在物理熱學教學中注入人文生活元素

符偉成

(東莞市厚街中學 廣東 東莞 523962)

高中物理新課程標準的課程總目標是：學習終身發(fā)展必備的物理基礎(chǔ)知識和技能，了解這些知識與技能在生活、生產(chǎn)中的應用，關(guān)注科學技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[1].物理學是與人類生產(chǎn)和生活最為密切的科學，物理來源于生活，那么我們的物理教學應加強物理與實際生活的聯(lián)系，讓物理知識真正走進生活.教師要緊密聯(lián)系學生的生活環(huán)境，從學生的經(jīng)驗和已有的知識出發(fā)，平時注意觀察生活現(xiàn)象，有意識積累生活、生產(chǎn)中與物理有關(guān)的素材，創(chuàng)設(shè)生動的物理情境，對于生活中我們熟知的一些現(xiàn)象和器具要注意觀察，搞清它們所蘊含的物理知識，在生活中學習物理.

下面以學習熱學知識為例，把熱學教學的幾個片段與大家分享.

1 利用生活現(xiàn)象 激發(fā)學生學習的興趣

美國心理學家布魯納說過：“學習最好的刺激乃是對所學學科的興趣.”興趣是人積極探索某種事物的認識傾向，是人們認識需要的情緒表現(xiàn).興趣可以調(diào)動學生的主觀能動性，使學生集中精力去獲取對某種事物的認識，是學習的強大動力.熱學的知識枯燥，要做到讓學生對熱學的知識產(chǎn)生較強的興趣不很容易，掌握這部分內(nèi)容就更困難些.為增強物理教學的生活化，筆者在氣體壓強教學時，先創(chuàng)設(shè)生活化情境，演示綠豆砸天平的實驗(如圖1)，將托盤天平的左盤反扣在支架上，調(diào)節(jié)天平平衡后，將綠豆一粒粒、源源不斷地從同一高處撒到左盤上，發(fā)現(xiàn)天平指針偏轉(zhuǎn)并保持一定角度，左盤受到一個持續(xù)的壓力.

容器中氣體分子碰撞器壁的現(xiàn)象與上述實驗現(xiàn)象十分相似.可見，容器中大量氣體分子不斷碰撞器壁時也會產(chǎn)生一個持續(xù)的壓力，氣體分子對器壁的碰撞也就有了壓強.這時再讓學生思考：

(1)要使天平左盤壓力加大，綠豆應如何撒？

(2)氣體壓強增大，則單位體積內(nèi)的氣體分子數(shù)目怎樣？或氣體分子的平均速率怎樣？

(3)影響氣體壓強的因素是什么？如何改變氣體壓強大小？

圖1 綠豆砸天平的實驗

圖2 人的呼吸生理圖

另外，學生最關(guān)心自己的身體，最熟悉的也莫過于自己的身體，用自己的身體、自己的切身經(jīng)歷感受學習氣體的定律，使自己成為學習氣體的定律最好的老師.于是在講氣體狀態(tài)參量間關(guān)系時，先掛出人的呼吸生理圖(圖2)，學生先是為物理課中出現(xiàn)生物知識感到驚訝、好奇，然后在教師的引導下，讓每個學生做吸氣與呼氣過程，感覺吸氣時，膈肌擴張運動，擴大胸腔體積，胸腔內(nèi)氣體壓強變小，小于外界大氣壓，空氣在大氣壓的作用下被壓入肺里，即為吸氣； 相反，呼氣時，胸腔體積變小, 胸腔內(nèi)氣體壓強變大，大于外界大氣壓，空氣在氣壓的作用下從肺中壓出.胸腔內(nèi)體積的變化，正是造成氣體壓強變化的根本原因.

這樣，讓學生積極參與到知識的形成過程中，使學生經(jīng)歷發(fā)現(xiàn)、質(zhì)疑、猜想、驗證等環(huán)節(jié)，在獨立思考、合作交流等形式中鞏固了有關(guān)的熱學知識，讓學生在做中學，激發(fā)學生學習物理的積極性、主動性，點燃學生學習物理的興趣之火.

2 利用生活現(xiàn)象 激活學生的想像及思維

愛因斯坦說過：“想像力比知識更重要，因為知識是有限的，而想像力概括世界的一切，并且是知識進化的源泉，嚴格地說想像力是科學研究中的實在因素 .”如果不懂得展開想像，就不懂得再創(chuàng)造.如果不懂得學會想像，就不懂得學習物理.創(chuàng)設(shè)有效的問題情境是對維果茨基提出的“最近發(fā)展區(qū)”理論很好的運用實例，獲取知識——這就意味著發(fā)現(xiàn)真理、解答疑問.你要盡量使你的學生看到、感覺到、觸摸到他們不懂的東西，使他們面前出現(xiàn)疑問.如果你能做到這一點，事情就成功了一半[2].使學生面臨某個迫切需要解決的問題，引起學生思維的沖突，從而激起學生疑惑、詫異的“情感”，進而產(chǎn)生一種積極探索的愿望，在課堂上集中注意力，引起積極的物理思維.

學完氣體實驗定律后，筆者給學生出示兩款玩具噴水槍(如圖3)，噴水槍的出現(xiàn)立即引來學生的一陣騷動，它勾起每位學生孩童時在炎熱的下午和朋友及家人一起打水仗的情景.

問：有哪位同學玩過這兩款水槍？哪款水槍射程遠？

答：超級水槍.

問：超級水槍是利用什么提高水槍的射程和持續(xù)射水的時間？

答：壓強；液體壓強；氣體壓強……

問：哪個箱內(nèi)的氣體壓強？

答：B箱.

問：如何改變B箱內(nèi)的氣體壓強？

答：壓縮B箱內(nèi)的氣體體積.

