曾哲

(武漢市青山區(qū)武鋼三中 湖北 武漢 430000)

物理教學(xué)不能僅是傳遞知識，而更應(yīng)該注重物理思想的傳授與培養(yǎng).不能授之以“魚”，應(yīng)該授之以“漁”.有了科學(xué)的思想和方法才能促進學(xué)生獨立思考，培養(yǎng)創(chuàng)造性思維，超脫教科書之外，進行發(fā)現(xiàn)和發(fā)明.

1 從物理學(xué)發(fā)展史到物理學(xué)核心素養(yǎng)——T型思維

回顧物理學(xué)發(fā)展史，早在2 000多年前，亞里士多德、阿基米德等一批科學(xué)家就開始了對自然現(xiàn)象的觀測，總結(jié)了杠桿原理等實驗規(guī)律.

16-17世紀，伽利略和牛頓等人在前人總結(jié)的實驗規(guī)律的基礎(chǔ)上，進行深入理解，提出力學(xué)理論，其理論計算預(yù)測的結(jié)果與實驗相一致.首先建立了實驗觀測和理論分析計算相結(jié)合的研究方式.1687年，《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》的出版標志著現(xiàn)代意義的物理學(xué)正式誕生.而創(chuàng)立于17世紀的牛頓力學(xué)被廣泛應(yīng)用于紡織業(yè)、造船等工程技術(shù)，大大推動了社會發(fā)展.生產(chǎn)條件的便利反過來進一步推動了科學(xué)研究的探索.

18-19世紀，工程上對蒸汽機等熱機的應(yīng)用，又迫使人們對熱的問題進行深入研究.人們對永動機實驗的探索，引發(fā)了熱力學(xué)理論的巨大發(fā)展.

19世紀初，人們已經(jīng)知道電流能產(chǎn)生磁場，基于理論猜想電同樣能生磁，英國科學(xué)家法拉第對此進行了大量實驗.之后麥克斯韋在法拉第電磁感應(yīng)實驗的基礎(chǔ)上深入理解并提出了麥克斯韋電磁理論，預(yù)言了電磁波的存在，之后被赫茲發(fā)現(xiàn).電磁學(xué)的發(fā)展導(dǎo)致發(fā)電機和無線電通信的誕生.電磁現(xiàn)象被廣泛應(yīng)用，電話和電報等發(fā)明進一步加速了人與人之間的交流從而進一步促進理論的發(fā)展.

20世紀以后，人們通過認識微觀世界的規(guī)律，更有力地推動了技術(shù)進步，反過來也進一步推進了理論和實驗的發(fā)展.對原子分子物理學(xué)和光學(xué)現(xiàn)象的應(yīng)用，引發(fā)了原子鐘、激光和光纖通信等技術(shù)的發(fā)明.光纖網(wǎng)是互聯(lián)網(wǎng)的物理載體，更進一步互聯(lián)世界，促進了理論的交流.對固體中電子運動現(xiàn)象的研究與應(yīng)用，引發(fā)了半導(dǎo)體工業(yè)的誕生、計算機的發(fā)明.計算機的發(fā)明進一步為理論計算提供了有效手段.對微觀粒子的實驗，使人們更進一步認識微觀粒子的現(xiàn)象和規(guī)律，進行應(yīng)用后制造出了更加高能的粒子對撞機，為更深入的微觀粒子現(xiàn)象的探索提供了實驗基礎(chǔ).

筆者對物理學(xué)史進行提煉總結(jié)，提出如圖1所示的T型思維.

圖1 T型思維導(dǎo)圖

其強調(diào)科學(xué)的目標是對自然界人類未知的探索，而非“終極理論”.更準確的理論計算所進行的預(yù)言對實驗進行的指導(dǎo)，從而更精確的實驗測量導(dǎo)致對未知實驗現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)，在發(fā)現(xiàn)新的實驗現(xiàn)象后進行應(yīng)用而產(chǎn)生發(fā)明，最終推動人類生活的改善和人類文明的進步.相對體育的口號以“更高、更快、更強”來表現(xiàn)體育精神，筆者提出以“實驗測量更精確、理論計算更準確、應(yīng)用范圍更廣泛”來表現(xiàn)科學(xué)的思想方法.

2 T型教學(xué)法的具體內(nèi)容

T型教學(xué)法的具體內(nèi)容是以T型思維為核心，將其融入具體的教學(xué)工作.

首先在初中與高中階段第一課(前言課)，將如圖1所示的T型思維圖介紹給學(xué)生，使學(xué)生對科學(xué)技術(shù)有正確的思想觀念，人類生活的改善來源于發(fā)現(xiàn)了新的實驗現(xiàn)象從而對新發(fā)現(xiàn)的實驗現(xiàn)象進行應(yīng)用產(chǎn)生的發(fā)明.并明確告知學(xué)生，中學(xué)和本科階段學(xué)習(xí)人類已知的實驗現(xiàn)象，研究生階段需要自己運用科學(xué)的思想方法探索發(fā)現(xiàn)和發(fā)明創(chuàng)造.

