物理教材錯誤插圖教學(xué)價值的挖掘策略

物理教材錯誤插圖教學(xué)價值的挖掘策略物理教材錯誤插圖教學(xué)價值的挖掘策略

中圖分類號：G633.7文獻標識碼：A文章編號：1003-6148〔2022〕6-0042-3

插圖是教材的重要語言之一，插圖生動形象，使物理教材要表述的理性問題感性化，抽象問題具體化，深奧問題簡單化，降低學(xué)生思維的階梯，使得學(xué)生在學(xué)習(xí)過程更容易理解物理知識。物理教材插圖應(yīng)具有鮮明的特色和學(xué)科特點，可以稀釋概念、闡明原理，可以介紹最新科技進步、介紹日常生活中的物理現(xiàn)象，也可以為科學(xué)探究作鋪墊。插圖在教材中有十分重要的作用和地位。然而，教材中一些插圖存在瑕疵，這會給學(xué)生的學(xué)習(xí)帶來困惑，不利于組織教學(xué)。雖然教材只是呈現(xiàn)教學(xué)素材的一個載體，不可能完美無瑕，但為了能更好地效勞廣闊師生，教材應(yīng)合乎客觀事實、合乎物理科學(xué)規(guī)律、合乎中學(xué)生的認知特點，做到精益求精。教材中不科學(xué)的插圖，教師如果能夠好好挖掘利用，開發(fā)成教學(xué)資源，可讓學(xué)生在討論插圖錯誤中掌握實驗操作的細節(jié)、實驗器材的選取和標準使用，習(xí)得物理知識，在糾正錯誤中培養(yǎng)學(xué)生的思維能力和質(zhì)疑能力。

1實驗中體驗文本與插圖優(yōu)劣，掌握實驗細節(jié)

插圖作為文本的補充，需要與文本保持高度一致才能較好地體現(xiàn)出其作為知識載體形象直觀的價值，從而更好地為文本效勞。然而，有些教材的插圖與文本表述卻不一致。這會在一定程度上造成學(xué)習(xí)者的混亂，給學(xué)生的學(xué)習(xí)帶來不必要的障礙。然而，如果很好地利用教材插圖的缺乏之處，給學(xué)生實驗器材，讓學(xué)生親自動手體驗插圖和文本的異同、優(yōu)劣，在比擬中學(xué)生可以掌握知識，掌握實驗的細節(jié)。

案例1：人教版必修1第二章第5節(jié)?自由落體運動》中，實驗局部文本表示如下：“如圖2.5-1〔本文圖1〕，打點計時器固定在鐵架臺上，紙帶一端系著重物，......〞[2]然而，教材給出的圖2.5-1〔如圖1所示〕，從圖上看，打點計時器不是固定在鐵架臺上的，而是固定在木板上的。

策略：給學(xué)生提供實驗器材讓學(xué)生自己動手，體驗把打點計時器固定在鐵架臺上和固定在木板上各有什么優(yōu)劣。通過實踐學(xué)生發(fā)現(xiàn)，把打點計時器固定在鐵架臺上，其優(yōu)點是：重物下落過程中阻力小〔只有空氣阻力和紙帶與限位孔的阻力〕；實驗中操作方便。缺乏之處是：打點計時器固定在鐵架臺上由于其自身重力的作用，對夾子的要求較高，很難控制其與水平地面垂直。把打點計時器固定在木板上的優(yōu)點是：比擬容易固定；方便調(diào)整其與水平面垂直；缺乏之處是：實驗中需要有人扶住木板，操作不方便；實驗室所配重錘會與木板接觸，從而產(chǎn)生摩擦增加阻力，帶來較大的實驗誤差。

2分析插圖錯誤培養(yǎng)學(xué)生標準使用實驗器材的習(xí)慣

教材中給實驗所配的插圖，較好地輔助表明了實驗的器材、實驗計劃、實驗原理等。教材給實驗所配的插圖含有豐盛的信息，應(yīng)該精益求精。然而，有些實驗插圖卻明顯違背實驗器材的選取和使用標準，不利于減小試驗誤差，會導(dǎo)致實驗不能順利完成，甚至損壞器材或存在平安隱患。

案例2：在探究牛頓第二定律的實驗中人教版和滬科版都用到砝碼。人教版在托盤中加砝碼為小車提供動力，使其做勻變速直線運動，如圖2所示[1]，滬科版在小車中加砝碼來改變小車的質(zhì)量[2]。在該實驗中魯科版給出了圖3所示的實驗示意圖[3]。從圖上可看出，細繩所掛重物其尺寸幾乎和小車相當(dāng)。

