多版教材中“时间与位移”内容比较和教学优化

(江苏省张家港市乐余高级中学，江苏 张家港 215621)

1 问题的提出

高中物理教材中的“时间和位移”一节内容是在初中“长度与时间的测量”内容上的延伸与拓展。

其中“位移”概念是学生进入高中接触到的第一个矢量，有别于初中的路程概念。运动学研究的一个教学难点就是“合理、熟练地进行矢量处理”，从多年的教学经验看，高一学生对矢量概念的掌握情况并不好。

正确区分“时间间隔”和“时刻”，这也是本节教学的目标之一，而初中教材中的“时间测量”主要涉及一段时间。

基于以上分析，对比国内现有部分版本教材(本文比较的版本是人教版、沪科教版、教科版和粤教版)的内容设置，体悟编写专家的意图，充分汲取各版教材的优点，并对其进行有效整合，将有助于本节教学的顺利开展。

2 教材比较和评析

2.1 教材结构与知识逻辑

教材知识的呈现顺序、逻辑和编排结构体现了编写专家对教材体系的认知和对课堂教学的引导思路。从教材的结构和知识逻辑顺序等维度分析和对比教材，有助于教师理解编者的意图。四版教材中“时间和位移”的知识逻辑顺序如表1所示，从表1可见，四个版本的编排有较大的差异，这一差异具体表现在教材内容的选取上。

表1

2.2 教材“路程与位移”的内容设置

人教版在“路程与位移”的内容设置上，着墨不多。该版教材以“北京到重庆”的交通图为例，引发学生思考，得出位移与路程的相关概念。其后，通过具体的事例探讨了标量的运算法则，然后以“位移”为例，让学生初次感知矢量的运算特点。由于矢量概念对于刚进入高中的学生来说是“新事物”，理解上有一定的难度，编者的意图应该是采用逐渐渗透的方式来帮助学生理解和应用。课后的“问题与练习”栏目中，设计了三道涉及“路程与位移”的习题，其中“问题4”通过表格的方式，讨论了“在不同坐标原点下，各位置的坐标和高度差”和“不同过程下的位移”，让学生第一次清晰感知“高度的相对性”和“高度差的绝对性”等。

沪科教版以一张“上海航空港的航线图”，通过“航线”引入位置的变化，然后配以“上海到乌鲁木齐的位移与路程”图片，对比了位置变化和轨迹特点，引出了位移与路程的概念，并强调了位移具有“方向”这一特点。通过“讨论与思考”栏目，设置了两个具体的情境，意图通过学生的思考，让学生能够回答“位移与路程的区别”和“何种情况下，位移的大小等于路程”这两个问题。最后以一个具体的事例，引出“用坐标表示位置和位移”，并从一维情况向二维、三维拓展。在课后的“家庭作业与活动”栏目中，设置了4个问题，涉及生活中的交通工具、体育运动等情境。在整个教材内容的设计中，该版本主要特点是通过情景创设，以问题来呈现相关内容，教材图文并茂。

教科版中的“位移”单独成节，以“穿越沙漠”图片为例，提出3个问题：“我在哪里？”“我要去的地方在哪里？”“选哪条路线最佳？”从而引出三个物理量“位置”“位移”“路程”。在“确定位置的方法”中，以海、陆、空三张图片为例，引发学生思考：如何确定物体的位置？从而顺利地引出一维和二维坐标系问题。在“位移”这部分内容中，教材以两个运动实例引出位移概念，并通过一个例题加以强化。最后教材对“标量和矢量”进行了简单讨论。在教材的结尾处，设计了三个栏目：(1) “讨论交流”栏目，通过具体的三个问题的设计，引导学生归纳总结“路程与位移”的区别；(2) “练习与评价”栏目设计了两道课后习题，对本节进一步强化；(3) “发展空间”栏目，对“全球定位系统”进行介绍，既达到科普的目的、拓展学生的视野，又激发了学生学习的热情，教材内容比较详实丰富。

