姚祺

摘 要：對人教版、粵教版和滬科版等三版教材中“分子動理論”的第一部分內(nèi)容“物體是由大量分子組成的”從“空間編排順序”“內(nèi)容呈現(xiàn)”“習題設(shè)置”等角度進行比對，擇取各版本的特點，優(yōu)化該部分的教學設(shè)計，培養(yǎng)和發(fā)展學生的物理學科核心素養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：物體組成；教材對比；教學設(shè)計

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：A 文章編號：1003-6148（2018）7-0026-2

1 教材行文比較

1.1 空間編排位置

人教版中，該內(nèi)容位于本章的第一節(jié)，從本節(jié)的正文部分到課后習題，共占據(jù)3個頁面；粵教版中，該內(nèi)容分解成兩節(jié)——《物體是由大量分子組成的》和《測量分子的大小》，兩節(jié)內(nèi)容共占據(jù)4.5個頁面；滬科版中，本章節(jié)先行介紹了熱學中的研究方法——統(tǒng)計規(guī)律，然后逐一展開討論，本內(nèi)容位于教材的第二節(jié)。

1.2 內(nèi)容呈現(xiàn)

人教版在教材內(nèi)容的呈現(xiàn)順序上為“實驗估算—分子模型構(gòu)建—阿伏伽德羅常數(shù)”。具體的設(shè)計為：①教材通過一個比較（一個水珠內(nèi)分子的個數(shù)與地球上總?cè)丝诘谋容^），讓學生想想分子“何其小”和“何其多”；②設(shè)置了一個演示實驗，通過3個問題的設(shè)計，分解了實驗的難點，同時讓學生感知了本實驗的思想方法——放大法和理想化模型構(gòu)建；③引入了“掃描隧道顯微鏡下的實際分子”圖片，再次論證了分子“何其小”；④最后通過一個“思考與討論”，以水為例，對微量的估算進行了“導向”，并對阿伏伽德羅常數(shù)的意義作了簡單討論；⑤整個教材篇幅中，設(shè)置了四張圖片，對“用油酸估測分子大小”實驗和“分子情景”進行了形象化處理；⑥教材在頁腳處標有三個注釋，對本節(jié)教材中的實驗和掃描隧道顯微鏡作相關(guān)介紹。

滬科版教材內(nèi)容分兩部分呈現(xiàn)——“分子何其小”和“分子何其多”，具體設(shè)計為：①在本節(jié)教材開頭，教材設(shè)計了兩張顯微鏡下的分子形態(tài)圖，讓學生對分子的形態(tài)和大小有一個較為形象的感知；②通過實驗估測分子的直徑，并配有一張“掃描隧道顯微鏡下的銅原子排列的量子圍欄”圖；③以水為例，對微量的估算進行了探討，在此基礎(chǔ)上設(shè)計了一個“討論與思考”，引導學生推導金屬分子直徑表達式；④正文末，教材設(shè)計了一個研究氣體分子的“案例”，并設(shè)計了兩種方案，要求學生作出判斷和評價，該案例的設(shè)計，與前面的“水”“金屬”形成對比，通過比較，能夠較好地讓學生掌握不同物態(tài)下應(yīng)如何構(gòu)建更合適的模型；⑤教材設(shè)計了三個“旁白”，對“模型”“掃描隧道顯微鏡相關(guān)的物理學史”和“宏觀、微觀量”作相關(guān)補充說明；⑥文末，教材設(shè)置了“信息瀏覽”欄目，介紹了“分子概念”的建立、論證、新發(fā)現(xiàn)等物理學史，并對分子的未來發(fā)現(xiàn)進行了展望，該部分內(nèi)容對拓展學生視野有較好的作用。

粵教版在該部分內(nèi)容的呈現(xiàn)順序與上面兩版正好相反，先“利用阿伏伽德羅常數(shù)估算分子大小”后“通過實驗估算大小”：①在第一節(jié)內(nèi)容中，教材通過三張顯微鏡下的分子照片、兩次尺寸對比，讓學生感知分子大??；②以水為例，分析了其4個宏觀量與3個微觀量之間的聯(lián)系，這一部分內(nèi)容是3個版本中寫得最為詳細的；③文末設(shè)計了一個“討論與交流”對固體、液體分子模型構(gòu)建進行了追問；④在第二節(jié)實驗部分，教材文本描述涉及了實驗原理、器材、數(shù)據(jù)收集、分析論證等環(huán)節(jié)，內(nèi)容詳盡，圖文并茂。

1.3 習題選編

人教版“問題與練習”板塊的5道習題，涉及了三態(tài)相關(guān)物理量的估算，并對實驗進行了梳理。這樣的設(shè)置，突出了本節(jié)的重點內(nèi)容，是對教材內(nèi)容的“反照”。習題中包含了油膜法下面積的估算和圖片，重點突出了估算方法，圖片的選用也讓學生的學習有一定的抓手。滬科版設(shè)計了4道習題，涉及氣體和液體的估算問題，特別是第1道習題引入了原始問題，拉近了物理與生活的距離。與上述兩版相比，粵教版的習題還涉及了“物態(tài)轉(zhuǎn)化”和“實驗拓展”等內(nèi)容，是教材內(nèi)容的深化。

