【摘 要】俗話說“不怕不識貨，就怕貨比貨”。通過教材比較“異中求同、同中思異、取長補短”是教師備課思考的手段，更是創(chuàng)新教學設計的“思維源泉”。本文以《功》的教材比較和備課為例，探討如何比較教材以深化對課程標準的理解、如何借鑒不同版本教材的優(yōu)秀資源以優(yōu)化教學設計。

【關鍵詞】功;核心主線;教學資源;對比分析

【文獻標志碼】G633.7 【文獻標志碼】A 【文章編號】1005-6009（2015）34-0052-03

【作者簡介】孟擁軍，江蘇省高淳高級中學（江蘇高淳，211300）教師。

高中物理教學中，“功”是為了進一步得出“能”的概念服務的，它的概念性強且相當抽象。承前“功與動力學規(guī)律緊密相聯”，啟后“功能關系又是整個高中物理學習的一條主線”，這條主線在整章甚至后續(xù)的物理學習中“時隱時現”，是分析和解決問題的有力工具。

一、核心主線的對比分析

《普通高中物理課程標準（實驗）》對“功”的要求是能舉例說明功是能量變化的量度，理解功。雖然內容標準相同，但“人教版”“魯科版”“教科版”“粵教版”這四套教材對這一節(jié)的內容有著不同的編排方式?！叭私贪妗焙汀敖炭瓢妗钡暮诵闹骶€為：功引入的必要性和意義→功的因素、功的公式推導→直接給出功是標量→功的正負判斷及意義→例題感受功和總功的求法;“魯科版”和“粵教版”的核心主線為：怎樣才算做了功→功的計算→直接給出功是標量→功的正負判斷及意義→例題感受功和總功的求法?？梢钥闯觯核奶捉滩亩贾攸c圍繞“理解功”這一內容標準來呈現教學內容。不同的是，“人教版”和“教科版”都呈現“功”引入的必要性和意義的舉例與思考，以滲透“能舉例說明功是能量變化的量度”這一內容標準。而“魯科版”和“粵教版”是通過第二節(jié)來補充落實的，如：“粵教版”在第二節(jié)“動能、勢能”中運用功的公式推導“動能和重力勢能、彈性勢能”的表達式，以滲透“做功是能量轉化的量度”;且“魯科版”在第二節(jié)“功和能”中用大篇幅詳細討論“做功和能量的轉化”的多個實例。

1.不能省略“功的必要性”的教學環(huán)節(jié)。

人類最初引入“功”來度量機器的效能。隨著認識的深入，人類認識到“力對空間的積累即‘功，它的效果是引起能量的變化”，此后“功”被納入物理學的體系，“功是能量轉化的量度”也是物理學科的重要思想。聯系實際也不難看出：“功”和“能”是兩個相互依存的概念，這些思想是物理學引入“功”的本質和意義所在。因此，本節(jié)教學必須借助于“能量轉化”來理解“功”的概念，增加“引入功的必要性及意義”的教學環(huán)節(jié)，既符合學科邏輯和學科思想，也符合學生的認知規(guī)律。有關“物理思想方法”的教學指出：“如果知識的背后沒有方法，知識只能是一種沉重的負擔;如果方法的背后沒有思想，方法只不過是笨拙的工具。知識、思想方法和能力是物理教學的三大要素，思想方法則是物理教學的精髓和靈魂?！比绻虒W中省略“功”的必要性，確實節(jié)省時間，但缺少了物理思想方法的滲透，從課程觀來看是不妥的。

“功”是一個特別抽象的概念，直接復習初中學習的“功”的概念而引入，就會形成抽象的、無背景的概念和符號表征，學生獲得的是惰性概念，只能靠大量的習題來強化，其后果只會增加學生學習的困惑。由此說來，省略“功的必要性”的教學，從教學觀來看也是不妥的。

