陸艷芳

摘 要：插圖是教材的重要組成部分，是編者智慧的結(jié)晶，物理教學(xué)重視插圖價(jià)值的挖掘，有利于提升對教材的研究，用活教材，提升教學(xué)效率。本文從利用插圖開發(fā)實(shí)驗(yàn)激發(fā)學(xué)生興趣，利用插圖改編物理試題用活教材，給插圖挑錯(cuò)培養(yǎng)學(xué)生的質(zhì)疑能力，利用插圖構(gòu)建物理模型有效突破難點(diǎn)，利用插圖構(gòu)建物理情景輔助解決物理問題等方面介紹了教材插圖的教學(xué)價(jià)值。

關(guān)鍵詞：物理教材；插圖；教學(xué)；價(jià)值

中圖分類號：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1003-6148（2016）3-0019-4

插圖是教材的第二語言，插圖以其豐富多彩的表象形式為學(xué)生學(xué)習(xí)物理突破難點(diǎn)，跨越障礙起到了很好的輔助作用。例如，教材插圖可以稀釋物理概念、闡明原理、描述物理過程，也可以介紹物理與生活、科技前沿的緊密聯(lián)系。此外，教材可以表達(dá)用文字難以言狀的空間和具體細(xì)節(jié)?！安鍒D是物理教材的重要組成部分，設(shè)想如果沒有插圖或者較少插圖的物理教科書怎么反映物理概念與規(guī)律，怎么激起學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣，怎么使教師組織課堂教學(xué)。教材的插圖可提高學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)興趣、激發(fā)其學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)，可以調(diào)動(dòng)多種感覺器官參與學(xué)習(xí)活動(dòng)，從而提高閱讀速度，促進(jìn)整體記憶，提升學(xué)習(xí)效率。帶有插圖的教科書的教學(xué)效果要優(yōu)于純文字的教科書?！盵1]教材上的插圖是教材編者精挑細(xì)選的，有很高的教學(xué)價(jià)值。研究、挖掘教材插圖的教學(xué)價(jià)值，可以更好地利用教材，提升物理教學(xué)的質(zhì)量。

1 利用插圖開發(fā)實(shí)驗(yàn)，激發(fā)學(xué)生興趣

實(shí)驗(yàn)是物理的基礎(chǔ)，是物理的魅力，更是物理教學(xué)的基石。沒有實(shí)驗(yàn)的物理教學(xué)將會(huì)枯燥、乏味?！巴ㄟ^實(shí)驗(yàn)可以極大地促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣，讓學(xué)生保持學(xué)習(xí)物理的熱情。在實(shí)際教學(xué)中，物理教師除了要利用實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)成的器材為學(xué)生演示實(shí)驗(yàn)，更要重視自己開發(fā)實(shí)驗(yàn)器材并運(yùn)用到教學(xué)中?！盵2]教材的插圖有些原本就是作為探究活動(dòng)的補(bǔ)充說明，若這些插圖所述的實(shí)驗(yàn)在教學(xué)中得到落實(shí)，定能有很好的教學(xué)效果。有些插圖雖然不是實(shí)驗(yàn)，但是依然可以依據(jù)插圖的情景開發(fā)成演示實(shí)驗(yàn)，甚至分組實(shí)驗(yàn)。把教材插圖開發(fā)成實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)室沒有成套的裝備器材，但是取材容易，很多器材在學(xué)生身邊都可以找到，把這些插圖開發(fā)成小實(shí)驗(yàn)，在課堂上落實(shí)，可以培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣，激發(fā)學(xué)習(xí)動(dòng)力，為后續(xù)的學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。

例如，力的合成與分解是高中物理教學(xué)中非常重要的內(nèi)容，如果該內(nèi)容不過關(guān)，學(xué)生在后面的學(xué)習(xí)中會(huì)寸步難行。但是，在學(xué)習(xí)中很多學(xué)生對該部分的內(nèi)容掌握得并不是很好。當(dāng)教學(xué)中遇到難點(diǎn)不好突破時(shí)，最有效的手段就是實(shí)驗(yàn)。為此，可以借助魯科版必修1第84頁的圖5-16（本文圖1）和第87頁的圖5-25[3]（本文圖2）兩幅插圖，讓學(xué)生課前準(zhǔn)備好器材：鉛筆、細(xì)線、帶把手的水杯、橡皮筋。課堂上教師給學(xué)生分發(fā)鉤碼，根據(jù)課堂設(shè)計(jì)需要，在課堂的適當(dāng)環(huán)節(jié)，組織學(xué)生進(jìn)行如下兩個(gè)實(shí)驗(yàn)。

