羅東保 許林 彭朝陽 李漢全
摘? ?要:科普類節(jié)目以其獨(dú)特的風(fēng)格越來越受到人們的喜愛,它在傳播科學(xué)的同時(shí),帶領(lǐng)觀眾感受生活背后所蘊(yùn)含的科學(xué)奧秘。本文以最為典型的科普類節(jié)目《原來如此》為例,從拓展物理知識(shí)等四個(gè)角度來闡述科普類節(jié)目如何應(yīng)用在物理教學(xué)中。
關(guān)鍵詞:原來如此;物理教學(xué);科普;影視劇
中圖分類號(hào):G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A ? ? 文章編號(hào):1003-6148(2019)3-0068-5
戴爾經(jīng)驗(yàn)之塔中,“觀察的經(jīng)驗(yàn)”(又稱間接的經(jīng)驗(yàn)和代替經(jīng)驗(yàn))包括觀摩、見習(xí)、電影、電視等層次,特別指出了“觀察的經(jīng)驗(yàn)”在獲取知識(shí)時(shí)的媒介作用,既容易轉(zhuǎn)向抽象概念化,又容易轉(zhuǎn)向具體實(shí)際化。戴爾認(rèn)為,在將現(xiàn)實(shí)的感覺事物一般化的時(shí)候起到有力作用的就是半具體化、半抽象化的視聽教材[1]。科普類視頻有著其獨(dú)特的魅力,在傳遞科學(xué)知識(shí)的同時(shí),拉近了人們與生活之間的距離,它的豐富多樣性,以及深入淺出的講解,將濃縮于短時(shí)間內(nèi)的科學(xué)以最容易接受的方式展現(xiàn)出來。因此,物理教師在進(jìn)行教學(xué)的時(shí)候,科普類節(jié)目作為視聽教材具有一定的可行性。
1? ? 《原來如此》
《原來如此》是中央電視臺(tái)科教頻道(CCTV10)一檔以實(shí)驗(yàn)體驗(yàn)為特征的科普欄目。在人們習(xí)以為常、熟視無睹的日常生活中發(fā)現(xiàn)問題,通過質(zhì)疑假設(shè)、實(shí)驗(yàn)求證的調(diào)查手段,給予科學(xué)探究。其特點(diǎn)是:以趣味實(shí)驗(yàn)和體驗(yàn)的方式解答生活中的科學(xué)問題,以一種輕松愉悅的節(jié)目形態(tài)來傳遞科學(xué)思維、科學(xué)方法,培養(yǎng)科學(xué)精神,實(shí)現(xiàn)科普傳播由知識(shí)的簡(jiǎn)單灌輸向培養(yǎng)科學(xué)思維方法的轉(zhuǎn)變[2]。換言之,與其他科普類節(jié)目相比較,《原來如此》更適合中學(xué)生觀看,其中蘊(yùn)含的物理知識(shí)更為直觀易懂,更加接近中學(xué)生的認(rèn)知范圍,對(duì)于提高學(xué)生的科學(xué)探究能力,培養(yǎng)科學(xué)態(tài)度與責(zé)任幫助更大。因此,該檔節(jié)目也引起了筆者的強(qiáng)烈共鳴。
2? ? 《原來如此》在教學(xué)中的運(yùn)用
《原來如此》最吸引人的地方在于它在闡述事實(shí)真相的過程中運(yùn)用了大量的物理知識(shí),無疑為物理與生活架起了一座橋梁。這對(duì)于物理教師進(jìn)行教學(xué),激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,讓學(xué)生學(xué)會(huì)創(chuàng)新、學(xué)以致用,為學(xué)生終身發(fā)展起到了一定的作用。對(duì)學(xué)生而言,是一個(gè)很不錯(cuò)的學(xué)習(xí)材料。該節(jié)目由50分鐘逐漸縮減為了現(xiàn)在的23分鐘左右,節(jié)目?jī)?nèi)容更加精髓化,因此對(duì)于教師運(yùn)用視頻剪輯軟件進(jìn)行加工處理作為教學(xué)視頻來運(yùn)用的難度大大降低。那么,在教學(xué)中,教師如何將它作為一個(gè)教學(xué)資源來使用,對(duì)學(xué)生又會(huì)有怎樣的影響呢?
