生態(tài)理念下校園物理教學(xué)素材的開發(fā)

李曉霞（廣東省廣州市協(xié)和中學(xué)，廣東 廣州　510160）

生態(tài)理念下校園物理教學(xué)素材的開發(fā)

李曉霞
（廣東省廣州市協(xié)和中學(xué)，廣東 廣州510160）

本文提出用“生態(tài)理念下開發(fā)校園物理教學(xué)素材”的方法來改變高中物理教學(xué)常常受限于書本和課堂導(dǎo)致的學(xué)生體驗(yàn)感缺乏、學(xué)習(xí)用處不大以及學(xué)習(xí)過程困難的不良感受，注重學(xué)生和校園之間的聯(lián)系互動(dòng)，在校園中找到學(xué)生物理學(xué)習(xí)的切入點(diǎn)來恢復(fù)物理學(xué)既基礎(chǔ)又應(yīng)用廣泛的原本面目，并結(jié)合操作實(shí)踐來闡述開發(fā)校園物理教學(xué)素材的兩種方式，以及對(duì)學(xué)生和校園和諧、持續(xù)、良性發(fā)展的促進(jìn)作用。

一、用生態(tài)理念開發(fā)校園物理教學(xué)素材的原因

物理學(xué)研究的是與物理世界有關(guān)的問題——能量、物質(zhì)，以及它們之間的相互關(guān)系。①物理學(xué)本質(zhì)上是一門基礎(chǔ)學(xué)科，從字面上淺顯地理解，“物”即物質(zhì)，“理”是道理，并且物理學(xué)是技術(shù)革命的基礎(chǔ)，應(yīng)用廣泛，是一門帶有方法論性質(zhì)的科學(xué)。中學(xué)階段學(xué)習(xí)物理學(xué)的目的就是幫助學(xué)生理解物理世界，培養(yǎng)分析思考能力，獲得一些科學(xué)的方法和策略。就學(xué)生個(gè)人發(fā)展而言，通過對(duì)物理的學(xué)習(xí)，學(xué)生們將來有些會(huì)直接運(yùn)用物理學(xué)的實(shí)驗(yàn)技能技巧豐富自己的勞動(dòng)操作技能，有些會(huì)就職與物理學(xué)相關(guān)的或者交叉學(xué)科的領(lǐng)域，如天文、工程、計(jì)算機(jī)、醫(yī)學(xué)等等，還有些可以運(yùn)用所學(xué)物理學(xué)解決問題的方法技能去從事商業(yè)、財(cái)經(jīng)、社會(huì)學(xué)等與物理學(xué)看來完全不相關(guān)的一些工作。因此，高中物理學(xué)習(xí)對(duì)于學(xué)生的成長(zhǎng)有很實(shí)際的意義。但是由于高中教學(xué)中物理事例經(jīng)常僅限于書本，教學(xué)過程多限制于課堂，學(xué)生體驗(yàn)感缺乏，科學(xué)素養(yǎng)不能得到很好的培養(yǎng)，而教學(xué)的內(nèi)容涉及多個(gè)物理知識(shí)分支，多數(shù)習(xí)題的設(shè)定理想化程度嚴(yán)重，這些都容易讓學(xué)生產(chǎn)生一種“物理學(xué)離實(shí)際生活遙遠(yuǎn)，學(xué)習(xí)必要性不大，而且學(xué)起來非常困難”的感覺。

本文提出用“生態(tài)理念下開發(fā)校園物理教學(xué)素材”的方法來改善以上教學(xué)現(xiàn)狀?！吧鷳B(tài)”一詞源于古希臘，原意指“住所”或者“棲息地”，由此衍生出“一定地域（或空間）生存的各種動(dòng)植物之間、動(dòng)植物與所處的環(huán)境之間的相互關(guān)系”的含義，它強(qiáng)調(diào)系統(tǒng)中各因子之間的相互聯(lián)系、相互作用以及功能上的統(tǒng)一，含有系統(tǒng)、整體、聯(lián)系、和諧、共生和動(dòng)態(tài)平衡之意。②生態(tài)理念下的教學(xué)不僅是指環(huán)境教育，更多的是指注重學(xué)生、社會(huì)和生態(tài)系統(tǒng)之間的聯(lián)系，由此展開的教學(xué)互動(dòng)。

