吳敏蘇


“由生活到物理學,由物理學到社會”是中學物理教學的主要理念。在中學物理課程中,要立足學生所處的現實環境,建構一套將物理與生活相聯系的課程體系。在教學時,教師應該充分利用學生的現有經驗,利用提問的方式來學習知識,最后應用到現實生活中,對這些知識進行測試和運用。
教師要將重點放在對學生的指導上,通過自主體驗、合作探究等學習方法,讓學生獲取具有生命力的學科知識、技能、方法,并將其學以致用,并對現實生活中的問題進行創新性的解決,進而讓物理學科的核心素養得到提高。
一、實驗引入——在活動中激發學習興趣
本節課程的導入,大部分教師都是以對“凹透鏡成像定律”的回顧為依據來進行教學的。然而,要想將學生從原來的分心狀態中拉回來,迅速地將他們帶入物理學習的情境中,就需要另辟蹊徑。在此基礎上,筆者對生活、物理、社會中的人眼的視覺暫時性知識進行了相應的調整,使其在生活、物理、社會等方面得到了很好的應用。
▲教學片段1:感受視覺暫留
師:有沒有一個平常打字速度很快的學生,愿意到講臺上幫助老師做一個項目?
學生活動:提前在前面和后面兩個PPT上分別貼好了一個鳥籠和一只麻雀的照片,其中一位學生迅速在鍵盤上的pgup和pgdn之間進行了轉換,而其余的人則是在屏幕上進行了觀察。因為受到開關速率的制約,所以最終效果并不是很好。
教師把事先貼好的中等尺寸的鳥和雀兒圖案的硬紙板拿出來,再把一根竹筷插入其中。
教師:要達到“快”的目的,就必須使我們的筷子轉動得很快。
學生活動:將該設備裝配好后,用一雙筷子迅速轉動,可以看到一只小麻雀在鳥籠中飛來飛去。
師:這是怎么回事?因為我們的雙眼具有視覺短暫停留的能力,可以讓自己的視野停留在0.1秒到0.4秒之間。所以,在0.1秒至0.4秒之間,當在一個鳥籠中發現一只麻雀時,會有一種鳥兒飛入鳥籠的錯覺。
(設計意圖:常言道,好的開始是成功的一半。如果在新課引入時,能夠設計出具有懸念的、新穎的、能夠激發學生的學習興趣的活動,那么就可以為整個課程的教學打下堅實的基礎。在現實世界中,影視作品就是利用了人類的視覺暫時停留的特性,在教學過程中,通過各種設備來模仿,既能調動學生的學習熱情,又能為接下來的“眼睛”的學習打下良好的基礎。通過對該課程的實施取得了良好的效果,并獲得了學生的好評。)
二、自主探究——在合作中培養學生的實踐能力
如圖1,在上課之前,教師要提前準備好一根內徑4 cm、長約7 cm的PVC塑料管(內置直徑4 cm、焦距10 cm的凸透鏡)作為鏡頭,另外還要準備硬紙片、橡皮筋、膠帶紙、半透明紙、剪刀等。
▲教學片段2:體驗照相機的工作原理
教師讓學生按照自己的認識,使用桌子上的工具制作一個模型。
(布置任務之后,學生開始竊竊私語……)
師:對于我布置的這個任務,你們還存在什么問題?