2.1? ? 拓展物理知識(shí)
案例1 物理學(xué),大到浩瀚宇宙,小到微觀粒子。就中學(xué)生來說,目前課本所學(xué)僅僅是物理學(xué)中的冰山一角,除課本外還有許許多多的物理知識(shí)正等著學(xué)生去學(xué)習(xí),探究課本外的物理現(xiàn)象對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維也會(huì)有所幫助。如在學(xué)生學(xué)習(xí)“速度”這一內(nèi)容后,播放《U型池上的速度奧秘》。在中國(guó)科技館中一個(gè)大型滑軌裝置(圖1),起點(diǎn)與終點(diǎn)位置一樣,路徑不同,一條是直線軌道,另外兩條是彎曲程度不一樣的曲線滑軌。在實(shí)驗(yàn)中從起點(diǎn)開始放下大小、形狀、重量完全相同的籃球,結(jié)果發(fā)現(xiàn):籃球在曲線上運(yùn)動(dòng)的時(shí)間要比在直線上運(yùn)動(dòng)的時(shí)間短,平均速度要快;彎曲程度大的軌道上,籃球的運(yùn)動(dòng)速度更快。這顯然引起了學(xué)生的認(rèn)知沖突,他們知道兩點(diǎn)之間直線距離最短,那么直線上的用時(shí)應(yīng)該也是最短的,但實(shí)驗(yàn)結(jié)果卻不是這樣?;@球在曲線上的速度大于在直線上的速度,所以直線距離雖短但時(shí)間卻不一定是最短的。這是為什么呢??jī)牲c(diǎn)之間的直線只有一條,而曲線卻有無數(shù)條,那么哪一條才是最快的呢?疑問不斷在學(xué)生心中升起。跟著前人探究的腳步,探究員給我們引出了“最速降線”的概念(圖2)。最速降線也叫旋輪線,兩點(diǎn)之間產(chǎn)生最快速度的曲線,被我們稱為最速降線。讓我們知道了物體在最速降線上的運(yùn)動(dòng)速度最快,介紹了其等時(shí)性(兩個(gè)一模一樣的旋輪線軌道,將兩個(gè)完全相同的球放置在不同高度,同時(shí)放手,兩個(gè)球同時(shí)到達(dá)終點(diǎn))。“旋輪線”是個(gè)看似簡(jiǎn)單但有趣的物理知識(shí),不僅可通過實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證它的速度特性,還可經(jīng)過數(shù)學(xué)推導(dǎo)證明,體現(xiàn)出了物理學(xué)理論結(jié)合實(shí)驗(yàn)的獨(dú)特性質(zhì)。對(duì)類似物理知識(shí)感興趣的學(xué)生,可鼓勵(lì)他們?nèi)ヌ剿鳜F(xiàn)象背后的數(shù)學(xué)知識(shí),從數(shù)學(xué)理論和實(shí)驗(yàn)全面去理解科學(xué)現(xiàn)象。對(duì)于生活中遇到的其他物理現(xiàn)象,以理論結(jié)合實(shí)踐的辦法去解讀它,逐漸培養(yǎng)起科學(xué)探究的精神。在學(xué)生的學(xué)習(xí)生涯中,在有機(jī)會(huì)學(xué)習(xí)到課本以外的物理知識(shí)時(shí),教師應(yīng)該積極鼓勵(lì)學(xué)生廣泛閱讀科學(xué)作品。學(xué)生學(xué)得越多,得到的知識(shí)越廣泛,對(duì)于他們目前的學(xué)習(xí)或是以后走入社會(huì),益處良多。
2.2? ? 彌補(bǔ)課堂實(shí)驗(yàn)
