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刍议中学物理教科书中的举例说明题

更新时间:2009-03-28

在物理课堂教学中,举例是教师常用的一种教学手段。通过合适的例子可以形象、生动地揭示抽象的概念和规律,进而激发学生的学习兴趣,便于学生的理解和掌握,举例是中学物理教师手中的利器。教学经验丰富的教师往往还会适时让学生举例,参与教学过程。苏联教育家沙塔洛夫认为,“掌握知识的标志之一,是学生能用自己的语言将所学知识转述出来,并能找到适当的例子说明相应的原理”。教科书编者结合物理概念规律的特点,基于课程标准的要求,会编撰一些举例说明题,以帮助教师更好地开展教学。教材中的习题与正文内容紧密相关,是体现编者意图的重要组成部分。近些年来,因开放性强,不易评价等原因,举例说明题在承担选拔任务的试题中近乎绝迹。受此影响,再加上课时紧张等因素,教材中的举例说明题更是被部分教师一带而过。在当前形势下,结合核心素养的达成,还是非常有必要对这类习题做进一步探讨,以引起广大教师的重视。

一、教科书中的习题

《现代汉语词典》上对习题的解释是“教学上供练习用的题目”,而对“练习”的解释则是“反复学习,以求熟练”。从这两层意义上讲,习题的基本功能起码应该包括巩固知识、训练技能。在中学物理教科书的作业系统中,习题还应具备其他更丰富的内涵。对学生来说,习题要能帮助学生进行自我检测,并培养能力、激发学习兴趣等。正如著名的物理学家、诺贝尔奖获得者R.P.费恩曼所说,“我想,我们能够更好地帮助学生的一个办法是,多花一些精力去编纂一批能够阐明讲课中的某些概念的习题,习题能够充实课堂讲授,使讲过的概念更加实际,更加完整和更加易于牢记”。对教师来讲,习题既可以作为教学内容的有机组成部分,又可以帮助教师检查教学效果,达到查漏补缺,优化教学的目的。

依据分析的角度,习题可分为多种类型。在平时的教学活动中,往往依据题目是否有唯一标准答案而将习题分为主观题和客观题,常见的客观题有选择题和填空题,这种类型的习题答案一般都很简短,学生能在较短的时间内回答较多的问题,使一份试卷的知识和能力覆盖面广,效率高。这种题型的考试分数判定较少受评分者主观意识的干扰,分数能客观反映作答的正确率。因此,客观题经常作为试题,出现在各类选拔性考试中。它在功能上更侧重于“诊断”,以求在最短的时间内发现学生知识的缺陷。主观题可展现学生分析问题、解决问题的思维过程,能考察比较复杂的行为目标以及能力层次,常见的有探究题、计算题、举例说明题等。主观题的答案往往弹性较大,得分易受评分者主观因素的影响。与一般试题侧重于诊断、选拔的功能不同,教科书中的习题还肩负着帮助学生完成知识建构、提高核心素养的重任。正是基于这些原因,在人教版中学物理教材中,习题的主要类型为主观题。

二、教科书中的举例说明题

《全日制义务教育物理课程标准》指出:在试题设计上,不仅要重视对知识与技能的考查,还应重视过程与方法、情感态度与价值观的考查……试题应避免故意编造以及烦琐的数学计算,加强试题的实践性、探究性和开放性。 《普通高中课程标准(征求意见稿)》也明确提出,要从核心素养的视角重新审视习题教学的目的,通过习题教学,使学生在科学思维、探究能力、实践意识、科学态度等方面得到有效提升。为达到这些目标,在人教版中学物理教材中,编者设计了较多的举例说明题。

例1.有没有符合下列说法的实例?若有,请举例。物体运动的加速度等于0,而速度却不等于0;两物体相比,一个物体的速度变化量比较大,而加速度却比较小;物体具有向东的加速度,而速度的方向却向西;物体做直线运动,后一阶段的加速度比前一阶段小,但速度却比前一阶段大。

例7.为了能把砍伐的木材从林场方便地运出, 有水道的地方常将木材连接成木排使其顺流而下。这个例子中,木排受到河水的浮力。请你从日常生活或常见的自然现象中再举两个例子说明浸入液体的物体受到浮力。

