教學中滲透影響“綠水青山”的物理學原理
——例談科學態度與責任素養的培養途徑

曹豐錦

(重慶市永川區教育科學研究所 重慶 402160)

1 保護“綠水青山”的社會和物理責任

“綠水青山”是每個公民的追求．高中物理新課程標準(2017年版)在核心素養“科學態度與責任”中指出：在認識科學本質、認識科學·技術·社會·環境關系的基礎上，逐漸形成保護環境并推動可持續發展的責任感[1]．因此物理教師在教學過程中，應滲透影響“綠水青山”的物理學原理，引導學生用科學知識來認識人與自然的關系，讓學生意識到保護“綠水青山”的重要性、嚴峻性和迫切性，培養學生的科學態度與責任素養．

2 影響“綠水青山”的物理學原理

2.1 影響“綠水青山”的能量耗散原理

(1)物理知識：能量守恒定律、熱力學第二定律、熵

高中物理教材“能源和可持續發展”一節指出自然界的能量雖然是守恒的，但根據熱力學第二定律，其他能量轉化成周圍環境的內能后，無法再將內能收集以重新利用，即能量耗散，也即能量在數量上雖未減少，但可利用的品質降低了，會使熵增加．在熵增加的過程中要產生廢氣、廢水和廢渣，當大自然無法完全消除這些有害物質時，環境就會惡化，霧霾等污染就會長期停留在城市上空及周圍．如1952年12月，英國倫敦發生了震驚世界的煙霧事件：一場持續5天的煙霧奪走了4 000多人的生命[2]．在能源使用過程中還會產生溫室效應和熱島效應，這些效應會使森林、濕地和凍土受到破壞，導致生物物種滅絕，將使“綠水青山”遭到破壞．

(2)科學態度與責任素養培養

目前，空氣污染物中約71%來自交通[3]，因此在教學中應培養學生的“綠色”意識，讓學生用所學物理知識解釋并普及和宣傳“綠色”理念，如向公眾普及凈化煤灰和廢氣的靜電除塵原理，倡導全社會大力發展“綠色”汽車比如電動汽車等，提倡綠色出行如步行、騎自行車、乘坐公交車等．同時，教師在物理實驗教學中應做好示范作用，注意回收實驗中的廢舊物，養成良好的實驗衛生習慣．還可讓學生進行課題研究“生活中的垃圾處理調查及建議”，通過課題與實踐培養學生的“綠水青山”意識．

2.2 影響“綠水青山”的放射性原理

(1)物理知識：衰變、裂變、聚變、半衰期

現代人的家居裝飾材料中不同程度地存在著放射性物質．放射性物質中的元素衰變時會放出α，β和γ射線，α射線具有很強的電離作用，最容易造成動植物細胞的損傷；γ射線波長短，頻率高，能量大，穿透力強，對動植物的破壞性也強．大氣、土壤和水源一旦受到放射性污染就會對環境產生破壞作用，從而破壞綠水青山．

某些國家進行核試驗時，排入大氣中的放射性物質會飄散到地球上空，然后降落到本國及相鄰國家與地區地表．核試驗中的裂變武器所用放射性物質大多是重核，半衰期很長，衰變需上百年甚至上萬年，對全世界“綠水青山”的破壞是永久性的．比如1945年美國在日本的廣島和長崎投放的兩顆原子彈，除讓成千上萬人飽受放射性疾病的折磨甚至死亡外，還讓兩地草木森林大面積枯萎．

(2)科學態度與責任素養培養

物理教師應讓學生了解《中華人民共和國放射性污染防治法》并向身邊人員宣傳，對公眾普及放射性的有關物理知識，如了解有效輻射劑量的概念：放射性輻射傳遞給吸收輻射物體的能量稱為輻射量，單位是希沃特(Sv)，0.1 Sv以上的輻射劑量便可以致癌[4]．鼓勵學生對市場裝飾材料的有效輻射劑量進行調查和檢測，對放射性廢物的處理情況進行跟蹤了解，將調查結果送與當地環保部門參考．在國際上，反對國與國之間進行核競賽，呼吁擁核國家永遠不使用核武器，追求與向往人類的永久和平，讓“綠水青山”地球成為人類的樂園．

2.3 影響“綠水青山”的電磁學原理

(1)物理知識：電磁場、電磁波、電場力、電阻率、共振、電磁屏蔽

由麥克斯韋的電磁場理論可知，周期性變化的電磁場互相交替產生，向遠處傳播形成電磁波，而電磁波向周圍空間發射便產生電磁輻射．電磁污染即電子電氣設備在工作過程中產生電磁輻射時，電磁場的強度達到一定量后造成環境的污染現象．發射塔、高壓線、變壓器、發電廠、微波爐、電視廣播發射機等人為電磁污染源的電磁場，能讓生物分子中正負電荷受電場力作用分離而往復運動甚至共振，從而產生熱效應影響生物體機能；還可以改變人和動物體內電阻率，影響健康甚至導致動物物種滅絕，最終破壞“綠水青山”．

(2)科學態度與責任素養培養

引導學生將電磁學知識利用在生活中：比如學校計算機房經常通風對降低電磁輻射的幫助，又比如推薦兒童使用兒童蚊帳等屏蔽電磁輻射，或倡導在居民小區變壓器附近增設電磁屏蔽裝置，使電磁輻射被盡可能屏蔽而降低電磁污染程度．同時培養學生主人翁責任感，向本地相關部門合理建議：科學布局具有強電磁輻射的工廠，使電磁污染源分散和遠離居民生活區，或更新強電磁污染電氣設備，在強電磁場區域增加電磁輻射吸性材料或裝置等．

2.4 影響“綠水青山”的光學與聲學原理

(1)物理知識：鏡面反射、機械振動、機械波、衍射

由光學知識可知，光照射到平整的表面會產生鏡面反射．城市高樓大廈的玻璃、磚墻、大理石和各種裝飾材料等容易發生鏡面反射從而形成光污染．建筑物玻璃的反射光匯聚在一起形成強光，除影響人的視覺外，還容易讓所在城市溫度升高，甚至引發火災，讓綠水青山遭到破壞，影響生態環境．

城市除光污染外，還普遍存在噪聲污染．由機械振動知識可知，聲源的振動在介質中傳播形成聲波，由于聲波的波長較長，容易發生衍射，所以傳播范圍較遠，更因很多城市的噪聲是聲源無規則振動形成，它的音波波形不規則，聽起來感到更刺耳，對周圍環境及人產生不利影響而形成噪聲污染．高分貝的噪聲不但影響人與動物的聽力，還能引起人和動物病變甚至死亡，同理能讓植物生長緩慢或停止，重者會導致植物死亡．

(2)科學態度與責任素養培養

教學中指導學生觀察和分析環境問題，讓學生在社會調查中獲得真知，用所學的物理知識去解決污染問題．指導學生共同出謀劃策為家鄉“綠水青山”建言，比如建議政府合理布置城市路邊照明光源、加強對光污染的管理、科學規劃建筑墻面裝飾材料、限制使用反射系數較大的裝飾材料等，又比如對建筑噪聲、工業噪聲等的控制和管理．同時學生聯合帶頭動手，在小區周圍栽樹種花，綠色植物不但可以改善和調節建筑物鏡面反射所帶來的光污染，還可吸收聲波降低噪聲分貝等等．

3 總結

“綠水青山”除涉及物理知識外，還涉及化學、生物、地理等學科知識，這就需要所有學科教師共同努力，培養學生的科學態度與責任素養，讓 “綠水青山”與人類永相伴，使我們的山更青、水更綠、生活更美好．