基于核心素養(yǎng)的物理攝影實踐活動實施建議

劉孝琪 陳 嫻

(1. 南京市金陵中學，江蘇 南京 210005；2. 南京師范大學教師教育學院,江蘇 南京 210097)

1 引言

在現(xiàn)行的教育體制中,學生、家長與教師都比較關(guān)注考試分數(shù),忽視了學生創(chuàng)造力、創(chuàng)新精神、實踐能力的培養(yǎng),這是應試教育存在的弊端。早在2001年頒布的《基礎(chǔ)教育課程改革綱要(試行)》中,教育部就提出構(gòu)建符合素質(zhì)教育要求的新的基礎(chǔ)教育課程體系,把綜合實踐活動課程作為必修課。物理攝影是一項在國際范圍內(nèi)開展的實踐活動,筆者結(jié)合自身經(jīng)歷和相關(guān)研究,給出物理攝影實踐活動的實施建議。

2 物理攝影實踐活動

物理攝影指運用攝影器材(如照相機、手機)對自然界及生活中的物理現(xiàn)象或?qū)嶒灛F(xiàn)象進行影像記錄的過程。完整的物理攝影作品除了照片拍攝外,還有對照片的文字描述。自1998年起,美國物理教師協(xié)會(AAPT)開始舉辦面向國際的高中生物理攝影比賽,多個國家的高中生參賽。2016年中國正式引入美國高中生物理攝影比賽,不少中國學生在物理教師的指導下踴躍參賽,取得了優(yōu)異的成績。

3 物理攝影實踐活動的實施建議

在中學開展物理攝影實踐活動,可以分為4個階段:活動準備、實施、總結(jié)和評價階段。

3.1 活動準備階段

活動準備階段包括:物理攝影活動介紹、優(yōu)秀作品賞析、物理攝影創(chuàng)作指導和確立活動主題。

對于高中生來說,物理攝影活動是一個陌生的概念,所以首先要讓高中生了解物理攝影,即用攝影器材對物理現(xiàn)象或?qū)嶒灛F(xiàn)象進行記錄。賞析中國學生在美國高中生物理攝影大賽的獲獎作品，如2018年設(shè)計類三等獎作品《灑水成冰》(圖1),從國際視角認識物理攝影實踐活動,激起學生的參賽熱情,增加學生參加物理攝影實踐活動的動力。

圖1

接著是對物理攝影大賽獲獎作品的鑒賞,選取契合學生知識基礎(chǔ)和學習背景的多張中美高中生攝影作品進行賞析,旨在豐富學生對物理攝影的認識,激發(fā)學生的創(chuàng)作欲望和內(nèi)在動機。對于高一的學生可以選用《紫雨》(圖2),圖中豎直向下的紅色水流碰撞水平向左的藍色水流,二者匯合處的水流變成紫色,方向就是兩個水流合成后的方向,形象地展示了兩個矢量的合成,幫助學生理解抽象的矢量運算法則。建構(gòu)主義認為：學生對知識的建構(gòu)與特定的情景、原有的經(jīng)驗和事物之間的作用密切相關(guān)。通過對優(yōu)秀作品的鑒賞,給學生創(chuàng)設(shè)真實的問題情境,學生依據(jù)自己的認知，分析作品中的物理現(xiàn)象和原理,積極主動地構(gòu)建知識的意義。將物理攝影實踐活動與高中物理教學有機結(jié)合起來,幫助學生在課外進一步學習物理,豐富學生的物理知識儲備,在活動中內(nèi)化物理知識,形成物理觀念。

圖2

物理攝影創(chuàng)作指導借鑒美國高中生物理攝影大賽參賽作品的要求,從主題構(gòu)思、標題、文字描述、藝術(shù)美感、攝影技術(shù)等5個方面進行創(chuàng)作指導,指導過程采用理論探討與作品鑒賞相結(jié)合的方式。攝影作品的主題可以來源于對生活現(xiàn)象的觀察、設(shè)計的實驗現(xiàn)象等，當教師規(guī)定活動主題時,可以向?qū)W生提供一些范例,鼓勵學生推陳出新,不拘泥于教師提供的案例。標題要起到科學地反映作品內(nèi)容、明確主題、畫龍點睛的作用。文字描述是對作品中物理現(xiàn)象的分析解讀,注重語言的科學性和準確性。藝術(shù)美感主要與攝影中的構(gòu)圖、色彩搭配等相關(guān)。攝影技術(shù)包括微距攝影、高速攝影、延時攝影和多圖攝影,旨在使用最合適的攝影技術(shù)呈現(xiàn)最佳的成像效果。創(chuàng)作指導包含物理思維、文學素養(yǎng)、藝術(shù)美感、科學技術(shù)等多個方面,學生從物理學視角看待世界,構(gòu)思作品；綜合利用文學素養(yǎng)和物理觀念命名標題、描述現(xiàn)象；接受藝術(shù)美的熏陶,實現(xiàn)科學與藝術(shù)的完美融合；合理使用攝影器材,形成對科學技術(shù)的正確態(tài)度。

美國高中生物理攝影大賽對于攝影作品的主題不設(shè)要求,這對于初次接觸物理攝影的高中生要求過高,在以往不設(shè)主題的物理攝影實踐中,學生會遇到創(chuàng)作障礙,沒有創(chuàng)作思緒,最終作品的質(zhì)量參差不齊。而在設(shè)定主題的實踐活動中,參與者的創(chuàng)作熱情、作品質(zhì)量明顯提升,筆者在此提供幾個可供使用的主題:肥皂泡、生活中的光影現(xiàn)象、重心、摩擦力等。

