在基礎(chǔ)教育中落實(shí)科普教育　增強(qiáng)物理課堂的時(shí)代性——以“光的偏振”為例

馮　爽

(北京教育學(xué)院，北京　100120)

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在基礎(chǔ)教育中落實(shí)科普教育增強(qiáng)物理課堂的時(shí)代性
——以“光的偏振”為例

馮爽

(北京教育學(xué)院，北京100120)

【摘要】我國(guó)的基礎(chǔ)教育課程改革已走過(guò)十年歷程，這場(chǎng)意義深遠(yuǎn)的改革引發(fā)人們從不同的視角闡釋科學(xué)的外延與內(nèi)涵、教育功能以及教師成長(zhǎng)等．為順應(yīng)時(shí)代發(fā)展要求，科學(xué)普及必須走向全民．在基礎(chǔ)教育中落實(shí)科普教育意義重大，因此提升教師在課堂中滲透科普教育的理念極為重要，應(yīng)讓物理課堂體現(xiàn)時(shí)代性．本文以“光的偏振”內(nèi)容為例進(jìn)行具體分析，以期給讀者以啟發(fā)．

【關(guān)鍵詞】教師科普光的偏振

物理教育必須“為了每一位學(xué)生的發(fā)展”，提升教師在課堂中滲透科普教育的理念極為重要．今天所教的物理內(nèi)容應(yīng)與十年前所教的物理內(nèi)容有所不同．雖然核心知識(shí)是相同的，但應(yīng)精選生活中的物理應(yīng)用相關(guān)題材，通過(guò)生活中的實(shí)例，向?qū)W生展現(xiàn)物理知識(shí)的廣泛應(yīng)用；也可以融合化學(xué)、生物等相關(guān)學(xué)科的熱點(diǎn)問(wèn)題，使學(xué)生的視野有所拓展，并對(duì)跨學(xué)科的應(yīng)用有所了解，滲透科普教育的理念，提升學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)．

一、提升教師在課堂中滲透科普教育的理念

1.在課堂中滲透科普教育涉及很多物理知識(shí)的綜合應(yīng)用，對(duì)教師物理知識(shí)的要求較高．要很好地實(shí)現(xiàn)在課堂中滲透科普教育，物理教師對(duì)物理知識(shí)把握的準(zhǔn)確性及深度都需要進(jìn)一步加強(qiáng)．光的偏振教學(xué)內(nèi)容難度較大，且光的偏振現(xiàn)象在現(xiàn)實(shí)生活中難以直接觀察，是教師公認(rèn)的一個(gè)教學(xué)疑難問(wèn)題．自然光的特性、偏振光的概念、自然光與偏振光的區(qū)別、大腦根據(jù)雙眼視差形成立體圖像的原理、3D偏振電影的原理等一系列知識(shí)都需要教師進(jìn)一步清晰化．

2.教師應(yīng)加強(qiáng)將教材中的物理知識(shí)與現(xiàn)代生活、社會(huì)現(xiàn)象相聯(lián)系的意識(shí)．教師教學(xué)時(shí)所舉實(shí)例多為數(shù)年前甚至數(shù)十年前常見(jiàn)的物理現(xiàn)象，現(xiàn)在的學(xué)生很難體驗(yàn)到，所舉實(shí)例與當(dāng)代生活脫節(jié)，不能很好地體現(xiàn)物理學(xué)與現(xiàn)代生活、社會(huì)以及科技發(fā)展之間的緊密聯(lián)系．例如，3D偏振電影于近幾年興起并受到人們喜愛(ài)，它的原理就是光的偏振特性．在課堂中，應(yīng)使學(xué)生認(rèn)識(shí)到雖然所學(xué)的物理知識(shí)是經(jīng)過(guò)千錘百煉的經(jīng)典物理知識(shí)，但是現(xiàn)代科技的飛速發(fā)展仍然依賴于這些知識(shí)，避免學(xué)生認(rèn)為物理學(xué)是陳舊傳統(tǒng)的學(xué)科，激發(fā)學(xué)生對(duì)物理的學(xué)習(xí)興趣，從而提升教師的教學(xué)效果．

3.教師應(yīng)加強(qiáng)運(yùn)用物理知識(shí)解釋相關(guān)生活現(xiàn)象的能力．現(xiàn)代社會(huì)科技發(fā)展日新月異，教學(xué)內(nèi)容也應(yīng)該隨著科技進(jìn)步有所改變，這樣才能使學(xué)生適應(yīng)飛速發(fā)展的社會(huì)．身邊的有關(guān)物理現(xiàn)象雖然能引起教師和學(xué)生的興趣，但由于教師應(yīng)用物理知識(shí)解釋生活實(shí)際的能力有所欠缺，對(duì)其原理一知半解，使得一些優(yōu)秀的教學(xué)素材不能進(jìn)入課堂．3D偏振電影是學(xué)生很感興趣的生活實(shí)例，但大部分教師對(duì)3D偏振電影的基本原理了解不夠，因此教師應(yīng)加強(qiáng)運(yùn)用物理知識(shí)解釋相關(guān)生活現(xiàn)象的能力，提升物理課堂的時(shí)代性和實(shí)踐性．