中學(xué)生用大量的時(shí)間在校園里學(xué)習(xí)生活，校園的環(huán)境設(shè)施建設(shè)中就大量運(yùn)用了物理學(xué)相關(guān)知識(shí)，一邊是學(xué)生埋頭于孤立的書本理論不會(huì)聯(lián)系實(shí)際，一邊是校園里大量事物的現(xiàn)有素材，如果以生態(tài)理念在校園里開發(fā)物理教學(xué)素材，把書本理論與身邊的校園相結(jié)合，注重學(xué)生和校園之間的聯(lián)系互動(dòng)，就能給學(xué)生的物理學(xué)習(xí)找到很親近的切入點(diǎn)，讓學(xué)生感覺“物理不遠(yuǎn)，它很近，很實(shí)際，很有用”，貼近實(shí)際生活的思考能讓抽象的理論變得具體，學(xué)習(xí)興趣的提升能增加克服困難的意志力和深入研究問題的毅力，學(xué)生也能從中得到觀察、思維、動(dòng)手等各方面的訓(xùn)練為將來進(jìn)一步的發(fā)展打下切實(shí)基礎(chǔ)，物理學(xué)也能因此恢復(fù)原本的面目，同時(shí)這一切也有助于校園生態(tài)的和諧發(fā)展。

二、開發(fā)校園物理教學(xué)素材的方式與相關(guān)實(shí)踐

近期有報(bào)道說“某學(xué)校在校園里種莊稼獲得各種好評(píng)”、“在校園里種莊稼”一方面讓學(xué)生實(shí)際參與了生產(chǎn)實(shí)踐，感受了城市里少有的自然景象，另一方面莊稼也可以起到校園某時(shí)期綠化的效果。如果再對(duì)學(xué)生進(jìn)行相關(guān)的教育教學(xué)，“種莊稼”就是這所學(xué)校開發(fā)出來的教學(xué)素材。

“教學(xué)素材”指用來進(jìn)行教學(xué)分析或者實(shí)踐的實(shí)例，是教學(xué)知識(shí)點(diǎn)的載體，放在校園里，它可以是一處房屋、一叢花草、一方池塘，甚至一根電線桿子。這些都是校園里司空見慣的存在物，其中都包含著很多事物道理，如何開發(fā)教學(xué)素材，就看教師看待校園的眼光視角。

1.方式一：按圖索驥、按需索取。根據(jù)我國(guó)現(xiàn)行中學(xué)教材，中學(xué)的物理學(xué)科大致包括力、熱、光、聲、電與磁、原子這六個(gè)部分，由于各部分之間的聯(lián)系，這種分類并不絕對(duì)，但利用這個(gè)分類尋找開發(fā)校園的物理教學(xué)素材還是可以的，可供參考的一種簡(jiǎn)單方式就是按照物理課本，對(duì)照著章節(jié)把校園里各個(gè)景觀、建筑或者各項(xiàng)建設(shè)歸類到相應(yīng)的知識(shí)上去，發(fā)掘其可供物理學(xué)科教學(xué)活動(dòng)的因子，順序編排起來，這就好像是“按圖索驥”。比如，很多學(xué)校有的吊棚（可以是車棚也可以是游泳池的頂棚等），就可以歸類到力學(xué)；而學(xué)校的電力系統(tǒng)以及用電安全等，就可以歸類到電學(xué)等等。不過，如果這些素材只是零碎而模糊地存在于教師的頭腦中，那么在實(shí)際物理教學(xué)過程中，往往用著用著就忘記用了，而且在教學(xué)分析時(shí)也存在理論不清楚、道理不明朗的情況。所以，如果能夠做成一本物理學(xué)校園案例集或者校園物理課本，方便教師和學(xué)生“按需索取”地進(jìn)行課上講解或者課下閱讀，效果會(huì)更好一些。

在編寫這樣的案例課本過程中也經(jīng)常會(huì)發(fā)現(xiàn)，原本校園里是為別的學(xué)科建設(shè)的景觀，結(jié)果也和物理學(xué)脫不開關(guān)系，也可以拿來用之。比如時(shí)間廣場(chǎng)，原本是作為地理學(xué)科的相關(guān)景觀，但當(dāng)翻開粵教版高中物理教材必修1的第一章，就會(huì)看到“時(shí)間”的概念描述，這時(shí)插入時(shí)間廣場(chǎng)這個(gè)校園素材，教學(xué)活動(dòng)會(huì)更生動(dòng)；再比如天文臺(tái)，如果學(xué)校有天文臺(tái)，這里往往也是高中地理的地盤，但高中物理介紹的萬有引力定律和曲線運(yùn)動(dòng)中向心力的相關(guān)規(guī)律，卻是各種天體運(yùn)行的基本準(zhǔn)則?？缭綄W(xué)科知識(shí)的運(yùn)用校園素材，能讓學(xué)生切實(shí)體會(huì)到，物理絕不僅僅是書本上的那一點(diǎn)點(diǎn)，物理學(xué)涉及的領(lǐng)域很大，它確實(shí)是門基礎(chǔ)學(xué)科。