而在后序的具體教學(xué)過程中，時刻告知學(xué)生自己正在進行的是T型思維的哪一個箭頭，如圖2所示.需向?qū)W生明確實驗告訴我們自然界是怎樣的，是探索未知.實驗結(jié)論分為定性實驗結(jié)論、半定量實驗結(jié)論和定量實驗結(jié)論.

圖2 T型教學(xué)法的4個箭頭

學(xué)生自己嘗試回答為什么有這些實驗現(xiàn)象，努力理解這些實驗現(xiàn)象，而產(chǎn)生理論.

在獲得實驗現(xiàn)象是怎樣的、理解為什么有這樣的實驗現(xiàn)象之后，自己嘗試聯(lián)系生活尋找生活已有的應(yīng)用，或自己努力嘗試應(yīng)用實踐.

若教科書中并沒有展現(xiàn)其中某個箭頭，擁有T型思維的學(xué)生會自己思考補全，進行主動創(chuàng)造.即使教科書T型思維的4個箭頭都給予充分討論，學(xué)生也可努力思考更精確的測量方法、更準確的理論計算，更廣泛的應(yīng)用嘗試，進行探究式學(xué)習(xí)和科技創(chuàng)新.

3 T型教學(xué)法在中學(xué)物理教學(xué)中的實踐

下面以人教版八年級上“凸透鏡成像的規(guī)律”一課為例具體實踐T型教學(xué)法.

3.1 實驗

首先通過教材中如圖3所示的實驗裝置進行演示實驗.學(xué)生自己獲得實驗數(shù)據(jù).

圖3 探究凸透鏡成像規(guī)律的實驗裝置

學(xué)生自己去分析數(shù)據(jù)，嘗試自己去獲得實驗結(jié)論.

在學(xué)生自己分析實驗數(shù)據(jù)時，注意引導(dǎo)學(xué)生對定性實驗結(jié)論、半定量實驗結(jié)論、定量實驗結(jié)論進行區(qū)分.

定性實驗結(jié)論是所成清晰像的像距v和物距u有關(guān).

半定量實驗結(jié)論是(以下用f表示焦距)

(1) 在u2f時，成倒立縮小的實像.u越小，v越大，放大率越大；

(2) 在2fuf時，成倒立放大的實像.u越大，v越小，放大率越大；

(3) 在u

在分別獲得定性實驗結(jié)論、半定量實驗結(jié)論、定量實驗結(jié)論之后，需進一步引導(dǎo)學(xué)生認識3個實驗結(jié)論的關(guān)系.可引導(dǎo)學(xué)生自行進行推導(dǎo)，是否定量實驗結(jié)論完全覆蓋了半定量實驗結(jié)論(半定量實驗結(jié)論是否可由定量實驗結(jié)論導(dǎo)出).

3.2 理論

學(xué)生在做完實驗后肯定會感到困惑，為什么會有這些實驗現(xiàn)象.

可在此時傳遞科學(xué)的思想方法，實驗就是一種獲得我們未知自然現(xiàn)象的過程.而這些自然現(xiàn)象有時候并不被人類徹底理解，從何而來.

對于學(xué)有余力的學(xué)生，可以進一步指導(dǎo)其閱讀相關(guān)文獻資料[1].或教師基于凸透鏡的3條典型光線的幾何，數(shù)學(xué)上導(dǎo)出凸透鏡成像規(guī)律的定量實驗結(jié)論.但需注意向?qū)W生明確這樣的導(dǎo)出運用了哪些理論假設(shè)和近似.

3.3 應(yīng)用

引導(dǎo)學(xué)生聯(lián)想生活中是否已有這些實驗現(xiàn)象的應(yīng)用(照相機、投影儀、放大鏡)，提升學(xué)生的發(fā)散性思維.

是否可以把這些實驗現(xiàn)象主動運用到生活中，提升學(xué)生的創(chuàng)造性思維.

4 總結(jié)

T型教學(xué)法可以讓學(xué)生很快地去掌握科學(xué)本質(zhì)，理解科學(xué)技術(shù)前進的方向.

在教學(xué)中深度融合T型教學(xué)法，可以促進學(xué)生物理核心素養(yǎng)的養(yǎng)成.有了科學(xué)的T型思維，可以在教科書的基礎(chǔ)上，促進學(xué)生知識的自我生成，能使教學(xué)工作不完全拘泥于教科書，更能促進學(xué)生的創(chuàng)造性，帶給學(xué)生更大的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)動力.

致謝：感謝中國科技大學(xué)張永德教授和曹利明教授對筆者在物理理論上以及趙政國教授和鄢文標副教授在物理實驗上的指導(dǎo).