3.2 活動實施階段

活動實施階段包括:學生設(shè)計和改進拍攝方案、做好活動記錄。

攝影主題確定之后,學生需從物理學的視角設(shè)計初步的拍攝方案,選定拍攝的時間地點,搜尋拍攝工具和器材,嘗試拍攝。拍攝中會遇到很多的實際問題，例如在肥皂泡的拍攝中,光源、背景、拍攝角度都會影響攝影作品的質(zhì)量。

圖3

某同學在摩擦力主題的拍攝中,受到老師在“摩擦力”的教學中所做的用兩本書“拔河”實驗的啟發(fā),設(shè)計了多本書交叉豎直疊放、體現(xiàn)摩擦力作用效果的攝影方案。該同學在設(shè)計攝影方案時考慮到了摩擦力與正壓力、接觸面粗糙程度相關(guān),但在實踐過程中會發(fā)現(xiàn)每隔1張紙插入另一本書比每隔多張紙插入另一本書產(chǎn)生的摩擦力更大,紙張插入越深摩擦力越大。這與學生的前概念發(fā)生了沖突,經(jīng)實驗探究后發(fā)現(xiàn)兩本書書頁對插,由于書脊是釘緊的,對插后成劈形,產(chǎn)生劈形效應,使相夾的書頁之間的壓力很大。相互對插得深度越大,夾得越緊,壓力越大。在不斷嘗試、修正方案之后,拍出了符合期望的優(yōu)秀作品(圖3)。

學生在反復嘗試的過程中,不斷改進、完善拍攝方案,提升攝影作品的品質(zhì)。詳細記錄拍攝歷程也可作為實踐活動的評價依據(jù)，物理攝影作品創(chuàng)作就是一個實踐過程,學生根據(jù)自身或教師設(shè)定的攝影主題,獨立完成拍攝方案的制定,再著手進行實際操作,還要解決實際拍攝中出現(xiàn)的問題,在創(chuàng)作過程中學生除了要關(guān)注物理知識的應用,還要反復進行各種嘗試,選擇不同的構(gòu)圖、色彩搭配、攝影技術(shù),在嘗試中不斷完善自己的攝影方案,才能完美呈現(xiàn)物理現(xiàn)象,這是一個質(zhì)疑創(chuàng)新的過程,在實踐操作中培養(yǎng)了學生的創(chuàng)新意識,提升了他們的探究能力。

3.3 活動總結(jié)階段

活動總結(jié)階段包括:學生分享攝影作品與創(chuàng)作過程、教師點評和學生作品評比。

學生攝影作品完成之后,可開展交流活動,讓學生從物理現(xiàn)象、物理原理、創(chuàng)作過程等方面分享各自的作品。教師記錄學生的展示過程,點評學生的作品,重點關(guān)注作品中物理原理的科學性和準確性,在實踐活動中提升學生的物理觀念。學生展示結(jié)束后,讓學生交流拍攝心得體會,評選出優(yōu)勝作品,將優(yōu)秀作品張貼在班級展示板上,并投稿阿思丹網(wǎng)站,參加海選比賽。

高中物理課程標準倡導教學方式多樣化,總結(jié)的過程可以為學生提供交流的機會,Lilian和Wolff的研究表明：采用物理攝影作業(yè)的方式，讓學生拍攝物理現(xiàn)象,從物理的視角進行描述,可以探查學生的錯誤理解,完成同化或順應的認知過程。通過學生的描述，可了解學生對物理觀念的理解狀況,用科學的語言表達、描述物理現(xiàn)象有助于提升學生的言語智力,對自己攝影過程和成果進行交流和分享有助于提高學生的科學探究能力。采用同伴評價,學生既是活動參與者,亦是評價者,從雙重視角審視自身及同伴的活動表現(xiàn)、過程和成果,增進對自身能力的清醒認識,學會評價與反思。

3.4 活動評價階段

活動評價階段可采用形成性評價和終結(jié)性評價方式。

形成性評價包括評價學生攝影作品的創(chuàng)作和展示過程。創(chuàng)作過程從真實性、解決疑難、改進拍攝方案角度進行評價,成果展示則從言語表達的科學性、準確性角度進行評價。

終結(jié)性評價是指利用物理攝影評價量表對學生提交的作品進行打分評價。通過對物理攝影實踐活動的評價，不僅可考查學生的基礎(chǔ)知識和基本技能,還能深入檢測學生的物理觀念、科學思維能力、科學探究能力、問題解決能力和科學態(tài)度,學習評價全面、深入。采用方式多樣的評價方式,形成性評價和終結(jié)性評價相結(jié)合,從不同視角客觀全面地了解學生核心素養(yǎng)的發(fā)展狀況,從而促進學生全面而有個性的發(fā)展。

4 結(jié)語

基于核心素養(yǎng)的培養(yǎng)要求，設(shè)計物理攝影實踐活動,學生經(jīng)歷活動準備、活動實施、活動總結(jié)、活動評價等階段，能精煉學生的物理觀念,培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識,提高學生的實踐動手能力,激發(fā)學生物理學習的內(nèi)在動力,通過實踐和問題解決提升他們的物理學科核心素養(yǎng)。