粤教版在“路程与位移”的内容设置上，较为简化。该版教材以告知的方式配以一张图片，引出位移与路程两个概念，设计了一道例题,通过解答强化学生对概念的理解。在“标量和矢量”的内容设计上，该版以旁白的方式告知。课后练习中共设计了2道习题。

2.3 教材“时间与时刻”的内容设置

四版教材在“时间和时刻”的内容设置上均较为简单：(1) 在栏目名称的设计上，粤教版、教科版和沪科教版等三版的名称均为“时间和时刻”，人教版的名称为“时间间隔和时刻”。(2) 人教版、教科版和沪科教版均引入了时间轴从而区分“时刻”和“时间间隔”，该种方式能够有效帮助学生区分两个概念；粤教版则在“讨论与交流”栏目设计了一张“列车时刻表”要求学生读出时刻和时间间隔，该方式联系生活实际，有效激发了学生学习物理的兴趣。(3) 在习题的选编和课后拓展上，粤教版在教材尾页处设计了一个“资料活页”栏目，介绍了“时钟的发展史”，拓展了学生的视野。

3 教学策略的两点优化

从教学现场观察发现，部分教师在处理“时间与位移”知识点时，往往是节奏快、用时少，只关注把概念讲清楚，不注重概念的生成过程。运用这种方式，学生只是被动的“知识接收者”，无法真正达到理解、贯通。笔者认为，在概念的新授课中，应关注学生已有的知识水平，在此基础上创设恰当的情景，沿着学生的思维生长方向，显化方法教育，提升关键能力。

3.1 在“比较”中生成

本节教材涉及的几个概念均具有对比性，教学中可以充分利用“比较”法，通过一定的情景创设，在比较中明确差异，在比较中寻找特征，从而生成概念。

例如在“时间间隔和时刻”概念的引入中，教师可以投影教室里的“作息时间表”和粤教版中的“列车时刻表”，让学生观察两表上对应时间的内涵，明确“时间间隔”和“时刻”的意义，学会区分。

又如在“位移”概念的引入中，可以出示人教版中的“北京到重庆的交通图”，设计以下几个问题“从北京到重庆，在交通工具上，你可以有哪些选择？”“不同的选择下，有何相同点和不同点？”。学生在这样的问题引领下，去自主寻找、发现特征，在“求同存异”中发现相同点和不同点，从而真正理解为什么要建立“位移”和“路程”两个概念，以及各自的特点。

3.2 在生活化场景中生成

物理来源于生活，又回归于生活。在课堂教学中，教师有目的地引入一些生活化的实例或场景，让学生在情境体验中发现问题、研究问题和解决问题，在问题的解决中建立物理观念、实现能力的提升和情感的升华，从而有效地培养学生的学科核心素养。

例如“位移”概念的引入，除了可以借助教材上的事例，教师还可以设计一些生活化的场景，如“每天中午放学后，你从教室到食堂，有哪些可选的路径？如何才能更快地到达食堂？”由于大部分高中学生都是在食堂用餐，这一事例与他们的生活密切相关。在实际的课堂教学中，这一问题抛出后，学生参与度非常高，各抒己见。教师顺势引导学生发现相同点和不同点，从而正确地建构概念。

再如“矢量”概念，学生初次接触时，往往是通过记忆的方式去记住某些概念是不是矢量，时间一长，往往就会混淆。如何来正确区分标量和矢量的特点？从运算法则入手是一种有益的尝试。教学中可以设计一定的情景，如“每个苹果0.25kg，两个合起来多少？”和“一个物体先向东直线运动3m，再向南直线运动4m，请画出运动示意图，并计算(1) 每一个小过程的位移与路程；(2) 计算全过程的位移与路程”。通过以上问题的设计，让学生明确感知“标量的运算法则”，在尝试中初次体悟“矢量的运算法则”，为以后矢量的运算打下基础。