初中力学教科书教学序的比较研究

摘 要：教材作为连接教师教育教学和学生学习的枢纽，是知识的载体，但现行的教学序与学生的认知序并不完全匹配。本文主要就浙教版中和人教版中《摩擦力》一课为研究对象，采用案例分析、比较分析等研究方法，对两版教材中进行对比分析，得到相关启示，并提出自己的实施意见。

关键词：力学;浙教版;人教版;认知序;教学序

一、 选题背景及意义

教师在备课过程中，教材、教参、教辅资料是主要的工具，而教材是进行教学的主要载体。在《初中科学课程标准》的指导下，全国涌现出一批优秀的初中物理教材，但由于各地域局限性和各地开发者的偏好，各个版本的物理教材各具特色、互有长短、风格迥异的教学序，但每一本教材的教学序与学生的认知序都有些许的冲突。本论文比较人民教育出版社（2012年版）物理教材（简称“人教版”）和浙江教育出版社（2012年版）科学教材（简称“浙教版”）的教学序，根据实际的认知序，就《摩擦力》一课给出一个编写案例。

二、 两版教材教学序比较分析

（一） 教材内容编排的对比

1. 浙教版内容编排

感受摩擦力摩擦力（滑动摩擦力、静摩擦力）摩擦力的应用影响摩擦力大小的因素增大或减小摩擦的方法

2. 人教版內容编排

感受摩擦力摩擦力（滑动摩擦力）测量滑动摩擦力研究滑动摩擦力大小的因素摩擦的利用与防止

3. 浙教版、人教版的相同点

（1） 引入：都是感受摩擦力，科学是一门研究自然现象的学科，摩擦力到处可见，所以两版教材都从实际出发，感受摩擦力。而且小学已学习过摩擦力，所以这有效地唤醒了学生对摩擦力的认识。

（2） 摩擦力的应用：两版教材的最后都是探讨增大或减小摩擦的方法，其实就是在探讨增大有利摩擦，减少有害摩擦的措施，学习科学知识最终还是要用知识解决生活问题。

4. 浙教版、人教版的不同点

（1） 摩擦力的概念：浙教版未提到滑动摩擦力的概念，将滑动摩擦力和静摩擦力都用摩擦力来描述，学生很容易将这两者混淆。而人教版中提及了滑动摩擦力，但未提及静摩擦力，未将摩擦力的分类进行介绍。在真实的教学中，教师要特别注意区分这两者。

（2） 探究摩擦力影响因素的实验：关于探究影响摩擦力大小的因素，需要用到控制变量法，两者在实验准备、实验设计中都有明显的不同（在下一块中着重进行比较说明）。

5. 建议

根据课后与学生的交谈和对不同教学方式的随堂检测，发现以下顺序更符合学生的认知序，更能被学生所接受：感受摩擦力滑动摩擦力测滑动摩擦力研究影响滑动摩擦力大小的因素摩擦的利用与防止静摩擦力

（二） 教材中实验探究设计的对比

1. 实验依据

学生学习摩擦力影响因素时，难点在于摩擦力无法用实验仪器进行测量，通过匀速拉动，“摩擦力=拉力”测出摩擦力的大小。浙教版用“用弹簧测力计拉木块，使他在长木板上做匀速直线运动”带过，学生在这里会有疑惑，为什么要匀速？为什么测拉力？或者直接没有思考。而人教版用一个单独的实验，强调这一知识点，虽然方法、叙述的内容几乎一样，但可以引起学生的注意，从而攻克这一难点。但其实两版教材没有本质上的区别，都是直接告诉学生如何操作，人教版向同学解释了原因。可以给学生实验仪器，让学生自行设计、探讨，这更能锻炼学生的思维能力。

2. 实验假设

浙教版在提出影响摩擦力大小与哪些因素有关后，没有直接给出猜想，人教版在提出问题后直接给出答案，这样会限制学生的自主思考的能力。

3. 实验设计

探究摩擦力大小影响因素时，用到主要的科学方法就是控制变量法，控制变量法是初中阶段学生需要掌握的科学方法，应用广泛。国内的教材很少将科学方法单独列明，都是渗透在实验设计中。控制变量法的学习，首先要清楚实验的自变量、应变量、控制变量，两本教材都是直接讲了操作步骤，老师在真实上课中应该按照自变量、应变量是什么？如何改变自变量？如何测量应变量？需要控制哪些变量？的顺序进行教学，让学生深刻认识这种科学方法，也能将控制变量法应用到今后的其他实验中，否则学生仅仅按照书本内容进行学习，无法掌握控制变量法的精髓。