二、在課堂中融入科普教育的教學(xué)案例

1.情境引入，提出問(wèn)題．感受3D偏振電影的魅力，對(duì)比不戴眼鏡與戴眼鏡觀看3D偏振電影的感受，引出問(wèn)題——為什么看3D偏振電影需要戴眼鏡？

2.引出所學(xué)知識(shí)——和光的偏振性質(zhì)有關(guān)．用電磁理論來(lái)解釋光是什么，分析自然光的特性，對(duì)比自然光、線偏振光、部分偏振光、圓偏振光和橢圓偏振光的特性．

3.猜想假設(shè)．聯(lián)想拿扁擔(dān)過(guò)城門、繩子的機(jī)械波穿過(guò)擋板狹縫等生活情境，得到結(jié)論：當(dāng)狹縫方向與振動(dòng)方向相同時(shí)，可以通過(guò)狹縫；當(dāng)狹縫方向與振動(dòng)方向垂直時(shí)，不能通過(guò)狹縫．

4.實(shí)驗(yàn)探究．介紹偏振片的原理．使用1個(gè)偏振片觀察自然光；再使用2個(gè)偏振片，并旋轉(zhuǎn)其中一個(gè)觀察自然光．通過(guò)這個(gè)探究性實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生體會(huì)偏振片的工作原理和使用方法．

5.再次設(shè)疑——3D偏振電影的原理是什么？讓學(xué)生分別用兩只眼睛觀看同一物體，體驗(yàn)雙眼看到不同的圖像，理解大腦產(chǎn)生立體圖像的原理．理解光的偏振特性如何應(yīng)用于3D偏振電影，提升學(xué)生利用物理知識(shí)解釋生活實(shí)際的能力．

6.實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證．佩戴眼鏡雙眼和單眼對(duì)比觀看3D偏振電影．

7.滲透STS思想．3D偏振電影在20世紀(jì)50年代初已經(jīng)產(chǎn)生，但近幾年才真正走向大眾，體會(huì)科學(xué)通過(guò)技術(shù)改變?nèi)藗兊纳钇焚|(zhì)．

8.拓展應(yīng)用．介紹光的偏振特性在生活中的其他應(yīng)用，進(jìn)一步加深學(xué)生對(duì)光的偏振特性的理解．

三、案例分析

這節(jié)課很好地滲透了在課堂中進(jìn)行科普教育的理念，以下三個(gè)方面值得借鑒．

1.創(chuàng)設(shè)與生活相關(guān)的物理情境激發(fā)興趣

“興趣是人類最好的老師”，只有充分喚起學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和積極性，才能起到好的效果．因此，教學(xué)過(guò)程創(chuàng)設(shè)了三個(gè)教學(xué)情境：一是共同體驗(yàn)3D偏振電影的魅力，引出本節(jié)內(nèi)容，激發(fā)學(xué)生強(qiáng)烈的求知欲和學(xué)習(xí)興趣．二是聯(lián)想拿扁擔(dān)進(jìn)城門、繩子振動(dòng)形成機(jī)械波穿過(guò)擋板等情境，使學(xué)生將抽象的光現(xiàn)象具體化思考，得到結(jié)論：當(dāng)狹縫方向與振動(dòng)方向相同時(shí)，波可以通過(guò)狹縫； 當(dāng)狹縫方向與振動(dòng)方向垂直時(shí)，波不能通過(guò)狹縫．讓學(xué)生體會(huì)類比法、將抽象的情境具體化等方法在物理學(xué)習(xí)中的重要作用．機(jī)械波的偏振現(xiàn)象和光的偏振現(xiàn)象的對(duì)比，符合由具體到抽象、由表及里的思維特點(diǎn)，合理地搭建了學(xué)習(xí)的平臺(tái)．三是通過(guò)生活中其他光的偏振現(xiàn)象的介紹，幫助學(xué)生豐富學(xué)習(xí)資源，提升物理課堂的時(shí)代性和實(shí)踐性．

2.深入分析知識(shí)，體驗(yàn)并解決學(xué)生學(xué)習(xí)障礙

光在垂直于傳播方向的平面上只沿著某一特定的方向振動(dòng)，這種光叫作偏振光．對(duì)于這個(gè)概念，學(xué)生接受的最大障礙是把握不清什么是“傳播方向”，什么是“垂直于傳播方向的平面”，教師普遍反映這是教學(xué)難點(diǎn)．本案例中，教師設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生現(xiàn)場(chǎng)觀察手電筒光線的傳播方向，如圖，學(xué)生可以準(zhǔn)確分辨出光的傳播方向是AB，而垂直于傳播方向的平面是如圖陰影平面，并進(jìn)一步畫出示意圖深入分析光在振動(dòng)面上振動(dòng)的情況，使學(xué)生明晰這一概念，突破難點(diǎn)．學(xué)生理解光在振動(dòng)面上振動(dòng)的情況之后，也就能夠進(jìn)一步分辨自然光、線偏振光、部分偏振光、圓偏振光和橢圓偏振光這五種光的特性了．