2 教學建議

在江蘇現(xiàn)行的高考模式下，選修3-3至3-5這三部分內(nèi)容是選考內(nèi)容（3選2），為了調(diào)控各部分內(nèi)容對應(yīng)的選考人數(shù)和試題的公平性，命題專家在命制試題時，3道試題難度基本相當且控制在中等難度或以下。試題難度不大，并不意味著這部分內(nèi)容的教學可以走“短平快”的模式，相反的是應(yīng)更注重探究，在探究中培養(yǎng)學生模型構(gòu)建、分析推理、論證綜合等能力。綜合各個版本教材的優(yōu)點，合理設(shè)計教學，既可以較好地應(yīng)對高考，也可以提升學生的關(guān)鍵能力，培養(yǎng)其物理學科的核心素養(yǎng)。

2.1 體悟探究過程，形成物理觀念

三版教材均是圍繞分子的“小”和“多”兩個方面展開，且行文順序為先“小”后“多”，這也是本節(jié)課教學設(shè)計的一條主線。本文就兩個片段加以分析和設(shè)計。

片段1：創(chuàng)設(shè)情境，體驗分子之“小”

分子極小，通常的手段無法觀測，如何讓學生感受其“小”？筆者認為可以借助人教版的章首圖片“暮春時節(jié)的油菜花”，通過一組問題來引入：①投影一張油菜花的遠景圖，問學生看到了什么？花海，整體。②投影一張油菜花的近景圖（相當于放大），問學生又看到了什么？一片片花瓣。顯然，一個個宏觀的物體都是由大量的微觀物體構(gòu)成。由此提出物體是由大量分子構(gòu)成的。③如何理解“大量”？“小”和“多”。視頻播放一個常見物體的圖片，逐步放大，讓學生觀察，直至幾億倍下的照片。④類比——“分子與乒乓球的對比”與“乒乓球與地球的對比”，一滴水珠中分子的個數(shù)與排列等。

上述的設(shè)計，讓學生感覺物理就在身邊，激發(fā)了他們的課堂參與度。多種方式的對比，給學生強烈的視覺刺激，在感官的體驗下，加深對“分子之小”的認同。

片段2：比較體驗，明確探究方向

分子如此之“小”，如何測量或估算其質(zhì)量和尺寸？這是本節(jié)教材的核心問題，整個教學設(shè)計應(yīng)圍繞其展開。學生初次接觸這一問題時，往往會覺得無從下手。此時，教師可適當做些鋪墊。如課前先準備一袋綠豆，設(shè)計三個問題：如何估測一顆綠豆的質(zhì)量？如何估測一顆綠豆的體積？把每顆綠豆看成一個小球，如何估測其直徑？第一小問，研究質(zhì)量，學生較容易想到“單個難稱量，可以先稱量多個綠豆，除以個數(shù)即可”，這為第二小問指明了方向，即可以用量筒量取多個綠豆的總體積，再除以個數(shù)即可。第三小問的解決有兩個方法：（1）在第二問的基礎(chǔ)上，利用球體積公式計算直徑，著眼點在單個物體；（2）將綠豆鋪在盤子中，鋪成一層，厚度即直徑，著眼點在整體。

三個問題僅僅圍繞教材的研究方法而展開，但通過學生常見的“綠豆”設(shè)計問題，引導學生思考，為后續(xù)的“實驗探究”和“利用阿伏伽德羅常數(shù)估算”等問題的探討，搭建了思維上的“腳手架”，在降低思維起點的同時，逐步引導學生的思維向縱深處延伸。

2.2 滲透科學方法，培養(yǎng)關(guān)鍵能力

本節(jié)教材蘊含了多種物理思想和方法。因此，方法教學是本節(jié)課的一個重要的目標任務(wù)。本節(jié)教材和上述的教學設(shè)計中，較多地運用了“類比法”：如“綠豆”問題與實驗的比較，這種“求同”類比，將“不可見”問題可視化，有效地突破了教學難點、降低了思維起點，讓更多的學生能夠參與到課堂中來；又如，在感知分子之“小”時，將“分子與乒乓球”與“乒乓球與地球”類比，這種顯著“沖突”強化了學生的認識；再如，固體、液體與氣體的“求異”類比，對學生掌握兩類模型有較好的幫助?？梢哉f，這一系列的“求同類比”和“求異類比”串接起了整個課堂。本節(jié)課中，還涉及了“放大法”“理想模型構(gòu)建法”“聚散成整”合成思想。因此，在教學中，有意地引導學生思索、發(fā)現(xiàn)、理解和運用這些物理方法，有助于培養(yǎng)學生的物理核心素養(yǎng)，為其后續(xù)的學習和發(fā)展奠定關(guān)鍵能力。

參考文獻：

[1]王柏甫.兩種版本物理教材對比分析及教學啟示[J].物理教學探討，2013，31（4）：71-73.

（欄目編輯 劉 榮）