2.1.2 九蒸九晒(缺黄酒)熟地黄 取生地黄,以武火加热,用容器收集流出的熟地汁,蒸约48 h至地黄中央发虚为度,取出,晒1 d;再拌入熟地汁,再蒸24 h,取出再晒1 d;如此反复,蒸晒8次。至第9次,将砂仁粉拌入,蒸24 h,以蒸至内外漆黑,味甜酸无苦味为度,取出即得(100 kg生地黄用砂仁粉0.9 kg),即为样品熟地黄II。

例3.请举例说明:力能使物体发生形变;力能改变物体的运动状态;力的作用效果与力的大小、方向、作用点有关系。

例5.请你通过一个日常生活中的扩散现象来说明:温度越高,分子运动越激烈。举几个实例说明做功可以改变系统的内能。举出生活中的一个例子,说明不同形式的能量之间可以相互转化。你的例子是否向我们提示,转化过程中能的总量保持不变?

例2.举出一个生活中的例子,说明机械波是“质点振动”这种运动形式在介质中的传播,质点并没有迁移。

例4.请举一个例子说明:在经典物理学中,我们可以同时确定物体的位置和动量。请举一个例子说明:在微观物理学中,粒子的位置和动量具有不确定关系。这时,牛顿运动定律还成立吗?

举例说明题开放性强,阅卷不像客观题那么快捷,在选拔性考试中较少出现。部分教师认为这种习题不利于“应试”,在习题课教学中,常以中考、高考中常出现的选拔性题目为主,普遍存在重“数量”轻“质量”、重“结果”轻“过程”的现象。本想通过习题教学帮助学生理解概念规律、建构知识的教学过程,却被题海训练所取代。实际上,举例说明题除了具备考查、诊断的作用,还能引导学生将日常生活中所观察到的现象、工程技术环境中的热点问题与所学的概念规律联系起来,建构例子和物理知识的联系,进而达到理解物理规律、建构物理情境、提高表达能力的目的。

山区高速公路桥梁施工技术不同于一般的桥梁施工,重点应用技术在于如何加固桥梁、桥墩、地基以及桥体本身等。本文通过一组山区高速公路桥梁的施工结构图(见图1)分析在山区高速公路桥梁建设时的技术应用和处理要点。

制定完善乡村旅游各领域、各环节服务规范和标准,加强经营者、管理者、当地居民等技能培训,提升乡村旅游服务品质。提升当地居民旅游观念和服务意识,提升文明习惯、掌握经营管理技巧。鼓励先进文化、科技手段在乡村旅游产品体验和服务、管理中的运用,增加乡村旅游发展的知识含量。大力开展专业志愿者支援乡村行动,鼓励专业人士参与乡村景观设计、乡村旅游策划等活动。探索运用连锁式、托管式、共享式、会员制、分时制、职业经理制等现代经营管理模式,提升乡村旅游的运营能力和管理水平。

例8.激光可以在很小的空间和很短的时间内聚集很大的能量。例如一台红宝石巨脉冲激光器,激光束的发散角只有10-3 rad,在垂直于激光束的平面上,平均每平方厘米面积的功率达到109 W。激光的这一特性有哪些应用价值?请你举例说明。

这些举例说明题将例子与抽象的物理学科知识之间的桥梁断开,让学生结合自己的理解,从自己熟悉的知识库中寻找合适例子,完成例子与物理学科知识之间的逻辑建构过程。在难度设置上,这些举例说明题结合正文中的核心概念规律,为习题设置了三个层次:(1)给出某个物理现象,让学生以具体的例子做描述性说明(见例1、例2、例3);(2)给出某条抽象的概念规律,让学生补充例子作支持性说明(见例4、例5);(3)给几个例子,让学生通过推理得到规律性的知识,再找到新的例子对规律进行应用(见例6、例7、例8)。从这些习题中还可以看出,作为教科书作业系统的一部分,它的编制同样是以课程标准所要求的核心知识为基础,围绕提升学生核心素养的中心任务进行。在素材选取或者问题指向上,尽量贴近学生的生活实际,全面考查学生的知识和能力水平。

三、举例说明题的功能

例6.用手拨动绷紧的橡皮筋,我们听到了声音,同时观察到橡皮筋变“胖”变“虚”了,这是因为橡皮筋在振动。请你举出其他的例子说明发声体在振动,在你所举的例子中,请说明是哪个物体振动发出声音的。