圖3 兒童玩具噴水槍

接著看水槍的演示動畫，演示說明道出超級水槍有兩個貯水箱(圖中標為A和B).給水槍“裝彈”時，只給容量較大的貯水箱 (A) 灌水.水槍準備噴射時，反復拉動水泵把手(C)幾次，每次將從大貯水箱A的水推入小貯水箱B，就會向上推擠小貯水箱B內(nèi)部的空氣.當將越來越多的水添加到小貯水箱B時，水就會占據(jù)越來越大的容積，因此貯水箱B的空氣的壓強遠高于水槍外的空氣壓強.當向后扣拉扳機時，貯水箱B有足夠大的壓力，水就會以極高的速度噴射.

因為這些都是學生在生活中自己經(jīng)歷過的現(xiàn)象，他們有話可說，而學生爭強好勝的心理更能促使他們進入主動思維和展開想像的狀態(tài)，激活他們的思維，實現(xiàn)了師生互動、生生互動的物理課堂.

3 利用生活現(xiàn)象 延伸學生的課堂

認知教學論認為,在教學過程中學習活動是否有效，主要看新的學習內(nèi)容能否與學生原有的知識系統(tǒng)建立實質(zhì)性的聯(lián)系.其實，當今社會生活中所涉及氣體的熱學知識很多，學生之所以缺乏感性體驗，只不過是學生對生活中的現(xiàn)象熟視無睹，沒有認真地觀察和分析.如果教師有意識地用問題將我們的課堂延伸至課外，突破課堂的時空限制,拓展課堂學習,使學生多一些體驗和共鳴，則不僅能有效提高課堂效率，也能開闊學生視野，提高學生解決實際問題的能力，借此可以讓學生意識到，學習物理不僅是有趣的還是有用的，讓學生感受到物理的社會價值，讓學生因探索物理世界奧秘而產(chǎn)生的愉悅心情.

例如，學生學習廣東版教材“氣體狀態(tài)參量”一節(jié)，對氣體的狀態(tài)參量間關(guān)系有了一定的了解后，筆者讓學生了解氣壓式減震器的減震原理(如圖4)，讓學生課后思考：

(1)當車輪上下跳動時，減震器的工作活塞在缸筒內(nèi)做什么運動？主氣室體積如何變化？

(2)主氣室氣體壓強有何變化？

(3)氣壓式減震比彈簧減震有何優(yōu)勢？

允許學生帶著未解的疑團離開教室，把問題帶到課堂外，到生活中去體驗、去解決.實踐證明，經(jīng)過自己的探索性學習，學生會更喜歡學物理，學生的潛能因為教師的引導而被激發(fā)，從而使物理教學在學生想學、愿學、樂學基礎(chǔ)上展開.

圖4 氣壓式減震器原理圖

4 利用生活現(xiàn)象 激勵學生樹立遠大的志向

從第一艘載人飛船“神舟五號”發(fā)射升空到“神舟九號”的升天，大大地激發(fā)海內(nèi)外華人的民族自信心和自豪感.幾代航天人辛勤的汗水，不僅鑄就了中國航天的騰飛，也同時化作民族奮進的精神火炬，激勵人們昂然踏上中華民族復興偉業(yè)的新征程.任何一個科技成果無不激勵一代又一代人的成長.在STS教育如此發(fā)達的今天，科學教育不能僅僅傳授科學知識，更應透過對科學、技術(shù)、社會相互作用問題的探究，培養(yǎng)了解社會、致力改善社會問題的科學人才.發(fā)揮在物理課堂中進行情感態(tài)度與價值觀教育，喚起學生的情感體驗，樹立他們愛科學，為科學而奮斗的理想和信念.

在高中熱學知識教學中滲透生活中的科學技術(shù)，讓學生覺得科學離我們生活并不遙遠，物理就在身邊.在氣體實驗定律的學習時，筆者為學生播放客車車門緩緩開啟的視頻，讓學生了解客車車門系統(tǒng)(見圖5)，這對于男孩居多的理科班來說，無疑是一劑課堂興奮劑，因為每個理科生都天生愛動手、愛機械，當時的課堂就差不多到了失控的地步，直到筆者提出問題——如果車門“啪”的一下子就打開了的情況，你覺得可能是什么原因引起的？才讓他們陷入久久的沉思.

圖5 客車車門開啟、關(guān)閉系統(tǒng)

長期在課堂中貫徹STS教育，對學生的人生觀、價值觀的影響是深遠的，筆者曾問過2011年畢業(yè)的一位叫小方的女生，為什么作為女生卻報考機械設(shè)計專業(yè)，她說，您的課堂中有機械的味道，我要設(shè)計更強大的機械服務(wù)人類.

將學生熟悉的蘊含著物理知識的生活實例引進課堂，給知識注入生命，也把生命融入知識.強化了學習內(nèi)容與學生既熟悉又陌生的生活現(xiàn)象的整合，營造出了 “生活態(tài)”的物理課堂，并形成了學生物理學習的“生活場”.只要我們留心觀察生活，總能找到所需的物理情景或模型，如熱學部分還有高壓鍋、手風琴、氣墊鞋、空氣壓縮機、吹出的肥皂泡…… 都能作為熱學教學的情景，這樣使學生親身體驗身邊到處存在著物理問題，從而增強他們學好物理的內(nèi)驅(qū)力，有效地喚起他們的求知欲，激發(fā)他們學習物理的熱情.

參考文獻

1 教育部.高中物理新課程標準.北京:人民教育出版社,2003.5

2 (蘇聯(lián)) 蘇霍姆林斯基著. 杜殿坤譯.給教師的建議.北京:教育科學出版社,2000.24