例談物理教學(xué)中文學(xué)資源的開發(fā)與應(yīng)用

(南京師范大學(xué)教師教育學(xué)院，江蘇 南京 210097)

1 問題的提出

基礎(chǔ)教育的根本目標(biāo)是促進(jìn)學(xué)生的全面發(fā)展，僅從文化基礎(chǔ)這一方面來說，學(xué)生的全面發(fā)展應(yīng)包括科學(xué)與人文兩大素養(yǎng)的共同發(fā)展[1]。然而在實(shí)際教學(xué)中，由于文理分科制度，學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)和人文素養(yǎng)的發(fā)展似乎處于相對(duì)獨(dú)立的狀態(tài)，從而致使學(xué)生發(fā)展片面化。物理課程作為典型的理科課程，著重于對(duì)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的提升，課程內(nèi)容中較少體現(xiàn)人文精神。為了促進(jìn)學(xué)生的全面發(fā)展，在物理教學(xué)中“如何促進(jìn)科學(xué)與人文的整合”，是值得物理教師思考的問題。

隨著課程改革的不斷發(fā)展，文學(xué)資源早已應(yīng)用于物理教學(xué)中。利用文學(xué)資源開展物理實(shí)踐活動(dòng)，對(duì)于促進(jìn)學(xué)生全面發(fā)展有著不可或缺的作用。若能以文學(xué)作品為素材，開展物理實(shí)踐活動(dòng)，可創(chuàng)設(shè)人文氣息濃厚的學(xué)習(xí)環(huán)境，以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，使學(xué)生在不斷地探究的過程中逐漸體會(huì)到文學(xué)與物理學(xué)科相結(jié)合的魅力。

2 中學(xué)物理教學(xué)中文學(xué)資源的使用情況分析

目前，文學(xué)資源主要以科普讀物和試題素材的形式應(yīng)用于中學(xué)物理教學(xué)，根據(jù)對(duì)蘇科版初中物理教材和人教版高中物理教材中文學(xué)資源的使用情況的統(tǒng)計(jì)，可以粗略地說明文學(xué)資源在物理教學(xué)中的使用情況，結(jié)果如表1所示。

表1

續(xù)表

通過對(duì)初、高中兩套物理教材中文學(xué)資源使用統(tǒng)計(jì)可以看出，編者能夠注重科學(xué)與人文的有機(jī)結(jié)合。從文學(xué)在教材中分布的欄目來看，文學(xué)主要作為習(xí)題素材來使用。

3 以文學(xué)為主題開展物理實(shí)踐活動(dòng)的實(shí)例

3.1 力學(xué)實(shí)例

實(shí)例1：麻繩提豆腐——提不起來

活動(dòng)器材：豆腐、粗細(xì)不同的細(xì)線。

活動(dòng)過程：先利用單根繩子嘗試將豆腐提起，但由于豆腐過于細(xì)嫩、易破碎，無法提起。再嘗試?yán)枚喔K子進(jìn)行不同組合或者利用不同粗細(xì)的繩子將豆腐提起，并開展與該諺語有關(guān)的探究活動(dòng)。

物理解釋：當(dāng)壓力一定時(shí)，受力面積越小，壓強(qiáng)越大。日常食用的豆腐十分細(xì)嫩，僅用一根繩子，由于受力面積過小，壓強(qiáng)過大，豆腐易破碎。但利用多根繩子提起豆腐，則能夠增大豆腐的受力面積，減小壓強(qiáng)，細(xì)嫩的豆腐也可以被繩子提起。

簡(jiǎn)析：“麻繩提豆腐——提不起來”中所描述的現(xiàn)象對(duì)于學(xué)生來說是簡(jiǎn)單、易理解的，可在學(xué)生學(xué)習(xí)過有關(guān)壓強(qiáng)部分的知識(shí)之后，學(xué)生以此素材開展家庭實(shí)驗(yàn)，通過“探究穩(wěn)定提起豆腐時(shí)，豆腐的受力面積為多少”等問題來提升學(xué)生對(duì)有關(guān)壓強(qiáng)部分知識(shí)的理解與應(yīng)用。用家庭物理實(shí)驗(yàn)替代傳統(tǒng)的習(xí)題訓(xùn)練，學(xué)生不僅能夠自主經(jīng)歷科學(xué)探究的過程，也能體會(huì)到文學(xué)中的科學(xué)性，從而促進(jìn)學(xué)生將科學(xué)與人文相整合的意識(shí)。

