2020年1期

摘?要:教材是学生阅读的文本,是教与学的载体.通过对新粤教版《物理》必修二 “圆周运动”的研究发现,新教材在遵照新课程标准内容要求的基础上,增添了教学内容;通过多个实验的分层设置,进一步突出了物理实验地位,让学生实验从感性体验走向自主创新;借助多个栏目融入时代生活气息,更加注重物理知识在生产生活实践中的应用.基于新教材,教师可借助拓展型活动和研究性学习,培养学生科学探究能力,促进学生实践应用水平的提升.

关键词:新粤教版《物理》必修二;圆周运动;编写特点

文章编号:1008-4134(2020)01-0012?中图分类号:G633.7?文献标识码:B

作者简介:张娜(1990- ),女,广东中山人,硕士,中学一级教师,研究方向:物理教材研究与实验开发.

为了稳妥推进普通高中课程改革、高考综合改革,全面进入“新课程方案、新课程标准、新教材、新高考”的“四新”模式,随着新课程方案和标准、新高考方案的陆续修订和发布,国内迅速掀起了研读热潮,唯独新教材迟迟没有“露面”.2019年6月30日,在广东省高中物理课程教学改革及新课标、新教材研讨会上,新粤教版普通高中教科书《物理》首次亮相,引起了物理教育工作者们极大的关注.

教材是学生阅读的文本,是教与学的载体,为了更好地使用新粤教版物理教材,领悟新教材带来的变化,分析和对比是必经之路.本文以普通高中教科书《物理(必修第二册)》(以下简称新粤教版物理必修二)的“圆周运动”一章为例,通过研读新旧粤教版教材及《普通高中物理课程标准(2017年版)》,逐步把握新教材的编写特点和修订部分的编写意图,以期更有效地开展教学工作.

1?“圆周运动”编写特点

1.1?章——依照课标,增添教学内容

为了更好地落实物理课程的育人功能,提升学生的物理学科核心素养,教材作为直接的课程资源尤为重要.新粤教版物理必修二在2010版粤教版教材的基础上,增添了“圆周运动”的教学内容,并在章节安排上做了相应调整.两个版本的教材均将“圆周运动”安排在第二册第二章,具体对比见表1.

不难发现,本章中的“匀变速直线运动”“离心现象及其应用”在新旧粤教版教材中并没有太大变动,经历物理概念的建构过程和运用物理知识解决实际问题的拓展过程对于促进学生物理观念的形成是不可或缺的.

“向心力”和“生活中的圆周运动”在原来的基础上进行了大刀阔斧的修订.学生需要通过观察和实验建立匀速圆周运动模型,理解线速度、角速度、周期等用于描述匀速圆周运动的物理量,知道什么是向心力、向心加速度以及两者之间的关系,通过对这些概念的学习,逐步深化学生关于加速度和力与运动关系的认识[3].新课标还要求学生“通过实验,探究并了解匀速圆周运动向心力大小与半径、角速度、质量的关系”,故“向心力与向心加速度”一节增添了学生实验“探究影响向心力大小的因素”.要使学生的科学探究能力得到发展,就要在教材内容设置及教学过程中让学生经历发现问题、提出问题的过程,进而形成猜想与假设、设计实验与制定方案、获取和处理信息、基于证据得出结论并做出解释,并对科学探究的过程和结果进行交流、评估和反思.

“生活中的向心力”直接拓展为单独的一节——“生活中的圆周运动”,并从“公路弯道、铁路弯道、拱形桥与凹形路面”三种情境来详细地“了解铁路和高速公路拐弯处路面有一定倾斜程度的原因”,体现了物理与生活的密切联系.学生运用物理知识解决实际问题能力的高低,往往取决于将情境与知识相联系的水平,即能否把实际情境中所隐含的物理问题挖掘出来.

综上,新粤教版物理必修二在“圆周运动”一章围绕落实物理学科核心素养的要求选择和组织内容,能够有效地促进学生运动观的形成,培养学生科学思维和科学探究能力,培养学生的科学态度与责任.

1.2?节——突出实验,从体验走向创新

新课标要求“鼓励学生利用课余时间,以独立或小组合作方式,设计问题探究的实验方案,开展课外实验研究.……要利用日常用品改进实验或开发新实验.……要重视数字实验,创新实验方式[4].”为了促进学生实验能力的发展,新粤教版物理必修二在“向心力与向心加速度”一節中,针对“探究影响向心力大小的因素”设计了四种层次的实验,以期关注全体学生的学习需求,引导学生从情境体验走向自主创新,具体见表2.

首先,情境的创设对于培养学生物理学科核心素养具有关键作用.利用简单易得的实验器材(亦可更换为学生都有的、挂着绳子的饭卡),基于经验性常识对所观察到的现象和感受到的相互作用进行归纳和总结,发展学生科学思维.

其次,在定性研究的基础上萌发科学问题,借助向心力演示仪进行定量“探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系”,让学生根据既定的实验器材,从原理、信息收集、信息处理等方面构思探究方案,增强合作意识,培养科学态度和科学精神.

再次,利用日常用品和材料进行实验设计与探究,使得现象更明显直观,也能够让学生拥有很多的动手实验的机会,形成探究习惯.另外,学生课外进行的开放性探究,不仅能提高学生科学探究的能力,还能提升学生两种不同的表达能力,“一是交流内容的组织,包括问题的提出、探究方案的设计、数据收集和整理、结论的得出及解释、存在问题的反思等;二是表达的形式,包括文字、表格、图像、公式、插图等,根据内容选择恰当的形式交流[4].”利用生活常见的器材对实验方案进行改进,能够进一步激发学生的创新思维意识.

