環(huán)保主題物理實驗的設(shè)計

一、問題的提出

隨著我國經(jīng)濟和社會的發(fā)展，環(huán)境問題也日益嚴(yán)重，我們身邊的環(huán)境污染現(xiàn)象比比皆是。造成這種情況的一個重要原因是公民的環(huán)保意識不足，鑒于此，培養(yǎng)人們從小就具有環(huán)保意識顯得特別重要。由于目前中學(xué)階段還沒有專門關(guān)于環(huán)境問題教育的教材和師資，環(huán)保教育的功能有所薄弱，因此亟須一個能對學(xué)生進(jìn)行環(huán)保教育、符合中學(xué)教學(xué)實際的可行性平臺。筆者認(rèn)為，中學(xué)物理實驗教學(xué)可以很好地承擔(dān)起此項任務(wù)，理由如下。

1．資源豐富。物理學(xué)是自然科學(xué)中的基礎(chǔ)學(xué)科，研究物質(zhì)最基本、最普遍的運動形態(tài)和物質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)、相互作用及其運動的基本規(guī)律。由于物質(zhì)的最基本、最普遍的運動形態(tài)存在于一切高級的運動形態(tài)之中，因而物理學(xué)揭示的規(guī)律就具有很大的普遍性。中學(xué)物理由于涉及了物理學(xué)的力、熱、電、光、原等內(nèi)容，許多環(huán)境問題都可以用所學(xué)知識解釋和理解。因而可以針對環(huán)境問題、結(jié)合相關(guān)物理知識設(shè)計出許多突出環(huán)保主題的物理實驗。

2．情境逼真。以往的環(huán)保教育總是以說教為主，效果往往不理想。一方面，學(xué)生認(rèn)為環(huán)境問題離他們很遙遠(yuǎn)；另一方面，許多問題他們也無法理解。物理實驗教學(xué)可以給學(xué)生提供可視、可聽、可觸、可聞、可感的逼真情境，并且學(xué)生可參與其中親自操作，通過模擬真實情況、揭示物理原理得到真實感受和觸動，從而收到良好的效果。

3．環(huán)保教育與知識教學(xué)相得益彰。以物理實驗為平臺對學(xué)生進(jìn)行環(huán)保教育，一方面可在不打亂教學(xué)秩序、不增加課業(yè)負(fù)擔(dān)的情況下培養(yǎng)學(xué)生的環(huán)保意識；另一方面由于學(xué)生興趣和參與程度的提高也有利于物理實驗教學(xué)及物理知識的學(xué)習(xí)。

二、環(huán)保主題物理實驗的教學(xué)目標(biāo)

1．培養(yǎng)學(xué)生的環(huán)保意識。與一般物理實驗相比較，環(huán)保主題物理實驗所涉及的原理、方法、儀器等可能并不一定是課程標(biāo)準(zhǔn)所要求的，它更側(cè)重于培養(yǎng)學(xué)生的環(huán)保意識。所以，只要符合學(xué)生認(rèn)知水平的知識和內(nèi)容都可以拿來為我所用。具體目標(biāo)為：(1)認(rèn)識環(huán)境污染的危害；(2)能用物理知識解釋環(huán)保問題；(3)使學(xué)生意識到環(huán)保的緊迫性；(4)從我做起，保護(hù)環(huán)境。

2．增加學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。在一般物理實驗中，學(xué)生面對的是冷冰冰的實驗儀器，學(xué)的是枯燥的方法和原理，往往產(chǎn)生厭煩情緒。而環(huán)保主題物理實驗選取的是學(xué)生熟悉的事例，充分利用實物教學(xué)，鼓勵學(xué)生積極參與，常常使學(xué)生產(chǎn)生出乎意料、恍然大悟、強烈震撼、深深共鳴等情感體驗，并且學(xué)到了知識、提高了動手能力。實驗結(jié)束，學(xué)生常會感嘆“物理原來這么有用”，從而產(chǎn)生了濃厚的興趣，更加愛學(xué)物理。

