三步法实现高中物理教材的“校本化”

1 实施高中物理教材“校本化”的目的

高中物理教材“校本化”的实施能使教材更加适合本校学生的实际情况，使教材更加符合教师个人的教学风格，使教材更加切合学生的意义建构.

2 实现高中物理教材“校本化”的思路

如图1所示，教师首先要了解学生，包括了解学生的困惑、看法，然后结合自己的学识、风格开发相关的学习材料，最后才是运用相关的学习材料.需要说明的是，要使教学具有针对性，开发的材料可以多，但教师运用的材料只能精不能多.因为过多的材料不利于学生形成清晰、有序的知识结构，也不利于研究问题的深入讨论.在这里，所谓的“精”，其标准有两条.一是选用的材料要准确地定位在学生的困惑处，二是选用的材料要与学生的实际能力相匹配.教学中应该在提取精要内容的基础上合理地运用所开发的材料，通过运用进一步了解学生是否达到了既定的目标，如果还没有，可以按前述的过程循环进行.

3 实现高中物理教材“校本化”的方法

实现高中物理教材的“校本化”可以分三步走：第一步，用活物理教材；第二步，整合问题资源；第三步，开发选修教材.

3.1 用活物理教材

“用活物理教材”是指在充分发挥现有教材优势的基础上，对教材内容进行合理地增删、调整的一种做法.这是教材“校本化”的基础.比如，对于教材中没有揭示出物理本质的地方就需要教师合理地增补.高中物理选修3-1“电场强度”一节中，用图2（甲）表示等量同种电荷的电场线分布图.教师了解到学生心中存在的两个问题：问题一，图2（甲）无法反映两电荷连线上的电场方向，也无法反映两电荷连线中轴线上的电场方向，更无法反映两电荷连线中点处场强为零的情况；问题二，“如以无穷远处电势为零，等量同种电荷连线中点处的场强为零，其电势为什么大于零？”对于问题二有教师按图2（甲）中靠近两电荷连线中轴线上的电场线来解释，因为沿着电场线方向电势逐渐降低，等量同种电荷连线中点处的电势高于无穷远处的电势，所以该处场强为零但电势大于零.可是学生并不认同这一观点，理由是图2（甲）中两电荷连线的中轴线上没有画出电场线，怎么能用附近的电场线来解释呢？于是，教师就要开发合适的材料来解释了.开发的材料如下：对于两电荷连线上及两电荷连线中轴线上的各点，从场强的叠加原理出发可判断出各点的场强方向，由此可以完善等量同种电荷的电场线分布图，再者由于两电荷连线中点处的场强为零，就用圆圈表示，这样图2（甲）就变为了图2（乙）.利用图2（乙）不仅很好地解决上述两个问题，而且还使电场线知识更加完备.

3.2 整合问题资源

“整合问题资源”是根据学生的问题，结合教材内容、教师对教材的理解创造性地开发教材的做法.与“用活物理教材”这一步相比，它更富有创造的意义.在这里，学生的问题是教材“校本化”的重要资源.教师合理地整合问题资源，开发相关的学习材料，能使教材更加适合本校学生的实际情况.下面以“力的分解”为例谈教材的开发.

背景：学生在上一节课已经学习了力的合成和力的分解知识.

（1）教师了解到的问题：学生的困惑是“什么时候力按实际作用效果分解，什么时候力采用正交分解法？”――这是教材中没有解决的问题. 另外，作业中存在的问题是“学生解题不注意格式，作图不够规范”.

（2）材料的开发及运用：首先，让学生清楚地认识到，处理平衡问题时，不仅有按力实际作用效果的分解法、力的正交分解法，还可采用力的合成法，通过问题1将前后的知识整合在一起，使三种方法融会贯通.其次，让学生通过板演展示出作图中存在的问题，师生合作共同纠偏.第三，通过问题2实现知识的即时反馈，看学生有无掌握规范的作图方法.第四，通过问题3让学生认识到面对较多方法时，具体选择哪种方法，还要视解决问题的方便而定.第五，通过设计的三个练习使学生灵活地选择合理的方法来处理实际的问题.

问题1 如图3，OA、OB、OC是三段材料相同的绳子，如逐渐增加所挂物体的重，则哪一根先断？

四位学生展示了自己的思考，如图4（甲）、（乙）、（丙）、（丁）所示，他们均判断出OB绳子先断.

师生一起剖析：图4（甲）、（乙）采用的是力合成的方法，其中图4（甲）合成时用的是平行四边形定则，图4（乙）合成时用的是三角形定则.图4（甲）中OA方向上没画出FOA，OB方向上没画出FOB， CO方向上没标出力的符号FOC.把图4（甲）补完整后，根据有向线段的长短表示力的大小，可知FOB>FOA>FOC=G，则OB段绳子先断.图4（乙）中存在两个问题，一是没标力的符号，二是水平向左的力画成了虚线.教师要强调应当用带箭头的实线来表示力.图4（丙）是按力的实际作用效果分解的，也是唯一画完整的图.图4（丁）采用正交分解法，但图中没标出OA、OB方向上力的符号，缺OC方向上FOC这个力，如补完整后，也可判知OB绳子先断.

然后教师指出：“课前有同学提出这样一个问题，‘什么时候力按实际作用效果分解，什么时候力采用正交分解法？’通过刚才这一例题，大家有什么体会？”使学生体会到解决问题的多种方法.

问题2 图5（甲）中球重为G，球心、尖角处的连线与水平方向之间的夹角为α，求球对竖直墙壁与尖角处的压力大小.