實(shí)驗(yàn)1：如圖1所示，將細(xì)線一端拴在中指上，另外一端跨過鉛筆未削的一端，懸掛鉤碼，鉛筆已經(jīng)削出的鉛芯尖端置于掌心。注意細(xì)線的上段保持水平，下段保持豎直向下。通過本實(shí)驗(yàn)可以達(dá)到如下目的：第一，調(diào)動(dòng)課堂氛圍，增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)的活力與興趣；第二，讓學(xué)生感受到力作用的效果，力的分解很多時(shí)候是按照力的作用效果來確定分力的方向的；第三，增強(qiáng)學(xué)生的動(dòng)手能力。

實(shí)驗(yàn)2：如圖2所示，將水杯放在水平桌面上，加上半杯水，將橡皮筋穿過把手，兩手同時(shí)拉橡皮筋的兩端，直到把杯子拉動(dòng)。增大橡皮筋之間的夾角，同樣要拉動(dòng)杯子。讓學(xué)生感覺兩手的拉力變化？是變大還是變??？通過本實(shí)驗(yàn)可以讓學(xué)生明顯感受到合力不變的情況下，兩分力大小與夾角的關(guān)系——夾角越大，分力越大。

通過實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)，增強(qiáng)了學(xué)生的直接體驗(yàn)，積累感性經(jīng)驗(yàn)，為后續(xù)學(xué)習(xí)物理知識要進(jìn)行的理性思考奠定基礎(chǔ)，使學(xué)生樂學(xué)、會(huì)學(xué)。

2 利用插圖改編物理試題，用活教材

做題是學(xué)生學(xué)習(xí)物理的重要部分，通過做題可以讓學(xué)生鞏固知識、活化知識，最終達(dá)到活學(xué)活用的目標(biāo)。所以，教學(xué)中教師都特別重視讓學(xué)生練習(xí)典型物理習(xí)題，以期望達(dá)到精練精講，提升教學(xué)效率。以教材上的插圖為背景可以編創(chuàng)出一些典型的物理試題。有不少高考題就來源于教材的插圖。例如，2014高考福建卷理綜物理第30題的第（1）小題，就來源于粵教版選修3-5第四章第二節(jié)《放射性元素的衰變》中的圖4-2-2[4]（本文圖3）以及人教版選修3-5第十九章第一節(jié)《原子核的組成》中的圖19.1-2[5]（本文圖4）。

原題如下：如圖5，放射性元素鐳衰變過程中釋放出α、β、γ三種射線，分別進(jìn)入勻強(qiáng)電場和勻強(qiáng)磁場中，下列說法正確的是（ ）

A.①表示γ射線，③表示α射線

B.②表示β射線，③表示α射線

C.④表示α射線，⑤表示γ射線

D.⑤表示β射線，⑥表示α射線

A.FA一定小于G

B.FA與FB大小相等

C.FA與FB是一對平衡力

D.FA與FB大小之和等于G

問題3：增加水杯中水的重量，兩橡皮筋?yuàn)A角不變，猜想兩手拉橡皮筋的力是變大還是變??？分析其中的道理。

在把插圖改成習(xí)題的過程中，可以給學(xué)生呈現(xiàn)教師改編的習(xí)題，也可以呈現(xiàn)與教材插圖情景相似的習(xí)題，更可以讓學(xué)生根據(jù)插圖，自己設(shè)計(jì)問題，自己嘗試設(shè)計(jì)習(xí)題。通過插圖改編習(xí)題，還可以讓學(xué)生重視教材，認(rèn)真閱讀教材，在此過程中加深對物理知識的理解，從而用活教材。