案例2? 目前的物理實(shí)驗(yàn)室雖然能夠滿足課程標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)驗(yàn)要求,但其中一些能夠讓學(xué)生有更為直觀感受的實(shí)驗(yàn),由于受到場(chǎng)地限制以及危險(xiǎn)性大等因素的影響在課堂上卻無法進(jìn)行,而在《原來如此》節(jié)目中,實(shí)驗(yàn)員給我們進(jìn)行了完美的展示。學(xué)習(xí)了牛頓第一定律后,學(xué)生都知道了慣性給我們帶來方便的同時(shí),也存在著危險(xiǎn),到底會(huì)造成什么樣的危險(xiǎn)?這就不得而知了。在《抵抗慣性》和《安全行駛,親囊相助》兩期節(jié)目中,實(shí)驗(yàn)員使用了通過國(guó)家安全監(jiān)測(cè)的車輛,放入模擬假人進(jìn)行了科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶?shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)中,控制了相同的車速(50 km/h),通過撞擊直觀地表現(xiàn)出了車內(nèi)乘客由于自身慣性受到的傷害。通過多次實(shí)驗(yàn),在假人的頭、手、膝蓋等部分用彩色顏料進(jìn)行了標(biāo)記,得出了在相同速度下,汽車受到撞擊時(shí)系安全帶和不系安全帶對(duì)人體的傷害是截然不同的(圖3)。在不系安全帶的情況下,由于慣性,模擬人直接撞破了前擋風(fēng)玻璃;即使有安全氣囊的保護(hù),由于氣囊對(duì)人體的反向作用力,會(huì)使人體進(jìn)行二次碰撞,在實(shí)驗(yàn)中實(shí)驗(yàn)員標(biāo)記的人體各部位仍然發(fā)生了激烈碰撞,發(fā)生變形。在系上安全帶之后,實(shí)驗(yàn)員們通過傳感器所收集到的數(shù)據(jù)均低于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)值,說明安全帶加上安全氣囊能夠大大降低汽車撞擊時(shí)的危險(xiǎn)(圖4)。這個(gè)實(shí)驗(yàn)由于用到了真實(shí)的車輛進(jìn)行模擬,所以需要花費(fèi)大量資金以及技術(shù)設(shè)備,但對(duì)于體現(xiàn)慣性的危害,這個(gè)科學(xué)探究實(shí)驗(yàn)體現(xiàn)得淋漓盡致。當(dāng)教師在講解慣性危害時(shí),如果能夠穿插入這個(gè)實(shí)驗(yàn)視頻,對(duì)于學(xué)生理解慣性勢(shì)必可起到理想的效果,也起到了安全教育的作用。
案例3 在初中階段的學(xué)習(xí)中,如何防止噪音是一個(gè)重要的知識(shí)點(diǎn),噪音可通過聲源處、傳播過程中和接收處減弱?!对胍舻拿孛堋芬黄诠?jié)目中通過實(shí)驗(yàn)重點(diǎn)分析了減弱噪音的特殊材料是如何在聲音傳播過程中起到作用的。節(jié)目介紹了中科院聲學(xué)研究所中消音室消音的奧秘就在于呈錐形的吸聲層(圖5),內(nèi)部填充了多孔玻璃纖維,當(dāng)聲波從吸聲體尖端入射時(shí),被高效地吸收,逐步瓦解,達(dá)到消音的作用。最后,將普通玻璃和家居隔音玻璃在同一環(huán)境、同一聲源的隔音效果進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)對(duì)比,發(fā)現(xiàn)隔音玻璃效果十分顯著。隔音玻璃的結(jié)構(gòu)是由一套中空玻璃與一塊夾膠玻璃組成的復(fù)合玻璃,當(dāng)噪音依次通過中空層和夾膠層,聲波在不同結(jié)構(gòu)的介質(zhì)中傳播,被隔音阻尼膠吸收、扭曲、減震、衰減、濾除,最后進(jìn)入室內(nèi)的噪聲就極大地減?。▓D6)。兩個(gè)實(shí)驗(yàn)對(duì)于學(xué)生理解噪音是如何在傳播過程中被減弱的這一問題有著很好的幫助,可形象地為學(xué)生展示噪音如何被衰減,使學(xué)生更深層次地理解噪音,鞏固噪音的防治方法。在實(shí)際教學(xué)過程中,教師很難進(jìn)行實(shí)驗(yàn)演示來展現(xiàn)出這些特點(diǎn),而這期節(jié)目無疑為教師彌補(bǔ)了這個(gè)遺憾。
