物理教材錯(cuò)誤插圖教學(xué)價(jià)值的挖掘策略物理教材錯(cuò)誤插圖教學(xué)價(jià)值的挖掘策略

中圖分類號(hào)：G633.7文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1003-6148〔2022〕6-0042-3

插圖是教材的重要語(yǔ)言之一，插圖生動(dòng)形象，使物理教材要表述的理性問(wèn)題感性化，抽象問(wèn)題具體化，深?yuàn)W問(wèn)題簡(jiǎn)單化，降低學(xué)生思維的階梯，使得學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程更容易理解物理知識(shí)。物理教材插圖應(yīng)具有鮮明的特色和學(xué)科特點(diǎn)，可以稀釋概念、闡明原理，可以介紹最新科技進(jìn)步、介紹日常生活中的物理現(xiàn)象，也可以為科學(xué)探究作鋪墊。插圖在教材中有十分重要的作用和地位。然而，教材中一些插圖存在瑕疵，這會(huì)給學(xué)生的學(xué)習(xí)帶來(lái)困惑，不利于組織教學(xué)。雖然教材只是呈現(xiàn)教學(xué)素材的一個(gè)載體，不可能完美無(wú)瑕，但為了能更好地效勞廣闊師生，教材應(yīng)合乎客觀事實(shí)、合乎物理科學(xué)規(guī)律、合乎中學(xué)生的認(rèn)知特點(diǎn)，做到精益求精。教材中不科學(xué)的插圖，教師如果能夠好好挖掘利用，開(kāi)發(fā)成教學(xué)資源，可讓學(xué)生在討論插圖錯(cuò)誤中掌握實(shí)驗(yàn)操作的細(xì)節(jié)、實(shí)驗(yàn)器材的選取和標(biāo)準(zhǔn)使用，習(xí)得物理知識(shí)，在糾正錯(cuò)誤中培養(yǎng)學(xué)生的思維能力和質(zhì)疑能力。

1實(shí)驗(yàn)中體驗(yàn)文本與插圖優(yōu)劣，掌握實(shí)驗(yàn)細(xì)節(jié)

插圖作為文本的補(bǔ)充，需要與文本保持高度一致才能較好地體現(xiàn)出其作為知識(shí)載體形象直觀的價(jià)值，從而更好地為文本效勞。然而，有些教材的插圖與文本表述卻不一致。這會(huì)在一定程度上造成學(xué)習(xí)者的混亂，給學(xué)生的學(xué)習(xí)帶來(lái)不必要的障礙。然而，如果很好地利用教材插圖的缺乏之處，給學(xué)生實(shí)驗(yàn)器材，讓學(xué)生親自動(dòng)手體驗(yàn)插圖和文本的異同、優(yōu)劣，在比擬中學(xué)生可以掌握知識(shí)，掌握實(shí)驗(yàn)的細(xì)節(jié)。

案例1：人教版必修1第二章第5節(jié)?自由落體運(yùn)動(dòng)》中，實(shí)驗(yàn)局部文本表示如下：“如圖2.5-1〔本文圖1〕，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在鐵架臺(tái)上，紙帶一端系著重物，......〞[2]然而，教材給出的圖2.5-1〔如圖1所示〕，從圖上看，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器不是固定在鐵架臺(tái)上的，而是固定在木板上的。

策略：給學(xué)生提供實(shí)驗(yàn)器材讓學(xué)生自己動(dòng)手，體驗(yàn)把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在鐵架臺(tái)上和固定在木板上各有什么優(yōu)劣。通過(guò)實(shí)踐學(xué)生發(fā)現(xiàn)，把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在鐵架臺(tái)上，其優(yōu)點(diǎn)是：重物下落過(guò)程中阻力小〔只有空氣阻力和紙帶與限位孔的阻力〕；實(shí)驗(yàn)中操作方便。缺乏之處是：打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在鐵架臺(tái)上由于其自身重力的作用，對(duì)夾子的要求較高，很難控制其與水平地面垂直。把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在木板上的優(yōu)點(diǎn)是：比擬容易固定；方便調(diào)整其與水平面垂直；缺乏之處是：實(shí)驗(yàn)中需要有人扶住木板，操作不方便；實(shí)驗(yàn)室所配重錘會(huì)與木板接觸，從而產(chǎn)生摩擦增加阻力，帶來(lái)較大的實(shí)驗(yàn)誤差。

