唐建華

摘 要：物理原始問題打破習(xí)題教學(xué)一統(tǒng)天下的局面，是物理教育的本源回歸[1]，其能幫學(xué)生從物理知識(shí)走向社會(huì)實(shí)踐。然而，教學(xué)中如何給學(xué)生呈現(xiàn)物理原始問題一直困擾著一線教師。我國(guó)現(xiàn)階段課堂教學(xué)的場(chǎng)所主要是教室，教師很少有機(jī)會(huì)讓學(xué)生直接面對(duì)生活實(shí)際，但隨著攝像、存儲(chǔ)數(shù)字技術(shù)的進(jìn)步，教師可以讓學(xué)生通過圖片、視頻等資源創(chuàng)設(shè)情境，根據(jù)情境呈現(xiàn)物理原始問題，再讓學(xué)生解決。

關(guān)鍵詞：物理；原始問題；視頻；圖片

中圖分類號(hào)：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-6148（2018）1-0019-4

1 為什么可以運(yùn)用圖片、視頻資源展示物理原始問題

人們長(zhǎng)期獲得信息的方式中，視覺感官處在極其重要的位置。調(diào)查表明，當(dāng)今人們獲得信息的方式有約80%是視覺感官獲得的，這一比例遠(yuǎn)超于聽覺、嗅覺、味覺所獲得的信息。隨著科技的發(fā)展，人們很容易就能將生活中的視覺信息記錄下來，如拍成照片、拍成影片等。

圖片、視頻是真實(shí)的生活瞬間的捕捉，教師在平時(shí)如果能留心收集或親自制作一些能夠反映一個(gè)物理問題的視頻或圖片，就能原汁原味地描述生活中遇到的各種問題情境。學(xué)生看到這些情境時(shí)會(huì)感到非常真實(shí)、親切，增加解決問題的興趣，同時(shí)學(xué)生需要自己概括、抽象這些實(shí)際問題，更加靈活地運(yùn)用所學(xué)的物理知識(shí)解決問題。而那些用文字描述的物理習(xí)題，本身就已經(jīng)經(jīng)過抽象、概括、建模，在變成題目時(shí)加進(jìn)了各種數(shù)據(jù)和條件，學(xué)生看到這些“數(shù)據(jù)”就能迅速依靠這些“拐杖”想到公式解答題目，這會(huì)弱化學(xué)生的思維，似乎只要背誦和模擬，就能做題目了。學(xué)生運(yùn)用知識(shí)解決實(shí)際問題的能力沒有得到提高，不利學(xué)生的終身發(fā)展。

現(xiàn)實(shí)中，教師完全可以運(yùn)用照相機(jī)、攝像機(jī)捕捉生活中的物理精彩現(xiàn)象、物理應(yīng)用場(chǎng)景，然后把這些場(chǎng)景帶到課堂上。此時(shí)，師生就不需要直接到解決問題的現(xiàn)場(chǎng)，只需要在教室中展示圖片、視頻等資源，通過觀察這些場(chǎng)景，構(gòu)造問題情境，可以由學(xué)生觀察后提出問題，也可以教師提出問題引發(fā)學(xué)生思考。

2 結(jié)合案例探討如何運(yùn)用圖片、視頻等資源編制物理原始問題

2.1 運(yùn)用圖片呈現(xiàn)物理原始問題

圖片雖是靜態(tài)的，但卻能捕捉一個(gè)個(gè)精彩的瞬間。隨著拍攝和存儲(chǔ)技術(shù)不斷革新，圖片的清晰度越來越大，若教師能很好地選取角度，選擇時(shí)機(jī)，就能拍出更多畫面細(xì)節(jié)、更多情感表現(xiàn)的照片。由于圖片是靜態(tài)的，教師可以用圖片表現(xiàn)一個(gè)現(xiàn)象、一個(gè)狀態(tài)，如光的現(xiàn)象、電現(xiàn)象、受力分析等。具體如“站在水中的人”“插在水中的筷子”“人躺在釘床上”“冰塊浮在水面上”“磁體周圍的立體磁場(chǎng)”“到達(dá)最高處的過山車”“串聯(lián)的亮度不同的燈泡”“套上雨傘的啤酒瓶靜止在一根鐵棒上”等，用這些圖片引入物理原始問題。以下是筆者運(yùn)用的一個(gè)例子。

