楊秀芬

關(guān)鍵詞：物理;核心素養(yǎng);創(chuàng)新實(shí)踐;新能源發(fā)電

引言

教育部制定的《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)》（2017年版）明確指出：高中物理課程應(yīng)在義務(wù)教育的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步促進(jìn)學(xué)生物理核心素養(yǎng)的形成和發(fā)展[ 1 ]?？梢?jiàn)，新一輪中學(xué)物理教學(xué)改革的重中之重在于發(fā)展學(xué)生的物理核心素養(yǎng)，促進(jìn)學(xué)生形成物理觀念、培養(yǎng)科學(xué)思維能力、掌握實(shí)驗(yàn)探究方法、具備科學(xué)態(tài)度與責(zé)任感。本文嘗試以“科技實(shí)踐活動(dòng)‘探究新能源發(fā)電的設(shè)計(jì)與實(shí)施”為例，淺析如何利用本地科技發(fā)展資源，開(kāi)展物理科技實(shí)踐活動(dòng)，落實(shí)新課標(biāo)，發(fā)展學(xué)生物理核心素養(yǎng)的要求。

1 ?明確活動(dòng)目標(biāo)

本方案的設(shè)計(jì)充分考慮到中學(xué)生的興趣愛(ài)好與知識(shí)水平，力求活動(dòng)過(guò)程的新穎性、趣味性與科學(xué)性，注重激發(fā)學(xué)生的參與熱情、提高學(xué)生自主探究興趣、提升學(xué)生設(shè)計(jì)與制作水平。依據(jù)新課標(biāo)物理核心素養(yǎng)的要求，確定活動(dòng)目標(biāo)如下：

① 關(guān)注我國(guó)能源短缺問(wèn)題，樹(shù)立“新能源開(kāi)發(fā)與利用”的可持續(xù)發(fā)展理念;

② 通過(guò)資訊查詢(xún)、調(diào)查訪問(wèn)、實(shí)地考察等方式，鍛煉學(xué)生的科技實(shí)踐能力;

③ 讓學(xué)生體驗(yàn)探究過(guò)程，掌握科學(xué)的研究方法，培養(yǎng)科學(xué)素養(yǎng)與創(chuàng)新能力;

④ 引導(dǎo)學(xué)生提高能源安全意識(shí)、重視環(huán)保問(wèn)題、增強(qiáng)社會(huì)責(zé)任心與使命感。

2 ?活動(dòng)重點(diǎn)、難點(diǎn)與創(chuàng)新點(diǎn)

教師在充分了解本地新能源發(fā)展?fàn)顩r的前提下，做好科技實(shí)踐活動(dòng)實(shí)施的側(cè)重點(diǎn)研究，從而確定活動(dòng)的重點(diǎn)、難點(diǎn)與創(chuàng)新點(diǎn)。

① 重點(diǎn)：關(guān)注能源短缺問(wèn)題，了解新能源發(fā)電的科學(xué)原理和方法，并應(yīng)用于相關(guān)后續(xù)課題的創(chuàng)新設(shè)計(jì)與制作。

② 難點(diǎn)：妥善處理外出進(jìn)行科學(xué)探究活動(dòng)的安全問(wèn)題及組織協(xié)調(diào)問(wèn)題。

③ 創(chuàng)新點(diǎn)：拓展“探究新能源發(fā)電”實(shí)踐活動(dòng)的廣度與深度，激發(fā)學(xué)生的科技創(chuàng)新潛能，真正體現(xiàn)“科學(xué)·技術(shù)·社會(huì)·環(huán)境（STSE）”的關(guān)系。

3 ?活動(dòng)流程與前期準(zhǔn)備

活動(dòng)流程的設(shè)計(jì)既要力求簡(jiǎn)要明晰并易于實(shí)施，也要確保學(xué)生們能從實(shí)踐活動(dòng)中獲得較大的收獲，具體流程簡(jiǎn)要表示如圖1。

而活動(dòng)順利開(kāi)展的根本保證是做好活動(dòng)的前期準(zhǔn)備：

①各小組提前做好相關(guān)資訊準(zhǔn)備，確定研究方向及希望了解的問(wèn)題;