理解概念规律,培养科学思维。在中学物理教学中,概念的建立一般有概念形成与概念同化两种方式。通过概念形成的方式建立概念时,需要在大量例子中抽取事物的本质属性,从而归纳出概念。与之相对的,通过概念同化的途径认识概念时,则是为了加深对概念本质属性的理解,用很多例子去印证它。当学生掌握某个概念和规律后,还可以通过不同例子之间的类比,将知识进行迁移,通过对一个已经熟悉的概念去建立一个新的概念。《高中课程标准(征求意见稿)》指出:“科学思维”是从物理学视角对客观事物的本质属性、运动规律及相互关系的认识方式;是基于经验事实建构物理模型的抽象概括过程;是分析综合、推理论证等方法的在科学领域的具体运用;是基于事实证据和科学推理对不同观点和结论提出质疑、批判、检验和修正,进而提出创造性见解的能力与品格。不论沿着哪条路径,这种类型的习题均指引学生经历归纳、演绎、分析、综合、类比推理的过程,在大量实例的基础上建构概念规律,提升科学思维品质,使习题教学成为帮助学生提升核心素养的手段。

采用大区对比不设重复,各处理设在单独的水稻池块中。每处理1500平方米,4月8日播种,5月13日插秧,秧龄3.5叶。各处理均采用日本井关高速插秧机插秧、携带侧深施肥器施肥,栽培密度保持在30穴/m2左右,单穴保苗6-9株;即井关高插机设置为最小株距、最大取秧量。侧深施肥器的施肥量调到20公斤每亩。共设6个试验处理:

建构物理情境,活跃课堂气氛。在谈到学生学习物理的障碍时,教师常说主要障碍往往是学生欠缺实际生活经验,读不懂题。实际上,即便这些学生有很丰富的实际生活经验,往往也很难建立物理问题与实际情境之间的联系。这是因为学生对身边发生的现象经常性地熟视无睹,无法将各种现象、经历变成有意识的观察、有序的思考。通过举例说明题的引导,让学生经历这样的资料加工的过程,养成良好的思维习惯;帮助他们注意储备生活中的实例,进行有意识地组织、分析,建构实例与所学的物理知识之间的联系。例如,在学完摩擦力后,教科书就编了一道举例说明题:在自行车中有的设计是为了增大摩擦,有的是为了减小摩擦,请各举两例说明是通过什么方法来增大或减小摩擦的。相信有了类似习题的引导,可以让学生把生活中司空见惯的现象同物理知识建立联系。正像张同恂先生在谈到中学生的解题能力时中提到:“解决物理问题的关键是分析试题中所给的物理现象和过程,以便在头脑中形成清晰的物理情境。这是基础,也是最重要的一步。有了清晰的情境,问题就解决了一半,甚至是最重要的一半。只有对简单的现象分析清楚了,才能分解复杂的物理现象。”在课堂教学中,学生结合个人的生活阅历进行的举例说明,既展示了学生自己思维形成的过程,还能在周围同学中引起共鸣,大家会不由自主地结合个人的经历和认识进行讨论、补充。在欣赏、借鉴、互助、分享的氛围中,调动每个人的创造力,活跃课堂气氛,激发学生的学习兴趣。

提高表达能力,完成教学诊断。《普通高中课程标准(征求意见稿)》指出:通过物理学科的学习,学生应具有物理观念,能从物理学的视角描述和解释自然现象,能应用物理知识解决实际问题。能面对真实情境,从不同角度提出并准确表述可探究的物理问题,做出科学假设……能撰写完整规范的科学探究报告,交流、反思科学探究过程与结果。PISA在对科学素养界定时,也提出类似的表述:能解释科学现象,并对科学相关问题做出以证据为基础的结论。不论是对问题的研讨,还是表达交流探究方案、结论,还是参与社区、社会的治理,做一个合格的具备科学素养的公民,均需要具备较强的用科学术语合乎逻辑表达的能力。举例说明题针对这种要求,给出了具体的可操作的学习方式,是培养学生表达能力的重要手段。在课堂教学中,教师面临的最大挑战,往往是不清楚学生的问题症结。开放性强的举例说明题,可以充分地暴露学生的想法,让教师通过听学生的“说”,明确学生到底有怎样的观念,这些观念有哪些是合理、正确的,哪些是片面的、错误的。通过捕捉学生真实的思维路径,发现问题症结,为肯定或调整教学策略提供理性依据。

温度对海洋、天气分析和预报、大气物理、环境的研究起到很重要的作用。目前,探测大气温度的激光雷达有瑞利散射激光雷达、高光谱分辨率激光雷达和拉曼激光雷达。瑞利散射激光雷达具有时空分辨率好和探测灵敏度高等优点,除此之外它利用激光和大气分子的瑞利散射机制产生雷达回波,不存在大气的探测盲区。

