在人教版普通高中课程标准实验教科书《物理》教材中,设计了许多开放性栏目,如“说一说”“做一做”“科学漫步”“STS”等。由于这些栏目是开放性的,虽然没有具体的教学要求,但它是教材的有机组成部分,在一定程度上体现了新课程的理念,是落实三维课程目标的重要载体。在教学中要把栏目摆在正确的位置,发挥它应有的教学功能。
本文就人教版普通高中课程标准实验教科书《物理》(必修1、2)两册开放性栏目,笔者谈谈自己的一些教学感受。
一、“说一说”有利于巩固和深化理解知识
例如,“运动的描述”一章中第19页的“说一说”,通过著名物理学家、诺贝尔奖获得者费恩曼曾讲过的一则笑话来引起学生的深入思考,进而分析得出这位女士对“瞬时速度”“路程”和“将要走过的路程”这几个概念没有弄清。第30页的“说一说”提出,日常生活中的“远、近”通常是和物理概念中的“路程、位移”相对应,“快、慢”与“速度”相对应,有时候又模模糊糊地指“加速度”,请同学们分别举例说明。这“说一说”通过请同学举例,深化了学生对速度、加速度概念的区分和理解,是非常必要的。在此一定要重视这“说一说”,绝不能轻描淡写一带而过。
又如,“相互作用”一章中第69页的“说一说”提出物体速度从变化到,方向也变了,速度变化应该怎样表示?这个扩展性问题一是为了深入研究矢量性质,提示学生运用教材中刚学过的矢量加法来找出;二是为《物理2》中向心加速度的学习作铺垫。再如,“机械能守恒定律”中的“说一说”提出的问题:“如果重力做功与路径有关,还能把mgh叫做重力势能吗?为什么?”学生要回答此问题,必须把刚学过的重力做功的特点和重力势能表达式的推导过程重新复习,起到了巩固所学知识和方法的作用。
二、“说一说”有利于拓宽知识面,激发探究欲望
例如“匀变速直线运动的速度与时间的关系”一节第39页的“说一说”,对变速运动的图象提出问题:“时间间隔相等,对应的速度变化量相等吗?”学生通过观察图象、思考问题会得出相等的时间间隔内,速度变化量不相等的结论,再结合加速度的定义进一步探究得出,这是一个变加速运动物体的速度图象,这个运动物体的加速度越来越大。学生会接着想,如果物体的加速度越来越小,它的图象又是怎样的呢?这“说一说”激起了同学们探究变加速运动的兴趣,引导同学们自然地将匀加速运动与变加速运动作比较,从而起到促进学生主动思维、拓宽知识面、培养创新精神的功效。具有此功效的“说一说”还有不少,如“力学单位制”一节后的“说一说”,提出从单位关系上看公式的正确与错误的问题,也能激起学生主动学习、掌握物理量的单位与公式的关系,进而扩展到对“量纲”概念的认识。又如“抛体运动的规律”一节后的“说一说”提出的“尝试推导斜抛物体轨迹的关系式,讨论关系式中各物理量之间的关系;讨论不能忽略空气阻力时炮弹实际运动轨迹。”对于这一类问题,不能因为从知识层面上来说要求比较高而一概放弃。其实有一部分同学是既有兴趣又有能力来探究的。所以,在教学中要适时引导学生去思考这些问题,以此培养他们坚忍不拔的进取精神和自学钻研的能力。
在“基本相互作用”一节第56页的“说一说”提出:“质子带正电,但质子(与中子一起)却能聚在一起构成原子核。根据你的推测,原因可能是什么?”该问题对学生来说是开放性的,它体现了科学探究中的猜想因素,即在已知事实与已有知识矛盾的情况下,猜想可能存在另一种力,并且可以推测这种力的某些特征。这些问题极大地激发了学生科学探究的欲望。
三、“做一做”,从生活走向物理,从物理走向社会
物理教学应该引导学生从身边熟悉的自然和生活现象中探索、认识物理规律,并尽量把认识到的知识和研究的方法与生活、生产中的应用联系起来,体现物理学在社会进步中的作用。
例如,第18页的“做一做”提出:“设计方法,分别测量自行车在不同的情况下行驶(如长距离和短距离)时的速度;测量蚊香燃烧的速度。对测量结果的可靠性做出评估。”“做一做”能使学生体验日常生活中的速度;对测量结果可靠性评估既可以让学生体会到:通过实验得到的物理数据应该符合实际情况,又可以此判断自己探究过程和设计的实验方法是否正确可行,从而达到培养科学素养之目的。“摩擦力”一节中第63页的“做一做”,第55页“用悬挂法确定薄板的重心”,《物理2》中“曲线运动”一节后的“做一个显示抛体运动的飞镖”,都是起到促使学生积极自主学习而又增强动手能力的作用。
《物理2》中“功率”一节后的“做一做”是调查,除了察看身边的家用电器、周围各种机械外,还可以收集说明书、广告等,调查思路相当宽泛。调查不只是收集数据,还要充分利用这些数据,如分析功率的大小与机器(或器具)的效能之间的联系等。这个学习方式把我们的物理教学从课本、课堂、实验室扩展到了家庭生活,使物理走向了社会,充分体现了新课程理念和目标。坚持“做一做”一定能使学生的观察能力、学习能力、创新能力得到极大的提高。
