人教版高中物理教材中“问题与练习”的设置特色

(1.江苏省南京市雨花台中学，江苏 南京 210000；2．江苏省常州市北郊高级中学，江苏 常州 213031)

人教版高中物理教材中各章节后面都设置了不超过5小题的“问题与练习”.鉴于当下一些学校存在的不用教材教、不用教材练、教材资源闲置的教学现状，研究教材、用好教材，充分发挥教材资源的教学功能，是减轻学生过重课业负担、提高教学质量的重要举措.为此，笔者对教材中“问题与练习”的设置特色进行了研究，现以现行必修2的“练习”为例进行说明.

1 取材生活化

从生活走向物理，从物理走向社会，既是新一轮课改的亮点之一，也是实现“情感、态度与价值观”目标的重要教学之举.教材中“练习”的设置不但难度水平有利于学生积极思考，使学生在独立思考的情况下体验到解决问题的愉悦，而且练习题的内容贴近学生的生活实际，这种源于生活、取材于生活的“练习”，既拉近了学生与物理的距离，又使学生对物理产生亲近感，以此可激发学生的学习兴趣.

“练习”涵盖了学生生活的方方面面.例如，交通类生活素材有自行车、汽车，第五章第4节第4题要求学生根据自行车的传动机构，设计出测量自行车前进速度的方案和计算式；第五章第7节第3题要求学生用向心力知识，分析影响汽车过拱形桥安全的有关因素.爱好类生活素材有跳水运动，第五章第1节第3题编写了一道以跳水运动员“反身翻转二周半”难度很大的极具观赏性的跳水运动.第六章第1节第4题要求运用开普勒行星运动定律，推算哈雷彗星在1986年出现后，下一次再出现的时间.工具类生活素材有数码相机、时钟、电脑等，第五章第3节第3题用数码相机研究小球做平抛运动时拍摄照片的帧数，第五章第4节第2题计算时钟分针和时针的角速度和线速度；第5题涉及角速度知识和电脑软磁盘知识的综合运用.设计类生活素材有第五章第3节第1题，要求学生设计探究平抛运动特点的家庭实验；游玩类生活素材有小孩荡秋千和游乐场过山车，第五章第7节第4题要求计算小孩荡秋千时对秋千板的压力；第七章第9节第2题要分析过山车在圆轨道底朝上运行时游客不掉下来，过山车开始运动时的最小高度.

2 题型多样化

“练习”既是学生巩固章节基础知识的一种方式，也是培养学生思维能力、分析解题能力的重要手段.由于学生思维品质和解题能力涵盖多方面、多维度和多层次，而各种不同的题型对培养学生思维品质和解题能力分别具有不同的作用.因此，教材“练习”呈现出多样化的设置特色.

教材中“练习”的设置，既有常规的计算题、选择题和实验题，又有非常规的论述题、论证题、设计题、估算题，还有体现新课程理念的科学探究题.例如，实验题有第五章第2节第3题用刻度尺测量钢珠在水平桌面上运动的速度；第五章第3节第1题和第2题探究钢球水平分运动的特点，这两个实验取材方便、简单、易操作.论述题有第七章第3节第3题论述问题的“推导结果与已知条件相矛盾”的错误及其原因.论证题有第五章第6节第4题论证“当细绳与钉子相碰时钉子的位置越靠近小球，绳就越容易断”和第七章第4节第1题证明重力做功与斜面倾角无关.设计题有第五章第2节第3题设计只用刻度尺测量平抛运动的初速度.估算题有第六章第1节第3题估算地球同步卫星离地心的距离大约是月心离地心距离的几分之一.科学探究题有第五章第3节第1题用实验探究平抛运动的特点.

3 背景实践化

物理与社会是密不可分、融为一体的，社会生活、生产、科技等现象既是物理知识的载体，又是物理特色的鲜活体现.所以，社会生活、生产和科技等实践活动是“练习”题物理情境设置的重要资源.教材中“练习”的设置以社会生活、生产和科技等实践活动的事例为背景创设问题情境，不但丰富了“练习”的现实内涵，而且也赋予了“练习”设置背景的实践意义，从而体现出“练习”设置的实践化特色.

“练习”背景的实践化特色主要表现在社会生活、生产和科技等实践活动中.例如，第五章第1节第3题以跳水运动为背景，涉及生活中常见曲线运动及某点速度方向；第五章第2节第2题以汽车司机超速行驶为背景，涉及平抛运动；第六章第5节第1题以神舟五号飞船的发射和运行为背景，涉及匀速圆周运动；第七章第7节第4题以人在民航客机机舱紧急出口气囊上下滑为背景，要求学生应用动能定理解题；第五章第8节第4题以地铁车辆断电上坡进站为背景，涉及机械能守恒定律.