2分析插圖錯(cuò)誤培養(yǎng)學(xué)生標(biāo)準(zhǔn)使用實(shí)驗(yàn)器材的習(xí)慣

教材中給實(shí)驗(yàn)所配的插圖，較好地輔助表明了實(shí)驗(yàn)的器材、實(shí)驗(yàn)計(jì)劃、實(shí)驗(yàn)原理等。教材給實(shí)驗(yàn)所配的插圖含有豐盛的信息，應(yīng)該精益求精。然而，有些實(shí)驗(yàn)插圖卻明顯違背實(shí)驗(yàn)器材的選取和使用標(biāo)準(zhǔn)，不利于減小試驗(yàn)誤差，會(huì)導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)不能順利完成，甚至損壞器材或存在平安隱患。

案例2：在探究牛頓第二定律的實(shí)驗(yàn)中人教版和滬科版都用到砝碼。人教版在托盤(pán)中加砝碼為小車提供動(dòng)力，使其做勻變速直線運(yùn)動(dòng)，如圖2所示[1]，滬科版在小車中加砝碼來(lái)改變小車的質(zhì)量[2]。在該實(shí)驗(yàn)中魯科版給出了圖3所示的實(shí)驗(yàn)示意圖[3]。從圖上可看出，細(xì)繩所掛重物其尺寸幾乎和小車相當(dāng)。

策略：引導(dǎo)學(xué)生分析插圖的缺乏之處。通過(guò)分析學(xué)生知道，砝碼是天平上作為質(zhì)量規(guī)范的物體，有嚴(yán)格的使用要求。人教版插圖用砝碼提供動(dòng)力，滬科版插圖用砝碼配重，都會(huì)在小車與滑輪相碰撞的瞬間，造成砝碼與其他物體的碰撞，甚至造成砝碼脫落，造成砝碼的損傷，明顯選材不當(dāng)、使用不當(dāng)。如果所掛重物像魯科版教材所述“細(xì)繩的另一端跨過(guò)滑輪并掛一個(gè)質(zhì)量很小的重物〞[3]，該重物質(zhì)量小，體積大，所受空氣阻力大，在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中空氣阻力的影響不能被忽略。如果該物體密度大，質(zhì)量大，那么不滿足“所掛重物質(zhì)量m遠(yuǎn)小于小車及車中物體質(zhì)量M〞，重物的重力不再近似等于細(xì)線對(duì)小車的拉力，不滿足實(shí)驗(yàn)條件。實(shí)驗(yàn)中所掛重物應(yīng)該選取密度大、體積小、質(zhì)量小的物體為妥。教學(xué)中引導(dǎo)學(xué)生分析上述插圖中的缺乏之處，可以很好地培養(yǎng)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中合理選擇實(shí)驗(yàn)器材，標(biāo)準(zhǔn)使用器材的習(xí)慣，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度。

3討論插圖錯(cuò)誤培養(yǎng)學(xué)生的質(zhì)疑精神和能力

教材插圖是為了讓學(xué)生更形象地理解物理現(xiàn)象、物理規(guī)律等，所以教材插圖各局部的搭配必須非常精確。然而，在高中物理教材中存在各局部比例不當(dāng)、平面圖與實(shí)物圖混搭、虛實(shí)搭配錯(cuò)誤等問(wèn)題，這些問(wèn)題的存在增加了學(xué)生的理解難度，削弱了學(xué)生對(duì)物理知識(shí)的掌握。教材中的一些插圖各局部比例不當(dāng)，與實(shí)際存在較大差別。

