中新教材高中“摩擦力”概念编写方式的比较研究

杨金铎 李茂菲

摘   要：从课标要求、概念描述、概念引入、概念传递四个方面对新加坡高中物理教材“Physics Matters”和国内新课标高中人教版教材的“摩擦力”概念编写方式进行了比较研究。

关键词：概念描述;概念传递;概念引入;摩擦力;教材比较

中图分类号：G633.7 文献标识码：A    文章编号：1003-6148（2019）5-0067-3

高中物理新课程改革已经进行了近十年，如今全国高中已经全面进入了课程改革。更新课程内容作为改革的重要任务，开发符合教学需要的高质量教材就成为了我们追求的目标。新加坡在短短二十年时间里从一个经济落后的小国成为举世公认的亚洲“四小龙”之一，并进入发达国家行列。其教育发展同样取得了令世人瞩目的成绩，新加坡模式已发展成为世界典型教育模式，因此新加坡的教材编写也必有其独到之处值得我们去学习和借鉴。

新加坡的科学教育实行“一纲多本”，即国家统一颁布教学纲要，各个学校可以选用不同版本的教材。本文选择的教材是1995年由新加坡Marshal Cavendish Education出版，Dr Charles Chew，Chow Siew Foong 主编的《PHYSICS MATTERS》（2008年修订版）（以下简称PM教材）。本文将以“摩擦力”为例，对PM教材和人教版教材进行对比，吸取新加坡物理教材的建设经验。

1    课标要求

《摩擦力》这一章，我国物理课程标准表述为：1.通过实验认识滑动摩擦、静摩擦的规律，能用动摩擦因数计算摩擦力。

新加坡物理课程纲要（2013）表述为：1.说明摩擦力对物体运动的影响;2.讨论摩擦力对运动车辆在考虑轮胎表面、道路条件（包括滑移）、制动力、制动距离、反应时间和制动距离条件下的影响。

对于“摩擦力”这一概念，中国课程标准要求学生能够用动摩擦因数计算摩擦力，它不仅要求学生理解什么是摩擦力，在此基础上还要求学生能够定量计算，对学生的计算能力要求较高。强调理论化，重视计算，一直是我国教材的编写习惯。新加坡则要求学生能够说明摩擦力对运动的影响，并讨论摩擦力在环境因素条件下对车辆运动的影响。这就要求学生认真观察生活现象，并具备将具体情境转换成物理模型并分析的能力，虽对计算无要求，但对理解程度的要求较高。可见，新加坡更注重物理同生活的结合，强调从生活中发现物理，让物理回归生活。国外中学生的理论水平也许没有我们国家的高，但动手能力、创新能力是值得我们学习的。这和我们重模型、重体系、强理论、强定量的教育思想有关，而以新加坡为代表的国外物理教学思想则更看重从生活中发现物理元素，习惯用理论指导实践。他们的知识似乎碎片化，我们则更倾向于将内容编制成题目，以解题训练代替动手操作。

2    概念描述方式

人教版：两个相互接触的物体，当它们发生相对运动或具有相对运动趋势时，会在接触面上产生阻碍相对运动或相对运动趋势的力，这种力叫做摩擦力。人教版教材中描述“摩擦力”时，先给出前提条件，即“相接触的两物体发生相对运动或相对运动趋势”，在前提条件下产生的阻碍运动的力是摩擦力。这样的描述清楚地反映了摩擦力的基本特点和属性，特别是“运动趋势”这几个字兼顾了可读性和科学性，也做到了简洁性。

PM教材：摩擦力总是阻碍两接触面的相对运动。PM教材中描述“摩擦力”的句式更为简洁，把摩擦力的性质表达了出来，然而并没有定义摩擦力，只是用简单的摩擦力的性质来说明什么是摩擦力。虽然未将“运动趋势”表达出来，但在概念的传递过程中，已经将其整合到摩擦力的影响里学习。

我们似乎喜欢一步到位，给概念下一个精准的定义，并对此定义进行严谨的论证和考查。国外教学似乎并不太在乎定义的精准，类似于“运动趋势”等较为抽象的学科概念，新加坡教材采取了迂回处理模式，待到学生已经自发明白了“运动趋势”的意义和内涵时，再反过来进行理论的深化。人教版更注重概念的内涵，要求字斟句酌，新加坡则更看重概念的外延，倾向于描述和研究由此引发的物理现象，对于过于抽象、隐晦的概念，主动降低难度，待到学生思维能理解时再进行注解。