實(shí)例2：四兩撥千斤

活動(dòng)器材：繩子。

活動(dòng)過程：讓兩個(gè)力氣較大的男生緊拉繩子的兩端，將繩子拉直。此時(shí)力氣較小的女生從繩子的中間部分向第三個(gè)方向拉動(dòng)繩子，則可輕易地將前兩位男生拉動(dòng)，從而體現(xiàn)了“四兩撥千斤”的效果。

物理解釋：如圖1所示，根據(jù)共點(diǎn)力平衡知識(shí)，可以發(fā)現(xiàn)由于兩根繩子之間的夾角較大，則中間施加的拉力遠(yuǎn)比兩端拉繩子的力小，因此力氣較小的女生可以輕松地將繩子另兩端力氣較大的男生拉動(dòng)。

圖1

簡(jiǎn)析：組織學(xué)生開展課外拔河比賽，巧用共點(diǎn)力平衡知識(shí)，可輕易地改變比賽的結(jié)果。該過程既體現(xiàn)了諺語“四兩撥千斤”的內(nèi)涵，也使得學(xué)生對(duì)其中的原理產(chǎn)生好奇，從而激發(fā)學(xué)生自主探究的興趣。在教師適當(dāng)?shù)闹笇?dǎo)下，學(xué)生自主展開研究性課題，如“定量探究共點(diǎn)力平衡問題”等。在學(xué)生進(jìn)行課題探究之余，也可鼓勵(lì)學(xué)生運(yùn)用探究所得的結(jié)論，開展家庭物理趣味活動(dòng)，向父母展示“四兩撥千斤”的效果。學(xué)生在講解的過程中既加深了對(duì)物理知識(shí)的理解，提高了表達(dá)能力，也切身體會(huì)到物理學(xué)的實(shí)用性。

3.2 光學(xué)實(shí)例

實(shí)例3：一滴水可見太陽，一件事可見精神

活動(dòng)器材：吸管、水、智能手機(jī)。

圖2

活動(dòng)過程：利用吸管獲取水滴，將水滴對(duì)向太陽，不斷地調(diào)節(jié)人眼和水滴的距離。與此同時(shí)，實(shí)驗(yàn)者通過水滴觀察遠(yuǎn)處的太陽，仔細(xì)觀察水滴中像的大小以及隨著距離調(diào)整的過程中像的大小的變化，最終利用手機(jī)拍攝出水滴中的成像(如圖2)。

物理解釋：將水滴作為凸透鏡，利用透鏡成像原理使得遠(yuǎn)處的物體能夠在水滴中成像。根據(jù)凸透鏡成像規(guī)律，當(dāng)物體與水滴之間的距離大于水滴透鏡的2倍焦距時(shí)，則可以在另一側(cè)觀察到一個(gè)倒立縮小的實(shí)像。

簡(jiǎn)析：以“一滴水可見太陽，一件事可見精神”作為學(xué)生物理實(shí)踐活動(dòng)的主題，讓學(xué)生在課后動(dòng)手設(shè)計(jì)并完成照片的拍攝。此過程中學(xué)生不僅需要應(yīng)用物理知識(shí)，還需要將實(shí)踐能力和攝影技巧融入其中，從而確保照片藝術(shù)性和科學(xué)性。隨著智能手機(jī)的不斷發(fā)展，微距攝影、高速攝影等專業(yè)攝影技術(shù)也能夠?yàn)榉菍I(yè)人士所用，為學(xué)生物理學(xué)習(xí)提供了更多的途徑。在物理實(shí)踐活動(dòng)中使用智能手機(jī)等現(xiàn)代技術(shù)產(chǎn)品，有助于學(xué)生從實(shí)踐層面上理解物理與科技的緊密聯(lián)系，從而激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)和研究物理的興趣[3]。

3.3 聲學(xué)實(shí)例

實(shí)例4：開水不響，響水不開

活動(dòng)器材：鐵架臺(tái)、酒精燈、玻璃杯、水、智能手機(jī)。

活動(dòng)過程：用酒精燈加熱水至沸騰，利用手機(jī)聲音響度測(cè)量軟件記錄該過程中聲音響度的變化。水沸騰前某一分鐘內(nèi)的聲音響度的變化曲線如圖3所示，該段時(shí)間內(nèi)聲音響度的均值為33dB。而水在保持沸騰的一分鐘內(nèi)聲音響度的變化曲線如圖4所示，該段時(shí)間內(nèi)聲音響度的均值為28dB。通過比較這兩組的變化以及具體的數(shù)值可以證明“開水不響，響水不開”。

