杜 一

(南京師范大學(xué)教師教育學(xué)院,江蘇 南京 210097)

《加油！向未來(lái)》融入中學(xué)物理教學(xué)的實(shí)施建議

杜 一

(南京師范大學(xué)教師教育學(xué)院,江蘇 南京 210097)

近年來(lái),越來(lái)越多的科學(xué)實(shí)驗(yàn)進(jìn)入電視欄目，不僅豐富了電視熒屏,而且在公民科普教育方面發(fā)揮了重要作用。這其中不乏有許多精彩內(nèi)容可作為課程資源引入到中學(xué)物理教學(xué)中，本文以《加油!向未來(lái)》為例,闡述將科學(xué)實(shí)驗(yàn)欄目合理、有效地引入教學(xué)中的策略,針對(duì)操作過(guò)程中的注意事項(xiàng)提出了相關(guān)建議。

中學(xué)物理教學(xué);課程資源;《加油!向未來(lái)》

1 《加油!向未來(lái)》概述

《加油!向未來(lái)》是央視打造的大型科學(xué)實(shí)驗(yàn)欄目,自2016年7月3日開(kāi)播以來(lái),好評(píng)如潮。11期欄目累計(jì)呈現(xiàn)了66個(gè)實(shí)驗(yàn),其中的31個(gè)與中學(xué)物理緊密相關(guān)，如第3期中呈現(xiàn)了“液氮彩色云”，實(shí)驗(yàn)員將液氮倒入盛有各式蔬菜瓜果的盆中,此時(shí)盆內(nèi)外煙霧繚繞,新鮮瓜果已經(jīng)被凍住,現(xiàn)場(chǎng)食用別有一番風(fēng)味,產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因就是液氮的沸點(diǎn)極低,足以將蔬菜瓜果迅速冷凍。

這類蘊(yùn)含豐富科學(xué)知識(shí)的實(shí)驗(yàn)在該欄目中比比皆是,對(duì)于學(xué)生而言,觀看電視無(wú)疑成了絕佳的學(xué)習(xí)機(jī)會(huì)。因此,教師應(yīng)大力挖掘這些潛在的課程資源,將其融入中學(xué)物理教學(xué)中,還學(xué)生一個(gè)充滿趣味性、探究性的課堂。下面,筆者將對(duì)《加油!向未來(lái)》中呈現(xiàn)的一個(gè)典型對(duì)抗性實(shí)驗(yàn)進(jìn)行具體分析。

2 “利用吸塵器攀爬玻璃墻”實(shí)驗(yàn)賞析

在第6期的錄制現(xiàn)場(chǎng)出現(xiàn)了兩堵玻璃墻,高達(dá)5.5米,這里要開(kāi)展的是一個(gè)科學(xué)對(duì)抗性實(shí)驗(yàn)——利用吸塵器攀爬玻璃墻。

如圖1所示,每名參賽隊(duì)員穿戴兩臺(tái)改裝后的吸塵器,它們分別連接一個(gè)吸盤(pán),吸盤(pán)的手柄處設(shè)有裝置的開(kāi)關(guān),下方連接腳踏板。隊(duì)員腳踩踏板、手握吸盤(pán),通過(guò)對(duì)裝置的控制,快速攀爬到頂端,率先抵達(dá)5.5米處的隊(duì)伍獲勝。

圖1

這一比賽巧妙地運(yùn)用了大氣壓強(qiáng)的原理，隊(duì)員打開(kāi)吸塵器開(kāi)關(guān),玻璃墻和吸盤(pán)之間的空氣便會(huì)被吸走,內(nèi)外壓強(qiáng)差使得吸盤(pán)被牢牢地壓在墻上,由此產(chǎn)生的摩擦力足以能夠承受人的體重,這樣人就不會(huì)滑落。斷開(kāi)開(kāi)關(guān),玻璃墻和吸盤(pán)之間不斷充氣,壓強(qiáng)差逐漸減小,壓力、摩擦力也隨之減小,人就可以輕松地將吸盤(pán)拿開(kāi)。由此可見(jiàn),該比賽不僅是力量的對(duì)抗,更是一場(chǎng)智慧的較量。

在證明大氣壓強(qiáng)存在時(shí),教師通常會(huì)采用傳統(tǒng)的課堂素材——“家用吸盤(pán)掛鉤”,然而,生活中的吸盤(pán)掛鉤經(jīng)常掉落,這對(duì)于缺乏感性認(rèn)識(shí)的八年級(jí)學(xué)生來(lái)說(shuō),容易產(chǎn)生對(duì)大氣壓強(qiáng)存在與否的懷疑。在這種情況下,教師不妨引入上述實(shí)驗(yàn)視頻,震撼的效果會(huì)讓學(xué)生深刻地感受到大氣壓強(qiáng)的存在,可活躍氣氛、改善教學(xué)效果。