学生板演作出图5（乙）、（丙）.

师生共同分析：图5（乙）中重力G按实际作用效果分解时，没必要画出FN1、FN2，而G的两个分力没有标出字母.图5（丙）中力FN1正交分解时，最好建立O-xy坐标轴，力的分解要遵守平行四边形定则，应在平行四边形两邻边的末端处标出两个分力的示意图.图5（丙）中两分力均标在了平行四边形的两邻边之外.通过分析使学生进一步认识到如何作图才更规范.在这里，进一步说明了按力的实际作用效果和按正交分解两种方法都可以求解，并提出在这里能否用力的合成法来求解.

问题3 如图6（甲）所示，墙上有一个孔，用力F将劈形物体ABC敲入孔内，已知∠BAC=30°，求劈两个侧面产生的推力大小.

学生思考了一段时间后，觉得图看不懂.

教师添了两段直线段AD、AE，并分别在AD、AE上加了斜线，如图6（乙）所示.说明一点：将劈形物体看做是一枚钉，小孔看成是墙上的一个洞，用锤子将这枚钉敲入厚厚的墙内，则钉子与墙的接触部分就是AD和AE部分.

学生的第二个困惑是力F的起点并没有画在物体上，不知道怎么处理.

教师指导：可将力F的起点平移到劈形物体的重心上.然后再让学生求解这一问题.

结果大多数同学按图6（乙）的方法分解F，并求出了劈两个侧面所产生推力的大小.

通过这个问题的讨论，使学生认识到一点：虽然处理平衡的问题有三种方法，但具体选择哪种方法，还要视问题而定，有时选用某一种方法就显得特别简洁.

3.3 开发选修教材

“开发选修教材”是专门针对学物理有浓厚兴趣的学生开设的，主要是开发知识拓展型选修教材.它能拓展学生的知识视野，培养学生的创新精神，增强学生的动手实践能力.与前两步相比较，第三步更具灵活性、开放性、实践性.比如，根据人教版高中物理教材教学上的难点、结合学校的实际情况开发合适的实验教材就是针对学生课程选修需要进行高中物理教材“校本化”的一种做法，它能充分满足学生自主学习的需要.

现以“摩擦力”实验教材的开发为例谈“高中物理实验的研究”选修教材的开发.

3.3.1 开发的背景

目前，在一些城市的高中学校已引入DIS实验系统并运用到物理实验的教学之中，但仍有为数众多的农村高中由于价格昂贵的因素并未购入这一实验系统.一方面，本校就没有DIS实验系统，无法用此系统来研究摩擦力问题.另一方面，最大静摩擦力问题的教学如用DIS实验系统来教学还是显得抽象，学生理解起来困难仍较大.但采用图7所示的实验教具，其效果远比DIS实验系统要好.另外，如滑动摩擦力的大小与速度大小是否有关等用常规实验难以解决的问题，用图7所示的实验教具却能迎刃而解.

3.3.2 开发的内容

如图7所示，A、B为两个转筒，C为木块.转筒B与一摇手相连，转筒A、B上套有用白纸卷成的一个纸筒，细绳跨过定滑轮，细绳一端与木块C相连，另一端与竖直悬挂的弹簧秤相连，在弹簧秤指针下方卡一小泡沫块.

研究静摩擦力：木块与白纸接触处做一记号，用摇手顺时针缓慢转动B，白纸卷随着纸筒一起转动，木块C相对记号处静止，弹簧秤有读数且逐渐增大.（1）木块C相对记号处静止，表明木块C是否受到静摩擦力的作用？（2）弹簧秤有读数说明细线对木块C有向左的拉力，而木块C能随白纸一起向右运动，说明白纸对木块C有什么方向的静摩擦力？（3）木块C随白纸一起向右运动没有发生滑动，弹簧秤读数逐渐增大，说明静摩擦力怎么变化？（4）当木块C向右运动到某一位置时，木块C突然相对白纸发生滑动，弹簧秤中的弹簧突然回缩，指针往上运动，指针下的小泡沫块却留在了读数最大处，这个现象能说明什么问题？此时小泡沫块所指示的读数能反映什么？

研究滑动摩擦力：

设问1 静止的物体会受到滑动摩擦力吗？摇动摇手，白纸筒转动，木块C相对地面静止不动，说明相对地面静止的物体会受滑动摩擦力的作用吗？

设问2 滑动摩擦力的大小与正压力大小有关吗？如有关，有何定量的关系？摇动摇手，白纸筒转动，木块C相对地面静止不动.第一次实验时在白纸上放一个木块，读出弹簧秤的读数，由二力平衡知弹簧秤读数的大小等于木块所受滑动摩擦力的大小.第二次在原有木块上再叠放一个相同的木块，采用相同的操作，读出弹簧秤的读数，比较一、二两次的实验数据，思考滑动摩擦力的的大小与正压力是否有关，如有关是什么关系？

设问3 滑动摩擦力的大小与接触面的材料有关吗？木块的一面贴有海绵.接触面的材料先是木――纸，摇动摇手，白纸筒转动，木块相对地面静止不动，读出弹簧秤的读数.然后将木块翻转，使贴有海绵的一面朝下，接触面的材料变成了海绵――纸，重复刚才的动作，观察弹簧秤读数的变化情况.思考滑动摩擦力大小与接触面材料的关系.

设问4 材料一定时，滑动摩擦力的大小与接触面的粗糙程度有关吗？换用一个一面光滑，反面粗糙的木块，重复设问3的操作，比较两次操作中，弹簧秤读数的大小情况，说明滑动