2.3? ? 課后鞏固新知,激發(fā)探究欲望
案例4 在很多期的節(jié)目中,《原來如此》都給觀眾展示了中學(xué)物理課本上的知識(shí),如在《插上翅膀》一期節(jié)目中,講解了壓強(qiáng)與流速的關(guān)系、紙飛機(jī)為何能夠起飛的原理;《水中潛伏》則給我們介紹了物體密度與浮力的關(guān)系;《神奇的杠桿》從生活中的工具解釋了杠桿神奇的原理。比起課本上的文字概述,這些結(jié)合了生活的豐富多彩的視頻,既清楚地解釋了其中的物理學(xué)知識(shí),又達(dá)到了對(duì)課本內(nèi)容再次回顧的效果?!锻h(yuǎn)鏡為何能望遠(yuǎn)》由伽利略和開普勒制作的望遠(yuǎn)鏡結(jié)構(gòu)引入,探究員利用大小不同的兩個(gè)凸透鏡制作成了一個(gè)開普勒式望遠(yuǎn)鏡,利用這個(gè)望遠(yuǎn)鏡看到了遠(yuǎn)處肉眼無法看清的文字。節(jié)目中詳細(xì)敘述了凸透鏡的成像原理 (圖7),以及我們?nèi)搜劭辞逦矬w與我們眼睛所成視角的大小有關(guān)(圖8),這也是望遠(yuǎn)鏡能夠幫助我們看清遠(yuǎn)處物體的原因。但這時(shí)我們所看到的像是倒立著的像,這和學(xué)生所學(xué)的凸透鏡成像原理一樣。那為什么我們生活中的望遠(yuǎn)鏡看到的卻是正像呢?生活中的望遠(yuǎn)鏡除了有目鏡和物鏡之外,還加入了兩個(gè)呈90度的棱鏡,正是因?yàn)橛辛诉@組棱鏡,使得經(jīng)過物鏡的光線繼續(xù)向前傳播的時(shí)候進(jìn)入到棱鏡系統(tǒng),在棱鏡中發(fā)生四次折射,最終得到正立、放大的像,解疑答惑的同時(shí)鞏固了所學(xué)。在對(duì)不同倍數(shù)的望遠(yuǎn)鏡進(jìn)行性能的探究后得出結(jié)論:望遠(yuǎn)鏡要能夠望得更遠(yuǎn),不僅需要大的倍數(shù),而且還需要把望遠(yuǎn)鏡的口徑設(shè)計(jì)得很大,這又給學(xué)生補(bǔ)充了科普知識(shí)。在這一期節(jié)目中,其中凸透鏡成像原理的講解可以鞏固學(xué)生學(xué)過的知識(shí)。節(jié)目中還介紹單筒式望遠(yuǎn)鏡的制作方法,可引起學(xué)生強(qiáng)烈的探究欲望。在觀看了這期節(jié)目后,可以給學(xué)生布置課外作業(yè),讓學(xué)生動(dòng)手制作一個(gè)簡(jiǎn)易望遠(yuǎn)鏡,去感受望遠(yuǎn)鏡的神奇魅力,既掌握了原理,又增強(qiáng)了學(xué)生的動(dòng)手能力。
2.4? ? 傳遞物理與生活安全
案例5 物理學(xué)發(fā)展至今,為人類帶來的飛速發(fā)展不言而喻。但是在其背后同樣也存在著許多安全隱患,而這些安全隱患就存在于我們的生活當(dāng)中。如果我們不對(duì)這些隱患引起重視,那么就可能會(huì)發(fā)生安全事故,甚至造成人員傷亡。因此,教師對(duì)學(xué)生進(jìn)行物理安全教育就顯得十分必要,只有深知其原理,才能做到防范于未然。《原來如此》有多期節(jié)目對(duì)物理與生活安全進(jìn)行了全面的實(shí)驗(yàn)探究,給我們展示了危險(xiǎn)是如何發(fā)生的,教會(huì)我們應(yīng)當(dāng)怎樣去避免危險(xiǎn)。