3 科學(xué)實(shí)驗(yàn)欄目引入中學(xué)物理課堂的建議

科學(xué)實(shí)驗(yàn)欄目經(jīng)過(guò)深度挖掘可以成為優(yōu)質(zhì)的課程資源,彌補(bǔ)傳統(tǒng)課堂素材中存在的不足。那么,如何有效地將其融入中學(xué)物理教學(xué)中呢？下面筆者就以《加油!向未來(lái)》為例，提出以下建議。

3.1 創(chuàng)設(shè)教學(xué)情境

興趣是最好的老師,學(xué)生全身心投入學(xué)習(xí)的必要前提就是充滿興趣和求知欲,而《加油!向未來(lái)》中的許多場(chǎng)景都可以成為良好的教學(xué)情境,筆者對(duì)這些實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了梳理,具體內(nèi)容見(jiàn)表1。

表1 適用于激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的科學(xué)實(shí)驗(yàn)

例如第1期欄目中呈現(xiàn)的“人體大擺球”實(shí)驗(yàn),有極高的驚險(xiǎn)系數(shù)。主持人坐上大擺球后被吊到八米高空,另一人坐在完全對(duì)稱的位置上,完成擺球擺動(dòng)實(shí)驗(yàn)。根據(jù)能量守恒定律可知,當(dāng)大擺球擺動(dòng)時(shí),如果勢(shì)能和動(dòng)能完全轉(zhuǎn)化,擺球?qū)糁袑?duì)稱位置上毫無(wú)保護(hù)的人,但由于空氣阻力和裝置摩擦力的存在,能量將被消耗一部分,對(duì)面位置上的人理應(yīng)安然無(wú)恙。驗(yàn)證過(guò)程驚險(xiǎn)刺激,給學(xué)生帶來(lái)的視覺(jué)沖擊將深深吸引他們?nèi)硇牡膮⑴c課堂教學(xué)。

能量守恒的內(nèi)容抽象難懂,引入該實(shí)驗(yàn)會(huì)大大減少學(xué)生的畏難情緒。然而在教室里百分百還原操作并不現(xiàn)實(shí),我們可以簡(jiǎn)化模型,用一根足夠長(zhǎng)的繩子拴住石塊,在對(duì)面完全對(duì)稱的位置上放一塊橡皮泥,釋放石塊后,觀察橡皮泥的形狀變化,當(dāng)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)橡皮泥完好無(wú)損時(shí),學(xué)生會(huì)由于好奇爭(zhēng)相動(dòng)手嘗試并思考如果石塊位置高一點(diǎn)會(huì)怎樣？低一點(diǎn)又如何？經(jīng)過(guò)親身體驗(yàn),學(xué)生的感性認(rèn)識(shí)增強(qiáng),這會(huì)為后面的教學(xué)奠定良好的基礎(chǔ)。

3.2 編制習(xí)題

練習(xí)是知識(shí)運(yùn)用的主要方式、教學(xué)評(píng)價(jià)的重要手段。針對(duì)物理習(xí)題目前存在的模式化、脫離現(xiàn)實(shí)等傾向,人們開(kāi)始重視情境化試題的命制?！都佑?向未來(lái)》中有許多吸人眼球的情境與我們的生活聯(lián)系密切,將其稍加改造,可改編成情境性很強(qiáng)的習(xí)題供學(xué)生練習(xí)，以鞏固所學(xué)知識(shí)。筆者對(duì)這些實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了梳理,具體內(nèi)容見(jiàn)表2。

表2 適用于編制習(xí)題的科學(xué)實(shí)驗(yàn)

比如在第1期中出現(xiàn)的“浪漫的秋千”這一實(shí)驗(yàn)可改編成一道有關(guān)大氣壓強(qiáng)的估算題:如圖2、3所示,兩個(gè)成年人可以安全地坐在由三只高腳杯吊起的秋千上,逐一敲碎杯子,試估算最少幾只高腳杯可以成功地吊起兩個(gè)成年人？

圖2

長(zhǎng)期以來(lái),通過(guò)“題海戰(zhàn)術(shù)”學(xué)生被訓(xùn)練成做題機(jī)器,問(wèn)題解決能力得不到提高,究其原因就是教學(xué)與實(shí)際生活相距甚遠(yuǎn)。而《加油!向未來(lái)》提供的素材和資源可供教師深度挖掘,改編習(xí)題,有效解決上述問(wèn)題。

圖3

3.3 提高中學(xué)物理課堂的人文性

在科學(xué)教育中滲透人文教育,培養(yǎng)學(xué)生人文素養(yǎng),已經(jīng)成為當(dāng)今科學(xué)教育教學(xué)改革的重要課題。將物理教學(xué)與人文教育有效融合可以彰顯人文關(guān)懷、提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，筆者對(duì)欄目中可以充當(dāng)這一角色的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了梳理,見(jiàn)表3。