最后,数字实验的引入是信息技术日益普及、教育信息化发展的必然结果.借助传感器、数据采集器、计算机软件等,不仅大大提高了实验测量的精度,也使得“角速度”“向心力” 的测量变得不再棘手.更重要的是,数字实验系统能够对绝大部分的传统实验进行改进,是培养学生创新能力的重要方法和手段.

从实验与探究走向实践与拓展,从情境与体验走向设计与创新,由此可见新粤教版物理必修二“圆周运动”对培养学生科学探究能力与创新思维的重视.不同层次的实验,为不同学生的发展提供了多种可能.

1.3?目——重视应用,从物理走向社会

新课标的基本理念之一是“注重课程的时代性,关注科技进步和社会发展的需求.”这就要求新教材在内容的选择上应该与时俱进,“注重与生产生活、现代社会及科技发展的联系,反映当代科学技术发展的重要成果和科学思想……培养学生的社会参与意识和社会责任感[4].”这些方面在新粤教版物理必修二“圆周运动”一章中均体现得非常明显.

1.3.1?从正文内容上看

“生活中的圆周运动”从原来的小篇幅阐述直接拓展为一整节内容,借助清晰明了的插图如图1和图2,展示了圆周运动与生活的密切联系,也让学生“了解了铁路和高速公路拐弯处路面有一定倾斜程度的原因”,引导学生观察生活.另外,图2中火车车轮与铁轨实物图的补充也为没有乘坐过火车的学生增添了感性认识.由此可见,物理与我们的日常出行息息相关.(以下图1和图2均为新粤教版物理必修二“圆周运动”中的插图)

1.3.2?从活页资料看

第一节中展示了高铁列车齿轮传动系统(如图3),作为中国制造的“金名片”,齿轮传动是这“世界速度”的关键所在,中国高铁让华夏儿女们无比自豪.这一荣耀的呈现,不仅反映了物理学对社会进步及科技发展的重要作用,还反映了物理技术应用于生产生活带来的巨大变革.第三节中“2017年,亚洲田径锦标赛上中国队在男子4×100m决赛中勇夺金牌”,弯道跑技术为中国队赢得了优势(如图4),这既能够让学生知道圆周运动在生活中的运用,还能够增强学生的民族自信心和凝聚力,激发学生的爱国情怀.

从时代特色到人文关怀,从科技生产到日常出行,新粤教版物理必修二“圆周运动”中的方方面面都在向读者展现物理与生产生活的巨大关联.

2?“圆周运动”一章的教学建议

为了更好地利用现成的、既定的教材为开放的、动态的课堂教学服务,这就要求教师深度解读教材内容,了解教材的编写特点及意图,并在此基础上进行有效的教学设计,以培养学生的学科核心素养.

2.1?利用拓展型活动,让科学探究“落地”

新粤教版在“探究影响向心力大小的因素”中设置了情境体验、定量探究、自主设计、数字创新四个层次的实验,不同层次的实验为不同学生的发展提供了多种可能,同时也为教师的教学设计和实施提供了很大的空间.其中,情境体验和定量探究是全体学生科学探究能力提升的必经之路,必须在课堂中即时进行;鉴于课时及数字化仪器的限制,自主设计可在周末以拓展型作业的形式进行,学生三两人一组,利用生活中的物品探究影响向心力大小的因素,并以视频的形式呈现实验探究的各个环节,最后由同学进行自评及互评;而数字化实验则可在社团课上组织真正有兴趣的学生进行设计和探究.

2.2?利用研究性学习,让实践应用“生根”

学生各种能力的发展,都是与他们在学习中的相关行为联系在一起的,要发展某种能力,就必须经历相关过程[3].对于“调查公路拐弯处的倾斜情况或铁路拐弯处两条铁轨的高度差异”及“收集资料,探讨自行车拐弯时受到的向心力”等活动,研究性学习是不可多得的形式之一,学生三五人一组,利用寒暑假时间,针对问题进行深入的调查和资料的收集,并在开学后进行调查结果的汇报与展示,不同小组之间进行交流和互评.

新粤教版物理必修二“圆周运动”一章在遵照新课标内容要求的基础上,增添了“通过实验,探究并了解匀速圆周运动向心力大小与半径、角速度、质量的关系”这一内容,并通过多个实验的分层设置,进一步突出了物理实验地位,让学生实验从感性体验走向自主创新.另外,还借助多个栏目融入时代生活气息,更加注重“圆周运动”这一物理知识在生产生活实践中的应用,为培养学生物理学科核心素养奠定了基础.

在实际的教学中,教师可借助拓展型活动和研究性学习,培养学生科学探究能力,促进学生实践应用水平的提升.

参考文献:

[1]广东教育出版社,广东基础教育课程资源研究开发中心,物理教材编写组.普通高中课程标准实验教科书·物理(必修2)[M].广州:广东教育出版社,2010.

[2]廣东教育出版社,广东基础教育课程资源研究开发中心,物理教材编写组.普通高中教科书·物理(必修第二册)(推广样书)[M].广州:广东教育出版社,2018.

[3]廖伯琴.普通高中物理课程标准(2017年版)解读[M].北京:高等教育出版社,2018.

[4]中华人民共和国教育部.普通高中物理课程标准(2017年版)[M].北京:人民教育出版社,2018.

(收稿日期:2019-10-08)

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