案例1 分析體育圖片：各種姿勢(shì)的俯臥撐比較

學(xué)生學(xué)完杠桿章節(jié)，初步認(rèn)識(shí)了生活中的各種杠桿，知道了杠桿平衡的條件。筆者找了生活中三種姿勢(shì)做俯臥撐的圖片（如圖1、2、3所示），把它們印在導(dǎo)學(xué)案上，課堂上讓學(xué)生比較幾種俯臥撐的難易程度，即完成每個(gè)俯臥撐時(shí)運(yùn)動(dòng)員所用的力是否一樣？

學(xué)生看到了幾幅圖片后，爭(zhēng)論起來。

生1說：我感覺是圖2這種姿勢(shì)的俯臥撐難度大，完成一個(gè)需要更大的力量，適合于男生。圖1和圖3好像比較簡(jiǎn)單，適合于女生。圖1就是我媽媽常做的一種健身方式。

生2說：圖2和圖3好像差不多，人都是直的。圖1好像簡(jiǎn)單，人不是直的。

生3說：圖1和圖2好像差不多，人是趴在地上的，難度大。圖3簡(jiǎn)單，人有點(diǎn)接近站立姿勢(shì)，做起來簡(jiǎn)單。

顯然，以上幾個(gè)學(xué)生的想法都是基于生活經(jīng)驗(yàn)，或者半經(jīng)驗(yàn)半主觀想象，還沒有聯(lián)系學(xué)習(xí)的知識(shí)，不知道如何運(yùn)用知識(shí)解決此類問題。

這時(shí)筆者提問：“人做俯臥撐的過程類似我們學(xué)習(xí)的哪個(gè)機(jī)械裝置？”

學(xué)生恍然大悟。原來三幅圖都是可以看成杠桿裝置的：找出三幅圖中杠桿的支點(diǎn)，即腳與地面的接觸點(diǎn)；找到杠桿的阻力，即運(yùn)動(dòng)員自身的重力；找到杠桿的動(dòng)力，地面與手間的作用力。但問題來了，不知阻力的作用點(diǎn)在哪里，動(dòng)力的作用點(diǎn)在哪里。

就在大家思維出現(xiàn)障礙時(shí)，生4說：“一般人的重心位于肚臍位置。我在做單杠動(dòng)作時(shí)發(fā)現(xiàn)，將肚臍位置壓在單杠上時(shí)，雙手和腳都可以完全放開，人就可以在單杠上平衡了?！?/p>

筆者補(bǔ)充道：“一般體型正常的人重心位于肚臍附近，生活中人的重心位置因人而異，但這里用單杠判斷重心的方法還是很好的?！?/p>

筆者又問：“動(dòng)力作用點(diǎn)在哪里呢？”

生4說：“作用在人的肩膀上，方向是沿著手臂的方向向上。”

大家沉默一會(huì)兒，筆者拋出問題：“大家知道該杠桿的阻力就是人受到的重力，那么這里的重力是人的哪部分受到的力？”

有學(xué)生迅速說：“不能畫在肩膀上，這樣就沒有把人作為一個(gè)整體，而是把手臂和身體分開了，這樣計(jì)算人受到的重力時(shí)就要去除手臂了，那問題就變復(fù)雜了。所以，把人作為一個(gè)整體，重力的作用點(diǎn)就是重心，動(dòng)力的作用點(diǎn)應(yīng)畫在手掌上，方向是和手掌對(duì)地面的壓力方向相反，地面對(duì)手掌的支持力的方向是垂直于水平的地面，即豎直向上的?！?/p>

就這樣大家共同把這個(gè)實(shí)際物理問題轉(zhuǎn)化成杠桿模型，找到了杠桿的支點(diǎn)、動(dòng)力、阻力及其方向。

筆者說：“這三幅圖都是從側(cè)面去拍的，且相機(jī)距離運(yùn)動(dòng)員的距離是相等的，忽略透視問題，我們可以借助于圖片來畫出力臂，量出兩個(gè)力臂，借助于杠桿平衡條件，算出動(dòng)力?！眻D4、5、6是學(xué)生把實(shí)物轉(zhuǎn)化成杠桿的示意圖。

當(dāng)學(xué)生解決了這一實(shí)際問題后，都很興奮，表示用知識(shí)解決實(shí)際問題很有成就感。解完這個(gè)問題，筆者進(jìn)一步引導(dǎo)：“我們理論推導(dǎo)的結(jié)論是圖5的俯臥撐難度最大，需要更大的動(dòng)力，圖4的俯臥撐最容易做。下面我們?cè)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證圖4和圖5兩種俯臥撐的難易程度，大家思考，應(yīng)該如何設(shè)計(jì)?！贝蠹壹娂娪懻撈饋?。endprint