3 給插圖挑錯(cuò)，培養(yǎng)學(xué)生的質(zhì)疑能力

現(xiàn)在社會(huì)提倡創(chuàng)新，創(chuàng)新能力是人最寶貴的能力，然而沒有批判就沒有創(chuàng)新，只有具有質(zhì)疑能力的人才可能有創(chuàng)新的意識和能力。高中物理新課標(biāo)要求培養(yǎng)學(xué)生“具有敢于堅(jiān)持真理、勇于創(chuàng)新和實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度和科學(xué)精神，具有判斷大眾傳媒有關(guān)信息是否科學(xué)的意識；有主動(dòng)與他人合作的精神，有將自己的見解與他人交流的愿望，敢于堅(jiān)持正確觀點(diǎn)，勇于修正錯(cuò)誤，具有團(tuán)隊(duì)精神?！?可見新課標(biāo)也要求物理課程培養(yǎng)學(xué)生的質(zhì)疑能力。雖然教材的插圖是編者精挑細(xì)選的，但是百密一疏，難免有錯(cuò)漏之處。教學(xué)適當(dāng)引導(dǎo)學(xué)生思考插圖的科學(xué)性，可以很好地培養(yǎng)學(xué)生的質(zhì)疑意識和判斷能力。

例如，本文中的圖3和圖4都存在問題，兩幅圖中α射線、β射線分別在電場中和磁場中發(fā)生偏轉(zhuǎn)，兩種粒子在電場中偏轉(zhuǎn)的側(cè)位移和在磁場中偏轉(zhuǎn)的半徑比例都不對?？梢越o學(xué)生一定的提示，引導(dǎo)學(xué)生思考，讓學(xué)生在推理計(jì)算中發(fā)現(xiàn)問題。

α、β粒子在同一勻強(qiáng)電場中的偏轉(zhuǎn)：

在同一勻強(qiáng)磁場中α粒子勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑是β粒子的約371倍，所以，圖4的半徑比例存在問題。

通過這樣的推理、驗(yàn)證，給權(quán)威的教材“找茬”，鼓勵(lì)學(xué)生有理有據(jù)地質(zhì)疑權(quán)威，很好地培養(yǎng)了學(xué)生的質(zhì)疑意識和質(zhì)疑能力。

4 利用插圖構(gòu)建物理模型，有效突破難點(diǎn)

物理教學(xué)要培養(yǎng)學(xué)生分析問題、構(gòu)建物理模型的能力，學(xué)生只有具備構(gòu)建物理模型的能力才能夠有效突破物理學(xué)習(xí)中的難點(diǎn)，也才能夠順利解決物理問題。解決物理問題要明確物理過程，在頭腦中建立一幅清晰的物理圖景，就是要正確地還原和構(gòu)建物理模型。根據(jù)物理問題的情景構(gòu)建出物理模型是最關(guān)鍵的、也是較困難的環(huán)節(jié)。在物理模型構(gòu)建過程中可以借用插圖形象、直觀的特點(diǎn)，化解模型建立的難度。

例如，學(xué)生在學(xué)習(xí)力與運(yùn)動(dòng)的知識后經(jīng)常會(huì)遇到“加速度減小的加速運(yùn)動(dòng)”這一模型。很多學(xué)生對這一運(yùn)動(dòng)模型的構(gòu)建存在難度，很難理解。教學(xué)中不妨通過討論人教版必修1第二章第二節(jié)《勻變速直線運(yùn)動(dòng)的速度與時(shí)間的關(guān)系》中的圖2.2-5[6]（本文圖8）來幫助學(xué)生構(gòu)建這一模型。

首先，給學(xué)生呈現(xiàn)圖8，讓學(xué)生觀察圖片，思考：（1）物體的速度是增加還是減少？（2）隨著時(shí)間的推移圖像上各點(diǎn)切線的斜率是變大還是變?。浚?）切線的斜率表示什么物理意義？（4）你能否得出物體加速度的變化情況？（5）綜上，你認(rèn)為該物體做什么樣的運(yùn)動(dòng)？

第二，讓學(xué)生嘗試列舉一些加速度減小的加速運(yùn)動(dòng)的例子。

第三，讓學(xué)生思考生活中還有什么事物的變化是類似加速度減小的加速運(yùn)動(dòng)（變化率減小，數(shù)量卻在增加，如小孩身高的變化，增長越來越緩慢但一直在增高，再如銀行存款的利息不斷調(diào)低，但是存款的本息總和在增加，只是增加得越來越緩慢）。

最后，還可以讓學(xué)生嘗試畫出加速度增加的加速直線運(yùn)動(dòng)、加速度減小的減速直線運(yùn)動(dòng)、加速度增加的減速直線運(yùn)動(dòng)的速度-時(shí)間圖像。