如例2中《抵抗慣性》和《安全行駛,親囊相助》從實(shí)驗(yàn)的角度給我們展示了慣性的危害;《電池爆炸的奧秘》用實(shí)驗(yàn)證明了電池在遭受外力時(shí)一旦內(nèi)部破損就容易發(fā)生燃燒爆炸,在短路后也極其容易發(fā)生危險(xiǎn);用這些素材來做安全教育的宣講,也是一個(gè)很好的選擇。在《避雷神器》一期節(jié)目中,通過模型(圖9)介紹了雷電產(chǎn)生的原因:是由于天空中飄著的烏云在移動(dòng)的過程中相互摩擦而產(chǎn)生了靜電,在云層的下端就會(huì)產(chǎn)生一層電荷,當(dāng)正負(fù)電荷達(dá)到一定的厚度時(shí),一旦連接,一瞬間就會(huì)產(chǎn)生非常劇烈的閃電,此時(shí)電壓可高達(dá)數(shù)十萬伏。通過利用高壓發(fā)生器,實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證雷雨天氣在戶外撥打手機(jī)極易造成危險(xiǎn)的發(fā)生,在室內(nèi)接聽有線電話以及淋浴都有可能會(huì)發(fā)生雷擊的危險(xiǎn)。為了防止直擊雷和感應(yīng)雷(由于靜電感應(yīng)引起)帶來的危害,人們發(fā)明了避雷針來保護(hù)我們的安全。它通過其自身的金屬作為導(dǎo)體,將雷電流引入到大地上去,從而達(dá)到保護(hù)生命財(cái)產(chǎn)安全的作用。雷電威力巨大,所以當(dāng)我們?cè)庥隼子晏鞖?,在室?nèi)時(shí),應(yīng)把電視的戶外天線插頭和電源插頭拔掉,不要靠近窗口,遠(yuǎn)離電燈、電線、電話線等引入線;在空曠的室外時(shí),除了不接聽電話之外,還要遠(yuǎn)離鐵欄等金屬物體。
案例6? 靜電是我們生活中常見的物理現(xiàn)象,由于靜電會(huì)帶來刺痛感,學(xué)生對(duì)它也并不陌生。許多火災(zāi)也是因?yàn)殪o電而引起的,造成了許多人員的傷亡和財(cái)產(chǎn)的損失?!断o電》和《不起眼的靜電》兩期節(jié)目給我們演示了靜電的產(chǎn)生原因:由于摩擦打破原子中正負(fù)電荷的數(shù)量,當(dāng)我們和周圍環(huán)境的物體產(chǎn)生一個(gè)靜電的壓差,在接觸的一瞬間就會(huì)將我們體內(nèi)的高電壓直接輸送到低電壓處,在這個(gè)過程中所釋放的能量就是我們所看到的靜電的電火花。解開了靜電的廬山真面目后,研究人員利用自動(dòng)滾筒摩擦機(jī),通過對(duì)三件不同面料的衣物在機(jī)器中摩擦15分鐘后產(chǎn)生的電量作對(duì)比,結(jié)果發(fā)現(xiàn)毛領(lǐng)大衣和毛衣都產(chǎn)生了大量的靜電,而百分之百純棉衣物則只產(chǎn)生了0.261的電量;利用濕度試驗(yàn)箱,工作人員測(cè)試了不同濕度下人做同一動(dòng)作的靜電電壓,隨著濕度的增加,從實(shí)驗(yàn)儀器上可以看出所產(chǎn)生的靜電電壓值就越來越小。這兩期節(jié)目作為一個(gè)安全知識(shí)的宣講,讓學(xué)生了解了靜電的真實(shí)面目,面對(duì)生活中靜電所帶來的安全隱患,讓他們學(xué)會(huì)了如何去防止靜電,在享受物理給我們生活帶來便利的同時(shí),也不會(huì)因?yàn)樗a(chǎn)生的危險(xiǎn)而危害到我們,體現(xiàn)了物理與生活之間的多面性,更加增強(qiáng)了學(xué)生對(duì)物理的認(rèn)知。
3? ? 拋磚引玉,積極利用影視劇教學(xué)資源
