物理教材错误插图教学价值的挖掘策略

姜瑜

摘 要：插图在教材中有着十分重要的作用和地位，降低学生理解物理知识的难度，使得学生更容易理解物理知识。然而，教材中一些插图存在瑕疵，这会给学生的学习带来困惑，也不利于组织教学。为了能更好地服务广大师生，教材插图应追求精益求精。教材中不科学的插图，教师如果能够好好挖掘利用，开发成教学资源，有很高的教育价值。

关键词：物理教材；错误插图；教育价值；挖掘

中图分类号：G633.7 文献标识码：A 文章编号：1003-6148（2016）6-0042-3

插图是教材的重要语言之一，插图生动形象，使物理教材要表述的理性问题感性化，抽象问题具体化，深奥问题简单化，降低学生思维的阶梯，使得学生在学习过程更容易理解物理知识。物理教材插图应具有鲜明的特色和学科特点，可以稀释概念、阐明原理，可以介绍最新科技进步、介绍日常生活中的物理现象，也可以为科学探究作铺垫。插图在教材中有十分重要的作用和地位。然而，教材中一些插图存在瑕疵，这会给学生的学习带来困惑，不利于组织教学。虽然教材只是呈现教学素材的一个载体，不可能完美无瑕，但为了能更好地服务广大师生，教材应符合客观事实、符合物理科学规律、符合中学生的认知特点，做到精益求精。教材中不科学的插图，教师如果能够好好挖掘利用，开发成教学资源，可让学生在讨论插图错误中掌握实验操作的细节、实验器材的选取和规范使用，习得物理知识，在纠正错误中培养学生的思维能力和质疑能力。

1 实验中体验文本与插图优劣，掌握实验细节

插图作为文本的补充，需要与文本保持高度一致才能较好地体现出其作为知识载体形象直观的价值，从而更好地为文本服务。然而，有些教材的插图与文本表述却不一致。这会在一定程度上造成学习者的混乱，给学生的学习带来不必要的障碍。然而，如果很好地利用教材插图的不足之处，给学生实验器材，让学生亲自动手体验插图和文本的异同、优劣，在比较中学生可以掌握知识，掌握实验的细节。

案例1：人教版必修1第二章第5节《自由落体运动》中，实验部分文本表示如下：“如图2.5-1（本文图1），打点计时器固定在铁架台上，纸带一端系着重物，......”[2]然而，教材给出的图2.5-1（如图1所示），从图上看，打点计时器不是固定在铁架台上的，而是固定在木板上的。

策略：给学生提供实验器材让学生自己动手，体验把打点计时器固定在铁架台上和固定在木板上各有什么优劣。通过实践学生发现，把打点计时器固定在铁架台上，其优点是：重物下落过程中阻力小（只有空气阻力和纸带与限位孔的阻力）；实验中操作方便。不足之处是：打点计时器固定在铁架台上由于其自身重力的作用，对夹子的要求较高，很难控制其与水平地面垂直。把打点计时器固定在木板上的优点是：比较容易固定；方便调整其与水平面垂直；不足之处是：实验中需要有人扶住木板，操作不方便；实验室所配重锤会与木板接触，从而产生摩擦增加阻力，带来较大的实验误差。

2 分析插图错误培养学生规范使用实验器材的习惯

教材中给实验所配的插图，较好地辅助说明了实验的器材、实验方案、实验原理等。教材给实验所配的插图含有丰富的信息，应该精益求精。然而，有些实验插图却明显违背实验器材的选取和使用规范，不利于减小试验误差，会导致实验不能顺利完成，甚至损坏器材或存在安全隐患。

案例2：在探究牛顿第二定律的实验中人教版和沪科版都用到砝码。人教版在托盘中加砝码为小车提供动力，使其做匀变速直线运动，如图2所示[1]，沪科版在小车中加砝码来改变小车的质量[2]。在该实验中鲁科版给出了图3所示的实验示意图[3]。从图上可看出，细绳所挂重物其尺寸几乎和小车相当。