在講解3D偏振電影如何產(chǎn)生立體效果時(shí)，首先應(yīng)使學(xué)生感受大腦是如何產(chǎn)生立體圖像的原理．首先使學(xué)生分別用一只眼睛觀看同一物體，體驗(yàn)對(duì)于同一物體雙眼因不同位置會(huì)看到不同的圖像，感受大腦產(chǎn)生立體圖像的原理．3D偏振電影拍攝時(shí)就是模仿人的雙眼，使用雙機(jī)進(jìn)行拍攝，放映時(shí)在屏幕上同時(shí)產(chǎn)生兩組圖像，人們觀看電影時(shí)佩戴眼鏡，兩只鏡片分別與每個(gè)放映機(jī)前的偏振片透光方向一致，因此兩只眼睛觀看到的圖像不同，使大腦產(chǎn)生立體效果．

3.注重學(xué)生的親身體驗(yàn)

學(xué)習(xí)知識(shí)時(shí)，只有通過(guò)自己的感覺(jué)器官去感受事物，自己觀察、分析、思考、體驗(yàn)才能真正吸收知識(shí)．因此，本案例設(shè)計(jì)了觀察手電筒光線的傳播方向、理解光的振動(dòng)面的演示實(shí)驗(yàn)和三個(gè)體驗(yàn)活動(dòng)(佩戴和不戴眼鏡對(duì)比觀看3D偏振電影、使用偏振片觀察自然光、雙眼和單眼對(duì)比觀看3D偏振電影)，其中既有探究性實(shí)驗(yàn)，又有驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)．將體驗(yàn)學(xué)習(xí)貫穿于教學(xué)始終，力圖使學(xué)生自己感受的信息成為主要的教學(xué)資源，成為整個(gè)教學(xué)活動(dòng)的中心.

四、結(jié)語(yǔ)

教師應(yīng)加強(qiáng)對(duì)物理知識(shí)的學(xué)習(xí)，增強(qiáng)在課堂中滲透科普教育的理念，提升學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)水平．避免課堂出現(xiàn)兩個(gè)極端：要么刻板嚴(yán)肅，內(nèi)容遠(yuǎn)離生活，過(guò)于專注知識(shí)點(diǎn)，而對(duì)學(xué)生應(yīng)形成的素養(yǎng)關(guān)注不足；要么過(guò)分關(guān)注趣味性，但內(nèi)容過(guò)于淺顯，與物理知識(shí)脫節(jié).

參考文獻(xiàn)

[1]廖伯琴.不可思議——聊科學(xué)技術(shù)的應(yīng)用[M].上海：上海交通大學(xué)出版社，2014.

編者按

每一道高考試題都反映了命題人對(duì)課改理論的領(lǐng)悟、對(duì)課程標(biāo)準(zhǔn)的解讀、對(duì)考試大綱的認(rèn)識(shí)、對(duì)相關(guān)教材的駕馭．因此，研究高考試題對(duì)于廣大一線教師而言，在課程資源的選取、教材內(nèi)容的處理、課程標(biāo)準(zhǔn)的解讀、考試說(shuō)明的理解，以及問(wèn)題解答的技巧、參考答案的組織等方面，都有非常突出的價(jià)值．而在這些方面的共同取向是，對(duì)中學(xué)教學(xué)方向性的思考．中學(xué)教師對(duì)高考試題的研究，其思路應(yīng)與命題專家有所不同．命題專家主要考慮的是：這道題好不好？好在哪？或，有何不足之處？如何才能命制得更好？而中學(xué)教師應(yīng)側(cè)重于探究高考試題的積極特征，分析命題者在中學(xué)教學(xué)方面的引領(lǐng)意圖，進(jìn)而思考在自己的工作中如何運(yùn)用高考試題的指導(dǎo)性，解決“教什么”與“怎么教”的問(wèn)題．當(dāng)然，中學(xué)教師也可以對(duì)高考試題提出商榷性的意見(jiàn)，這不僅僅有助于教師專業(yè)的成長(zhǎng)，可能還有助于促進(jìn)高考試卷質(zhì)量的進(jìn)一步提高．

2015年高考結(jié)束后，本刊編輯部特約了一批中學(xué)特級(jí)教師及高級(jí)教師，從教師教學(xué)的角度對(duì)今年的各科高考試題進(jìn)行評(píng)析．在本專欄的組稿過(guò)程中，本刊特約編委何成剛老師、沈?yàn)榛劾蠋熃o予大力協(xié)助，在此表示感謝！

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