四、举例说明题的评价策略

举例说明题作为主观题的一种,开放性强是它的重要特征之一。对它的评价不应以单纯的纠错为目标,以是否找到了正确答案为目标。应从评价的全局性入手,注重层次,重点关注学生的思维形成过程,关注分析的深度和广度,关注表述的规范性、科学性。

举例说明题尽管较少涉及计算,但要完成生活中的实例到抽象物理模型的建构,这本身就是一个极有挑战性的学习活动。再者受知识水平的局限和表达能力的制约,学生在举例时可能会存在各种问题。不要因为用词不当、表述不严密就打断学生,见缝插针地评价。应该听完学生的讲解,确认没有补充之后再进行评价。可先从大的方面入手,必要时再设置几个关键性的小追问,和全班学生一起,做进一步的交流讨论,找到学生的共性问题。针对难度较大的举例说明题,教师可提供一些事例,让学生选择,必要时辅以点拨、引导。最后,再从表述的科学性、规范性入手,适当进行有针对性的补充、纠正。完成举例之后,教师不应仅停留于各个具体的例子,还应引导学生由具体实例上升到抽象的物理概念。必要时,也可以指导学生举一些反例,帮助学生把原先没有注意的非本质属性和本质属性的区别加以澄清,并加深印象。例如,在学完电场后,教科书就安排了这样一道习题:有的同学说,电场线一定是带电粒子在电场中运动的轨迹。这种说法对吗?试举例说明。

此外,举例说明并非举例证明。现实生活中的现象受很多因素的影响。对学生所举的例子,肯定有不贴切之处,在评价时,可以突出“以……为例”,防止以个性作为共性就可以了。例如,普通高中实验教科书在学完分子力后,教科书安排了一道习题:当两个分子间的距离由r0逐渐增大时,分子间相互作用力的合力会出现一个极大值,你能否用实际生活中宏观现象的例子说明分子间相互作用的合力的确存在着这样的极大值?显然,微观世界中的分子力模型和宏观世界中的弹簧小球模型肯定有不相符的地方,但只要有助于让学生建构对某一属性方面的认识,必要时再把一些特殊之处点出,就达到了目的。当然,学生所选的例子越贴切越好,质量越高越好。但如果执意纠结于寻找完全相符的例子,可能会抑制学生的思维过程,不利于学生的知识迁移能力的培养,也破坏了作为开放性强的举例说明题的设计意图。

核安保指数报告由核威胁倡议组织和经济学人智库(EUI)在一个国际核安保专家组的指导下编写,首份报告2012年发布,每两年发布一版,此次发布的是第四版报告。报告持续跟踪各国核安保工作的开展情况,并鼓励各国政府采取行动,加强对核材料和核设施的保护。

举例说明题可以在课堂上让学生以口头作业的形式完成,也可在课外让学生以书面形式完成。不管哪种形式,要回答好这类问题,都需要学生了解相应的概念规律和背景材料,并掌握一定的加工和表达能力。《普通高中课程标准(征求意见稿)》将“物理核心素养的水平”划分为五级。无论是哪个级别的学业质量标准,均提出了类似的要求:能将一些重要的物理概念和规律与相关的自然现象联系起来……能清晰地、系统地理解重要的物理概念和规律,能正确描述和解释自然现象,灵活解决实际问题。要达到这样的目标,教师举例是一个途径,同时也应该引导学生举例,不应觉得举例说明类习题不易评价、耗时长,就忽视这类习题的使用和训练。人教版中学物理教科书结合物理课程标准的要求,反复审视教科书习题编制的目的,在习题中设计了部分举例说明题,希望借助这种类型的题目让学生“有话可说,有话会说,有话要说”,对学生学习、教师教学有所帮助。

参考文献:

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[3] 费恩曼.费曼物理学讲义[M].上海:上海科学技术出版社,2005.

[4] 张同恂.高考试题中能力的考察[J].课程·教材·教法,1988(11).

[5] 张大昌,彭前程.普通高中课程标准实验教科书·物理[M].北京:人民教育出版社,2010.

[6] 彭前程,张大昌.义务教育教科书·物理[M].北京:人民教育出版社,2012.

 
金新喜
《课程教学研究》 2018年第05期
《课程教学研究》2018年第05期文献

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