三新背景下對高中現代物理教學的思考

【摘要】在新課程、新教材、新高考的背景下，物理教學內容要做到與時俱進，加強與科技發展之間的緊密聯系，注重學生的科學精神和創新精神，提高高中物理教學中的現代物理知識的教學效果，提高學生的物理綜合能力，這些要求對促進高中物理教學的發展有重要的作用和意義.本文以“相對論中的神奇時空”物理教學為例，結合現代物理知識的意義，探討現代物理知識教學的有效策略.

【關鍵詞】相對論;高中物理;課堂教學

魯科版普通高中教科書（物理）必修第二冊中相對論初步與量子論初步這些內容是高中物理不可或缺的重要組成部分，但由于高考要求為2級，該部分知識的教學和學習不被教師和學生重視.作為一名高中物理教師，該如何看待該部分知識的教學，筆者一直在思考這一問題，尤其是物理與人們生活關聯越來越緊密的現在，高中階段學生對于這部分知識的學習更應該被教師重視.以“相對論中的神奇時空”教學為例，關于該部分知識的教學，整理了以下幾點思考.

1 現代物理部分的教學意義及要求

人類探月的成功、人類對宇宙的認識不斷深入，空間站的建立，對微觀低速世界的深入了解，信息通訊的研發突破，量子通信衛星的成功發射……訴說了現代科學的飛速發展及科學對人類生活的影響，無不說明學習并發展現代科學的重要性.

魯科版普通高中教科書（物理）必修第二冊教師用書對“相對論中的神奇時空”的教學要求是：（1）初步了解愛因斯坦相對論建立的背景，知道時間延緩、長度縮短、質速關系、質能關系和時空彎曲，能運用相對論知識解釋簡單的現象；（2）了解經典物理學的局限，知道經典時空觀與相對論時空觀之間的關系；（3）初步認識“猜想”“假設”和“物理模型的構建”在科學研究中的重要作用，培養大膽質疑的勇氣和批判意識.

《普通高中物理課程標準（2017年版2020年修訂）》和《中國高考評價體系》等重要文件都提出了新課程背景下的物理學科核心素養和學生關鍵能力培養的要求，對學生在科學認知，科學探究，科學思維和科學態度上進行全面培養，為做有社會責任感的公民奠定基礎.因此，在三新背景下如何激發學生物理學習興趣，培養學生學習能力，引導學生參與物理課堂尤顯重要，作為高中物理教師，應以學生為中心，以全面培養學生物理學科素養為導向，探索高中物理每一部分知識的有效教學方法，從而提升學生物理素養.

2 近代物理部分的教學現狀及問題

2.1 教學過于功利化，教學時間投入不足

因為高考，大部分學校是這樣安排高中物理的新課教學的：高一年級因為沒有文理分科，科目多，課時少，一般完成必修第一冊、必修第二冊的教學；高二年級上學期文理分科后由于還有會考科目，課時也較少，一般只能完成必修第三冊的教學，少數學生學習基礎較好的學校至多再完成選擇性必修第一冊的第一章的教學；高二下學期要完成其余的選擇性必修內容的教學，雖然高二下學期學校安排給物理科目的課時相對增多，但還是遠遠不夠.所以很多教師會在高考要求不高的近代物理部分投入更少的時間.

2.2 教學定位片面化，教學要求不到位

《高中物理的考試大綱》對大部分現代物理部分知識點都是Ⅱ級要求，只考查基本知識點，難度并不大.所以很多老師對于近代物理部分知識的教學是能少講就盡量少講，甚至是根本不講，只是讓學生把課本中可能會考到的知識點畫一畫，讓學生記一記，然后進行一定量的重復性練習以掌握正確的結論.

2.3 教學方式過于簡單

教材中關于近代物理部分知識的有些內容描述過于簡單，有些內容不好理解，很多實驗在高中物理學習中沒有條件去做，在教學過程中對于這些內容應該怎樣處理？應該補充或拓展哪些內容？這些問題無形中增加了教師在備課時的負擔，又因為很多知識高考考查時的難度并不大，高中物理學習時間緊張，使得有些老師干脆就通通不考慮，簡單一帶而過.

3 以“相對論中的神奇時空”教學為例，淺談一些關于現代物理知識的教學建議

3.1 引入：遵循“史實”，弘揚科學探究精神

在“高速世界”的課堂開始之前，先帶領學生一起回顧了經典物理的框架及知識內容：在人們認為物理學雄偉的宮殿已經建成時，宮殿外面卻被兩朵無法用當時的物理知識解釋的烏云（邁克爾遜-莫雷實驗和熱輻射實驗）遮住了天日，對此，物理學家們展開了熱烈的談論，在此過程中大家各抒己見，提出了一些猜想，物理是一門實驗科學，對于比較得到認可的猜想，科學家們絞盡腦汁設計實驗去驗證，經過一一排除，最終得出被大家共同認可且和目前人們所知道的事實相符的結論.這個講解過程在調動學生學習興趣的同時，實際上是在帶領學生了解部分物理學史.可以借鑒歷史的教學，以科學發展為軸，穿插物理學家探究科學事實的故事，用講故事的形式，以實驗事實為填充，用最接近于高中生思維的語言娓娓道來，當然，講解的過程中教師要把握好學生的問題，引導學生或分享或提問，課堂狀態會更好.學生在了解了相關的物理學史的同時，也體會到了物理學家不斷探求真理的精神，更重要的是調動了學生的學習積極性，為之后的知識講解取得更好的效果做了鋪墊.接著，老師可以通過PPT播放圖片或者視頻帶領學生了解近代物理在現在生活中的應用，在調動學生興趣和德育滲透的同時，讓學生了解學習發展近代物理的重要性.