在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)高速發(fā)展的今天,除了《原來如此》,還有《科技之光》《走進(jìn)科學(xué)》《創(chuàng)新無限》《科技人生》等科普類節(jié)目[3],從不同角度,以嚴(yán)謹(jǐn)科學(xué)的方式向大眾傳遞著豐富的科學(xué)理論知識(shí),相同的是節(jié)目中蘊(yùn)含了許多物理的學(xué)科知識(shí)。這些學(xué)科知識(shí)很多都來源于課本,但是把物理知識(shí)通過精彩的視頻作為載體的方式比課本更加形象直觀。它擁有既能看又能聽的性質(zhì),還具有強(qiáng)烈的藝術(shù)表現(xiàn)力,情境更能引人入勝,有利于引起學(xué)生的共鳴和激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣[4]。大量影視劇中(尤其科幻電影)蘊(yùn)含著豐富的物理知識(shí),可作為很好的課程資源來利用。在實(shí)際教學(xué)中,因勢(shì)利導(dǎo),借助優(yōu)秀的影視劇對(duì)學(xué)生產(chǎn)生的強(qiáng)烈震撼力和感染力,去引導(dǎo)教育學(xué)生,對(duì)教學(xué)將產(chǎn)生意想不到的效果[1]。在課后以及學(xué)生休閑時(shí)間,教師也可推薦典型的影視劇,在看電影的同時(shí),去感受其中的科技奧秘,領(lǐng)略當(dāng)中的物理知識(shí),走進(jìn)生活,走近物理,培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)態(tài)度與責(zé)任的核心素養(yǎng)。
當(dāng)然,運(yùn)用影視劇作為教學(xué)資源,重點(diǎn)是要凸顯它的輔助作用,不可無根據(jù)地夸大其作用。在教學(xué)中也要遵循一定的原則:
(1)目標(biāo)性原則。在教學(xué)過程中運(yùn)用,應(yīng)以實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)為依據(jù),有目的性地選擇加工視頻資料。
(2)科學(xué)性原則。物理是一門自然學(xué)科,所用的影視劇要體現(xiàn)出它實(shí)事求是、嚴(yán)謹(jǐn)求真的性質(zhì)。
(3)典型性原則。視頻資料紛繁多樣,通過加工,應(yīng)該有一針見血、直奔主題的效果,切勿冗長(zhǎng)復(fù)雜。
(4)時(shí)事性原則。科技在進(jìn)步,時(shí)代在發(fā)展,挑選時(shí)應(yīng)選擇聯(lián)系生活、學(xué)生關(guān)注度高的熱門影視,以引發(fā)學(xué)習(xí)熱情。
4? ? 結(jié)? 語
課本作為我們教師最主要的教學(xué)工具,其主導(dǎo)地位不可撼動(dòng)。然而,對(duì)于現(xiàn)在飛速發(fā)展的信息時(shí)代,教育也應(yīng)體現(xiàn)出它的多元化,教學(xué)資源不應(yīng)該僅僅局限于課本。各類影視劇精彩紛呈,時(shí)時(shí)刻刻沖擊著學(xué)生的大腦,其中優(yōu)秀的科普類節(jié)目應(yīng)該為物理教師所用,通過對(duì)節(jié)目的深度加工可成為物理教師新穎的教輔資料。它們能夠使得物理知識(shí)可視化、形象化,加深了生活與物理的聯(lián)系??梢栽诮虒W(xué)過程中不斷散發(fā)出它的魅力,去提高學(xué)生的學(xué)習(xí)激情,引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注生活、關(guān)注物理,從真正意義上讓學(xué)生經(jīng)歷從自然到物理、從生活到物理的認(rèn)識(shí)過程。
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(欄目編輯? ? 張正嚴(yán))