生5說：“我們?yōu)榱吮苊鈱?shí)驗(yàn)的偶然性，請(qǐng)4個(gè)同學(xué)分別來做5組這兩種姿勢(shì)的俯臥撐，同時(shí)為了避免同學(xué)體力對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響，同學(xué)做俯臥撐的順序是兩個(gè)同學(xué)先做圖4的俯臥撐，另外兩個(gè)同學(xué)先做圖5的俯臥撐。做完后請(qǐng)同學(xué)說出自己的感受?！闭f完后大家很贊同，于是就請(qǐng)了4個(gè)同學(xué)來驗(yàn)證，最后得到和理論推導(dǎo)一樣的結(jié)論。

反思這一過程，教者選用了來自生活中體育鍛煉的俯臥撐代替如下物理習(xí)題：

“某同學(xué)在做俯臥撐運(yùn)動(dòng)，如圖7所示。他的重心在A點(diǎn)，所受重力為520 N，他將身體撐起處于平衡狀態(tài)時(shí)，地面對(duì)手的支持力為多少N？”該習(xí)題好像來自生活但實(shí)際已經(jīng)過高度抽象概括，題目中雖然沒有提及“杠桿”二字，但圖形已經(jīng)看到了杠桿的支點(diǎn)以及力臂和阻力。學(xué)生經(jīng)過訓(xùn)練后，就能運(yùn)用這些數(shù)據(jù)，迅速想到代入杠桿平衡條件公式得出結(jié)果。這樣形成一種“數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)”的認(rèn)知操作模式，這些數(shù)據(jù)既是學(xué)生思維的“拐杖”，又是一種“提示”，只讓學(xué)生練習(xí)這種物理習(xí)題，而不去解決生活中的物理問題，就有可能使學(xué)生永遠(yuǎn)難以丟掉這根“拐杖”，進(jìn)而影響學(xué)生的能力發(fā)展[2]。

2.2 運(yùn)用視頻呈現(xiàn)物理原始問題

視頻是連續(xù)的，能將生活中的一些物理場(chǎng)景很好地展示在學(xué)生面前，非常適合反映物理上的一些過程量，表現(xiàn)物理上的一些動(dòng)態(tài)變化過程，再現(xiàn)生活中運(yùn)用物理知識(shí)解決實(shí)際問題的過程。如“建筑工地吊起鋼材”“搬家公司搬家具”“家庭廚房烹飪”“腳踏自行車”“學(xué)生打籃球”“魔術(shù)表演”“工廠機(jī)械加工”等，用這些視頻引入物理原始問題。以下是筆者運(yùn)用的一個(gè)例子。

案例2 解密魔術(shù)視頻： “冰”投入水中，讓水“沸騰”

筆者先后遠(yuǎn)距離用手機(jī)記錄“冰”投入水中，讓水“沸騰”的過程，然后近距離再用手機(jī)拍攝具體的水中氣泡的變化現(xiàn)象和出來的“白氣”在空氣中的走向，然后帶到課堂上讓學(xué)生觀察、思考，解密該魔術(shù)，如圖8所示。

該物理原始問題應(yīng)用的時(shí)機(jī)是學(xué)生剛好學(xué)完《物態(tài)變化》這一章，已經(jīng)了解了6個(gè)物態(tài)變化。知道水沸騰的現(xiàn)象和條件；知道水蒸氣的液化條件；知道冰的熔化條件；了解一些物質(zhì)的升華和凝華現(xiàn)象等。所以，筆者在教學(xué)中選用了自己拍攝的視頻，讓學(xué)生觀察思考，“冰”投入水中讓水“沸騰”的謎底是什么。

學(xué)生看完后很激動(dòng)，原因是“沸騰”現(xiàn)象很壯觀，水里有非常多的氣泡往上升，而且上方的“白氣”也很多，比學(xué)生自己在課堂上做“水沸騰”實(shí)驗(yàn)時(shí)生成的“白氣”更多。善于思考的學(xué)生又覺得很奇怪，該實(shí)驗(yàn)還沒有給水加熱，只是加了幾個(gè)看著像冰塊的物質(zhì)，水為什么會(huì)產(chǎn)生劇烈沸騰的現(xiàn)象呢？看完后，學(xué)生激烈爭(zhēng)論起來。筆者沒有打斷他們的爭(zhēng)論，而是讓他們把爭(zhēng)論的幾個(gè)問題列出來。學(xué)生列了如下問題：該現(xiàn)象是否是水的沸騰？投入進(jìn)去的是否是冰塊？這兩個(gè)問題筆者也沒有忙于解答，而是再拋給學(xué)生。以下是學(xué)生交流的過程：