策略：引导学生分析插图的不足之处。通过分析学生知道，砝码是天平上作为质量标准的物体，有严格的使用要求。人教版插图用砝码提供动力，沪科版插图用砝码配重，都会在小车与滑轮相碰撞的瞬间，造成砝码与其他物体的碰撞，甚至造成砝码脱落，造成砝码的损伤，明显选材不当、使用不当。如果所挂重物像鲁科版教材所述“细绳的另一端跨过滑轮并挂一个质量很小的重物”[3]，该重物质量小，体积大，所受空气阻力大，在运动过程中空气阻力的影响不能被忽略。如果该物体密度大，质量大，则不满足“所挂重物质量m远小于小车及车中物体质量M ”，重物的重力不再近似等于细线对小车的拉力，不满足实验条件。实验中所挂重物应该选取密度大、体积小、质量小的物体为妥。教学中引导学生分析上述插图中的不足之处，可以很好地培养学生在实验中合理选择实验器材，规范使用器材的习惯，培养学生严谨的科学态度。

3 讨论插图错误培养学生的质疑精神和能力

教材插图是为了让学生更形象地理解物理现象、物理规律等，所以教材插图各部分的搭配必须非常精确。然而，在高中物理教材中存在各部分比例不当、平面图与实物图混搭、虚实搭配错误等问题，这些问题的存在增加了学生的理解难度，削弱了学生对物理知识的掌握。教材中的一些插图各部分比例不当，与实际存在较大差异。

案例3：在人教版选修3-5第65页图19.1-2（本文图4），“三种射线在磁场中的运动轨迹不同（示意图）”[4]，该图乍一看没什么问题，射线的偏转方向也没有问题，但是仔细推敲后图中α射线和β射线偏转半径比例不当。

通过论证，学生发现教材插图比例不对，在给教材插图“挑刺”和论证中，发展了学生的思维能力，培养了学生的质疑精神和质疑能力。质疑能力对学生的长远发展至关重要，只有质疑精神和质疑能力的学习才有可能具备创新的意识和创新的能力。

4 讨论插图和文本设问习得知识

教材插图是对教材正文部分的补充，使学生更好地理解教材内容。有时需要对教材插图进行描述，如对实验装置中的插图标注实验器材，有时为了引导学生思考物理问题针对插图设问。有些教材插图的标注或设问的表述不当，容易给学生带来困惑，甚至出现科学性错误。利用好这些错误可以让学生习得物理知识，掌握分析问题的方法。

案例4：沪科版必修2第四章第2节《研究机械能守恒定律》中，在从实验和理论验证了机械能守恒定律之后，设计了几个问题让学生讨论，其中第3个问题如下：“如图4-13所示，先将弹簧竖直向下拉，然后放手，弹簧下挂着的钩码将上下振动。钩码与弹簧系统在运动过程中机械能守恒吗？”[5]图4-13（如本文图5所示），该图下标注“钩码的机械能守恒吗”。

策略：引导学生讨论文本与教材插图设问，让学生在讨论中习得物理知识与分析问题的方法。本案例中文本与插图的设问不一致，容易给人造成困惑，不清楚学习的目标，究竟要学生讨论的是钩码的机械能是否守恒，还是讨论钩码与弹簧组成的系统机械能是否守恒？机械能守恒的判断，特别是对钩码机械能守恒判断是很多学生容易出错的，学生不能分辨研究对象为钩码与钩码弹簧一起的区别。教学中教师可以引导学生既讨论“钩码的机械能是否守恒”，也讨论“钩码与弹簧系统在运动过程中机械能守恒吗？”讨论后得出：钩码与弹簧系统在运动过程中机械能总是守恒的；而钩码的机械能是否守恒要看其具体的运动过程，上升过程中从最低点到弹簧原长的位置机械能增加，然后到最高点的过程中机械能减少，上升过程机械能整体是增加的，下降过程整体是减少的，上升下降的整个过程机械能守恒。通过分析这两个问题，学生对机械能守恒的条件有了更加深刻的认识，更重要的是可以总结分析问题的一般方法：（1）选取研究对象；（2）确定研究过程；（3）对研究对象受力分析，确定各力做功的情况；（4）判断机械能是否守恒；（5）列方程求解。

参考文献：

[1]张大昌.普通高中课程标准实验教科书 物理1[M].北京：人民教育出版社，2011：43，73.

[2]束炳如，何润东.普通高中课程标准实验教科书 物理1[M].上海：上海科技教育出版社，2011：108.

[3]廖伯琴.普通高中课程标准实验教科书 物理1[M].济南：山东科学技术出版社，2011：107.

[4]张大昌.普通高中课程标准实验教科书 物理选修3-5[M].北京：人民教育出版社，2011：65，67.

[5]束炳如，何润东.普通高中课程标准实验教科书 物理2[M].上海：上海科技教育出版社，2011：4.

（栏目编辑 罗琬华）