从中美教材对比视角谈“理想化模型”教学思路

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1、从中美教材对比视角谈“理想化模型”教学思路摘要：理想化模型是研究物理问题最基本、最重要的科学研究方法之一。从中美教材对比视角出发，以“质点”模型教学为例，凸显科学方法，提炼“理想化模型”教学思路。关键词：理想化模型；教材对比；教学思路中图分类号：G633.7文献标识码：A文章编号：1003-6148(2016)12-0019-4“理想化模型”是指在一定条件下对实际事物的几何形体、物理性质或物理环境等进行合理的抽象而得到的理想事物［1］。“理想化模型”源于具体事物乂高于具体事物，是感知和思维的产物。“质

2、点”是高中物理提出的第一个理想化模型，“质点”模型的建立既是一种典范，又具有普遍意义。高中物理课程标准指出：“倡导不受某…种教科书的束缚，吸收和利用各种有利于学生发展的课程资源。教师应根据本校特点和学生的需要，精选课程资源，充实物理课程的教学内容”［2］。鉴于此，下文选用人教版高中教材与美国主流高中教材《物理原理与问题》，以“质点”模型的构建过程为例从教材对比的视角予以分析，并总结“理想化模型”的教学思路。1对比分析“理想化模型”构建过程“质点”模型内容呈现方式对比如表1所示。创建有效的教学情境可促进

3、学生对新概念的建构，增强学习动机，对高中物理教学的起始阶段显得尤为重要。两个版本的教材采用多种方法创设教学情境，构建“理想化模型”一一“质点”模型，如人教版采用的是列举生活实例、猜想提出问题的形式；美国版通过生活观察实例、显化科学方法的形式。“理想化模型”的提出在关键词表述方面体现出了差异，人教版使用了“理想化”“简化”，美国版使用“想象”“看作”这一表述。“理想化模型”图表呈现方面，对比表1中的两幅图观察，美国版将质点的理想模型变抽象为形象，直观展示出来了，使学生对质点有了直接的感性认识。人教版虽然

4、也试图通过图片渗透质点模型的教育，但效果远不如前者。《普通高中物理课程标准》（以下简称《课标》）对“质点”的教学要求是：通过对质点的认识，了解物理学研究屮物理模型的特点，体会物理模型在探索口然规律中的作用［2］。根据《课标》的要求，第一个层次需要学生认识质点，即什么是质点，为什么要引入“质点”；第二个层次要求了解物理模型的特点，即怎样建立物理模型，物理模型有何特点；第三个层面要求体会物理模型在探索自然规律中的作用，即如何简单运用物理模型解决问题。根据《课标》的要求和学习动机理论，美国版则更加符合《课标

5、》的要求和学牛的认知特点。2优化设计“理想化模型”教学实例比较不是为了批判，而是为了选取精华；整合不是为了叠加，而是为了最佳融合。教材都是课程专家和学科专家集体智慧的结晶，理应结合学生实际，选取精华素材，优化教学思路，提高学习实效。2.1创设情境，提出问题教学情境的创设应具有新颖性，极人地触动学生的各个感官，而教材中的素材具有滞后性，不符合新颖性这一特点。笔者在情境设置方面作了如下设计：化静态的图片为动态的视频，选用了“嫦娥三号”探测器发射运动视频，如图1所示。介绍科学家研究“嫦娥三号”探测器的运动轨

6、道、在空中所处的位置、飞行的速度等问题时所采用的方法一一将“嫦娥三号”简化为“点”。提出问题：我们在研究物体的运动时，是否也可以像科学家研究“嫦娥三号”那样把研究的物体简化为一个有质量的点呢？物理教学情境的选择不能随心所欲，而应使物理情境有助于学生在头脑中形成正确而清晰的物理表象。在“质点”模型的传统教学中，采取了地球公转和自转等情境，由于没有很好地与学生真实的生活实际相结合，因此存在一定的缺陷。而优化后的情境（“嫦娥三？”探测器的运动）充分体现了“从牛活走向物理，从物理走向社会”的课程理念。2.2列

7、举实例，思考讨论各版本教材屮为了让学生更好地认识“质点”模型，列举了大量的实例，人教版采用的是地球的公转和自转，火车整体的运动和车轮的转动。比较发现美国版在实例列举上则处理得更加合理一一选用“跑步者”的运动，选取的素材与学生的生活实际联系紧密。借鉴“跑步者”这一实例，设计如下讨论交流：①你觉得要准确描述跑步者的位置，容易吗？请说说你的看法。②如果忽略跑步者身高、姿势上的差异，只关心他的运动轨迹，可否简化处理？请说说你的看法。科学概念源自牛活，又服务于牛活，通过创设牛活化的情境，在真实的生活经验中找寻有

8、益的学习素材，结合素材提出层级化的问题，使得物理概念得到良好的建构。2.3引导概括，建立模型任何一个物理模型的建立，都有其建立的必要性，学生只有认识到建立这一模型的必要性和重要性，才能主动地进行学习。通过上面的讨论交流，引导学生思考：如果忽略跑步者手臂和腿的运动，而只关心他的运动轨迹，就能更方便地观察跑步者的运动情况。因为这时你只要把注意力集中在他身体中心的某一个点即可。若将跑步者缩小为一点，就可以得到跑步者运动的“质点”模型，借助这一做法可以做岀跑步者