表3 適用于提高課堂人文性的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

第1期欄目中呈現(xiàn)了“神奇的懸浮”實(shí)驗(yàn),泡沫碗、氣球環(huán)等我們熟悉的物品在鼓風(fēng)機(jī)的作用下,可以懸浮起來(lái),這是伯努利原理的體現(xiàn)?？茖W(xué)博士在解釋?xiě)腋‖F(xiàn)象產(chǎn)生原因的同時(shí),重點(diǎn)提到地鐵站站臺(tái)上的那根安全黃線的緣由,如果列車經(jīng)過(guò)站臺(tái)沒(méi)有停車,那么此處的空氣流速就會(huì)極大,壓強(qiáng)極小,就會(huì)把人朝車的方向吸過(guò)去,有潛在的危險(xiǎn)性。

這些不經(jīng)意的情景隱含著豐富的物理知識(shí)與安全常識(shí),該欄目飽含濃厚的人文情懷,這也啟發(fā)教師可以精選同類型的實(shí)驗(yàn),在教授課堂知識(shí)的同時(shí)積極尋求其與社會(huì)、文化之間的聯(lián)系,提高學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的能力,體現(xiàn)科學(xué)課堂的人文關(guān)懷。

4 科學(xué)實(shí)驗(yàn)欄目引入中學(xué)物理教學(xué)的注意事項(xiàng)

《加油！向未來(lái)》中的物理教育資源非常豐富且珍貴,適當(dāng)?shù)貙⑵湟氲秸n堂中會(huì)顯著提高教學(xué)效果。然而在引入之前需要教師做好準(zhǔn)備工作,以免在教學(xué)環(huán)節(jié)中出現(xiàn)問(wèn)題。

4.1 實(shí)驗(yàn)篩選需謹(jǐn)慎

《加油!向未來(lái)》中有兩類實(shí)驗(yàn)在引入時(shí)需慎重考慮。一類是夾雜著“科里奧利力”“轉(zhuǎn)動(dòng)慣量”等大學(xué)物理知識(shí)的實(shí)驗(yàn),另一類是與現(xiàn)實(shí)脫節(jié)的材料、資源,這些都不能夠入選融入課堂教學(xué)的素材庫(kù)。教師應(yīng)該精選一些效果震撼、明顯,能夠直觀反映中學(xué)物理原理的實(shí)驗(yàn)片段,以保證課堂教學(xué)的有效性和高效性。

4.2 播放長(zhǎng)度需適當(dāng)

《加油!向未來(lái)》作為一檔電視欄目,制作過(guò)程中大量嘉賓對(duì)話、烘托欄目效果的片段必不可少,因此教師可以選擇提前剪輯或者播放過(guò)程中恰當(dāng)快進(jìn)等方式，避免課堂進(jìn)度受到影響。

4.3 安全問(wèn)題需提防

欄目中的部分實(shí)驗(yàn)會(huì)存在安全隱患,比如:魯本斯火焰跳舞、冰凍大蝦滾油鍋、穿越的火焰等,他們或者器材本身有危險(xiǎn)性、或者實(shí)驗(yàn)結(jié)果不安全,所以在觀看視頻的過(guò)程中教師務(wù)必提醒學(xué)生不可擅自模仿操作,提高大家的安全意識(shí)。在欄目中這些實(shí)驗(yàn)都是由專業(yè)實(shí)驗(yàn)員進(jìn)行操作的,周圍人員也佩戴護(hù)目鏡等安全設(shè)備,但是現(xiàn)實(shí)的環(huán)境達(dá)不到這樣的安全防護(hù)級(jí)別,切不可一時(shí)疏忽釀成大錯(cuò)。因此,筆者建議在選取資源時(shí)盡量避免存在安全隱患的項(xiàng)目,迫不得已就需要教師有意識(shí)提醒學(xué)生注意安全。

近年來(lái)的電視熒屏涌現(xiàn)了許多類似的科學(xué)實(shí)驗(yàn)欄目,比如CCTV-2每周六19:30播出的《是真的嗎》、CCTV-10每周日17:15播出的《原來(lái)如此》、湖南衛(wèi)視每周二、三18:00播出的《新聞大求真之求真科學(xué)秀》等等,它們吸引了觀眾的目光,對(duì)于中學(xué)生來(lái)說(shuō)更是益處多多。所以在享受欄目的同時(shí),作為中學(xué)物理教師更應(yīng)該善于洞察這其中蘊(yùn)含的科學(xué)教育價(jià)值,思考如何將其有效與中學(xué)物理教學(xué)結(jié)合。

[1] 孫風(fēng)波.電視欄目引入中學(xué)物理教學(xué)的探討[J].中學(xué)物理教學(xué)參考,2015,(4).

[2] 閻金鐸,郭玉英.中學(xué)物理教學(xué)概論[M].北京：高等教育出版社,2008.

[3] 胡曉琦,吳偉.深挖文本課程資源 打造探究式學(xué)習(xí)課堂——由“馬德堡半球?qū)嶒?yàn)”的爭(zhēng)議帶來(lái)的思考[J].物理教學(xué)探討,2016，(7).

[4] 呂致遠(yuǎn).科學(xué)與人文——物理教學(xué)中如何滲透人文教育[J].內(nèi)蒙古師范大學(xué)學(xué)報(bào),2009，(10).