3    概念引入方式

人教版采用了复习、思考与讨论的引入方式。在人教版中，由于初中已经学习了摩擦力，因此采用了复习什么是摩擦力的方式引入新课。“同学们在初中已经知道，两个相互接触的物体，当它们发生相对运动或具有相对运动的趋势时，就会在接触面上产生阻碍相对运动或相对运动趋势的力，这种力叫做摩擦力。”然后，通过“思考与讨论”栏目给出三幅小孩推箱子的图画，分别是没有推、推不动和推得动三种情况，要求思考“相互接触的物体相对静止的时候，是不是也可能产生摩擦力？”

PM教材：分析实例引入。在PM教材中，在学习力的时候，就已经提到了摩擦力。在《力和运动》这一节中，分析桌面上书本的运动时，已經将摩擦力的影响加进去讨论它对运动的影响，由此引入了摩擦力。在《摩擦力》一节中，由书本运动的实例总结出摩擦力的属性是摩擦力的方向与运动方向相反。

由于摩擦力是学生熟知的概念，两版本教材都采用的是将摩擦力融入到其他内容学习，对摩擦力有一定的感性认识之后，才提取其中的本质内容来学习。这种引入方式的好处是可以让学生在不知不觉中已经学会了知识，当学习其本质属性的时候就很容易理解。但是，人教版的教材又彰显了思考问题的系统论证型思维，而且可以看出明显的环环相扣的思维痕迹，认识螺旋式上升，由表及里，层层深入和推进。而新加坡并不回避知识板块之间的穿插，体现出用多维的角度看问题的思维模式。

4    概念传递方式

人教版：1.组织讨论，诱导学生暴露其原有概念框架，让学生发现原本概念框架的不完整性，从而引导学生尝试建立或完善新的概念框架。例如，“思考与讨论”栏目，让学生思考并讨论“相互接触的物体相对静止的时候，是不是也可能产生摩擦力？”2.通过学习从属概念，从概念的定义出发，深入了解核心概念的内涵。例如，先学习静摩擦力和滑动摩擦力这两个从属概念。3.通过实验的方法，化抽象为具体。例如，通过用弹簧测力计拉木块的演示实验，让学生亲眼“看到”抽象的摩擦力。

PM教材：1.学习核心概念之前，将一般科学性概念的学习整合到其他内容中学习，将学生的前概念和目前的学习现状融合在一起。2.总结、归纳得出核心概念。之后穿插例子，从日常经验以及前概念学习中总结、提炼得出摩擦力是发生在两物体的接触表面，并与运动方向相反的力。3.用生活现象巩固对核心科学概念的理解。4.通过“读图”传递概念。然后给出示例，给出两粗糙接触面的局部放大图，说明了摩擦力的产生是由于接触面凹凸不平。

瑞士心理学家皮亚杰的认知发展理论认为，人的心理发展是通过其认知结构的发展而实现的。而认知结构的核心是对世界的知觉、理解和思考。丰富的事实性知识，可以强化学生对事物的知觉，刺激其思考。事实性知识的补充，是对科学知识大楼的完善，使学生建立完整的物理科学体系。当采用事实性知识补充概念时，所采用的方式和选取的内容非常重要。在呈现事实性知识时，应当对其加以适当分析。这样的编写方式符合认知发展理论的科学原理，也符合学生的逻辑思维发展规律，并且达到了整体地而非片段地学习科学概念的目的。

5    小  结

在概念描述方式方面，人教版教材更注重概念的内涵，新加坡教材则更看重概念的外延。在概念的引入方面，两版本教材都从学生对概念的认知入手，从贴近生活的感性认识步步深入引导并进行理性思考，最终逐步形成概念。在概念的传递方面，两版本教材在整体上都是采用概念性知识和事实性知识来补充、完善概念的方法来编写的。

参考文献：

[1]中华人民共和国教育部.普通高中物理课程标准[S].北京：人民教育出版社，2003.

[2]人民教育出版社课程教材研究所，物理课程教材研究开发中心.普通高中课程标准实验教科书物理[M].北京：人民教育出版社，2010.

[3]Charles Chew，Chow Siew Foong. PHYSICS Matters[M].Singapore：Marshall Cavendish Education，2011.

（栏目编辑    张正严）