我们的物理教材能培养出有创造力的人才吗?谈谈初中物理教材

我最近看了一篇吐槽大学教材的文章,激发了我的同感。

我想吐槽一下初中物理教材。

曾经有一位初中生来问我物理问题,我发现他概念不清。我让他查书,他翻的不是教材,而是一本参考书。

我很不高兴,说教材才是最经典的,描述最简练和最正确,其他的参考书很有可能错误,理解概念不要查参考书。

小孩很委屈,说书上内容不好查。

我翻看了一下教材,真是大吃一惊。

我想象的教材应该是这样的:内容编排合理,连贯,知识介绍正确易懂,物理图像清晰,有物理逻辑和观点。

结果是:教材成了物理知识的堆砌,内容编排混乱,没有物理图像,也没有物理逻辑,很多名词没有解释。

我看的是某师大版的物理教材,一共3本,八年级上册、八年级下册和九年级全一册。

八年级上册的目录是:

第一章 物态及其变化

第二章 物质世界的尺度、质量和密度

第三章 物质的简单运动

第四章 声现象

第五章 光现象

里面没有解释或者说无法解释的概念比比皆是,下面我随便举几个例子。

摄氏温度的规定

我们先看第一章。第一节是物态变化、温度。

书里面提到了摄氏温度的规定,原文如下:

在整本书开始没几页,就来了这段话。里面涉及了1.01*105(5是上标)这个数字、大气压、沸腾、单位Pa、中文单位帕、冰水混合物等等的概念。

大气压在这套书里面的第八章讲,讲大气压需要有压力、重力等概念。单位Pa(帕)的定义也在第八章讲。

沸腾、冰水混合物是物态的变化,在后面的第2节和第3节讲。这里主要用到了水在沸腾为100摄氏度,冰水混合物时的温度为0度,保持不变。

如果要把这个定义讲清楚,需要补充很多的物理知识才行。

熔点、沸点等概念缺乏先修知识

还是第一章。第二节,熔化和凝固,第三节,汽化和液化,里面最重要的概念,熔点和沸点都是会随压强不同而不同,所测量的数据都必须是在一定大气压的前提条件下。这些内容都是以压强作为先修知识的,没有这些讲熔点、沸点等,能讲得清吗?

书里还讲述了沸点与气压的关系。问题是气压的概念还没有,除了能背熟沸点跟气压的关系外,学生能思考出为什么高山上气压低,沸点就低吗?

如果知道了大气压就是空气重力造成,物态变化的根本原因是速度,温度是分子热运动的宏观体现,那么学生很容易就明白气压低,沸点低的原理。

温度是分子热运动的宏观体现要到第10章,也是9年级才上。我不知道,学生把第一章和第十章的内容能否联系起来。

在第一章,还有一节高压锅的内容。这里面,讲了高压锅的构造,工作方式。同样,学生没有压强的概念,还是不太明白为什么水蒸气不跑出去,压强就会增大,沸点就会提高。

这些考试的重点,我想大部分学生都是背熟的,而不是从物理原理推出来的。

我不明白这章内容为什么要放在第一章,是不是放在力和运动之后更好?

光年、米的定义难以理解

在第二章的第一节里,讲了物体的尺度,里面提到了光年。书中说:

光年是个很大的长度单位,但放在这里是否合适?因为这里还没有讲到运动、速度和距离的概念。更重要的是,用光年作为距离单位,有个前提条件,在太空中,没有介质,是真空,光速不变。而且,根据相对论,对于不同参考系和观察者来说,光速都不变。相对论才是光年用来作为距离的理论依据。

所以,这段文字,学生是背了下来,还是进行了理解?

在第一节,还讲到了米的规定,原文如下:

这个米的规定跟光年一样,没有解释。我问了一位初三学生,你知道米的规定吗?他不知道,当年初一学的时候没记住。我告诉了这个规定。他第一时间的反应是难道原来没有1米这个概念的?

……

我告诉了他米原器。

他还是很迷糊,为什么1米就会等于这个奇怪时间内,光走过的距离呢?我又跟他解释了距离=速度*时间。解释完了,他又问,为什么要用这么复杂的方法测?……

一个米的定义,初中生是一脸懵啊。因为这需要运动和激光的知识。

物理量和国际单位制没有解释

在第二章和第一章里面,还提到了国际单位制,但没有任何解释。

其实,完全可以解释一下,对物理量的测量,单位的确立,是人类科学发展的一个重要内容。历史书还讲书同文、车同轨,我们的物理书竟然不讲各种单位制的来历和发展。

物理量的解释也是非常重要。人类探究自然规律,为什么会以长度、质量、速度等作为物理量?这些不是一开始的想当然,而是有很多探索。其实这些历史知识,是能激发学生的好奇心和兴趣的,从中也能学会如何进行物理的思考?

声波没有解释

在第四章”声现象“里面,讲到人怎样听到声音:

如图所示,音叉的振动使它附近的空气时而变密,时而变疏,周围的空气就形成了疏密相间的状态,并且不断地向远方扩展,这就叫做声波。

图当然很清楚,声波有疏有密,但人眼可看不了空气的压缩,是不是应该再多解释几句,把相关实验介绍一下?

平衡态没有很好的解释

在第七章”运动和力“中的第五节”二力平衡“,写道:

物体处于静止或匀速直线运动状态,我们就称物体处于平衡状态。处于平衡状态的物体所受的力叫作平衡力。如果物体只受两个力而处于平衡状态,这种情况叫作二力平衡。

平衡状态的概念应该来自牛顿第一定律,但这时牛顿第一定律还没有讲。所以,这一小节是不是放到牛顿第一定律后面更自然一些?学生也更容易理解一些?

……

类似的问题很多,就不一一举例了。

人才培养

大家一直问的是,为什么我们的学生创新能力不够?我看了这个教材,感觉跟教材大有关系。

物理教材是中学阶段对人科学思维培养的一个重要载体,在物理教材里,不应该只有物理知识,还应该讲些物理学家是如何思考问题、解决问题,在这些物理知识里,有着什么样的逻辑链条,整个的物理图像应该是什么样的。

中学教材内容虽然简单,但承载的任务并不简单。

这样的教材能满足要求吗?

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