通過對插圖的討論和延伸思考，學(xué)生對加速度減小的加速運(yùn)動(dòng)有了深刻的印象，對加速度增加的加速直線運(yùn)動(dòng)、加速度減小的減速直線運(yùn)動(dòng)、加速度增加的減速直線運(yùn)動(dòng)也會(huì)有深刻的認(rèn)識，達(dá)到了舉一反三的目的，順利建立多個(gè)物理模型，更有效突破難點(diǎn)。為后續(xù)學(xué)習(xí)中探討彈簧類問題、兩類機(jī)車啟動(dòng)問題等奠定了基礎(chǔ)。

5 利用插圖構(gòu)建物理情景，輔助解決物理問題

在解決物理問題的過程中，如果學(xué)生不能根據(jù)所給信息在頭腦中建立物理情景，就不能把文字轉(zhuǎn)化為物理語言，也不能把物理語言轉(zhuǎn)化為數(shù)學(xué)語言，是不可能解決問題的。物理情景的構(gòu)建有困難時(shí)，教師可以利用實(shí)驗(yàn)、視頻、圖片等幫助學(xué)生順利構(gòu)建物理情景。自然，教材的插圖也就成為一個(gè)不錯(cuò)的選擇。

例題 一架飛機(jī)水平勻速飛行。從飛機(jī)上每隔1 s釋放一個(gè)鐵球，先后共釋放4個(gè)，若不計(jì)空氣阻力，則4個(gè)鐵球（ ）

A.在空中任何時(shí)刻總是排成拋物線，它們的落地點(diǎn)是等間距的

B.在空中任何時(shí)刻總是排成拋物線，它們的落地點(diǎn)是不等間距的

C.在空中任何時(shí)刻總是在飛機(jī)正下方排成豎直的直線，它們的落地點(diǎn)是等間距的

D.在空中任何時(shí)刻總是在飛機(jī)正下方排成豎直的直線，它們的落地點(diǎn)是不等間距的

給學(xué)生解釋如下：不計(jì)空氣阻力時(shí)，從飛機(jī)上每隔1 s釋放下來的鐵球的運(yùn)動(dòng)都是水平方向上的勻速直線運(yùn)動(dòng)與豎直方向上的自由落體運(yùn)動(dòng)的合運(yùn)動(dòng)。由于鐵球在水平方向上勻速運(yùn)動(dòng)的速度跟飛機(jī)水平飛行的速度（v）相等，因此4個(gè)鐵球在空中的位置，總是處在飛機(jī)的正下方，分布在同一條豎直線上；4個(gè)鐵球先后落地的時(shí)間間隔（Δt=1 s）相等，落地點(diǎn)間的間距（Δx=vΔt）也相等。選項(xiàng)C正確。解釋之后還是有很多學(xué)生不明白。

但如果給學(xué)生呈現(xiàn)人教版必修1第一章第一節(jié)《質(zhì)點(diǎn) 參考系和坐標(biāo)系》中的圖1.1-4[6]（本文圖9）之后再解釋，就會(huì)有更多的學(xué)生跨過障礙。該圖雖然是出現(xiàn)在參考系部分，但是把它借用在平拋運(yùn)動(dòng)的具體問題中，幫助更多的學(xué)生構(gòu)建物理情景可起到較好的效果，有利于學(xué)生順利解決物理問題。為了進(jìn)一步加深學(xué)生的理解，可以讓學(xué)生畫出4個(gè)小球在落地前的軌跡，如圖10所示。

參考文獻(xiàn)：

[1]祁映宏.中美物理教材插圖的比較研究[J].長春師范學(xué)院學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2007，26（4）：145—146.

[2]黃晶.利用教材習(xí)題開發(fā)物理實(shí)驗(yàn)，提升教學(xué)效率[J].物理教師，2015，36（1）：18.

[3]廖伯琴.普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書物理1[M].濟(jì)南：山東科學(xué)技術(shù)出版社，2011.

[4]保宗悌.普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書物理選修3-5[M].廣州：廣東教育出版社，2011.

[5]張大昌.普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書物理選修3-5[M].北京：人民教育出版社，2011.

[6]張大昌.普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書物理1[M].北京：人民教育出版社，2011.

（欄目編輯 劉 榮）