圖3

圖4

物理解釋：水沸騰之前，燒杯底部的水溫較高，而水面附近水溫較低。在加熱水的過程中，可以觀察到水中有氣泡產(chǎn)生。氣泡在上升的過程中，由于遇到上方溫度較低的水而產(chǎn)生液化現(xiàn)象，導(dǎo)致氣泡逐漸減小。大量的氣泡在逐漸上升的過程中，氣泡的體積先變大后變小，在水中產(chǎn)生振動(dòng)而發(fā)聲。當(dāng)水沸騰時(shí)，燒杯中上下水溫相同，上浮的氣泡不僅不會(huì)因?yàn)橐夯冃。炊捎谒畠?nèi)部和表面的劇烈汽化使得氣泡越來越大直至破裂，此時(shí)氣泡在水中產(chǎn)生的振動(dòng)幅度變小，響度也降低[4]。

簡(jiǎn)析：以“開水不響，響水不開”為物理實(shí)踐活動(dòng)的主題，鼓勵(lì)學(xué)生在開展物理實(shí)踐活動(dòng)中使用現(xiàn)代科技手段。將日常生活經(jīng)驗(yàn)轉(zhuǎn)化為定量數(shù)值，使得學(xué)生在感性認(rèn)識(shí)的基礎(chǔ)上，獲得更為理性的理解。文學(xué)的理解和科學(xué)的定量測(cè)量的有機(jī)結(jié)合，有助于學(xué)生人文素養(yǎng)和科學(xué)素養(yǎng)的共同發(fā)展。

4 以文學(xué)為主題開展物理實(shí)踐活動(dòng)的優(yōu)勢(shì)

4.1 改變習(xí)題訓(xùn)練模式，提升學(xué)生綜合實(shí)踐能力

相較于傳統(tǒng)機(jī)械的習(xí)題訓(xùn)練，物理實(shí)踐活動(dòng)更加有利于學(xué)生對(duì)所學(xué)物理知識(shí)的理解和運(yùn)用。在參與活動(dòng)的過程中，學(xué)生親身經(jīng)歷了觀察、探究、反思、評(píng)價(jià)等環(huán)節(jié)，這些環(huán)節(jié)有助于學(xué)生分析問題、運(yùn)用知識(shí)、動(dòng)手實(shí)驗(yàn)等綜合能力的提升。

4.2 拓寬物理學(xué)習(xí)空間，提高學(xué)生主體意識(shí)和合作意識(shí)

物理實(shí)踐活動(dòng)旨在提升學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，其主要特點(diǎn)是實(shí)踐性、開放性、自主性和生成性強(qiáng)。這些特點(diǎn)也就表明了物理實(shí)踐活動(dòng)的開展不能僅限于物理課堂教學(xué)，而應(yīng)該將學(xué)生置身于更加真實(shí)的環(huán)境中。在參與實(shí)踐活動(dòng)的過程中，大多數(shù)活動(dòng)是學(xué)生以小組合作的形式完成的，小組成員需要進(jìn)行分工以及自主決策、完成活動(dòng)課題。在不斷合作的過程中，學(xué)生的主體意識(shí)和合作意識(shí)都能有所提升，

以適應(yīng)現(xiàn)代社會(huì)的需要。

4.3 促進(jìn)人文與科學(xué)融合，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣

以文學(xué)為主題開展的物理實(shí)踐活動(dòng)為學(xué)生營(yíng)造了文學(xué)氣息濃厚的物理學(xué)習(xí)環(huán)境，學(xué)生在學(xué)習(xí)的過程中既能夠體會(huì)到文學(xué)的含義，又能通過親身經(jīng)歷探究活動(dòng)，感受到科學(xué)探究的魅力。人文與科學(xué)的整合不僅能夠促進(jìn)學(xué)生人文素養(yǎng)和科學(xué)素養(yǎng)的共同發(fā)展，還能夠提升學(xué)生對(duì)于物理學(xué)習(xí)的興趣，尤其是對(duì)那些相對(duì)偏文科的學(xué)生而言，充滿文學(xué)氣息的物理課堂更具有吸引力。

[1] 林堅(jiān),黃婷.科學(xué)素養(yǎng)和人文素養(yǎng)的整合[J].科普研究,2011,6(2):61-65.

[2] 閻金鐸,郭玉英.中學(xué)物理教學(xué)概論[M].北京:高等教育出版社,2009.

[3] 余峰,陳嫻.試探物理學(xué)習(xí)與攝影結(jié)合的教育價(jià)值——以美國(guó)中學(xué)物理攝影比賽為例[J].物理教師,2016,37(9):78-85.

[4] 于雪嬌.成語、俗語及古詩詞中的物理教學(xué)資源[D].大連:遼寧師范大學(xué),2012.