实验的设计需要实验数据的记录，所以就必须要设计实验表格，浙教版直接给出表格的设计，人教版以问题的形式提出。这两种方法各有利弊。一方面，设计表格一直是学生的弱点，所以让学生自行设计时，学生会比较困难，浙教版这样的设计降低了学生学习的难度;另一方面，学生在设计表格时可能是多种多样的，浙教版教材中这种表格是极少数人会设计的，而且在实验的设计中没有体现多次测量的实验方法。在作者的教学过程中，学生更多会按照如下进行实验设计：

4. 实验过程

课本的实验方法，是很理想化的，在真实情况下，无法做到真正的匀速，手拉也会造成绳与木板不平行，读数困难，可以让学生讨论改进该实验装置。

实验改进原理（图1）：木块与弹簧测力计通过定滑轮固定，通过定滑轮后只改变力的方向，不改变力的大小。电池通过齿轮带动传送带运动，此时木块相对于地面保持静止，受力平衡，所以弹簧测力计所示拉力的大小即为木块与传送带之间的摩擦力的大小。该实验除了可以比较压力大小、接触面粗糙程度对摩擦力的影响外，还能比较速度对摩擦力的影响（学生的前概念中速度大小会影响摩擦力的大小）。

应用此实验装置能使实验的可行性提高，使读数稳定，二力平衡、受力分析等知识也更好得到了复习。

这套改进实验装置制作过程比较麻烦，所以教师在上课过程中也能利用新技术进行授课。DISLab数字实验（图2）就是很好的一个工具，利用DISLab数字实验可以时时监测摩擦力的大小，得到摩擦力大小与压力大小、接触面粗糙程度的关系，且误差较小。另外，可以将数据绘成曲线（图3），得到最大静摩擦力比滑动摩擦力大的结论。

5. 实验结论

人教版：滑动摩擦力的大小跟接触面所受压力有关，接触面受到的压力越大，滑动摩擦力越大。滑动摩擦力的大小还跟接触面的粗糙程度有关，接触面越粗糙，滑动摩擦力越大。

浙教版：大量实验表明，当一个物体在另一个物体的表面上滑动时，摩擦力的大小跟作用在物体表面上的压力有关，还跟接触面粗糙程度有关。压力越大、接触面越粗糙，摩擦力越大。

两本教材的结论想表达的意思是一致的，人教版直接说出滑动摩擦力，浙教版用“当一个物体在另一个物体的表面上滑动时”来描述情景，实际上这就是滑动摩擦力，可以直接给出该概念，纵览全节，浙教版教材都只提及摩擦力，未做滑动摩擦力与静摩擦力的划分，而在现实上课过程中，需要这些专业术语。

关于压力和接触面粗糙程度对滑动摩擦力的影响，两边都给出了定性的结论，但该实验是要强调控制变量法，结论中应有体现。结论修改如下：滑动摩擦力的大小与接触面所受压力和接触面的粗糙程度有关。当接触面粗糙程度相同时，接触面的压力越大，滑动摩擦力越大;当接触面的压力相同时，接触面越粗糙，滑动摩擦力越大。

（三） 教材改编案例

实验：测量滑动摩擦力

思考：现有小木块、弹簧测力计、长木板，你有什么办法可以测出小木块运动时的摩擦力？画出实验简图。该实验需要什么条件？应用了什么方法？

实验：影响滑动摩擦力大小的因素

思考：根据你的生活经验，猜想影响滑动摩擦力大小的因素有哪些？

思考：在实验过程中，你需要用到什么科学方法？

活动：请你设计实验，验证你的猜想。

活动：请你设计表格，记录测量数据。

思考：在实际操作中，你碰到了什么问题？你认为可以采取什么措施改进实验？

结论：通过该实验，你得出了什么结论？

（四） 小结

科学实验，是根据一定目标，运用一定的仪器、设备等物质手段，在人工控制的条件下，观察、研究自然现象及规律性的社会实践形式，是获取经验事實和检验科学假说、理论真理性的重要途径。中学教材中的探究性实验，旨在增进学生对科学探究的理解和提高探究的能力，学习科学探究所需要的基本技能。此外，科学探究过程始终贯穿着思维活动，如比较、分类、判断、归纳、演绎、想象和分析、综合等，所以虽然教材的版本有许多，教师可以根据所在学校学生的需要，合理整合教材，取长补短，合理加入自己特有的教学内容，与高科技接轨，让课堂更高效，让学生思维更活跃。

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作者简介：

倪梦怡，浙江省杭州市，浙江省杭州闻涛中学。