案例3：在人教版選修3-5第65頁(yè)圖19.1-2〔本文圖4〕，“三種射線在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)軌跡不同〔示意圖〕〞[4]，該圖乍一看沒(méi)什么問(wèn)題，射線的偏轉(zhuǎn)方向也沒(méi)有問(wèn)題，但是仔細(xì)推敲后圖中α射線和β射線偏轉(zhuǎn)半徑比例不當(dāng)。

通過(guò)論證，學(xué)生發(fā)現(xiàn)教材插圖比例不對(duì)，在給教材插圖“挑刺〞和論證中，開(kāi)展了學(xué)生的思維能力，培養(yǎng)了學(xué)生的質(zhì)疑精神和質(zhì)疑能力。質(zhì)疑能力對(duì)學(xué)生的長(zhǎng)遠(yuǎn)開(kāi)展至關(guān)重要，只有質(zhì)疑精神和質(zhì)疑能力的學(xué)習(xí)才有可能具備創(chuàng)新的意識(shí)和創(chuàng)新的能力。

4討論插圖和文本設(shè)問(wèn)習(xí)得知識(shí)

教材插圖是對(duì)教材正文局部的補(bǔ)充，使學(xué)生更好地理解教材內(nèi)容。有時(shí)需要對(duì)教材插圖進(jìn)行描述，如對(duì)實(shí)驗(yàn)裝置中的插圖標(biāo)注實(shí)驗(yàn)器材，有時(shí)為了引導(dǎo)學(xué)生思考物理問(wèn)題針對(duì)插圖設(shè)問(wèn)。有些教材插圖的標(biāo)注或設(shè)問(wèn)的表述不當(dāng)，容易給學(xué)生帶來(lái)困惑，甚至出現(xiàn)科學(xué)性錯(cuò)誤。利用好這些錯(cuò)誤可以讓學(xué)生習(xí)得物理知識(shí)，掌握分析問(wèn)題的辦法。

案例4：滬科版必修2第四章第2節(jié)?研究機(jī)械能守恒定律》中，在從實(shí)驗(yàn)和理論驗(yàn)證了機(jī)械能守恒定律之后，設(shè)計(jì)了幾個(gè)問(wèn)題讓學(xué)生討論，其中第3個(gè)問(wèn)題如下：“如圖4-13所示，先將彈簧豎直向下拉，然后放手，彈簧下掛著的鉤碼將高低振動(dòng)。鉤碼與彈簧系統(tǒng)在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中機(jī)械能守恒嗎？〞[5]圖4-13〔如本文圖5所示〕，該圖下標(biāo)注“鉤碼的機(jī)械能守恒嗎〞。

策略：引導(dǎo)學(xué)生討論文本與教材插圖設(shè)問(wèn)，讓學(xué)生在討論中習(xí)得物理知識(shí)與分析問(wèn)題的辦法。本案例中文本與插圖的設(shè)問(wèn)不一致，容易給人造成困惑，不分明學(xué)習(xí)的目標(biāo)，究竟要學(xué)生討論的是鉤碼的機(jī)械能是否守恒，還是討論鉤碼與彈簧組成的系統(tǒng)機(jī)械能是否守恒？機(jī)械能守恒的判斷，特別是對(duì)鉤碼機(jī)械能守恒判斷是很多學(xué)生容易出錯(cuò)的，學(xué)生不能分辨研究對(duì)象為鉤碼與鉤碼彈簧一起的區(qū)別。教學(xué)中教師可以引導(dǎo)學(xué)生既討論“鉤碼的機(jī)械能是否守恒〞，也討論“鉤碼與彈簧系統(tǒng)在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中機(jī)械能守恒嗎？〞討論后得出：鉤碼與彈簧系統(tǒng)在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中機(jī)械能總是守恒的；而鉤碼的機(jī)械能是否守恒要看其具體的運(yùn)動(dòng)過(guò)程，回升過(guò)程中從最低點(diǎn)到彈簧原長(zhǎng)的位置機(jī)械能增加，然后到最高點(diǎn)的過(guò)程中機(jī)械能減少，回升過(guò)程機(jī)械能整體是增