四、“做一做”实现现代信息技术与物理学科的整合
学生对计算机都很熟悉,知道计算机通过各种软件可以发挥强大的功能。但是,从初中学习中能体会到的还是停留在:让计算机做文字处理、打游戏、通过网络查找信息、传递信息等。《物理1》中第25页“做一做”,介绍了“借助传感器用计算机测速度”的基本原理和操作过程。学校有条件当然不应该放弃这“做一做”的机会,让学生对现代信息技术应用于物理研究有一个切身的体会,实现信息技术与物理学科教学的整合。学校没有条件也应该介绍“做一做”的内容,让学生了解信息技术和物理学之间的关系。通过学生的体会或教师的介绍,使学生知道让计算机直接参与物理实验必须借助于“传感器”,这里介绍了“运动传感器”,同学们禁不住会联想,今后学习到电学、热学,会不会有电流、电压传感器、热传感器呢?“牛顿第三定律”一节的“做一做”,又一次介绍了“用力传感器探究作用力与反作用力的关系”,使得学生对传感器有了一个初步认识。
《物理1》第35页的“做一做”,用计算机常用数表软件Excel来绘制v-t图象;《物理2》第18页“做一做”同样提出用Excel绘制W-v图象或进行数据处理。通过这两个“做一做”,使同学们在信息技术课上学到的现代信息技术手段直接运用于物理实验绘图、分析数据。对于这两个“做一做”的处理,家庭有条件的可以回家做一做,也可以将实验数据带到信息技术课上作为Excel练习。
“做一做”通过信息技术与学科课程的有效整合,让学生亲切感受和亲密接触奥妙无穷的物理世界,在物理学习中酝酿了创新意识。
五、读一读“科学漫步”,找寻科学的思想方法,培养学生树立科学的情感、态度和价值观
《物理1》第13页“科学漫步”栏目中的“全球卫星定位系统”,学生自己阅读后,一部分学生对此很感兴趣,教师若适时鼓励他们查找资料,写一篇小小的研究报告,并给予交流的机会,这将激励他们对现代科学技术探究的欲望,增强学好物理的自信心。又如,《物理1》第31页“科学漫步”栏目介绍的“变化率”,其目的是把物理课中学到的速度、加速度的概念拓展到物理课之外,自然现象甚至社会现象中的许多道理都是相通的。学习要形成一种习惯,把在学校中学到的某课程原理迁移到其他领域。第74页的“惯性参考系”则是把牛顿第一定律的认识纵向迁移到更深层次;第82页“动力学方法测质量”介绍了牛顿第二定律应用于人造天体质量测定的一个实验。它让学生感觉到,学过物理课程之后,看待世界的视角与以前不同了,开阔了,加深了。这就是科学方法、科学态度以及科学的价值观。
《物理2》第76页“科学漫步”栏目的“黑洞”,告诉了学生有关科学家探究黑洞的经历。经典的牛顿引力理论与黑洞的实际情况并不一致,爱因斯坦创立的广义相对论使得黑洞理论有了全新的进展,并介绍了黑洞探测的全新成果。最后霍金的一句话非常有哲理地回答了“人们为什么要研究黑洞?为什么要研究自然?”这样一个十分深刻的问题。“黑洞”将科学的魅力展现在了每一个同学面前。《物理2》中第80页的“时间和空间是什么”又进一步提出:大家认为自己最了解的时间和空间的概念还有待研究和改变。这个问题又将诱惑一代人去思索,去探究。
六、走进“STS”,充分领略科学、技术、社会发展的关系和人文精神
“STS”栏目强调的是科学技术与社会的关系,《物理1》第19页“速度与现代社会”讲的是由于交通工具速度的提高,城市规模扩大了,战争观念更新了,不同文化的交融加快了。本节“STS”还借协和式客机停飞一事,引导学生讨论“交通工具是不是越快越好?”等这样的问题。读一读“从伽利略的一生看科学与社会”,可使学生知道伽利略的发现以及他所应用的科学的推理方法是人类思想史上的伟大成就之一,伽利略的一生说明了科学与社会发展的关系。“航天事业改变着人类的生活”列举了诸多航天跟人类生活相关的事例。从气象卫星到天气预报,从卫星定位系统到自动导航出租车,从地球资源卫星到我国西部开发整体规划,从军用卫星到现代防务,从失重现象到微重力实验室,从太空辐射到太空育种,等等。它引导学生进行科学与生活、社会联系的思考。当学生收看到电视台天气预报的卫星云图时,就感到物理学就在我们的身边。
教育的最终目的是教会学生学会求知、学会做人、学会生存、学会发展、学会审美、学会合作,其核心就是要具有创新意识。在教学中用好“说一说”“做一做”“科学漫步”“STS”等栏目,有利于从应试教育向素质教育的转变,有利于达成新课程的三维教育目标。