②確定考察研究的具體內(nèi)容，明確A、B、C三小組的分工并規(guī)劃行程;

③設(shè)計(jì)小組活動(dòng)記錄表，便于對(duì)比分析、總結(jié)交流與活動(dòng)推廣。

4 ?活動(dòng)實(shí)施過(guò)程

組織三個(gè)小組到各個(gè)新能源發(fā)電產(chǎn)業(yè)基地，分別探究“光伏發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電、垃圾發(fā)電”，了解具體的設(shè)備設(shè)施、工作原理、運(yùn)行特點(diǎn)及經(jīng)濟(jì)效益等等。

4.1 ?A組探究“光伏發(fā)電”

A組學(xué)生參觀了科華技術(shù)有限責(zé)任公司的工業(yè)型光伏發(fā)電場(chǎng)，同學(xué)們饒有興趣地向公司的技術(shù)總監(jiān)咨詢(xún)了光伏發(fā)電的工作原理、系統(tǒng)設(shè)備、發(fā)電效率以及儲(chǔ)能、輸出、監(jiān)控、并網(wǎng)等等問(wèn)題。

在分布式家庭光伏電站，指導(dǎo)學(xué)生用光照計(jì)測(cè)量太陽(yáng)實(shí)時(shí)照度，測(cè)算太陽(yáng)能輻射能量與光伏發(fā)電功率之間的關(guān)系，研究本地光伏發(fā)電的實(shí)際轉(zhuǎn)化率。并就工業(yè)型與家庭型光伏發(fā)電的環(huán)保性、經(jīng)濟(jì)性、普及性等方面進(jìn)行了對(duì)比研究。

4.2 ?B組探究“風(fēng)力發(fā)電”

B組學(xué)生到澳仔山風(fēng)電場(chǎng)，了解風(fēng)力發(fā)電的工作原理、主設(shè)備、風(fēng)電監(jiān)控系統(tǒng)、功率預(yù)測(cè)系統(tǒng)及設(shè)備管理等技術(shù)問(wèn)題，對(duì)風(fēng)電系統(tǒng)的工作原理與運(yùn)行狀態(tài)等有了全面認(rèn)識(shí)。同時(shí)也了解了風(fēng)電項(xiàng)目特點(diǎn)、發(fā)展前景及制約瓶頸等問(wèn)題。

望著那挺立于藍(lán)天、白云、綠樹(shù)之間，悠閑地轉(zhuǎn)動(dòng)著的高大發(fā)電機(jī)組，學(xué)生們無(wú)不感嘆海濱風(fēng)電的美景，無(wú)需說(shuō)教，風(fēng)力發(fā)電的清潔性、環(huán)保性已一覽無(wú)遺！

4.3 ?C組探究“垃圾發(fā)電”

C組學(xué)生參觀了本市首個(gè)垃圾發(fā)電站——蒲姜嶺垃圾電廠，認(rèn)識(shí)了垃圾吊、焚燒爐、余熱鍋爐、汽輪發(fā)電機(jī)系統(tǒng)、煙氣處置系統(tǒng)以及運(yùn)行監(jiān)控系統(tǒng)的作用與功能，也了解了先進(jìn)的垃圾無(wú)害化處理技術(shù)，親身體驗(yàn)“樂(lè)色”如何搖身一變成了“電能”。

“探究垃圾發(fā)電”之行已經(jīng)顛覆了學(xué)生們對(duì)垃圾的不良印象，真實(shí)感受到“原來(lái)樂(lè)色也是寶”。隨著生活垃圾的日益增多和土地資源的日益稀缺，城市垃圾無(wú)害化處理的垃圾發(fā)電正快速推進(jìn)，其環(huán)保性、經(jīng)濟(jì)性、可持續(xù)性可見(jiàn)一斑。

4.4 ?活動(dòng)交流分享

在參觀考察“新能源發(fā)電”活動(dòng)中，學(xué)生收集了很多資料，記錄了詳細(xì)研究過(guò)程，拍攝了大量照片和視頻。各組長(zhǎng)負(fù)責(zé)匯總本組探究活動(dòng)的收獲，制成展示PPT和展板，進(jìn)行活動(dòng)交流與分享，并完成小組評(píng)價(jià)和階段性總結(jié)。