生:我們必須先了解照相機的基礎構造。
教師與學生一起剖析該照相機的結構:請參閱圖2,照相機的透鏡為一凸透鏡,其感光膜等同于一張光幕,并以一張不透光的塑膠膜取代。在此基礎上,讓學生自己動手做一個照相機的模型。
學生活動:將一張紙條卷曲到足夠放入鏡框內,然后用一張紙條粘在鏡框上,做成一個暗盒子,再用一根橡皮筋將一張半透明的紙條遮蓋起來,來模仿電影。在制作完畢之后,讓學生使用自己做的照相機對書桌上燃燒的蠟燭進行觀測,調整暗箱的長短,就可以在半透明紙上獲得清楚的燭焰的圖像,進而體會到照相機的工作原理。
教師對有問題的學生進行巡回輔導。
學生活動:拿出自己制作的照相機,再次看一遍臺上的燭火。調整暗盒的長短,學生再一次在半透光紙上看到了蠟燭火焰的影像,并體驗影像的尺寸、距離的改變,親身體驗照相機的調整原理。
教師總結:隨著照相機距離被攝對象距離的增大,圖像尺寸也隨之減小。
(設計意圖:心理學的研究結果顯示:人的運動記憶效率要高于語言文字的記憶效率,人的思維活動是建立在情感資料的基礎之上的,而情感資料是思維活動的根據。這就需要在課堂上,讓學生自主完成自己的知識建構,讓他們對所學的東西有自己的理解和發現,而非簡單照搬。無論照相機如何發展,它的原理以及它的主要組件都是大同小異的,因此,通過親手制造一臺模擬照相機,可以讓學生對照相機的結構和構成有更深的了解,提高學生實際操作的能力。)
三、化解認知沖突——培養學生的創新精神
▲教學片段3:眼睛的調焦原理
師:既然每個人都制作好了一臺照相機,并且進行了仿真,那么你們有沒有一種成就感?事實上,我們每一個人都擁有一臺魔法相機,這臺相機就是我們的雙眼,它們可以讓我們看到這個五光十色的世界。
活動:教師與學生一起合作,通過觀察照片來了解眼球的結構。
師:“眼睛”就像一臺魔術照相機,把“眼睛”與“照相機”進行比較,你會有哪些新的認識或問題?
學生小組討論。
生:要使照相機的屏幕上顯示出一個清楚的圖像,我們在安裝好透鏡后,可以調整屏幕。但是,眼球的晶體與視網膜的間距是恒定的,也就是說,眼球的像距是恒定的,那怎樣才能在眼球中獲得清楚的圖像?
師:這是一個非常奇妙的現象,它的鏡片的平面和凸度是可以調整的,從我們之前所學習到的,鏡片的平面和凸度變化時,其焦點也會隨之變化。意思是,我們的眼睛可以維持其像距不變,但是可以調整鏡片的平凸程度,從而調整鏡片的焦距,使其在視網膜上形成一個清楚的像。換言之,人的眼球是一種很有規律的聚焦系統。
師:遠望時,眼睛的眼瞼松弛,晶體變細,焦點變得更長,來自遠方的光線正好集中到眼底,人們就可以清晰地看到遠方的景物了;近距離觀看時,眼睫狀體縮小,由近而遠的事物發出的光線,再聚集到視網膜上,就可以清晰地看到近而遠的事物。這是一種視覺效果,可以讓你看到遠處和近處的東西。
(設計意圖:在“沖突”的生成、消解和發展中,學生的學習是一個不斷發生、發展和消解的過程。在此基礎上,對視覺與照相機之間的“聚焦”進行了細致的區分,從而引發了對視覺的認識上的碰撞,從而給了他們很好的提示或啟發。這樣不僅可以營造出一種緊張的氣氛,而且可以刺激內在的需求,使思想更加活躍;也可以使學生在質疑和解疑的同時,更好地進行研究性學習,從而為教師的教學工作奠定堅實的基礎。在教學實踐中,教師要擅長為學生創造認識上的矛盾,使他們能夠更好地利用現有的學習體驗,積極地構建新的認識,使他們的思想在“沖突”中得到發展,從而使他們的認識結構得到進一步的改善與優化。)
四、知識運用——利用物理知識解決實際問題
▲教學片段4:視力缺陷的矯正
師:學生患有“近視”或“遠視”,都是由于晶體過于扁平或突出所致。假如我們的眼睛有瑕疵,又該怎樣去糾正?老師給同學們看一份度量表,請眼睛近視或遠視同學戴上眼鏡看一看,然后再取下眼鏡看一看,說說感覺如何。
生:模糊。
師:你們覺得不清楚(模糊不清)是因為“像”沒在視網模式中,不戴眼鏡怎么能看到視力表呢?