尽管以实践为背景的“练习”所反映的物理模型较为简单，但从原型到物理模型的建立是一个抽象概括的过程.赋予问题以实践背景和社会意义，不但活化了物理知识，而且也显化了实践活动的物理特质，不但提高了物理知识应用的灵活度，而且也为社会现象的理性分析和问题解决提供了科学的理论依据.

4 模型具体化

物理模型是物理学研究的主要对象，它是客观原型的抽象和简化.只有以客观原型为基础，经过科学抽象概括成理想化的物理模型，物理学的研究才有用武之地.而从客观原型抽象出的物理模型形象、直观、具体，使物理学的“物”性特征展现得淋漓尽致.教材中“练习”取材于生活、具有实践背景的问题模型直观具体，而且每一道题基本上都回避了直接给出物理模型的问题呈现形式，以具体的实际物体名称和运动过程情境，呈现问题的模型对象.例如，实物模型有跳水运动员、汽车(卡车)、人造卫星、小孩荡秋千、足球、过山车等，过程模型有第五章第2节第1题水从水平管口射出、第2题汽车上零件飞出后的平抛运动模型、汽车转弯和神舟五号飞船的圆周运动模型等等，从而使“练习”的设置体现出模型具体化的设置特色.

5 内容变式化

“练习”的设置是与课堂教学的章节内容相对应的.从章节知识的角度来说，“练习”题的内容具有相对的独立性，但从知识系统的整体来看，“练习”题的内容又具有前后知识的连贯性.这样，就“练习”题内容的本身来说，问题研究的对象、过程、结构、条件、系统等的设置又具有一定的可变性，即对练习题内容中的对象、过程、结构、条件及系统配置等从知识和方法两方面进行整合、拓展和改造，形成问题变式，以此使练习题蕴含的知识更多、方法更灵活、能力要求更高，从而为在教学中从不同的视角去认识问题、分析问题和解决问题.

整合就是把后面章节“练习”题与前面章节“练习”题内容中的研究对象和结构条件进行相互渗透、交互融合.例如，第七章第9节第2题是本章第8节第3题与第五章第7节第3题的整合.

基于整合的问题变式策略，第七章第7节第2题与第五章第7节第3题可整合为：如图1所示，质量为800kg的小汽车驶向半径为50m的拱桥，桥顶离水平路面的竖直高度为10m.当汽车上桥时的速度是10km/h时，到达桥顶的速度为20km/h，当汽车上桥时的速度是50km/h时，到达桥顶的速度为60km/h.汽车从桥底运动到桥顶克服摩擦力所做的功是克服重力所做功的20%，且保持不变.不计空气阻力，求：

(1)汽车在桥顶上对桥面的压力分别为多大？哪种情况汽车做功多？

(2)汽车在水平路面上速度分别为10km/h和50km/h时，为保证汽车在桥顶的行车安全，两种情况下汽车发动机所做的功最多分别为多少？

(3)试从桥设计的角度，用所学的知识分析影响汽车在桥顶行车安全的因素.

图1

拓展就是在“练习”题原有内容本身所载知识与方法的基础上，对问题在结构、条件和方法等诸方面进行开拓和扩展.例如，第五章第3节第3题是第1题的拓展，第六章第4节第4题是第3题的拓展，第七章第9节第3题是第5章第2节第3题的拓展.

基于拓展的问题变式策略，第七章第8节第3题可拓展为：把质量为0.5kg的小球从离地10m高处以与水平面成53°角斜向上方抛出，初速度是v0=5m/s，小球恰好沿槽边缘切线方向落入埋在地面下半径为2m的光滑凹槽内(如图2).不计空气阻力,重力加速度取10m/s2，求：

(1)小球上升的最大高度.

(2)坑的深度.

(3)小球在槽底对槽的压力大小.

图2

图3

改造就是对“练习”题的研究对象、变化过程、结构条件、系统组织等加以调整、更换、重组.例如，第五章第3节第1题的探究性家庭实验，通过把水平木板改换成第2题的竖直墙壁，并把白纸和复写纸附在墙上，改变了问题的结构和条件，不但活化了物理知识，而且还提高了知识的灵活应用水平.基于改造的问题变式策略，第七章第7节第3题可改造为：质量为是10g的子弹，以400m/s的速度射向厚度是5cm、质量为40g的固定小木板，射穿后的速度是350m/s(如图3)，求：

(1)子弹最多能射穿几块这样并排紧挨着的固定木板？

(2)若木板放在光滑的水平桌面上，子弹是否能射穿一块这样的木板？若能，子弹射穿木板时的速度多大？子弹最多能射穿几块这样并排紧挨着的放在光滑水平桌面上的木板？(用动能定理、牛顿定律、运动学公式求解.)

总之，人教版教材中的“练习”特色鲜明、题量适中.充分开发“练习”资源，发掘“练习”资源的教学价值，对践行新课程理念和减轻学生过重作业负担具有十分重要的意义.

参考文献：

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 物理必修2.北京：人民教育出版社，2010.