3.2 講授：借助多媒體，把復雜問題簡單化

“相對論中的神奇時空”的重點除了要讓學生了解牛頓力學的局限性之外，還要帶領學生學習相對論時空觀，這個新的理論是為了解釋邁克爾孫-莫雷實驗提出的，距離學生的生活經驗很遠，比較難以理解.如何讓學生在理解的基礎上記住呢？這是困擾很多教師的問題.對于這一問題的處理課本上給了很好的示例，教師在上課時可以借助PPT和動畫呈現給學生：列車靜止時，車外的人看到的車廂里面的光線的路徑（如圖1所示），再展示列車相對地面以v勻速運動時，車外的人看到的車廂里面的光線的路徑（如圖2所示），讓學生從視覺上感受兩者的不同，從實際經驗出發在思維上認可它，相對同一參考系（地面上的人），運用勻速運動的規律和圖中幾何關系的知識，計算出兩種情況下光在空中經過的時間之間的關系，學生就非常清楚地看到了：對于地面上的人來說，運動的車上面的時間過得比較慢.

得出結論之后，可以選擇兩道與現在高中生生活相關的情境練習題讓學生練習，以加深學生對該部分知識的理解.

例1 教師在v=0.5c速度的列車里上課，以車為參照系Δt′=35min時，學生以地面為參照系，過了Δt幾分鐘？（學生帶入剛學的公式Δt=Δt′1-v2c2計算出結果為40.4分鐘）

例2 車上的“神仙”只過了Δt′=1天，在地上的人看來已經過了Δt=10年，車的速度v =？（學生計算出結果為v = 0.99999996247c）.

這兩個例題都加深了學生對所學知識及公式的掌握，直接簡單，但是又不尋常，第一個例題是從學生天天要經歷的一節課的時間出發，是學生熟悉且感興趣的，第二個例題是從學生都知道但是又困惑的神話故事切入，極大地調動了學生的積極性.經過這兩道例題的練習，成功地化解了現代物理知識難理解難講授的難題，借助多媒體，讓知識簡單化，激發學生的學習熱情，加深對所學知識的理解掌握.

3.3 小結：巧用對比，在異同中求發展

知識講解和練習之后，本節課也接近尾聲.從真空中的光速、介質、時間、長度、物質的質量、物質的能量幾個方面出發，老師可以對相對論時空觀和經典物理時空觀進行列表對比，簡單明了的表格可以幫助學生加深對兩者的理解和掌握，同時，也為學生對相對論知識的進一步的學習探究指明了方向，留下了思考空間.

4 總結和反思

一節課的時間有限，想要在有限的時間讓更多的學生理解掌握，讓課堂取得最好的效果，教師在課前應做好充足的準備，一方面是物理知識的儲備和提煉，另一方面是要充分了解現在學生的心理，從學生的角度出發，選擇適合的資料.面對學生，教師應該根據學生的理解能力適當地調整教學方法.這樣不僅能夠提高學生的自主學習能力，還能夠培養學生的物理思維.另外，教師應注意選擇易于執行、簡潔有效的教學方法，不要做過多的數學方面的推導，這樣能夠使學生在學習過程中更好地領悟現代物理學的內涵.

現代物理學的發展速度非常快，極大地提高了社會生產力，提高了人們的生活水平.所以，高中階段現代物理部分知識的教學應被更多的教師和學生重視.21世紀的今天，科技飛速發展，信息傳遞日益迅速，信息網絡覆蓋面越來越大，高中生接觸和了解的信息越來越多，心理和思維發展相對成熟，為他們對現代物理的認知提供了內在的條件；反過來，現代多角度的物理教學又為高中生的全面發展提供了新的契機.

5 結語

三新背景下，作為新時代的教師，應該與時俱進，了解物理的發展和在生活中的最新應用，借助現代化的教學手段，在物理課堂教學過程中，使用成熟的理論指導，遵循合理的教學原則，靈活運用教學策略，調動學生的學習興趣，引導學生更好地理解和掌握所學知識.筆者認為這樣的教學效果是每一位物理教師所期望的.也是科技飛速發展的今天對高中物理教學的迫切要求.

參考文獻：

[1]艾靜，熊建文.基于核心素養的物理課堂教學診斷性評價體系構建[J].物理教師，2017，38（06）：2-5.

[2]唐德漢，蔡坤.現代物理學滲透于高中物理教學的思考[J].教育界，2016（25）：147.

[3]蘇麗琴.對物理選修模塊3—5中近代物理的教學思考[J].福建教育研究，2014，0（11）：31-33.

[4]張媛，高守寶.三新背景下高中物理“以學為中心”的教學研究——以”科學探究：感應電流的方向”為例[J].物理教師，2024，45（07）：12-16.