在“按圖索驥”、“按需索取”地編排使用這些校園教學(xué)素材時(shí)還會(huì)發(fā)現(xiàn)，一個(gè)校園素材中常常不止包含一個(gè)可供教學(xué)的知識(shí)點(diǎn)，比如時(shí)間廣場(chǎng)中的漏刻，單只漏壺滴水的速度受到壺中液位高度的影響，液位高時(shí)滴水速度較快，液位低時(shí)滴水速度較慢，而漏刻是一種典型的等時(shí)計(jì)時(shí)裝置，因此其計(jì)時(shí)的準(zhǔn)確度就取決于水流的均勻程度。為解決這一問題，古人設(shè)計(jì)了多級(jí)漏壺，不僅如此，如果要進(jìn)一步提高精度，往往在漏壺需要保持恒定的水位線的地方開個(gè)孔，旁邊再設(shè)置一個(gè)分水壺，以保證原有平水壺的水位保持恒定，從而其往受水壺里漏水的速度就能很均衡。這個(gè)景觀細(xì)節(jié)作為中學(xué)物理中的液壓知識(shí)點(diǎn)的實(shí)例來分析，是合適的。如此來運(yùn)用校園素材進(jìn)行教學(xué)，能讓學(xué)生感受到物理可以改善我們的生活，生活中處處都有物理的用武之處。

2.方式二：無中生有、拋磚引玉。除了按照物理教材編排已有校園景觀將其開發(fā)成可供教學(xué)的教學(xué)素材外，還能以“無中生有”、“拋磚引玉”的方式來開發(fā)新的教學(xué)素材?！盁o中生有”在這里并不是指憑空捏造，而是指配合學(xué)校整體需要而進(jìn)行設(shè)計(jì)建設(shè)，而“拋磚引玉”則是指在原有基礎(chǔ)上有目的、有針對(duì)性地進(jìn)一步完善。

比如，在我校綠化上要使用的噴淋裝置成為了這種開發(fā)方式的典型。首先，灑水器噴淋的范圍問題簡(jiǎn)化后可以作為高一物理平拋運(yùn)動(dòng)的實(shí)例進(jìn)行分析；再者，如果在噴淋系統(tǒng)的控制部分進(jìn)一步考慮智能自動(dòng)化的完善，這就是一個(gè)綜合項(xiàng)目。實(shí)際操作中，在這個(gè)項(xiàng)目上我們的嘗試分了四期去進(jìn)行：第一期是對(duì)校園綠地花草進(jìn)行基本噴淋系統(tǒng)的鋪設(shè)；第二期是在專業(yè)技術(shù)人員的幫助下，進(jìn)行定時(shí)定量噴淋的PLC程序設(shè)計(jì)；第三期是指導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)更先進(jìn)的智能噴淋系統(tǒng)的控制裝置替代之前定時(shí)定量噴淋的部分；第四期是低一屆的學(xué)生在師兄師姐的指導(dǎo)下學(xué)會(huì)維護(hù)智能控制系統(tǒng)，并向再下一屆新生傳播相關(guān)知識(shí)。在這四期操作中，第一期就是配合校園生態(tài)環(huán)境的建設(shè)進(jìn)行的“無中生有”，有了基本的噴淋系統(tǒng)就可以作為高一物理的教學(xué)素材進(jìn)行噴淋范圍因素的分析。第二期可以說是一次“拋磚”（第一期也可以看成“拋磚”），這里可以就生態(tài)節(jié)能方面讓學(xué)生進(jìn)行一個(gè)水量電量的監(jiān)控，高中物理學(xué)知識(shí)足已應(yīng)對(duì)。第三期“引玉”引來的“智能”可算是高科技了，但是在專業(yè)教師的指導(dǎo)下，學(xué)生也是可以參與設(shè)計(jì)的，這里要用到相當(dāng)多的傳感器，比如光控、溫控、濕度控制等，實(shí)際設(shè)計(jì)出來的裝置不僅達(dá)到了這些控制，還特別加入了“光電轉(zhuǎn)換”的硅光電池，太陽能供電更加節(jié)能。另外，在電路控制部分中也少不了電磁閥、繼電器等。在這個(gè)過程中，學(xué)生在專業(yè)教師的指導(dǎo)下一步步學(xué)習(xí)，一個(gè)功能一個(gè)功能的實(shí)現(xiàn)，動(dòng)手動(dòng)腦的能力得到很大的培養(yǎng)，最終完成時(shí)他們頗有成就感，而且對(duì)物理學(xué)科的學(xué)習(xí)積極性也大大提高。第四期也是“引玉”，這次引出的是人才是理念，通過師兄師姐給師弟師妹講解，通過學(xué)生自主維護(hù)校園的設(shè)備設(shè)施，在營(yíng)造校園更好環(huán)境的同時(shí)，學(xué)生的身心也在健康成長(zhǎng)。