生1說：不是水的沸騰。原因是水的沸騰要達(dá)到一定溫度（沸點(diǎn)），同時(shí)還要繼續(xù)吸熱，視頻中水都沒有達(dá)到這兩個(gè)條件。

生2說：是水的沸騰。我們看到水里面有大量氣泡在上升，同時(shí)上方還有大量“白氣”產(chǎn)生，可能放進(jìn)去的這個(gè)物質(zhì)能給水提供大量的熱量，給水加熱，使水沸騰 。

生1又辨析道：不是水的沸騰。如果投進(jìn)去的物質(zhì)能夠給水加熱，常溫的水也不是立即就沸騰，而是要達(dá)到沸點(diǎn)才會(huì)沸騰。同時(shí)我們看到若真是水的沸騰，那么杯口上方就會(huì)有熱的水蒸氣液化形成白氣隨著熱氣流上升，但我們看到的這些白氣是往下沉的。

這時(shí)學(xué)生對(duì)生1的看法都很贊同。此時(shí)筆者再拋出問題：如果投入水中的不是冰塊，那可能是什么物質(zhì)？怎么有氣泡產(chǎn)生？產(chǎn)生的氣泡是水蒸氣嗎？杯口的白氣怎么會(huì)往下沉？

生3說：可能是干冰，投入水中后，我們看到的是干冰升華產(chǎn)生的氣體——二氧化碳，杯口的白氣是氣體二氧化碳。

生4急著說：杯口的白氣不是氣體二氧化碳。氣體二氧化碳是看不見的，而白氣是看得見的，應(yīng)該是看不見的水蒸氣液化而成的小水珠。

生3明顯不服：這里不是水的沸騰，哪來的水蒸氣，怎么會(huì)有水蒸氣液化呢？

經(jīng)過激烈的爭(zhēng)論后，學(xué)生漸漸平靜下來，大家都陷入沉思。

生4說：是干冰升華的氣體二氧化碳引起的，干冰升華要吸熱，導(dǎo)致水溫度降低，同時(shí)產(chǎn)生的氣體二氧化碳溫度也是很低的，此時(shí)從水中出來后，由于密度大，所以從杯子中出來后是往下沉的。當(dāng)周圍空氣中的水蒸氣遇到溫度低的二氧化碳時(shí)，就沿著二氧化碳行走的路徑發(fā)生了液化現(xiàn)象，產(chǎn)生了大量的白氣。

問題終于得到圓滿解答。反思這一過程，教師選用了來自生活中解密魔術(shù)的原始物理問題，用一個(gè)視頻呈現(xiàn)，仿佛把學(xué)生帶到魔術(shù)現(xiàn)場(chǎng)，學(xué)生解決問題的熱情被激起，學(xué)生需要自己運(yùn)用物態(tài)變化知識(shí)，去辨析究竟其中發(fā)生了哪些物態(tài)變化過程。 這個(gè)過程既讓學(xué)生鞏固了知識(shí)，同時(shí)也使學(xué)生體驗(yàn)到解決實(shí)際問題的樂趣。

3 應(yīng)用體會(huì)

以上是分別運(yùn)用圖片、視頻展示問題情境，給學(xué)生呈現(xiàn)一個(gè)物理原始問題，讓學(xué)生結(jié)合學(xué)到的課本知識(shí)，來解決實(shí)際問題，這實(shí)際上也是學(xué)生學(xué)習(xí)物理的根本歸宿。隨著信息技術(shù)的發(fā)展，物理教師隨時(shí)隨地都能采集更多的生活素材來引入物理原始問題，可以是照片的形式，也可以是視頻的形式。隨著教師這種運(yùn)用照片、視頻構(gòu)造物理原始問題意識(shí)的提高，拍攝技術(shù)的進(jìn)步，應(yīng)該會(huì)有更多的物理原始問題呈現(xiàn)在學(xué)生面前。

參考文獻(xiàn)：

[1]邢紅軍.原始物理問題教學(xué)：物理教育改革的新視域[J].課程·教材·教法，2007（5）：51-57.

[2]邢紅軍.從數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)到概念驅(qū)動(dòng)：物理問題解決方式的重要轉(zhuǎn)變[J].課程·教材·教法，2010（3）：50-55.endprint