生:可以靠近視力表。
師:想象當近視的同學不戴眼鏡的時候,他的視覺圖像會出現在他的視網膜上的什么地方?
生:也許是在視網膜之前。
師:好,我們能不能按照大家的猜想,進行一項試驗來證實一下?請同學們一起來討論和分析。
師:我們要如何模仿人的眼球構造呢?
生:用凸透鏡取代水晶體,用光學屏幕取代視網膜。
師:好吧,那怎么示范給大家看呢?
生:我們首先讓凸透鏡戴上近視的人的眼鏡鏡片,讓燭火在屏幕上形成一個清楚的圖像,再把眼鏡拿開,看屏幕上圖像的變化,直至屏幕上再次顯示清楚的圖像。
教師總結:近視的人應該佩戴凹面鏡片,它的功能是散射光,將清楚的影像從晶體中向后移動,以形成視網片、膜片。
師:非常好,依此想法,我們也能為遠視者設計出一套矯治方案。
教師指導,學生做試驗。
師:遠視眼睛應該佩戴凸透鏡,凸透鏡主要起到聚光的效果,使清楚的像相對于晶體向前移動,這樣就能形成在視網膜上。
生:眼睛是心靈之窗,每個人都想擁有一對明亮的眼睛。所以我們如何才能保護好自己的雙眼?大家可以參考相關文獻,談談近視的原因以及如何防治。
(設計意圖:在中學物理教學中,教師應以提高學生的科學素質和創造能力為主要目的。在教學的時候,教師要突破常規的教學方式,掙脫傳統教學方式的束縛,堅持以人為本的現代化教育思想,最大限度地調動學生的發展潛力,勤于實踐,要敢于提出疑問,提升學生獲得新知識,分析、解決問題和交流與合作的能力。)
五、物理教學生活化反思
(一)以具體實物啟發抽象思維,突破教學難點
在學習制作簡易相機的時候,有許多知識點和操作步驟即使沒有教師的講解,學生也能夠很好地消化,比如,用凸透鏡當鏡頭、保鮮膜當膠片,并且不易遺忘,與真正的相機相比,這種簡單的相機更能突出這兩種元素,讓學生更好地理解相關知識點。抽象的知識與學生的經驗和現實的情境都是很遙遠的,因此,在課堂上,教師要給抽象的知識提供一定感性內容支持,讓難以觸及的、抽象的事物在學生的腦海中變得更加真實,更有意義,從而幫助學生開展自我構建。
(二)以親歷制作優化學習過程,培養探究興趣
在物理教學中,教師要充分地使用生活物品、器具、材料等開展物理實驗。這種方式既可以提高學生的學習熱情,又可以拉近物理學習和生活的距離,使他們對科學的真實性有深刻的認識,了解到科學與社會、科學與生活的緊密聯系,從而進一步反映出“從生活走向物理,從物理走向社會”的課程理念。
(三)以實踐體驗豐富學習內涵,回歸學科本真
科學探究的本質是思維螺旋發展的過程。通過科學的探索,我們可以將隱藏在物理現象中的物理本質挖掘出來,讓學生親身經歷這個探索的過程,從而讓學生從感性走向理智,這就是將概念規則的邏輯層面顯性化的一個過程。通過對相機構成的了解,到對其成像規律的掌握,讓學生對“視覺的缺陷與矯正”有了更多的認識,也能與雙眼進行對比,對兩者的不同之處進行剖析,進而對實習內容進行更深層次的探索,最后回到物理教育的實質。
六、結論
“生活即教育”是陶行知關于生活教育的一種觀點,在教育過程中,教師要指導學生在現實的環境中去尋找問題,使學生能夠將自己所掌握的物理知識融入現實的環境中去,并將其作為一個整體來考慮,這樣才能使學生的學習效果更好,才能最終實現提高學生物理核心素養的目的。