高中物理教學中對物理與環境關系的連接

張爽

摘 ?要：物理研究源于生活環境又作用于生活環境，而與環境之間存在千絲萬縷的關聯。所以，以“在認識科學本質，認識科學·技術·社會·環境之四者關系的基礎上形成對科學和技術應有的正確態度以及責任心。”進行定義的“科學態度與責任”亦便成為高中物理學科的核心素養之一。以此為目標，學生則首先當對物理與環境之間的關系本質與表現有實質性的理解。基于此，本文便就“高中物理教學中對物理與環境關系的連接”話題做出分立：利用物理概念認識環境、利用物理實驗改變環境、利用物理價值保護環境此三大方面的闡述。

關鍵詞：高中物理;物理與環境;關系連接

在高考背景下，在對高中物理進行教學的過程中，教師往往習慣于將提升學生的物理做題水平作為唯一或者最主要的教學目標與教學側重點，卻忽略了真正的素質教育所倡導的以“素養”、“素質”提升為目的的教學理念，即使學生超脫于做題而能得以站在更高、所視內容更廣闊的視角看待學科的本質、存在、發展與運用，而后結合對學科內容的學習，形成更寬廣的學科格局。而此亦便是科學的物理教學改革所當朝向的方向，即在對物理與環境進行聯合看待的角度下，展開對二者關系的連接，具體的連接方式則可為以下三種。

1.利用物理概念認識環境

物理科學與環境的第一重直接關系便是：在物理科學中，環境是具有物理屬性的，即是被物理化了的，而以物理概念的形式體現出來。因此，以讓學生認識物理視角下的環境屬性、認知環境中的物理元素為目的，教師則當重視對物理概念的剖析，以使其腦海中形成對環境事物及環境本身物理化了的理解，而為之后的對物理實驗與改變環境、對物理價值與改變環境此兩重關系的研究奠定基礎。

例如：在《質點與位移》一節的教學中，為讓同學們通過“質點”與“位移”此兩個物理概念以物理的視角認識環境，我則列舉了研究火車整體運動的例子與研究航天器運行軌道的例子：一列在鐵軌上行駛的火車，它的發動機、傳動機構及車輪的運動很復雜，但是當我們只關心列車整體的運動時，便可以認為列車上各點的運動情況完全相同，因而可選其上面的任意一點的運動來代表整輛列車的運動，即把火車看做是一個有質量的點;在研究航天器運行軌道時，由于其大小尺寸相較于其上的各點到地球之間的距離而言亦可以忽略不計，所以也可以把航天器看做是一個有質量的點。借此我引入了“質點”概念，并對其進行了這樣的解釋：“質點概念不適用于所有的情況，即其適用與否由問題的性質所決定。”這樣的連接如航天器運行、列車運動等案例的現實環境與物理概念的講解方式，能夠有效促進學生對環境的在物理學科視角下的認識、對物理所指向的環境因素的認知，從而完成對環境與物理關系的初步搭建，完成對學生科學態度與責任素養的初步培育。

2.利用物理實驗改變環境

在利用物理概念認識環境之后，在對物理與環境關系的聯系上，便是對物理之對環境的改變的關注。但這是一種理想化的物理教育憧憬，因為課堂條件有限，同學們在課堂上沒有對環境進行直接改變的空間，這便需要將這種改變的要求降低、對改變的方式進行轉化，即進行課堂物理實驗，以建構改變環境的模型。原理為：學生能夠依據實驗掌握物理對環境進行改變的實際方法，讓學生在形成看待環境的物理視角基礎上，為其未來的運用物理改變真實的大環境奠定堅實的能力和方法基礎。

例如：在《摩擦力》一節的講解中，我則和同學們共同展開了如下的實驗探究：將一木塊放在一塊平整的水平木板上，利用彈簧測力計沿水平方向拉動木塊，當木塊開始移動時，記錄下測力計顯示的數值，并讓同學們觀察木塊開始滑動時彈簧測力計數值的變化，即變小，而后總結出“滑動摩擦力小于最大靜摩擦力”的結論。之后我還和同學們共同采用控制變量法進行了對影響滑動摩擦力大小的因素的實驗探究，并輔以裝滿獲的大貨車急剎車時的輪胎滑動摩擦等的案例，以讓同學們掌握摩擦規律，明晰依據摩擦規律可以干預摩擦變量等的原理。繼之此后，我還以軸承之例證明滾動摩擦與滑動摩擦之間的大小關系，依此使同學們明白運用物理科學對環境、對人類生活確有的改變功能，并讓學生在課下利用此物理原理進行相關實踐，如依據影響滑動摩擦力的因素，設計一種可以減小輪胎磨損的方案。

3.利用物理價值保護環境

繼利用物理概念認識環境、利用物理實驗改變環境之后，在對物理與環境的連接問題上，則當落實到落實到物理學科核心素養和新課程標準中提到的關于環境保護與可持續發展這一點上。即包括物理科技在內的科學技術確實作為第一生產力存在，但其始終是一把雙刃劍，它幫助人類挖掘地球資源，方便人類生活，提高人類生活質量，但人類對其的過分利用使得環境愈加脆弱，這最終會讓人類自食其果。所以，教師要在教學中適時向學生滲透“物理科學確實能夠創造價值來提升生活環境質量，但這種提升持續性的前提條件為在環境承受能力的限度內”的意識，以讓同學們認識到物理與環境的另一種聯系，即需正確發揮物理的作用，以進行環境保護。

例如：在《能源與可持續發展》一節的教學中，在講解了能量守恒定律與聲、光、電、熱、磁等能量之間的相互轉化的知識，并讓同學們知道人類生活生產可以依據需要自由擇取相對應的能量之后，我又通過能量釋放后難以回收利用的實例向同學們闡述了能量雖然守恒，但它會在通過各種形式轉化到其他物體上之后，會發生相較于原本的能量發生的可利用與不可利用能量的變化，而能量的耗散會使環境溫度升高，從而導致全球變暖，全球變暖的結果則是有些生物的滅絕、人類壽命的縮短等。除卻此，我還利用多媒體像同學們展示了極地地區近年來溫度變化與海平面高度變化圖表，以深化其對物理科學與環境之間在環境保護維度上的關系的理解、激發其環境保護意識。

總之，物理學科是對環境的一種看待角度及看待成果，其具有相較于其他學科而言的獨特性功能，而能夠使環境形態發生實際的或好或壞的改變，學生以形成學科核心素養為目標的學科學習則當在具備以物理化的視角看待環境的意識與能力的基礎上，對此或好或壞的由物理誘發的環境改變有明確的認知。

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