科技實(shí)踐活動(dòng)帶給學(xué)生的親身感受和實(shí)際鍛煉，更能促進(jìn)學(xué)生真正認(rèn)識(shí)“科學(xué)·技術(shù)·社會(huì)·環(huán)境（STSE）”的關(guān)系。

4.5 ?后續(xù)課題研究

本方案設(shè)計(jì)最具特色的是教師指導(dǎo)學(xué)生將實(shí)地參觀考察中所收獲的科學(xué)知識(shí)、科學(xué)原理及科學(xué)方法，應(yīng)用于“探究新能源發(fā)電”的后續(xù)課題研究。

4.5.1 ?確定研究方向

教師在充分了解學(xué)生興趣點(diǎn)與關(guān)注點(diǎn)的基礎(chǔ)上，指導(dǎo)學(xué)生通過(guò)小組討論，確定各組感興趣的“探究新能源發(fā)電”相關(guān)后續(xù)課題研究方向，詳見(jiàn)表1。

4.5.2 ?研究過(guò)程及成果

三個(gè)小組通過(guò)查閱資料、設(shè)計(jì)方案、制作模型、實(shí)驗(yàn)測(cè)試、作品調(diào)試與修改完善，完成后續(xù)課題研究。

A組學(xué)生制作了光伏充電寶并設(shè)計(jì)了校園新能源利用方案。代表作品有“車(chē)載多功能光伏充電寶”“光伏智能宣傳欄”和“綠能校園創(chuàng)意設(shè)計(jì)”。這些作品有效地利用了太陽(yáng)能發(fā)電，凸顯了科學(xué)性、創(chuàng)新性及低碳環(huán)保理念。

B組同學(xué)的“美麗蝶島 魅力風(fēng)電——東山科技特色游”創(chuàng)意設(shè)計(jì)展現(xiàn)了唯美的風(fēng)電魅力，作品不僅規(guī)劃了新的旅游路線圖、制作了折疊式精美旅游小冊(cè)，還設(shè)計(jì)了風(fēng)電科普展板和風(fēng)電模擬體驗(yàn)館，富有科技特色和生態(tài)魅力。

C組同學(xué)為破解民眾不重視垃圾分類(lèi)及垃圾桶本身成為污染源等問(wèn)題，通過(guò)大眾調(diào)查，收集民眾對(duì)公共垃圾桶的改造建議，設(shè)計(jì)了“創(chuàng)新垃圾桶”改造方案，自制了防蚊蟲(chóng)、透氣式公共垃圾桶模型，頗具創(chuàng)新性與實(shí)用性。

5 ?方案實(shí)施總結(jié)

從發(fā)展核心素養(yǎng)的“物理觀念、科學(xué)態(tài)度與責(zé)任”而言，這個(gè)科技實(shí)踐活動(dòng)方案的設(shè)計(jì)與實(shí)施，充分利用了本地科技發(fā)展資源，引導(dǎo)學(xué)生積極主動(dòng)探究新能源發(fā)電在生產(chǎn)生活中的應(yīng)用，樹(shù)立了綠色能源可持續(xù)發(fā)展理念。

從發(fā)展核心素養(yǎng)的“科學(xué)思維和科學(xué)探究”而言，通過(guò)“探究新能源發(fā)電”實(shí)踐活動(dòng)，引導(dǎo)學(xué)生開(kāi)展科學(xué)調(diào)查、科學(xué)研究與科技制作，激發(fā)學(xué)生的科技創(chuàng)新潛能，并促進(jìn)學(xué)生自覺(jué)地將物理知識(shí)和科學(xué)方法應(yīng)用于解決實(shí)際問(wèn)題，培養(yǎng)學(xué)生具備適應(yīng)終身發(fā)展和社會(huì)發(fā)展所需要的必備品格和關(guān)鍵能力。

參考文獻(xiàn)：

[1]中華人民共和國(guó)教育部. 普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）[S]. 北京：人民教育出版社，2018.