三、實驗設(shè)計的原則

1．安全性原則。實驗設(shè)計者要把學(xué)生安全放在第一位，綜合考慮，消除所有安全隱患。真正做到不去危險地點，不用危險方法，不用危險儀器、藥品。

2．科學(xué)性原則。確保所設(shè)計實驗與真實情況相符合，確保實驗現(xiàn)象與實驗原理的正確性，不能為了達(dá)到教學(xué)效果弄虛作假、故弄玄虛。

3．生態(tài)性原則。確保所設(shè)計實驗不會對環(huán)境造成污染，不會破壞生態(tài)。盡量少用一次性器具，鼓勵學(xué)生利用廢舊物品自己制作儀器。不用對環(huán)境有污染的藥品，不破壞植被、捕殺小動物，節(jié)約水電等。

4．適宜性原則。所設(shè)計實驗一方面應(yīng)符合學(xué)生認(rèn)知水平，其原理能為學(xué)生所理解，并盡量與所學(xué)內(nèi)容相結(jié)合。另一方面應(yīng)考慮到學(xué)生的心理承受能力，不涉及過于恐怖、刺激、殘暴等的內(nèi)容。

四、實驗設(shè)計的內(nèi)容及案例

在遵循上述目標(biāo)和原則的前提下，設(shè)計者可以充分發(fā)揮想像力和創(chuàng)造力，結(jié)合我們周圍的環(huán)境問題設(shè)計各種各樣的環(huán)保主題物理實驗。其模式主要有兩種：—是直接模擬真實情況；二是利用一般物理實驗對學(xué)生滲透環(huán)保思想。具體內(nèi)容可參考下表：

上表僅是作為參考，我們可以設(shè)計的內(nèi)容遠(yuǎn)不止這一些。比如，以土壤污染、核污染、保護(hù)森林、熱愛野生動物等為主題都可以設(shè)計相關(guān)的物理實驗對學(xué)生進(jìn)行環(huán)保教育。下面是一個實驗案例。

實驗名稱

霧的形成

實驗?zāi)康?/p>

觀察霧的形成原因

實驗內(nèi)容與現(xiàn)象

在瓶中放人幾毫升水，用中間帶孔的橡皮瓶塞緊緊地塞住瓶口。把一根短玻璃管插進(jìn)瓶塞，再用一截橡皮管和短玻璃管把自行車打氣筒(氣筒上的氣嘴要先卸下來)與瓶塞上的玻璃管連接起來(如圖1所示)。向瓶子中打氣，并讓學(xué)生細(xì)心地觀察瓶內(nèi)的現(xiàn)象，特別是當(dāng)瓶塞突然蹦出來時瓶內(nèi)的情況。如果不易看清楚，可迅速向瓶里扔一根點燃的火柴，隨后在瓶子里就會出現(xiàn)少量的霧。重復(fù)這一操作，霧就會增多。空氣的體積突然膨脹而使其壓強降低，溫度也就隨之下降。這引起水的蒸發(fā)和隨后的冷凝。燃燒的火柴之所以能使得這一凝結(jié)過程加速，是因為它提供了碳的微小顆粒。正是這些懸浮在空氣中的固體小顆粒起著凝結(jié)核的作用，使水蒸氣附著在它們上面發(fā)生凝結(jié)。這一實驗說明為什么在被污染區(qū)域的上空非常容易產(chǎn)生霧和雨，例如，有重工業(yè)的大城市容易有大霧的天氣。

五、結(jié)語

由上可知，以物理實驗為平臺對學(xué)生進(jìn)行環(huán)保教育具有諸多益處。這就要求我們物理教育工作者開動腦筋、集思廣益、設(shè)計出更多更好的實驗。另外還應(yīng)當(dāng)廣泛聯(lián)系化學(xué)、生物、地理等學(xué)科，汲取其好的方法和事例，以便使實驗主題更豐富、內(nèi)容更鮮活、知識更多元。總之，我們應(yīng)充分發(fā)揮和挖掘物理實驗這個平臺的作用，以使中學(xué)教育能真正發(fā)揮其環(huán)保教育的功能。