除了以上校園建設(shè)的實(shí)例，我們物理科組還參與了諸如校園池塘的“反滲式零排放智能循環(huán)過濾系統(tǒng)”、教室“日光燈節(jié)電研究”和“光能二次利用研究”等各種校園建設(shè)的項(xiàng)目，有選擇地讓學(xué)生參與了相關(guān)工程模型的部分設(shè)計(jì)。這些項(xiàng)目雖然其專業(yè)性、技術(shù)性很強(qiáng)，施工一般都是承包給校外的工程隊(duì)，但是如果把其中涉及物理知識(shí)的部分聯(lián)系到學(xué)生研究活動(dòng)上來，就完全可以讓學(xué)生一定程度地參與其中，即使參與條件不具備，也不妨分析其系統(tǒng)中涉及物理學(xué)科領(lǐng)域內(nèi)如傳感器、電磁閥、抗雷電裝置等等的基本工作原理，這些涉及的大多是高二物理電與磁方面的知識(shí)，都可以在具體教學(xué)中作為素材。

三、開發(fā)校園物理教學(xué)素材的反饋和思考

在查閱“智能噴淋系統(tǒng)電路控制裝置”資料時(shí)看到了一段學(xué)生感想：“在緊張的高二學(xué)習(xí)之余還能接觸到課堂之外的知識(shí)，我們不僅沒有感覺到學(xué)習(xí)壓力，而且還感覺輕松、愉悅，或許因?yàn)槲覀儗W(xué)到的知識(shí)得到了實(shí)踐，就感覺不到枯燥和乏味，相反還起到了減壓作用”，“來自不同班級(jí)的我們因?qū)ξ锢淼臒釔叟c執(zhí)著，我們相聚在這個(gè)意義非凡的物理項(xiàng)目中，學(xué)會(huì)了團(tuán)結(jié)，學(xué)會(huì)了堅(jiān)持。希望學(xué)校有更多科技研究項(xiàng)目，并且能有更多同學(xué)能參與其中。”

校園處處皆物理，生態(tài)理念下開發(fā)校園物理教學(xué)素材，就是希望能讓學(xué)生不僅在書本上學(xué)習(xí)物理，而且在生活中認(rèn)識(shí)物理，在實(shí)踐中運(yùn)用物理，達(dá)到學(xué)以致用、用以促學(xué)的目的。目前，在開發(fā)校園物理教學(xué)素材方面，我校已經(jīng)利用上文中所闡述的“按圖索驥、按需索取”的方式將現(xiàn)有校園設(shè)施初步編排出一個(gè)校園物理課本。高中生已經(jīng)具備一定的物理基礎(chǔ)知識(shí)，將來要更多地將校園中要建或在建項(xiàng)目與高中物理知識(shí)有機(jī)地結(jié)合起來，改變以課本和教輔資料為唯一學(xué)習(xí)資料的方式，改變課堂是唯一教學(xué)場(chǎng)所的教學(xué)方式。這樣，不僅能讓學(xué)生以參與實(shí)例研究來豐富學(xué)習(xí)生活，讓學(xué)生在實(shí)踐中提升對(duì)物理學(xué)習(xí)的興趣，體會(huì)物理研究的意義，也能讓學(xué)生更好地打造自身全方位的知識(shí)體系，掌握分析解決問題的科學(xué)方法，增加學(xué)生對(duì)學(xué)校熱愛和責(zé)任感，促進(jìn)學(xué)生和學(xué)校的和諧、持續(xù)、良性發(fā)展。

注釋：

①[美]齊澤維茨PW,等.物理,原理與問題[M].錢振華, 等.譯.杭州:浙江教育出版社,2008:17.

②余嘉云.生態(tài)化教學(xué)的理論與實(shí)踐研究[D].南京:南京師范大學(xué),2006:1-7.

李曉霞（1978-），女，浙江人，廣東省廣州市協(xié)和中學(xué)物理科組長(zhǎng)，中學(xué)一級(jí)。