2.不能直接給出“功是標量”的屬性。

四套教材均直接給出“功是標量”的文本，可能是考慮到高中階段對“點乘與叉乘”不作要求，所以淡化處理。實踐表明，學生的前概念里對于矢量有兩種錯誤觀念：一是學生都知道“速度和加速度的正負用來表示方向”，因此“有正負的物理量都是矢量”;二是學生在牛頓第二定律的學習中認識到“矢量（加速度）乘以標量（質量）仍得到矢量”，學生因為思維定勢，形成了有條件的結論無條件遷移的錯誤觀念，所以形成了“矢量與標量的乘積一定是矢量，功是矢量”的錯誤認識。楊震云在關于引領學生自主建構認知的論述中指出：“要想獲得有意義的知識，應該將學生置身于問題情境中對知識進行主動性建構，揭示真實情境在學習中的內在意義，以促進知識的遷移?！睆募m正學生“錯誤的前概念”角度來看，“功是標量”的教學不能淡化處理，要通過問題情境促進學生自省和自悟。

綜合這些論述，本節(jié)課的核心主線可確定為：功引入的必要性和意義→功的因素、功的公式推導及應用→功的正負判斷及意義→例題感受總功的兩種求法→感悟功為什么是標量。

二、教學資源的對比分析

四套教材所呈現的資源，我們不能簡單地進行疊加，而應在理解課程標準和教材編寫意圖的基礎上，通過比較以精選和優(yōu)化這些教學資源。

1.引入功的必要性。

“魯科版”在第二節(jié)“功和能”中安排了一個實驗（如圖1所示），并要求學生比較兩次提起重物的過程，即“人所用拉力是否一樣，拉力做功是否一樣?！薄叭私贪妗蓖ㄟ^一段“功”的引入歷史的回顧，即介紹“機械舉起的重量與舉起高度的乘積可以用來度量機器的效能，從而比較蒸汽機的優(yōu)劣，并把物體的重量與其上升高度的乘積叫做功……”這些教學素材向學生滲透了“千差萬別的物理現象中存在著不變量”的認識?！叭私贪妗蓖ㄟ^展示“起重機舉起貨物時，貨物的重力勢能增加;列車在機車的牽引下動能增加;握力器在手的壓力下彈性勢能增加”三張圖片滲透“能量的轉化要通過做功來實現”的思想?！敖炭瓢妗币舱故玖巳龔垐D片并在標注中提出問題，分別是：舉起杠鈴的過程中，人在滑梯上下滑，箭射出時，什么力對箭做了功？什么力做了功？對比這兩套教材的插圖不難看出，“教科版”的插圖更接近學生的真實生活，它在插圖的標注中提出問題，更讓學生通過問題思考以感受“做功是能量轉化的原因”，也增加了互動性，是較好的圖片資源。受這些資源的啟發(fā)，“引入功的必要性”的教學可設計如下：

【情景1】把重為10N的重物勻速舉高h=1m，有三種方式：（1）直接把重物舉高（如圖2）;（2）用傾角為θ=37°的光滑斜面舉高（如圖3）;（3）用輕質動滑輪把物體舉高（如圖4）。請?zhí)顚懴铝斜砀瘢?

考察：不同方式提升重物的力F和位移l存在什么關系？

【情景2】（“粵教版”教材圖片）下列四幅圖片描述的情景中，人是否對物體做了功？說說你的理由？

引入上述情景的目的是讓學生感悟：通過力和力的方向上的位移可以衡量機器或力的效能。此外，自然界中不同形式的能量轉化都是通過力做功來實現的，做功的過程也是能量轉化的過程，所以要研究能量的問題，研究做功是一個極其重要的研究方向。為了促進學生深層建構“做功的因素”，教師還可以補充如圖6所示的圖片讓學生感受“漢字的魅力”與“力做功的因素”。

2.功的公式推導及應用。

關于功的公式推導的教學，四套教材均從學生的認知基礎出發(fā)，先回顧“W=Fl”，再利用力的分解推導出力與位移成α角時“W=Flcosα”，這也是常規(guī)教學的通用手段。但不同教材針對“W=Flcosα”公式的“問題與練習”則體現了不同的編寫和教學思想，優(yōu)秀的資源有：