策略：引導(dǎo)學(xué)生分析插圖的缺乏之處。通過分析學(xué)生知道，砝碼是天平上作為質(zhì)量規(guī)范的物體，有嚴格的使用要求。人教版插圖用砝碼提供動力，滬科版插圖用砝碼配重，都會在小車與滑輪相碰撞的瞬間，造成砝碼與其他物體的碰撞，甚至造成砝碼脫落，造成砝碼的損傷，明顯選材不當(dāng)、使用不當(dāng)。如果所掛重物像魯科版教材所述“細繩的另一端跨過滑輪并掛一個質(zhì)量很小的重物〞[3]，該重物質(zhì)量小，體積大，所受空氣阻力大，在運動過程中空氣阻力的影響不能被忽略。如果該物體密度大，質(zhì)量大，那么不滿足“所掛重物質(zhì)量m遠小于小車及車中物體質(zhì)量M〞，重物的重力不再近似等于細線對小車的拉力，不滿足實驗條件。實驗中所掛重物應(yīng)該選取密度大、體積小、質(zhì)量小的物體為妥。教學(xué)中引導(dǎo)學(xué)生分析上述插圖中的缺乏之處，可以很好地培養(yǎng)學(xué)生在實驗中合理選擇實驗器材，標準使用器材的習(xí)慣，培養(yǎng)學(xué)生嚴謹?shù)目茖W(xué)態(tài)度。

3討論插圖錯誤培養(yǎng)學(xué)生的質(zhì)疑精神和能力

教材插圖是為了讓學(xué)生更形象地理解物理現(xiàn)象、物理規(guī)律等，所以教材插圖各局部的搭配必須非常精確。然而，在高中物理教材中存在各局部比例不當(dāng)、平面圖與實物圖混搭、虛實搭配錯誤等問題，這些問題的存在增加了學(xué)生的理解難度，削弱了學(xué)生對物理知識的掌握。教材中的一些插圖各局部比例不當(dāng)，與實際存在較大差別。

案例3：在人教版選修3-5第65頁圖19.1-2〔本文圖4〕，“三種射線在磁場中的運動軌跡不同〔示意圖〕〞[4]，該圖乍一看沒什么問題，射線的偏轉(zhuǎn)方向也沒有問題，但是仔細推敲后圖中α射線和β射線偏轉(zhuǎn)半徑比例不當(dāng)。

通過論證，學(xué)生發(fā)現(xiàn)教材插圖比例不對，在給教材插圖“挑刺〞和論證中，開展了學(xué)生的思維能力，培養(yǎng)了學(xué)生的質(zhì)疑精神和質(zhì)疑能力。質(zhì)疑能力對學(xué)生的長遠開展至關(guān)重要，只有質(zhì)疑精神和質(zhì)疑能力的學(xué)習(xí)才有可能具備創(chuàng)新的意識和創(chuàng)新的能力。

4討論插圖和文本設(shè)問習(xí)得知識

教材插圖是對教材正文局部的補充，使學(xué)生更好地理解教材內(nèi)容。有時需要對教材插圖進行描述，如對實驗裝置中的插圖標注實驗器材，有時為了引導(dǎo)學(xué)生思考物理問題針對插圖設(shè)問。有些教材插圖的標注或設(shè)問的表述不當(dāng)，容易給學(xué)生帶來困惑，甚至出現(xiàn)科學(xué)性錯誤。利用好這些錯誤可以讓學(xué)生習(xí)得物理知識，掌握分析問題的辦法。

案例4：滬科版必修2第四章第2節(jié)?研究機械能守恒定律》中，在從實驗和理論驗證了機械能守恒定律之后，設(shè)計了幾個問題讓學(xué)生討論，其中第3個問題如下：“如圖4-13所示，先將彈簧豎直向下拉，然后放手，彈簧下掛著的鉤碼將高低振動。鉤碼與彈簧系統(tǒng)在運動過程中機械能守恒嗎？〞[5]圖4-13〔如本文圖5所示〕，該圖下標注“鉤碼的機械能守恒嗎〞。

策略：引導(dǎo)學(xué)生討論文本與教材插圖設(shè)問，讓學(xué)生在討論中習(xí)得物理知識與分析問題的辦法。本案例中文本與插圖的設(shè)問不一致，容易給人造成困惑，不分明學(xué)習(xí)的目標，究竟要學(xué)生討論的是鉤碼的機械能是否守恒，還是討論鉤碼與彈簧組成的系統(tǒng)機械能是否守恒？機械能守恒的判斷，特別是對鉤碼機械能守恒判斷是很多學(xué)生容易出錯的，學(xué)生不能分辨研究對象為鉤碼與鉤碼彈簧一起的區(qū)別。教學(xué)中教師可以引導(dǎo)學(xué)生既討論“鉤碼的機械能是否守恒〞，也討論“鉤碼與彈簧系統(tǒng)在運動過程中機械能守恒嗎？〞討論后得出：鉤碼與彈簧系統(tǒng)在運動過程中機械能總是守恒的；而鉤碼的機械能是否守恒要看其具體的運動過程，回升過程中從最低點到彈簧原長的位置機械能增加，然后到最高點的過程中機械能減少，回升過程機械能整體是增