【問題1】（“粵教版”）足球運動員向足球踢了一腳，踢足球的力F=100N，球在地面上滾動的距離l=50m，根據W=Fl得出運動員對足球做的功為5000J，這樣求踢球做的功對不對？為什么？

【問題2】（“人教版”）一個重量為10N的物體，在15N的水平拉力的作用下，一次在光滑水平面上移動0.5m，另一次在粗糙水平面上移動相同的距離，粗糙面與物體間動摩擦因數為0.2，這兩種情況下，拉力做的功各是多少？這兩次拉力做的功是否相同？

【問題3】（“人教版”）物體在力F的作用下在水平面上發(fā)生了一段位移x，分別計算這三種情形下力F對物體做的功。設這三種情形下力F和位移x的大小都是一樣的：F=10N，x=2m。角θ的大小如圖7。

仔細考察這三道“問題與練習”，它們的教學意蘊深遠，“問題1”采用“以錯防錯”的提問方式，促進學生在自醒中理解公式中的“l(fā)”?！皢栴}2”采用“欲擒故縱”的提問方式，引領教師“先試誤再糾錯”，讓學生在錯誤的泥潭里拔一拔雙腳后再給予點撥和引導，學生在“吃一塹、長一智”的自省中生成教學目標?！皢栴}3”則充分利用了學生的“視覺偏差”來設計問題，使學生“生搬硬套公式的陋習”經歷了一次洗禮。實踐證明，將這三道“問題與練習”按順序作為課堂“跟進性問題”來教學，對于功的公式的理解可以達到“嫁與春風不用媒”的效果。

3.功為什么是標量。

教材是靜態(tài)的，而且由于篇幅限制只能把最核心的內容呈現出來。教材的編寫者也難以獲得讀者的直接信息，也就很難設計出“有呼有應”的活動過程，所以四套教材均直接給出“功是標量”的信息。細品四套教材的文本，也有不同程度的讓學生感悟“功為什么是標量”的內容。

【問題1】（“教科版”）如圖8，甲、乙兩人在河的兩岸同時用繩拉船，使船在河的中間沿直線路徑行駛，甲、乙的拉力分別為F1、F2，其大小和方向如圖所示，在船行駛80m的過程中，用兩種方向求合力對船所做的功。

（1）先求合力，再求合力的功;（2）先求兩分力的功，再求分力的功的代數和;（3）比較兩種方法，你能得到什么結論呢？

【問題2】（“粵教版”）有人說，一個力對物體做

-10J的功，另一力對物體做5J的功，-10J的功一定比5J的功小，對此，你有何看法？

“教科版”這一“練習與評價”的安排是頗具特色的，學生分別求解第1、2兩問題會很容易發(fā)現W合=W1+W2。實踐后發(fā)現：對于第3問的回答，學生只能得出“合力的功有兩種求法”的結論。教師需要補充“在計算中我們發(fā)現F合=而W合≠，對嗎？”這一追問，然后再通過陳述“既有大小又有方向，在相加時遵循平行四邊形定則（或三角形定則）的物理量叫作矢量。只有大小，沒有方向，求和時按照算術法則相加的物理量叫標量。”的概念，讓學生很快領悟到功的運算不符合平行四邊形定則，應該是標量。可見，教科版教材啟發(fā)教師要讓學生在“做中學”，從而感悟“功是標量”?？紤]到學生在矢量的學習中形成的“物理量的正負表示方向”的錯誤觀念很“頑固”，再利用“粵教版”中“討論與交流”的設問，讓學生發(fā)表見解，可以起到深耕學生“錯誤觀念”的作用，從而幫助學生深度建構“功是標量”的認知。

通過教材比較“異中求同、同中思異、取長補短”是教學思考的一種手段，是深度備課的“引子”，更是創(chuàng)新教學設計的“思維源泉”，所以教師在教學設計時比較教材是需要必須遵循的。

注：本文系江蘇省中小學教學研究第十期省立項課題“基于新課程標準的高中物理深度備課行動研究”（課題編號：2013JK10-L002）成果之一。